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短絡（ショートまたはs/cと略されることもあります）とは、電気インピーダンスがまったくないか非常に低い状態で、意図しない経路に沿って電流が流れる電気回路です。その結果、回路に過剰な電流が流れます。短絡の反対は開回路で、2 つのノード間の抵抗が無限大（または非常に高いインピーダンス）になります。
意味
短絡とは、異なる電圧になるはずの電気回路の 2 つのノード間の異常な接続です。これにより、電流はネットワークの残りの部分のテブナン等価抵抗によってのみ制限され、回路の損傷、過熱、火災、爆発を引き起こす可能性があります。通常は故障の結果ですが、電圧検知クローバー回路保護装置の目的などで、意図的に短絡が発生する場合もあります。
回路解析では、短絡とは、2 つのノードを同じ電圧に強制する接続として定義されます。「理想的な」短絡では、抵抗がなく、接続全体で電圧降下がないことを意味します。実際の回路では、結果として抵抗がほとんどない接続になります。このような場合、電流は回路の残りの部分の抵抗によってのみ制限されます。
例
一般的なタイプの短絡は、電池またはコンデンサのプラス端子とマイナス端子が、電線などの低抵抗 導体で接続されたときに発生します。接続の抵抗が低いと、高電流が流れ、短時間で大量のエネルギーが供給されます。
バッテリーに高電流が流れると、温度が急上昇し、水素ガスと電解質（酸または塩基）が放出されて爆発する可能性があり、組織が焼けて失明したり、死に至ることもあります。過負荷の電線も過熱して、電線の絶縁体を損傷したり、火災を引き起こしたりする ことがあります。
電気機器では、意図しない短絡は通常、電線の絶縁体が破損したとき、または別の導電性材料が導入されて、電荷が意図した経路とは異なる経路に沿って流れるようになったときに発生します。
主回路では、2 つの相間、相と中性線の間、または相とアース(接地) の間で短絡が発生する可能性があります。このような短絡では非常に高い電流が発生する可能性が高く、そのためすぐに過電流保護装置が作動します。ただし、中性線とアース線の間、および同じ相の 2 つの導体間で短絡が発生する可能性があります。このような短絡は、すぐに大きな電流が発生しないため検出されにくいため、特に危険な場合があります。考えられる影響としては、分離されていると想定される回路に予期せず通電することがあります。短絡の悪影響を軽減するために、配電変圧器は意図的に一定量の漏れリアクタンスを持つように設計されています。漏れリアクタンス (通常、全負荷インピーダンスの約 5 ～ 10%) は、故障電流の大きさと上昇率の両方を制限するのに役立ちます。
短絡により電気アークが形成される場合があります。アークは高温のイオン化プラズマの通路であり、導電性が高く、導体の元の材料が大量に蒸発した後でも持続することがあります。表面の浸食は電気アークによる損傷の典型的な兆候です。短いアークでも電極から大量の材料が除去される可能性があります。結果として生じる電気アークの温度は非常に高く（数万度）、接触面の金属が溶けて溜まり、電流とともに移動するだけでなく、微粒子物質として空気中に放出されます。[1]
ダメージ
短絡故障電流は、数ミリ秒以内に、システムの通常の動作電流の数千倍になる可能性があります。[2]短絡による損傷は、過電流に反応して電源を切断するヒューズ、回路ブレーカー、またはその他の過負荷保護を使用することで軽減または防止できます。過負荷保護は、回路の電流定格に応じて選択する必要があります。大型家電製品の回路では、 照明回路よりも高い電流に設定または定格された保護装置が必要です。建築基準法および電気基準で指定された電線ゲージは、過負荷保護と連動して安全な動作を保証するために選択されます。過電流保護装置は、予想される最大の短絡電流を安全に遮断できる定格でなければなりません。
不適切な設置では、短絡による過電流により、導電性の悪い回路部品（配線の接合部の不良、電源ソケットの接触不良、または短絡箇所自体）がオーム加熱される可能性があります。このような過熱は火災の一般的な原因です。短絡中に電気アークが発生すると、大量の熱が発生し、可燃性物質の発火も引き起こす可能性があります。
産業および公共事業の配電システムでは、高短絡電流によって発生する動的な力により導体が広がります。短絡時に発生する力によって、バスバー、ケーブル、装置が損傷を受ける可能性があります。
関連概念
電子工学では、オペアンプの理想的なモデル（無限ゲイン）は、出力電圧に関係なく、入力端子間の電位差がゼロであるため、入力端子間に仮想短絡を生成すると言われています。入力端子の1つがグランドに接続されている場合、もう1つの入力端子は、その電位が（理想的には）グランドの電位と同じであるため、仮想グランドを提供すると言われています。 [3] [4]理想的なオペアンプは無限の入力インピーダンスも持つため、実際の短絡とは異なり、仮想短絡の端子間に電流は流れません。[5]
参照
参考文献
- ^ 「ラボノート #105 接点寿命 - 抑制されていないアークと抑制されたアーク」。アーク抑制技術。2011年4月。2018年9月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年2月5日閲覧。
- ^ Bhatia, A. 「短絡解析入門」(PDF)。PDHonline 。sec . 短絡の原因は何ですか? 。2019 年 7 月 3 日時点のオリジナルからアーカイブ(PDF) 。2019 年7 月 3日に取得。
- Bhatia, A.「短絡解析入門」。PDHonline (概要)。
- ^ Basic Electronics. IK International Pvt Ltd. 2011年3月. pp. 184–. GGKEY:9NLKFQ9D0F2. 2013年5月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年4月20日閲覧。
- ^ ロバート・スペンス（2008年9月5日）。『Introductory Circuits』、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、pp.99– 。ISBN 978-0-470-77971-2. 2013年5月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年4月20日閲覧。
- ^ UABakshi; APGodse (2010 年 1 月 1 日)。線形集積回路。技術出版物。pp. 4– 。ISBN 978-81-8431-773-2. 2011年4月20日閲覧。[永久リンク切れ ]
外部リンク
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- サーキット・ディテクティブによる米国/カナダの住宅向けトラブルシューティング戦略