tín dụng: Exploratorium Tạo ra thí nghiệm ngắn mạch của riêng bạn với pin và chiều dài dây dẫn.Trong hệ thống dây điện dân dụng, thuật ngữ ngắn mạch có thể được định nghĩa là bất kỳ tình huống nào trong đó dòng điện trong hệ thống dây được thiết lập của mạch thay vào đó được chuyển hướng vào một con đường bất ngờ không có điện trở. Nó thực chất là một tình huống trong đó dòng điện "rò rỉ" bên ngoài hệ thống dây điện được thiết lập và chảy ở nơi không có ý định. Thuật ngữ "ngắn mạch" thực sự khá chính xác, bởi vì con đường vô tình, vô tình này thực sự là một mạch "ngắn" hơn một mạch tiêu chuẩn - dòng chảy đi qua các dây mạch để thiết lập một con đường ngắn hơn đến đích cuối cùng của nó.
Theo định nghĩa này, về mặt kỹ thuật có thể được coi là một loại ngắn mạch, một loại trong đó dòng điện trong dây nóng tìm thấy một đường dẫn ngắn hơn tới mặt đất. Tuy nhiên, trong thế giới của hệ thống dây điện dân dụng, thuật ngữ ngắn mạch thường được dành để mô tả tình huống khi dây nóng chạm trực tiếp vào Trung tính dây điện.
- Một lỗi mặt đất xảy ra trong mạch điện dân dụng khi một dây nóng tiếp xúc với dây nối đất hoặc một phần tử được nối đất, chẳng hạn như hộp kim loại, và sau đó dòng điện chạy ngay xuống đất. Một lượng lớn dòng chảy trong sự cố chạm đất - đủ để gây ra điện giật và hỏa hoạn. Nguy cơ bị điện giật xảy ra nếu một người tiếp xúc với con đường trên mặt đất mà qua đó dòng điện chạy qua.
- Một ngắn mạch xảy ra khi dây nóng tiếp xúc với Trung tính dây mà không đi qua một tải điện trở. Một lượng lớn dòng điện cũng chảy trong thời gian ngắn mạch và nó có thể tạo ra đủ nhiệt để bắt đầu một đám cháy, nhưng nó hiếm khi gây ra điện giật. Lý do tại sao nó không phải là dòng điện nằm trong mạch điện và không bị rò rỉ, giống như khi xảy ra sự cố chạm đất. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là ngắn không thể gây thương tích.
Thí nghiệm ngắn mạch
Bạn có thể tự mình đoản mạch bằng pin 6 volt, chiều dài ngắn của dây điện 12 thước và một cặp kìm cách điện. Uốn dây thành hình chữ U cho phép nó chạm vào cả hai cực pin cùng một lúc. Giữ dây bằng kìm và chạm vào các thiết bị đầu cuối. Tùy thuộc vào tình trạng của pin, có thể bạn sẽ thấy phát sáng và khi bạn tháo dây, bạn sẽ nhận thấy cả pin và pin đều nóng. (Ghi chú: Đừng thực hiện thí nghiệm này với pin lớn hơn, chẳng hạn như pin xe 12 volt, vì nó có thể bị hỏng.)
Bạn đã tạo ra một mạch ngắn bằng cách cung cấp một đường dẫn điện trở thấp để dòng điện chạy trực tiếp giữa các cực của pin. Dòng điện một chiều tạo ra nhiệt điện trở trong dây và nếu điều tương tự xảy ra trong mạch điện xoay chiều 120 volt của bạn, thì nhiệt có lẽ đã đủ để làm nóng chảy cách điện của dây. Điều đó nguy hiểm, nhưng không nguy hiểm như việc đốt điện xảy ra giữa các dây dẫn.
tín dụng: Shedu / iStock / GettyImagesArcing từ một mạch ngắn có nhiều điểm tương đồng với sét trên đám mây.Nguy cơ lớn nhất liên quan đến ngắn mạch là điện lực, xảy ra khi các dây dẫn không thực sự chạm vào, nhưng đủ gần để cho phép dòng điện nhảy qua khe hở không khí ngăn cách chúng. Các tia lửa thu được về cơ bản là sét, và giống như sét, chúng có thể làm nóng không khí đến nhiệt độ cao đến mức nực cười tương đương với nhiệt độ trên bề mặt mặt trời. Chúng có thể làm bay hơi kim loại, vì vậy bất cứ ai ở gần đèn flash hồ quang đều có thể bị thương nặng hoặc tử vong.
Làm thế nào một mạch ngắn xảy ra
Dây nóng trong mạch điện dân dụng mang điện tích từ nguồn điện, và dây trung tính mang điện tích trở lại nguồn. Điện trong dây nóng liên tục tìm cách trở về nguồn hoặc tiếp đất, theo tuyến đường được thiết lập bởi dây mạch nóng và trung tính và bất kỳ đèn, đèn chiếu sáng hoặc thiết bị nào cắm vào mạch đó. Miễn là dòng điện này được giới hạn trong các dây được bảo vệ bởi cách điện, không có vấn đề tồn tại. Điện được thuần hóa một cách hiệu quả bằng hệ thống dây điện cung cấp khả năng chống lại dòng điện không được kiểm soát.
Mọi thiết bị điện đều cần điện để thực hiện công việc và công việc đó liên quan đến điện trở, làm hạn chế dòng điện. Nhưng nếu dây nóng chạm vào dây trung tính mà không đi qua tải, điện trở đột ngột trở nên rất thấp và điều đó làm cho dòng chảy rất cao.
