Wat is een kortsluiting?

In residentiële bedrading is de term kortsluiting kan worden gedefinieerd als elke situatie waarin de stroom in de gevestigde bedrading van een circuit in plaats daarvan wordt omgeleid naar een onverwacht pad dat geen weerstand heeft. Het is in wezen een situatie waarin elektrische stroom "lekt" buiten de gevestigde bedrading en stroomt waar het niet voor bedoeld is. De term "kortsluiting" is eigenlijk heel nauwkeurig, omdat dit onbedoelde, accidentele pad inderdaad een circuit is "korter" dan een standaardcircuit - de stroom stroom omzeilt de circuitdraden om een ​​kortere weg naar zijn uiteindelijke te vormen bestemming.

Door deze definitie, een aardlek kan technisch gezien worden gezien als een soort kortsluiting, een waarbij de stroom in een hete draad een korter pad naar aarde vindt. In de wereld van de bedrading van elektriciens is de term kortsluiting echter meestal gereserveerd om de situatie te beschrijven wanneer een hete draad een neutrale draad.

• EEN aardlek treedt op in residentiële circuits wanneer een hete draad de aardingsdraad of een geaard element, zoals een metalen doos, raakt en de elektriciteit dan onmiddellijk naar de aarde stroomt. Er stroomt een enorme hoeveelheid stroom tijdens een aardlek - genoeg om elektrocutie en brand te veroorzaken. Het gevaar van elektrocutie treedt op als een persoon in contact komt met dat grondpad waar de stroom doorheen stroomt.
• EEN kortsluiting treedt op wanneer de hete draad contact maakt met de neutrale draad zonder door een resistieve belasting te gaan. Er stroomt ook enorm veel stroom tijdens een kortsluiting en het kan voldoende warmte genereren om een ​​brand te veroorzaken, maar het veroorzaakt zelden elektrocutie. De reden waarom dit niet het geval is, is dat de stroom binnen het elektrische circuit blijft en niet weglekt, zoals bij een aardlek. Dat wil echter niet zeggen dat een short geen blessures kan veroorzaken.

U kunt zelf kortsluiting demonstreren met een 6-volt batterij, een korte lengte van 12-gauge elektrische draad en een geïsoleerde tang. Buig de draad in een U-vorm waardoor deze beide kan raken de accupolen tegelijkertijd. Houd de draad vast met de tang en raak de terminals aan. Afhankelijk van de conditie van de batterij zie je waarschijnlijk vonken en wanneer je de draad verwijdert, zul je merken dat zowel de batterij als de batterij heet zijn. (Notitie: Doe dit experiment niet met een grotere batterij, zoals een 12-volt auto-accu, omdat deze kan worden beschadigd.)

U hebt een kortsluiting veroorzaakt door een pad met lage weerstand te bieden zodat de elektriciteit rechtstreeks tussen de accupolen kan stromen. De gelijkstroom genereerde resistieve warmte in de draad, en als hetzelfde zou gebeuren in uw 120 volt AC-thuiscircuit, zou de warmte waarschijnlijk voldoende zijn geweest om de draadisolatie te smelten. Dat is gevaarlijk, maar niet zo gevaarlijk als de elektrische boog die tussen de draden zou zijn ontstaan.

Het grootste gevaar dat gepaard gaat met kortsluiting is elektrische vonken, die optreedt wanneer de geleiders elkaar niet echt raken, maar dichtbij genoeg zijn om elektriciteit door de luchtspleet te laten springen en ze te scheiden. De resulterende vonken zijn in feite bliksem en net als bliksem kunnen ze de lucht verwarmen tot belachelijk hoge temperaturen die vergelijkbaar zijn met die op het oppervlak van de zon. Ze kunnen metaal verdampen, dus iedereen die in de buurt van een vlamboog komt, kan ernstig gewond raken of gedood worden.

De hete draad in residentiële circuits voert de elektrische lading van de stroombron en de neutrale draad voert de lading terug naar de bron. De elektriciteit in de hete draad probeert constant terug te keren naar de bron of naar de aarde, en volgt de route tot stand gebracht door de hete en neutrale stroomkabels en eventuele lampen, verlichtingsarmaturen of apparaten die daarop zijn aangesloten circuit. Zolang deze stroom beperkt is tot draden die beschermd zijn door isolatie, zijn er geen problemen. De elektriciteit wordt effectief getemd door bedrading die weerstand biedt tegen de ongecontroleerde stroom van elektriciteit.

