住宅電路中的短路是如何發(fā)生的？

　　在住宅布線中，短路一詞可以被定義為這樣一種情況，即已建立的線路中的電流轉(zhuǎn)而被引入一條沒有電阻的意外通路。它本質(zhì)上是一種情況，即電流“泄漏”在已建立的線路之外，并流向它不打算去的地方。術(shù)語“短路”實(shí)際上是相當(dāng)準(zhǔn)確的，因?yàn)檫@個(gè)無意的、偶然的通路實(shí)際上是一個(gè)比標(biāo)準(zhǔn)電路“短”的電路——電流繞過電路導(dǎo)線，建立一個(gè)更短的通路到達(dá)最終目的地。

　　根據(jù)這個(gè)定義，從技術(shù)上來說，接地故障可以被看作是一種短路，即熱導(dǎo)線中的電流找到了一條更短的接地線路。然而，在電工的家用電線世界里，短路這個(gè)術(shù)語通常被用來描述熱電線直接接觸中性電線的情況。

　　當(dāng)熱導(dǎo)線接觸到地線或接地元件(如金屬盒)，電流立即流向地面時(shí)，住宅電路就會(huì)發(fā)生接地故障。大量的電流在地面斷層期間流動(dòng)，足以引起觸電和火災(zāi)。如果一個(gè)人接觸到電流流經(jīng)的地面通道，就會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。

　　當(dāng)熱絲接觸中性線而不通過電阻負(fù)載時(shí)，就會(huì)發(fā)生短路。在短路過程中也會(huì)產(chǎn)生大量的電流，這些電流產(chǎn)生的熱量足以引起火災(zāi)，但很少會(huì)引起觸電。其原因是電流停留在電路中，不會(huì)像接地故障時(shí)那樣泄漏出去。然而，這并不是說短球不會(huì)造成傷害。

短路試驗(yàn)

　　你可以用一個(gè)6伏的電池，一條12號(hào)的電線和一對(duì)絕緣鉗子來演示一個(gè)短路。將電線彎曲成u形，這樣可以同時(shí)接觸兩個(gè)電池端子。用鉗子夾住電線，觸摸接線端子。根據(jù)電池的情況，你可能會(huì)看到火花，當(dāng)你拿掉電線，你會(huì)注意到它和電池都是熱的。(注意：不要用更大的電池做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，比如12伏的汽車電池，因?yàn)樗赡軙?huì)損壞。)

　　你提供了一個(gè)低電阻的路徑，讓電流直接在電池端子之間流動(dòng)，從而造成了短路。直流電在電線中產(chǎn)生電阻性熱，如果同樣的事情發(fā)生在你的120伏交流家用電路中，這些熱可能足以熔化電線的絕緣。這很危險(xiǎn)，但沒有電線間的電弧那么危險(xiǎn)。

　　與短路有關(guān)的最大危險(xiǎn)是電弧，當(dāng)導(dǎo)線沒有實(shí)際接觸，但足夠近，允許電流跳過隔開它們的空氣間隙時(shí)，就會(huì)發(fā)生電弧。產(chǎn)生的火花基本上是閃電，就像閃電一樣，它們可以把空氣加熱到可笑的高溫，其溫度相當(dāng)于太陽表面的溫度。它們可以使金屬蒸發(fā)，所以任何靠近電弧閃光的人都可能嚴(yán)重受傷或死亡。

短路是如何發(fā)生的

　　住宅電路中的熱絲從電源中攜帶電荷，而中性線將電荷帶回電源。熱電線中的電流不斷地沿著熱的和中性的線路以及任何插入該線路的燈、固定裝置或器具所確定的路線返回到電源或地面。只要電流被限制在絕緣保護(hù)的導(dǎo)線中，就不存在問題。電線能有效地抑制電流的不受控制的流動(dòng)。

