מהו מעגל קצר?

בחיווט למגורים, המונח קצר ניתן להגדיר כל סיטואציה בה הזרם בחיווט הקבוע של מעגל במקום זה מועבר למסלול בלתי צפוי שאין בו התנגדות. זהו למעשה מצב בו זרם חשמלי "דולף" מחוץ לחיווט הקבוע וזורם למקום שאינו מיועד. המונח "קצר חשמלי" הוא למעשה די מדויק, מכיוון שהמסלול הלא מכוון, המקרי הזה, הוא אכן מעגל כזה "קצר יותר" מאשר מעגל רגיל - הזרימה הנוכחית עוקפת את חוטי המעגל כדי ליצור מסלול קצר יותר עד הסוף יעד.

לפי הגדרה זו, א תקלת קרקע ניתן לראות טכנית כסוג אחד של קצר חשמלי, כזה בו הזרם בחוט חם מוצא מסלול קצר יותר לקרקע. עם זאת, בעולם החשמל של החשמלאי למגורים, בדרך כלל המונח קצר חשמלי שמור לתאר את המצב כאשר חוט חם נוגע ישירות ל ניטראלי חוט.

• א תקלת קרקע מתרחש במעגלי מגורים כאשר חוט חם עובר קשר עם חוט האדמה או אלמנט מקורקע, כמו קופסת מתכת, ואז החשמל זורם מייד לאדמה. כמות אדירה של זרם זורמת במהלך תקלה בקרקע - מספיק בכדי לגרום להתחשמלות ולשריפות. הסכנה להתחשמלות מתרחשת אם אדם נמצא במגע עם אותו דרך קרקעית שדרכה זורם הזרם.
• א קצר מתרחשת כאשר החוט החם יוצר קשר עם
  ניטראלי חוט מבלי לעבור בעומס התנגדות. כמות עצומה של זרם זורמת גם במהלך קצר חשמלי, והיא יכולה לייצר מספיק חום כדי להפעיל שריפה, אך לעיתים רחוקות היא גורמת להתחשמלות. הסיבה לכך היא שהזרם נשאר בתוך המעגל החשמלי ולא דולף החוצה, כמו שקורה כשמתרחשת תקלה בקרקע. עם זאת, זה לא אומר שקצר לא יכול לגרום לפציעות.

אתה יכול להדגים לעצמך קצר חשמלי עם סוללה של 6 וולט, אורך קצר של חוט חשמל 12 מד וזוג צבת מבודדת. כופפו את החוט לצורת U המאפשרת לו לגעת בשניהם מסופי הסוללה באותו הזמן. החזק את החוט עם הצבת וגע במסופים. בהתאם למצב הסוללה, בטח תראו נוצצים, וכשתסירו את החוט, תשימו לב שגם זה וגם הסוללה חמים. (פתק: אל תעשו ניסוי זה עם סוללה גדולה יותר, כמו סוללת רכב של 12 וולט, מכיוון שהיא עלולה להיפגע.)

יצרת מעגל קצר על ידי מתן נתיב בהתנגדות נמוכה לחשמל שיזרם ישירות בין מסופי הסוללה. הזרם DC יוצר חום התנגדות בחוט, ואם אותו הדבר היה קורה במעגל הביתי הוולטה שלך 120 וולט, כנראה שהחום היה מספיק בכדי להמיס את בידוד החוט. זה מסוכן, אך לא מסוכן כמו קשת החשמל שהייתה מתרחשת בין החוטים.

הסיכון הגדול ביותר הקשור למעגלים קצרים הוא קשת חשמלית, אשר מתרחשת כאשר המוליכים אינם נוגעים בפועל, אך קרובים מספיק בכדי לאפשר לחשמל לקפוץ מעבר לפער האוויר המפריד ביניהם. הניצוצות שהתקבלו הם בעצם ברק, וכמו ברק, הם יכולים לחמם את האוויר לטמפרטורות גבוהות עד כדי גיחוך הדומות לאלה שעל פני השטח של השמש. הם יכולים לאדות מתכת, כך שכל מי שקרוב למבזק קשת יכול להיפצע קשה או להיהרג.

החוט החם במעגלי מגורים נושא את המטען החשמלי ממקור הכוח, והחוט הנייטרלי נושא את המטען בחזרה למקור. החשמל בחוט החם מבקש כל הזמן לחזור למקור או לקרקע, בעקבות המסלול הוקמה על ידי חוטי המעגל החמים והניטרליים וכל הנורות, גופי התאורה או המכשירים המחוברים לזה מעגל חשמלי. כל עוד זרם זה מוגבל בחוטים המוגנים על ידי בידוד, אין בעיות. החשמל מאולף ביעילות באמצעות חיווט שמציע התנגדות לזרימת החשמל הבלתי מבוקרת.

