کوتاه شدن مدار در مقایسه با بیش‌باری: درک تفاوت‌ها و چگونگی حفاظت از سیستم قدرت شما

یکی از تفاوت‌های اصلی بین کوتاه شدن مدار و بارگذاری بیش از حد این 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 بارگذاری بیش از حد به وضعیتی اشاره دارد که تجهیزات جریان بیشتری نسبت به ظرفیت اسمی خود از منبع تغذیه می‌گیرند.

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

اصطلاح "بارگذاری بیش از حد" معمولاً به حالتی در مدار یا دستگاه متصل اشاره دارد. مدار وقتی که بار متصل به آن بیش از ظرفیت طراحی شده آن باشد، بارگذاری بیش از حد محسوب می‌شود. بارگذاری بیش از حد معمولاً ناشی از خرابی تجهیزات یا طراحی ناقص مدار است. در مقابل، وضعیت کوتاه شدن مدار زمانی پدیدار می‌شود که رسانه‌های فلزی بدون پوشش مستقیماً با یکدیگر تماس می‌پیدا کنند یا عایق بین رسانه‌ها خراب می‌شود. در زمان 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 یک خطا الکتریکی است که اجازه می‌دهد جریان از مسیر غیرمنتظره‌ای با مقاومت بسیار کم (یا قابل چشم‌پوشی) عبور کند. این باعث ایجاد جریان عظیمی 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 خراب شود.

مقدار 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 سیستم‌های توان دارد، از جمله:

• تولید گرمای زیاد: جریان خرابی سنگین گرمای شدیدی تولید می‌کند که می‌تواند منجر به حریق یا حتی انفجار شود.

• آسیب از آرک: تشکیل آرک‌های الکتریکی در زمان کوتاه شدن مدار می‌تواند باعث آسیب شدید به قطعات سیستم توان شود.

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

تعریف بارگذاری بیش از حد

بارگذاری بیش از حد زمانی رخ می‌دهد که بار بیشتر از ظرفیت طراحی شده یا اسمی بر سیستم توان یا تجهیزات تحمیل شود. در زمان بارگذاری بیش از حد، 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 زمان کوتاه شدن مدار است. این جریان اضافی باعث تولید گرمای بیشتر می‌شود، مانند قانون جول (P = I²R) که دمای رسانه‌ها و قطعات را افزایش می‌دهد. این گرم شدن می‌تواند باعث آسیب به عایق، خرابی تجهیزات یا حتی خطرات حریق شود.

وضعیت بارگذاری بیش از حد می‌تواند تجهیزات سیستم توان را آسیب ببیند. به عنوان مثال، فرض کنید یک مبدل با ظرفیت ۴۰۰ وات: متصل کردن بار ۸۰۰ وات به آن باعث بارگذاری بیش از حد می‌شود که می‌تواند باعث گرم شدن و خرابی تجهیزات شود.

تفاوت‌های کلیدی بین کوتاه شدن مدار و بارگذاری بیش از حد

• کوتاه شدن مدار زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ در نقطه خرابی به تقریباً صفر کاهش یافته و جریان بسیار زیادی از مدار عبور می‌کند. در مقابل، بارگذاری بیش از حد 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 وضعیت بارگذاری بیش از حد، ولتاژ ممکن است به دلیل تقاضای بیش از حد کاهش یابد، اما به صفر نمی‌رسد.

• در زمان کوتاه شدن مدار، مقاومت مسیر جریان بسیار کم (تقریباً صفر) می‌شود که باعث ایجاد جریان عظیمی می‌شود. در بارگذاری بیش از حد، جریان بیشتر از عادی است اما به طور قابل توجهی کمتر از جریان کوتاه شدن مدار است.

• کوتاه شدن مدار معمولاً زمانی رخ می‌دهد که سیم‌های زنده (فاز) و نیوترال به دلیل خرابی عایق یا پل‌زنی تصادفی به یکدیگر می‌رسند. در مقابل، بارگذاری بیش از حد زمانی رخ می‌دهد که تعداد زیادی دستگاه الکتریکی به یک مدار یا دستگاه متصل شوند و ظرفیت اسمی آن را تجاوز کنند.

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