　　每一個(gè)電氣裝置都需要電力來做功，而這種工作涉及電阻，電阻限制了電流的流動(dòng)。但是，如果熱絲接觸中性線而不通過負(fù)載，電阻就會(huì)突然變得非常低，這就使得電流非常大。

　　技術(shù)說明：由于住宅電路中的電壓(V)是恒定的120伏特，根據(jù)歐姆定律，電流(I)和電阻(R)成反比關(guān)系，V = IR。

　　這種突然暢通無阻地從熱絲流向中性通道，在沒有抵抗負(fù)載的情況下中斷，這就是我們所知的短路。短路情況的發(fā)生有很多原因：

　　將熱電線和中性電線分開的絕緣層可能因老化而磨薄，使電線能夠接觸。

　　連接不良的熱或中性電線可能從燈具或插座上松脫并接觸到另一個(gè)。

　　在濕插頭上，電可以通過水從一個(gè)插頭傳到另一個(gè)插頭。

　　電線可能受到損壞，使電線暴露，使熱的電線接觸到中性的電線。

　　電器的內(nèi)部接線可能有問題，使內(nèi)部的熱電線和中性電線接觸。如果你插上一盞燈或其他電器，并遇到火花或跳閘斷路器，可能是設(shè)備本身短路。

　　短路時(shí)通常會(huì)有火花，因?yàn)殡娋€沒有永久接觸。火花產(chǎn)生的熱量足以熔化塑料裝置，如插座、開關(guān)和插頭，并點(diǎn)燃附近的易燃材料。

防止短路損壞的安全裝置

　　每家每戶都有一個(gè)斷路器面板，斷路器的設(shè)計(jì)目的是檢測(cè)異常的大電流，并在出現(xiàn)大電流時(shí)切斷電源。如果電路有短路，斷路器會(huì)跳閘，你不能復(fù)位，直到你找到短路并修復(fù)它。接地故障電流斷路器(GFCI)出口或斷路器主要用于檢測(cè)與接地故障相關(guān)的電流異常，但它與所有斷路器一樣，在發(fā)生短路時(shí)也會(huì)關(guān)閉。

　　這兩種裝置對(duì)短路的敏感度都不如AFCI(電弧故障電流斷續(xù)器)出口或斷路器。短路的電弧通常是間歇性的，漏電斷路器或傳統(tǒng)的斷路器可能會(huì)漏電。然而，AFCI被設(shè)計(jì)用來檢測(cè)由電弧引起的特殊信號(hào)異常，一旦發(fā)生這種異常，AFCI就會(huì)立即關(guān)閉。因此，電氣法規(guī)越來越多地要求AFCI在家庭和商業(yè)機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略位置開設(shè)網(wǎng)點(diǎn)。許多制造商現(xiàn)在提供GFCI/AFCI組合電源插座和斷路器。

電弧并不總是不好的

　　如果你能控制電弧閃光時(shí)產(chǎn)生的熱量，你就能把它用于各種用途。這就是電弧和電阻焊背后的原理。

　　在基本的電弧焊接電路中，被焊接的金屬(即工件)通過一根導(dǎo)線與電源相連，而電源又與焊條相連。當(dāng)焊工把焊條移到離工件足夠近的地方時(shí)，就會(huì)發(fā)生短路，導(dǎo)致電流在焊條和工件之間形成電弧。這就產(chǎn)生了3593度的溫度，這個(gè)溫度足以熔化金屬，所以它可以熔化在電弧范圍內(nèi)的另一塊金屬。

　　電弧在最早的燈泡中使用，直到它被發(fā)光的燈絲所取代。在一些現(xiàn)代白熾燈泡中，當(dāng)需要一種特別亮的光源，或一種與太陽發(fā)出的光近似的光源時(shí)，它仍然被使用。電弧的顏色取決于電極材料，因此研究人員可以分析一對(duì)電極產(chǎn)生的電弧的光譜來識(shí)別電極中的材料。

　　這些和其他應(yīng)用表明，短路引起的電弧可能是危險(xiǎn)的，但也不總是壞事。