- Lưu ý kỹ thuật: Vì điện áp (V) trong mạch điện dân dụng là 120 volt không đổi, dòng điện (I) và điện trở (R) có mối quan hệ nghịch đảo theo định luật Ohm, V = IR.
Dòng chảy bất ngờ này từ dây nóng đến con đường trung tính, bị gián đoạn do không có tải chống lại, là những gì được biết là ngắn mạch. Một tình huống ngắn mạch có thể xảy ra vì nhiều lý do:
- Lớp cách nhiệt ngăn cách dây nóng và trung tính có thể bị mòn mỏng theo tuổi, cho phép dây tiếp xúc.
- Một dây nóng hoặc trung tính được kết nối kém có thể bị lỏng ra khỏi vật cố ánh sáng hoặc ổ cắm và chạm vào dây khác.
- Trên phích cắm ướt, điện có thể truyền từ ngạnh này sang ngạnh khác qua nước.
- Một dây điện có thể bị hư hại làm lộ dây dẫn và cho phép dây nóng chạm vào dây trung tính.
- Hệ thống dây điện bên trong của thiết bị có thể bị lỗi, cho phép dây nóng bên trong và dây trung tính chạm vào. Nếu bạn cắm đèn hoặc thiết bị khác và gặp tia lửa điện hoặc bộ ngắt mạch bị ngắt, có thể có một sự cố ngắn trong chính thiết bị.
tín dụng: Itsaraak thithuekthak / iStock / GettyImages Việc buộc từ một mạch ngắn có thể làm tan chảy phích cắm và ổ cắm.Thường có tia lửa khi xảy ra ngắn, vì dây không tiếp xúc lâu dài. Các tia lửa tạo ra đủ nhiệt để làm nóng chảy các thiết bị nhựa, như ổ cắm, công tắc và phích cắm, và để đốt cháy các vật liệu dễ cháy trong vùng lân cận.
Thiết bị an toàn ngăn ngừa thiệt hại từ các mạch ngắn
Mỗi ngôi nhà đều có bảng mạch ngắt, và bộ ngắt được thiết kế để phát hiện dòng điện cao bất thường và tắt nguồn khi chúng hoạt động. Nếu một mạch bị ngắn, bộ ngắt sẽ ngắt và bạn sẽ không thể thiết lập lại cho đến khi bạn tìm thấy ngắn và sửa nó. Một ổ cắm hoặc bộ ngắt mạch GFCI (ngắt mạch nối đất) được thiết kế chủ yếu để phát hiện các bất thường hiện tại liên quan đến sự cố chạm đất, nhưng nó, giống như tất cả các bộ ngắt, cũng sẽ tắt khi xảy ra ngắn mạch.
tín dụng: Bộ phân tích và đầu ra của Elite Phân tíchAFCI phát hiện nguyên nhân gây ra bởi ngắn mạch và tiêu diệt năng lượng.Cả hai thiết bị này đều nhạy cảm với ngắn mạch như ổ cắm hoặc bộ ngắt mạch AFCI (bộ ngắt dòng hồ quang). Arcing từ một mạch ngắn thường không liên tục, và một GFCI hoặc một bộ ngắt mạch thông thường có thể bỏ lỡ nó. Tuy nhiên, một AFCI được thiết kế để phát hiện sự bất thường tín hiệu cụ thể do gây ra và nó sẽ tắt ngay khi có. Vì lý do này, mã điện ngày càng yêu cầu các cửa hàng AFCI ở các vị trí chiến lược trong nhà và cơ sở thương mại. Nhiều nhà sản xuất hiện cung cấp các ổ cắm kết hợp GFCI / AFCI và bộ ngắt mạch.
Arcing điện không phải lúc nào cũng xấu
Nếu bạn có thể kiểm soát nhiệt sinh ra trong đèn flash hồ quang, bạn có thể sử dụng nó cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Đó là nguyên tắc đằng sau hồ quang và hàn điện trở.
Trong mạch hàn hồ quang cơ bản, kim loại được hàn - công việc - được kết nối bằng dây với nguồn điện mà thanh hàn cũng được kết nối. Khi thợ hàn di chuyển thanh đủ gần với công việc, xảy ra đoản mạch khiến điện bị hồ quang giữa thanh và công việc. Điều này tạo ra nhiệt độ trong phạm vi 6.500 độ F, đủ nóng để làm nóng chảy kim loại để nó có thể hợp nhất với một mảnh kim loại khác cũng nằm trong phạm vi của vòng cung.
tín dụng: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImagesWelders sử dụng nhiệt từ hồ quang điện để nung chảy kim loại.Arcing điện đã được sử dụng trong các bóng đèn sớm nhất cho đến khi nó được thay thế bằng các dây tóc phát sáng. Nó vẫn được sử dụng trong một số bóng đèn sợi đốt hiện đại khi cần một nguồn sáng đặc biệt, hoặc một nguồn gần bằng ánh sáng từ mặt trời, là bắt buộc. Màu sắc của hồ quang phụ thuộc vào vật liệu điện cực, vì vậy các nhà nghiên cứu có thể phân tích quang phổ của hồ quang được tạo bởi một cặp điện cực để xác định vật liệu trong điện cực.
Những ứng dụng này và các ứng dụng khác cho thấy rằng nguyên nhân gây ra điện do chập điện có thể nguy hiểm, nhưng nó không phải lúc nào cũng xấu.
