کوتاه شدن مدار مقابل بار زیاد: فهمیدن تفاوت‌ها و چگونگی حفاظت از سیستم قدرت شما

یکی از تفاوت‌های اصلی بین کوتاه شدن مدار و بار زیاد، آن است که کوتاه شدن مدار به دلیل خرابی بین رسانه‌ها (خط به خط) یا بین یک رسانه و زمین (خط به زمین) رخ می‌دهد، در حالی که بار زیاد به موقعیتی اشاره دارد که تجهیزات جریان بیشتری نسبت به ظرفیت اسمی خود از منبع تغذیه می‌گیرند.

تفاوت‌های دیگر بین این دو در جدول مقایسه زیر توضیح داده شده است.

اصطلاح "بار زیاد" معمولاً به وضعیتی در مدار یا دستگاه متصل اشاره دارد. یک مدار زمانی بار زیاد دارد که بار متصل شده از ظرفیت طراحی شده آن فراتر رود. بار زیاد معمولاً ناشی از خرابی تجهیزات یا طراحی ناقص مدار است. در مقابل، وضعیت کوتاه شدن مدار زمانی پدیدار می‌شود که رسانه‌های فلزی برهنه به طور مستقیم با یکدیگر تماس می‌پیداکنند یا عایق بین رسانه‌ها از کار می‌افتد. در حین کوتاه شدن مدار، مقاومت تقریباً به صفر می‌رسد و این باعث می‌شود جریان بسیار بالایی از شبکه عبور کند.

تعریف کوتاه شدن مدار

کوتاه شدن مدار نوعی خرابی الکتریکی است که اجازه می‌دهد جریان از طریق مسیر غیر مورد نظر با مقاومت بسیار کم (یا قابل چشم‌پوشی) جریان یابد. این باعث ایجاد سرنشینی بزرگ جریان می‌شود که می‌تواند عایق و قطعات تجهیزات الکتریکی را به شدت آسیب ببیند. کوتاه شدن مدار معمولاً زمانی رخ می‌دهد که دو رسانه زنده یکدیگر را لمس کنند یا عایق بین رسانه‌ها از کار بیفتد.

شدت جریان کوتاه شدن مدار می‌تواند هزاران برابر جریان عادی عملیاتی باشد. در نقطه خرابی، ولتاژ تقریباً به صفر می‌رسد، در حالی که جریان بسیار بالایی از سیستم عبور می‌کند.

کوتاه شدن مدار چندین تأثیر ضار بر روی سیستم‌های برق دارد، از جمله:

• تولید گرمای مازاد: جریان خرابی سنگین موجب تولید گرما شدید می‌شود که ممکن است به آتش‌سوزی یا حتی انفجار منجر شود.

• آسیب الکترودی: تشکیل القای الکتریکی در حین کوتاه شدن مدار می‌تواند آسیب شدیدی به قطعات سیستم برق وارد کند.

• ناپایداری سیستم: کوتاه شدن مدار می‌تواند پایداری شبکه برق را اختلال دهد و ادامه و قابلیت اطمینان تامین برق را تحت تأثیر قرار دهد.

تعریف بار زیاد

بار زیاد زمانی رخ می‌دهد که بار بیشتر از ظرفیت طراحی شده یا اسمی بر روی یک سیستم برق یا تجهیزات تحمیل شود. در حین بار زیاد، ولتاژ به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد اما به صفر نمی‌رسد. جریان فراتر از سطح عادی افزایش می‌یابد، اگرچه همچنان به طور قابل توجهی کمتر از جریان در حین کوتاه شدن مدار است. این جریان مازاد موجب تولید گرمای مازاد می‌شود، که طبق قانون جول (P = I²R) دما رسانه‌ها و قطعات را افزایش می‌دهد. این گرم شدن می‌تواند باعث آسیب به عایق، خرابی تجهیزات یا خطر آتش‌سوزی شود.

شرایط بار زیاد می‌تواند تجهیزات سیستم برق را آسیب ببیند. به عنوان مثال، در نظر بگیرید یک وارتورنگر با ظرفیت ۴۰۰ وات: اتصال بار ۸۰۰ وات به آن باعث بار زیاد می‌شود که ممکن است به گرم شدن و خرابی تجهیزات منجر شود.

تفاوت‌های کلیدی بین کوتاه شدن مدار و بار زیاد

• کوتاه شدن مدار زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ در نقطه خرابی به تقریباً صفر می‌رسد و جریان بسیار زیادی از مدار عبور می‌کند. در مقابل، بار زیاد زمانی رخ می‌دهد که بار بیشتر از ظرفیت طراحی شده یا ایمن سیستم متصل شود.

• در کوتاه شدن مدار، ولتاژ در محل خرابی به تقریباً صفر کاهش می‌یابد. در حالت بار زیاد، ولتاژ ممکن است به دلیل تقاضای مازاد کاهش یابد، اما به صفر نمی‌رسد.

• در حین کوتاه شدن مدار، مقاومت مسیر جریان بسیار کم (تقریباً صفر) می‌شود که باعث سرنشینی بزرگ جریان می‌شود. در حالت بار زیاد، جریان بیشتر از حالت عادی است اما به طور قابل توجهی کمتر از جریان کوتاه شدن مدار است.

• کوتاه شدن مدار معمولاً زمانی رخ می‌دهد که سیم‌های فاز و نیوترال به دلیل خرابی عایق یا پل زدن اتفاقی به یکدیگر می‌چسبند. بار زیاد، از طرف دیگر، زمانی رخ می‌دهد که تعداد زیادی دستگاه الکتریکی به یک مدار یا پلاگ متصل شوند و ظرفیت اسمی آن را فراتر ببرند.

جریان کوتاه شدن مدار عمدتاً توسط ماشین‌های همزمان، از جمله ژنراتورهای همزمان، موتورهای همزمان و متكندرهای همزمان تأمین می‌شود.