תקלות שונות מתרחשות במהלך ההפעלה של רשתות חשמל ומכונות. קצר חשמלי ועומס יתר הן התקלות המסוכנות ביותר במערכת החשמל. הם משנים את מבנה המעגל, גורמים לשינויים בחלוקת החשמל, יביאו לאובדן אנרגיה, יפגעו ביציבות מערכת החשמל ומשפיעים על הפעולה הרגילה של ציוד חשמלי. למרות שלשתי התופעות הללו יש קווי דמיון, הן שונות. להלן נלמד עוד על קצר חשמלי ועומס יתר, ונשווה את ההבדלים ביניהם.
איואן
ההבדל בין קצר חשמלי לעומס יתר
להלן ניתן לראות את ההבדל בין קצר חשמלי לעומס יתר.
הַגדָרָה
ההבדל העיקרי בין קצר חשמלי לעומס יתר הוא ההגדרה. עומס יתר מתייחס למצב בו זרם המטען החשמלי חורג מהערך הנקוב שלו במשך זמן רב. קצר חשמלי מתייחס לנתיב מוליך מקרי או מכוון בין שני רכיבים מוליכים או יותר, המאלץ את הפרש הפוטנציאלים בין רכיבים מוליכים אלה להיות שווה או קרוב לאפס.
הגדרות אחרות של קצר חשמלי:
- חיבור לא רצוי בעל התנגדות נמוכה בין שתי נקודות במעגל.
- המעגל לא תקין.
- זה קורה כאשר נוצר נתיב מעגל בין הקוטב החיובי והשלילי של סוללה, ספק כוח או מעגל.
- מה קורה כשהחוט החם והחוט הנייטרלי נוגעים זה בזה.
- חיבור מקרי בין שתי נקודות במעגל, כגון ענף עץ או חיה המחברת את הפער בין שני מוליכים.
הגדרות נוספות של עומס יתר:
עומס יתר חשמלי הוא מעין זרם יתר, הזרם דרך החוט או המעגל חורג מהיכולת שלו, מה שמוביל להתחממות יתר, וקיים סכנת שריפה או נזק לציוד.
רמת מתח
עבור כל זרם סופי שזורם דרך קצר חשמלי, המתח על פני הקצר הוא אפס. בתרשים המעגל, קצר חשמלי מיוצג על ידי חוט אידיאלי עם התנגדות אפס. במקרה של עומס יתר, המתח יכול להיות נמוך מאוד, אך לא אפס.
שלב נוכחי
הערך המרבי של זרם הקצר קשור ישירות לגודל ולקיבולת של ספק הכוח, ואין לו שום קשר לזרם עומס המעגל המוגן על ידי התקן ההגנה. ככל שהקיבולת של ספק הכוח גדולה יותר, כך זרם הקצר גדול יותר. זרם עומס היתר קשור ישירות לקיבולת העומס. זו הסיבה שרמת זרם הקצר גבוהה בהרבה מזרם עומס יתר. הקצר הוא כפולה של הזרם המדורג. עומס היתר קרוב לזרם המדורג.
סַכָּנָה
קצר חשמלי מסוכן יותר מעומס יתר. כי הרמה הנוכחית גבוהה יותר. ביישומי מתח גבוה, קצרים הם מסוכנים ביותר. העברת האנרגיה מהירה בקצר חשמלי, והעברת האנרגיה איטית בעומס יתר.
סיבה
באמצעות תכנון קפדני של מערכת וציוד, כמו גם התקנה ותחזוקה נאותים, על מערכת החשמל להימנע מקצרים ועומסי יתר ככל האפשר. עם זאת, גם אם ננקטים אמצעי זהירות אלה, עדיין מתרחשים קצרים ועומסי יתר.
הסיבות לקצר החשמל הן:
- ישנם מזיקים ומכרסמים בציוד.
- חיבור רופף.
- עליית מתח.
- הידרדרות של בידוד.
- הצטברות של לחות, אבק, מוהל בטון ומזהמים.
- חדירת מתכת או חפצים מוליכים, כגון חגורות דגים, כלים, פטישים או מעמיסים.
כמה סיבות לעומס יתר הן:
1) עומס צרכנים מופרז.
2) מכשירי חשמל לא תקינים.
3) חיווט והארקה לקויים.
4) שימוש לרעה.
מכשיר מגן
יש לבטל במהירות קצרים ועומסי יתר ממערכת החשמל. זו העבודה של התקן הגנת המעגל. על מנת לעשות זאת, על התקן ההגנה להיות בעל יכולת לקטוע את הזרם המרבי שיכול לזרום במקום הציוד.
נתיכים ומפסקים יכולים להגן על המערכת מפני עומס יתר וקצר חשמלי. ממסרי עומס תרמי יכולים רק למנוע עומס יתר. מפסקים מגנטיים יכולים להגן רק על קצרים.
כתוצאה מכך
כאשר מתרחש קצר חשמלי במערכת החשמל, קורים מספר דברים - כולם רעים:
- במצב קצר חשמלי עלולים להתרחש קשתות ושריפה.
- זרם הקצר זורם ממקורות מתח שונים למקום הקצר.
- כל הרכיבים הנושאים זרם קצר מושפעים מלחץ תרמי ומכני.
- ירידת המתח של המערכת היא פרופורציונלית לגודל זרם הקצר.
ההשלכות של עומס יתר הן:
- זרם שיורי הנגרם כתוצאה מבעיות בידוד קווים מגדיל את צריכת החשמל.
- מגע ישיר עם חוטים פגומים עלול לגרום לתאונות אישיות.
- עומס יתר מתמשך עלול לגרום לקצר חשמלי.
לחשב
במערכות חשמל תעשייתיות ומסחריות, חישוב זרם הקצר חיוני לבחירת התקני הגנה וציוד מתאים. כיום, מערכת החשמל נושאת בלוק כוח גדול יותר ויש לה דרישות גבוהות יותר לבטיחות ואמינות. ישנם פרמטרים רבים שיש לקחת בחשבון בעת חישוב קצר חשמלי. לכן, חישוב הקצר אינו קל ויש לבצעו בקפידה.
התגובה של התקן המגן
התקן ההגנה מגיב מהר מאוד לקצר חשמלי. עם זאת, זמן הפתיחה של התקן ההגנה מפני עומס יתר יעוכב. מעידה מהירה חיונית בהגנה מפני קצר חשמלי.
עומס יתר יגרום לטריפה תרמית, וקצר חשמלי יגרום ליציאה אלקטרומגנטית של התקן ההגנה.
יש לכבות אותו רק כאשר החום שנוצר מהעומס חורג מגבול שנקבע מראש. לכן, זמן הנסיעה של עומס יתר קטן יותר ארוך בהתאמה מזה של עומס יתר גדול יותר. זרם הקצר צריך
להתנתק מיד.
מָקוֹר
א זרם קצר חשמלי יכול להגיע מארבעה מקורות שונים:
- דִינָמוֹ
- מנוע סינכרוני
- מנוע אינדוקציה
- מערכות חשמל
כל אלה יכולים להזין זרם קצר לתוך הקצר.
מקור העומס עשוי להיות כל עומס חשמלי.
