短路是指电路两个或两个以上节点之间的直接接触导致电流直接流通,导致电路中电流突然增大,进而产生过大的电流问题。短路产生的原因比较多,例如线路老化、绝缘材料老化、设备损坏等等。
在电路中,一些设备和元器件的老化、损坏可能会导致电路中断,而有时候会表现为短路。比如一个电阻器间接接触或者烧坏,也会导致短路,最终引起电流增大。此时若没有采取措施,电流将可能过载,引发其他问题。
一旦短路发生,若没有对电路及时断电处理,那么短路电流将会突然增大,会引起一系列问题。最显著的问题就是电线发热、电线烧损,因为电线本身不足以承受这么大的电流。
更严重的是,短路电流过大会引起电气设备损坏。这是因为,电路中一些组件和元器件的最大电流极限是一定的,若短路电流超出他们所能承受的范围,那么对应的设备或元器件就会损坏。
此外,过大的电流也会引起电线和设备的电磁场异常扰动,从而产生电磁干扰、噪声甚至电磁污染问题。
短路电流的产生需要考虑电源、电路和负载三者的特性。
电源特性:电源的电压输出是一定的,其内部电阻也是固定的。如果负载变化很小、内部电阻很低,电源就会输出极大的电流。
电路特性:即使电路中没有短路,电阻、电容等电路元件本身的特性也会影响终端电压和电流,甚至产生毛刺、尖峰等问题。
负载特性:不同负载特性所导致的短路电流不同。例如,正常工作状态下的电机启动时,他的额定电流往往会达到机械负载的百分之400-500以上;再例如电阻加热制热器,其启动电流极大,这是因为电阻体的阻值在冷态时较小,电路导通的瞬间会引起大量电流,形成短路电流。
要降低短路电流的发生,可以从以下几个方面入手。
一是在设计阶段充分考虑短路电流问题,合理配置元器件和电源以及采取防短路措施。
二是在电气设备运行中,需定期进行维护、检测和清洁工作,及时更换损坏的元器件。
三是安装快速断路器,断开短路部分电路,避免大规模的电器损坏。常见的断路器包括熔断器和空气开关,他们的原理是在电流承载过载时瞬间断路,保护负载和电源。