دائرة قصيرة مقابل تحميل زائد: فهم الفروق وكيفية حماية نظام الطاقة الخاص بك

من بين أهم الاختلافات بين القصر الكهربائي والتجاوز هو أن القصر الكهربائي يحدث بسبب عطل بين الموصلات (خط إلى خط) أو بين موصل والأرض (خط إلى الأرض)، بينما يشير التجاوز إلى حالة تزيد فيها الأجهزة عن السحب الحالي المحدد لها من مصدر الطاقة.

تتم شرح الاختلافات الرئيسية الأخرى بينهما في الجدول المقارن أدناه.

يشير مصطلح "التجاوز" عادةً إلى حالة في الدائرة أو الجهاز المتصل. تعتبر الدائرة متجاوزة عندما يتجاوز الحمل المتصل قدرتها المصممة. غالبًا ما يكون التجاوز ناتجًا عن خلل في الجهاز أو تصميم دائرة خاطئ. على العكس، تنشأ حالة القصر الكهربائي عندما يأتي الموصلات المعدنية العارية في اتصال مباشر مع بعضها البعض، أو عندما تفشل العزل بين الموصلات. خلال القصر الكهربائي، تنخفض المقاومة تقريبًا إلى الصفر، مما يؤدي إلى تدفق تيار كبير جدًا عبر الشبكة.

تعريف القصر الكهربائي

هو عيب كهربائي يسمح بتدفق التيار عبر مسار غير مقصود بممانعة منخفضة جدًا (أو يمكن تجاهلها). يؤدي ذلك إلى زيادة هائلة في التيار يمكن أن تسبب أضرارًا شديدة للعزل والمكونات الكهربائية. غالبًا ما يحدث القصر الكهربائي عندما تتلامس موصلان حيويان معًا أو عندما يتلف العزل بين الموصلات.

يمكن أن يكون حجم التيار القصير آلاف المرات أكبر من التيار التشغيلي الطبيعي. عند نقطة العطل، تنخفض الجهد إلى صفر تقريبًا، بينما يتدفق تيار كبير جدًا عبر النظام.

لدى القصر الكهربائي عدة آثار ضارة على أنظمة الطاقة، بما في ذلك:

• إنتاج حرارة زائد: ينتج التيار الخطأ الثقيل حرارة شديدة، قد تؤدي إلى حرائق أو حتى انفجارات.

• ضرر القوس الكهربائي: يمكن أن يسبب تكوين الأقواس الكهربائية أثناء القصر الكهربائي ضررًا شديدًا لمكونات نظام الطاقة.

• عدم استقرار النظام: يمكن أن يؤدي القصر الكهربائي إلى تعطيل استقرار شبكة الطاقة، مما يؤثر على استمرارية وموثوقية إمداد الطاقة.

تعريف التجاوز

يحدث التجاوز عندما يفرض حمل أكبر من القدرة المصممة أو المحددة على نظام الطاقة أو الجهاز. خلال التجاوز، تنخفض الجهد بشكل كبير ولكنها لا تنخفض إلى الصفر. يزداد التيار فوق المستويات الطبيعية، رغم أنه يظل أقل بكثير من التيار أثناء القصر الكهربائي. يؤدي هذا التيار الزائد إلى زيادة إنتاج الحرارة، كما هو موضح بواسطة قانون جول (P = I²R)، مما يرفع درجة حرارة الموصلات والمكونات. يمكن أن يؤدي هذا الإرتفاع في الحرارة إلى تلف العزل وإخفاق الجهاز، أو حتى مخاطر الحريق.

يمكن أن يسبب حالة التجاوز تلفًا في معدات نظام الطاقة. على سبيل المثال، إذا كان هناك محوّل مصمم بقدرة 400 واط وربطت به حمل بـ 800 واط، فسيتسبب ذلك في تجاوز، مما قد يؤدي إلى زيادة الحرارة وإخفاق الجهاز.

الاختلافات الرئيسية بين القصر الكهربائي والتجاوز

• يحدث القصر الكهربائي عندما تنخفض الجهد عند نقطة العطل إلى صفر تقريبًا، مما يؤدي إلى تدفق تيار كبير جدًا عبر الدائرة. على العكس، يحدث التجاوز عندما يتم ربط حمل أكبر من قدرة النظام المصممة أو الآمنة.

• في حالة القصر الكهربائي، تنخفض الجهد عند موقع العطل إلى صفر تقريبًا. في حالة التجاوز، قد تنخفض الجهد بسبب الطلب الزائد، لكنها لا تنخفض إلى الصفر.

• خلال القصر الكهربائي، تصبح الممانعة في مسار التيار منخفضة جدًا (تقريبًا صفر)، مما يؤدي إلى زيادة هائلة في التيار. في حالة التجاوز، يكون التيار أعلى من الطبيعي ولكنه أقل بكثير مقارنة بتيار القصر الكهربائي.

• عادةً ما يحدث القصر الكهربائي عندما تتلامس الأسلاك الحية (الفاز) والمحايدة مباشرة بسبب فشل العزل أو التوصيل العرضي. يحدث التجاوز، من ناحية أخرى، عندما يتم ربط العديد من الأجهزة الكهربائية على نفس الدائرة أو المنفذ، مما يتجاوز قدرته المحددة.

يتم توفير التيار القصير بشكل أساسي بواسطة الآلات المتزامنة، بما في ذلك المولدات المتزامنة والمحركات المتزامنة والمعادلات المتزامنة.