Kurzschluss vs. Überlast: Verstehen der Unterschiede und wie man sein Stromsystem schützt

Einer der Hauptunterschiede zwischen einem Kurzschluss und einer Überlastung besteht darin, dass ein Kurzschluss aufgrund eines Fehlers zwischen Leitern (Leiter-zu-Leiter) oder zwischen einer Leitung und Erde (Leiter-zu-Erde) auftritt, während eine Überlastung eine Situation beschreibt, in der Ausrüstungen mehr Strom als ihre Nennleistung vom Stromversorgungsnetz beziehen.

Weitere wesentliche Unterschiede zwischen den beiden werden in der nachfolgenden Vergleichstabelle erläutert.

Der Begriff "Überlastung" bezieht sich in der Regel auf einen Zustand in einem Schaltkreis oder angeschlossenen Gerät. Ein Schaltkreis gilt als überlastet, wenn die angeschlossene Last seine konstruktionsbedingte Kapazität überschreitet. Überlastungen resultieren in der Regel aus Gerätefehlern oder fehlerhaften Schaltkreisdesigns. Im Gegensatz dazu entsteht ein Kurzschluss, wenn nackte Metallelektroden direkt miteinander in Kontakt kommen oder die Isolierung zwischen Leitern versagt. Bei einem Kurzschluss fällt der Widerstand fast auf Null, was zu einem extrem hohen Stromfluss durch das Netzwerk führt.

Definition von Kurzschluss

Ein Kurzschluss ist ein elektrischer Fehler, der es ermöglicht, dass der Strom entlang eines nicht vorgesehenen Pfades mit sehr geringem (oder vernachlässigbarem) Widerstand fließt. Dies führt zu einem massiven Stromanstieg, der die Isolierung und Komponenten elektrischer Ausrüstungen schwer beschädigen kann. Kurzschlüsse treten häufig auf, wenn zwei lebendige Leiter einander berühren oder die Isolierung zwischen Leitern bricht.

Die Größe des Kurzschlussstroms kann tausendfach größer sein als der normale Betriebsstrom. Am Fehlerpunkt fällt die Spannung fast auf Null, während ein sehr hoher Strom durch das System fließt.

Kurzschlüsse haben mehrere schädliche Auswirkungen auf Stromsysteme, darunter:

• Exzessive Wärmeerzeugung: Der starke Fehlerstrom produziert intensive Hitze, die zu Bränden oder sogar Explosionen führen kann.

• Bogenbildungsschäden: Die Bildung von Elektrischen Bögen während eines Kurzschlusses kann zu schweren Schäden an Komponenten des Stromsystems führen.

• Systeminstabilität: Kurzschlüsse können die Stabilität des Stromnetzes stören und die Kontinuität und Zuverlässigkeit der Stromversorgung beeinträchtigen.

Definition von Überlastung

Eine Überlastung tritt auf, wenn eine Last, die größer als die geplante oder zulässige Kapazität ist, auf ein Stromsystem oder Ausrüstung ausgeübt wird. Während einer Überlastung fällt die Spannung signifikant, fällt aber nicht auf Null. Der Strom steigt über den normalen Pegel, bleibt jedoch deutlich niedriger als der Strom bei einem Kurzschluss. Dieser übermäßige Strom führt zu vermehrter Wärmeerzeugung, wie durch das Joulesche Gesetz (P = I²R) beschrieben, was die Temperatur der Leiter und Komponenten erhöht. Diese Überhitzung kann zu Isolierschäden, Geräteausfällen oder sogar Brandgefahr führen.

Die Überlastung kann Ausrüstungen des Stromsystems beschädigen. Zum Beispiel, betrachten Sie einen Wechselrichter mit einer Nennleistung von 400 Watt: Wenn eine 800-Watt-Last angeschlossen wird, führt dies zu einer Überlastung, die möglicherweise zu Überhitzung und Geräteausfall führt.

Wesentliche Unterschiede zwischen Kurzschluss und Überlastung

• Ein Kurzschluss tritt auf, wenn die Spannung am Fehlerpunkt fast auf Null fällt, was zu einem extrem großen Stromfluss durch den Schaltkreis führt. Im Gegensatz dazu tritt eine Überlastung auf, wenn eine Last, die größer als die geplante oder sichere Kapazität des Systems, angeschlossen wird.

• Bei einem Kurzschluss fällt die Spannung am Fehlerort fast auf Null. Bei einer Überlastung kann die Spannung aufgrund übermäßiger Nachfrage sinken, fällt aber nicht auf Null.

• Während eines Kurzschlusses wird der Widerstand des Strompfades sehr gering (nahezu Null), was zu einem massiven Stromanstieg führt. Bei einer Überlastung ist der Strom höher als normal, aber im Vergleich zum Kurzschlussstrom deutlich niedriger.

• Ein Kurzschluss tritt in der Regel auf, wenn die Phase- und Neutralleiter aufgrund von Isolierstoffversagen oder versehentlicher Verbrückung direkten Kontakt haben. Eine Überlastung tritt hingegen auf, wenn zu viele elektrische Geräte an denselben Schaltkreis oder Steckdose angeschlossen sind, wodurch dessen Nennleistung überschritten wird.

Der Kurzschlussstrom wird hauptsächlich von Synchronmaschinen geliefert, einschließlich Synchron-Generatoren, Synchronmotoren und Synchronkondensatoren.