Elk elektrisch apparaat heeft de elektriciteit nodig om werk te doen, en dat werk omvat elektrische weerstand, wat de stroom beperkt. Maar als de hete draad de neutrale draad raakt zonder door een belasting te gaan, wordt de weerstand plotseling erg laag en dat maakt de stroom erg hoog.

• Technische notitie: Omdat de spanning (V) in een wooncircuit constant 120 volt is, hebben stroom (I) en weerstand (R) een omgekeerde relatie volgens de wet van Ohm, V = IR.

Deze plotselinge ongehinderde stroom van de hete draad naar het neutrale pad, onderbroken door geen weerstand te bieden aan belasting, is een kortsluiting. Een kortsluitsituatie kan om verschillende redenen voorkomen:

• De isolatie die de hete en neutrale draden scheidt, kan door ouderdom dun worden gedragen, waardoor de draden contact kunnen maken.
• Een slecht aangesloten warme of neutrale draad kan loskomen van een lamp of stopcontact en de andere raken.
• Bij een natte stekker kan elektriciteit via het water van de ene naar de andere pen reizen.
• Een elektrische draad kan schade oplopen waardoor de draden bloot komen te liggen en de hete de neutrale kan raken.
• De interne bedrading van een apparaat is mogelijk defect, waardoor de interne hete draad en de neutrale draad elkaar kunnen raken. Als u een lamp of ander apparaat aansluit en vonken of een geactiveerde stroomonderbreker ervaart, is er mogelijk een kortsluiting in het apparaat zelf.

Er zijn meestal vonken wanneer er een kortsluiting optreedt, omdat de draden geen permanent contact hebben. De vonken genereren voldoende warmte om plastic apparaten, zoals stopcontacten, schakelaars en stekkers, te smelten en om brandbare materialen in de buurt te ontsteken.

Elk huis heeft een stroomonderbrekerpaneel en de stroomonderbrekers zijn ontworpen om een ​​abnormaal hoge stroomsterkte te detecteren en de stroom uit te schakelen wanneer ze dat doen. Als een circuit een kortsluiting heeft, zal de stroomonderbreker trippen en kunt u deze niet resetten totdat u de kortsluiting heeft gevonden en deze hebt hersteld. Een GFCI (aardlekstroomonderbreker) stopcontact of stroomonderbreker is voornamelijk ontworpen om stroom te detecteren anomalieën geassocieerd met aardfouten, maar het zal, zoals alle stroomonderbrekers, ook uitschakelen bij kortsluiting treedt op.

Geen van deze apparaten is zo gevoelig voor kortsluiting als een AFCI (boogfoutstroomonderbreker) stopcontact of stroomonderbreker. Vonkontlading door kortsluiting is meestal met tussenpozen en een GFCI of een conventionele stroomonderbreker kan het misschien missen. Een AFCI is echter verwaardigd om de specifieke signaalafwijking veroorzaakt door vonkontlading te detecteren, en hij zal worden uitgeschakeld zodra hij dit doet. Om deze reden vereist de elektrische code in toenemende mate AFCI-stopcontacten op strategische locaties in huizen en commerciële instellingen. Veel fabrikanten bieden nu GFCI / AFCI-combi-uitgangen en stroomonderbrekers.

Als u de warmte die wordt gegenereerd tijdens een boogflits kunt regelen, kunt u deze voor verschillende doeleinden gebruiken. Dat is het principe achter boog en weerstandslassen.

In een eenvoudig booglascircuit wordt het te lassen metaal - het werk - via een draad verbonden met een stroombron waarop ook de lasstaaf is aangesloten. Wanneer de lasser de stang dicht genoeg bij het werk beweegt, ontstaat er een kortsluiting die ervoor zorgt dat er elektriciteit tussen de stang en het werk boog. Dit genereert temperaturen in het bereik van 6500 graden Fahrenheit, die heet genoeg zijn om het metaal te smelten zodat het kan versmelten met een ander stuk metaal dat zich ook binnen het bereik van de boog bevindt.

Bij de eerste gloeilampen werd gebruik gemaakt van elektrische vonkontlading totdat het werd vervangen door gloeiende gloeidraden. Het wordt nog steeds gebruikt in sommige moderne gloeilampen wanneer een bijzonder heldere lichtbron, of een die het licht van de zon nauw benadert, vereist is. De kleur van de boog hangt af van de elektrodematerialen, zodat onderzoekers het spectrum van een boog die door een paar elektroden wordt gecreëerd, kunnen analyseren om de materialen in de elektroden te identificeren.

Deze en andere toepassingen laten zien dat elektrische vonken veroorzaakt door kortsluiting gevaarlijk kunnen zijn, maar dat is niet altijd slecht.