מתח קצר חשמלי - ערך המתח המופעל על אחד מפיתולי השנאי כך שיופיע זרם חשמלי במעגל. שאר הפיתולים צריכים להיות קצרים בזמן זה. ערך זה קובע את ירידת המתח על פני השנאי, את המאפיין החיצוני שלו ואת זרם התקלה הלא מכוון. הוא מבוטא כאחוז מהמתח המדורג.
תוֹכֶן
- גורמים להתרחשות
- השלכות מסוכנות
- קביעת חוזק הזרם
- שיטות הגנה
- שימוש בהצמדת מוליכים
גורמים להתרחשות
קצר חשמלי במעגל נחשב לחיבור לא מתוכנן, חריג של מוליכים, שבו מתרחשים זרמים הרסניים. כל חיבור של מכשיר חשמלי לשקע נחשב גם הוא לקצר חשמלי, אבל כבר מתוכנן. מקור צריכת החשמל הוא התנגדות שתופסת את כל עומס הקצר.
אם הערך של התנגדות זו שואף לאפס, אזי, לפי חוק אוהם, עבור מעגל חשמלי, הזרם עולה לערך כזה שיש חימום חזק והרס של המוליכים. הסיבות להתרחשות תופעה שלילית:
-
עלייה קצרת טווח במתח מובילה להתמוטטות הבידוד של חוטים או מעגלים חשמליים. יש עלייה בעוצמת הזרם לערך של קצר חשמלי עם הופעת פריקת קשת. - בידוד ישן והידרדר הופך לגורם לקיצור ספונטני של מוליכים.
- גם נזק מכני לבידוד מוביל למצבים חריגים. כך למשל, לא פעם הדיירים עצמם מפרים את תקינות הבידוד במהלך השיפוץ.
- חדירת חפצים זרים, חיות קטנות, אלמנטים של צמתים שכנים גורמים לחיבור שלילי של החוטים זה לזה.
- פגיעת ברק גורמת לעליית מתח קצרת טווח במעגל חשמלי.
הסימנים העיקריים לתופעה זו הם הופעת ריח שריפה, ניצוץ ושריפה של בידוד תיל. בנוסף, המעגל החשמלי או החלקים שלו כבויים.
השלכות מסוכנות
אחת ההשלכות המסוכנות ביותר של קיצור חוטים היא הסיכון למקור אש. הסיבה להתרחשותו היא שחרור של כמות גדולה של חום, הרס של בידוד והופעת אש גלויה.
עם מעגל קשת לטווח קצר, כאשר מטען חשמלי רב עוצמה חומק, דברים וחפצים מסביב נדלקים. בנוסף, ההשלכות השליליות כוללות:
-
נזק מכני ותרמי למתקנים חשמליים; - ירידה בערך המתח, מה שמוביל לאובדן ביצועים או עצירה מוחלטת של מנגנונים חשמליים;
- גנרטורים נפרדים ותחנות כוח נופלים מהפעולה הסינכרונית של המערכת, מה שמוביל ליצירת מצב חירום;
- הופעת גלים אלקטרומגנטיים המשפיעים על קווי תקשורת ותקשורת.
תוצאות אלו ייצפו רק ישירות במקום התקלה או קרוב אליה, שכן עם המרחק מקטע זה, הערך הנוכחי ייחלש. בעת תכנון והתקנה של כל מתקן חשמלי, ננקטים אמצעי ההגנה הנדרשים מפני תופעה שלילית.
קביעת חוזק הזרם
כדי לחשב את זרם הקצר, עיין בחוק אוהם למעגל חשמלי. הוא קובע כי החוזק שלו הוא פרופורציונלי ישר למתח ויחס הפוך להתנגדות.
במקרה של קצר חשמלי, ערך ההתנגדות קטן מאודלכן, היחס בין המתח אליו גדל פי כמה. לדוגמה, ברשת חשמל ביתית חד פאזי, המתח הוא 220 וולט. אם נניח שההתנגדות במהלך קצר חשמלי יורדת ל-0.04 אוהם, אז עוצמת הזרם היא 5500 A.
מכיוון שהשקע הסטנדרטי מדורג ב-16 A, ברור שהוא פשוט יישרף. חישוב זה הוא משוער, מכיוון שהוא מסובך יותר עבור סוגים אחרים של תופעה זו. בנוסף לחד פאזי, קצרים אפשריים ברשתות תלת פאזיות:
- דו-פאזי;
- בין שלבים לקרקע;
- תלת פאזי.
בעת קביעת ערך הזרם במקרים אלה, נלקחים בחשבון הבאות: ההתנגדות של החשמל כולו רשתות, מקטעים בודדים, ציוד רשת נוסף, קשתות של סגירת מוליכים ועוד. לכן, ערכו הכולל יהיה גבוה בהרבה מאשר בחישוב משוער.
שיטות הגנה
שיטת ההגנה העיקרית מפני תופעה שלילית זו מבוססת על שבירת המעגל החשמלי. לשם כך משתמשים בו בנתיכים. הם בדרך כלל מוליך שמדורג למגבלת זרם מסוימת.
נתיכים נחשבים החוליה החלשה ביותר במעגל, ולכן, ברגע שהערך הנוכחי עולה, המוליך נשרף ושובר את המעגל. בדרך זו, שאר מרכיבי השרשרת מוגנים. כדי להגן על מעגלים חשמליים לדירה ולבית, משתמשים במתגים אוטומטיים.
ההבדל העיקרי בין מכונות לנתיכים הוא לשימוש חוזר. עיצוב המכונה כולל שחרור, המבטיח את פעולת המכשיר במצב חריג. מיוצרים מספר סוגים של מכשירים אלה:
- אלקטרומגנטי;
- תֶרמִי;
- מוֹלִיך לְמֶחֱצָה;
- מעורב.
במהלך היווצרות זרם בעל ערך קריטי, המכונה כבויה באמצעות שחרור תרמי או אלקטרומגנטי. להגנה מפני זרם גבוה, אינך יכול להשתמש בהתקן זרם שיורי, מכיוון שיש לו משימות שונות לחלוטין.
שיטת הגנה נוספת היא שימוש בכור מגביל זרם. יחידה זו מותקנת במעגלי מתח גבוה שבהם האמפראז' יכול להיות גדול ולא ניתן לבחור התקן הגנה מתאים.
הכור הוא משרן המחובר בטור לרשת החשמל. במקרה חירום, יחידה זו משתלטת על כל עוצמת הזרם.
שימוש בהצמדת מוליכים
בנוסף לתכונות שליליות, תופעה שלילית זו מועילה. ישנם מכשירים רבים הפועלים בזרמים גבוהים. הפופולרי שבהם הוא יחידת הריתוך. במהלך פעולתו, נוצרת קשת חשמלית בין אלקטרודת הריתוך ללולאת האדמה.
עיקרון הפעולה של המכשיר מבוסס על הפחתת המתח והגברת עוצמת הזרם, שיכול להגיע עד 250A. טמפרטורת הקשת היא עד כמה אלפי מעלות, מה שמאפשר להמיס את החלקים לרתך בנקודת המגע.
מצבים כאלה משמשים לזמן קצר, והכוח של יחידת הריתוך מאפשר לה לעמוד בעומסי יתר. שימוש זה במוליכים קצרים במהלך הריתוך מאפשר לך לקבל מבני מתכת חזקים ואמינים.