כל מכשיר חשמלי דורש את החשמל לביצוע עבודות, ועבודה זו כוללת התנגדות חשמלית, המגבילה את הזרימה הנוכחית. אבל אם החוט החם נוגע בחוט הנייטרלי מבלי לעבור בעומס, ההתנגדות הופכת לפתע נמוכה מאוד, וזה גורם לזרימת הזרם להיות גבוהה מאוד.

• הערה טכנית: מכיוון שהמתח (V) במעגל מגורים הוא 120 וולט קבוע, יש לזרם (I) והתנגדות (R) קשר הפוך על פי חוק אוהם, V = IR.

הזרימה הבלתי מוגבלת הפתאומית הזו מהחליל החם למסלול הנייטרלי, המופרעת על ידי עומס לא מתנגד, היא מה שמכונה קצר חשמלי. מצב קצר חשמלי יכול להתרחש מסיבות רבות:

• הבידוד המפריד בין החוטים החמים והנייטרלים עשוי להישחק דק מגילם, ומאפשר לחוטים ליצור קשר.
• חוט חם או ניטרלי המחובר בצורה גרועה עלול להשתחרר מגוף תאורה או משקע ולגעת בחוט השני.
• על תקע רטוב, חשמל עלול לנוע מקנה אחד לשני דרך המים.
• חוט חשמל עלול להיפגע מנזק החושף את החוטים ומאפשר לחם לגעת בחוט הנייטרלי.
• החיווט הפנימי של מכשיר עשוי להיות לקוי, ומאפשר לחיבור החוט הפנימי והחוט הנייטרלי לגעת. אם אתה מחבר מנורה או מכשיר אחר וחווה ניצוצות או מפסק מופעל, יתכן וקצר במכשיר עצמו.

בדרך כלל יש ניצוצות כאשר מתרחש קצר, מכיוון שהחוטים אינם במגע קבוע. הניצוצות מייצרים מספיק חום כדי להמיס מכשירי פלסטיק, כמו שקעים, מתגים ותקעים, וכדי להצית חומרים דליקים בסביבה.

בכל בית יש לוח מפסק, והפורצים נועדו לגלות זרימת זרם גבוהה באופן חריג ולכבות את הכוח כאשר הם עושים זאת. אם יש למעגל קצר, המפסק יעבור, ולא תוכלו לאפס אותו עד שתמצאו את הקצר ויתקן אותו. שקע או מפסק GFCI (מפסק זרם תקלות קרקעי) מיועד בעיקר לאיתור זרם חריגות הקשורות לתקלות קרקע, אך זה, כמו כל הפורצים, ייכבה גם כאשר קצר חשמלי מתרחש.

אף אחד מההתקנים הללו אינו רגיש למעגל קצר כמו שקע AFCI או מפסק AFCI (מפסק זרם קשת מפסק). קשת מהקצרה בדרך כלל היא לסירוגין, ו- GFCI או מפסק רגיל עשויים להחמיץ את זה. עם זאת, AFCI נועד לאיתור חריגת האות הספציפית הנגרמת כתוצאה מקשת, והוא ייכבה ברגע שזה יקרה. מסיבה זו, הקוד החשמלי דורש יותר ויותר שקעי AFCI במיקומים אסטרטגיים בבתים ומפעלים מסחריים. יצרנים רבים מציעים כעת שקעים משולבים GFCI / AFCI ומפסקי חשמל.

אם אתה יכול לשלוט על החום שנוצר במהלך הבזק קשת, אתה יכול להשתמש בו למגוון שימושים. זה העיקרון שמאחורי קשת ו- ריתוך התנגדות.

במעגל ריתוך קשת בסיסי, המתכת שיש לרתך - העבודה - מחוברת באמצעות חוט למקור חשמל אליו גם מחובר מוט הריתוך. כאשר הרתך מזיז את המוט קרוב מספיק לעבודה, מתרחש קצר חשמלי הגורם לקשת חשמל בין המוט לעבודה. זה מייצר טמפרטורות בטווח של 6,500 מעלות פרנהייט, שחמות מספיק כדי להמיס את המתכת כך שתוכל להתמזג לפיסת מתכת אחרת שנמצאת גם היא בטווח הקשת.

קשתות חשמליות שימשו בנורות המוקדמות ביותר עד שהוחלפו בחוטים זוהרים. זה עדיין משמש בכמה נורות ליבון מודרניות כאשר נדרש מקור אור בהיר במיוחד, או כזה המקביל מקרוב את האור מהשמש. צבע הקשת תלוי בחומרי האלקטרודה, כך החוקרים יכולים לנתח את ספקטרום הקשת שנוצר על ידי זוג אלקטרודות כדי לזהות את החומרים באלקטרודות.

יישומים אלה ואחרים מראים כי קשתות חשמליות שנגרמות על ידי מעגלים קצרים עשויות להיות מסוכנות, אך זה לא תמיד רע.