Kortslutning -Short circuit

Trelemmer forårsaker en kortslutning, og utløser en elektrisk lysbue under en storm

En kortslutning (noen ganger forkortet til kortslutning eller s/c ) er en elektrisk krets som lar en strøm bevege seg langs en utilsiktet bane med ingen eller svært lav elektrisk impedans . Dette resulterer i en overdreven strøm som flyter gjennom kretsen. Det motsatte av en kortslutning er en " åpen krets ", som er en uendelig motstand mellom to noder.

Definisjon

En kortslutning er en unormal forbindelse mellom to noder i en elektrisk krets beregnet på å ha forskjellige spenninger. Dette resulterer i en elektrisk strøm begrenset kun av Thévenin-ekvivalent motstand til resten av nettverket som kan forårsake kretsskade, overoppheting , brann eller eksplosjon . Selv om det vanligvis er et resultat av en feil , er det tilfeller der kortslutninger er forårsaket med vilje, for eksempel for spenningsfølende brekkjernskretsbeskyttere .

I kretsanalyse er en kortslutning definert som en forbindelse mellom to noder som tvinger dem til å ha samme spenning. I en "ideell" kortslutning betyr dette at det ikke er motstand og dermed ikke noe spenningsfall over forbindelsen. I ekte kretser er resultatet en forbindelse med nesten ingen motstand. I et slikt tilfelle begrenses strømmen bare av motstanden til resten av kretsen.

Eksempler

En vanlig type kortslutning oppstår når de positive og negative polene til et batteri er koblet til en lavmotstandsleder , som en ledning . Med lav motstand i forbindelsen vil en høy strøm flyte, noe som forårsaker levering av en stor mengde energi på kort tid.

En høy strøm som flyter gjennom et batteri kan forårsake en rask temperaturøkning, som potensielt kan resultere i en eksplosjon med frigjøring av hydrogengass og elektrolytt (en syre eller en base ), som kan brenne vev og forårsake blindhet eller til og med død. Overbelastede ledninger vil også overopphetes og forårsake skade på ledningens isolasjon, eller starte en brann.

I elektriske enheter er utilsiktede kortslutninger vanligvis forårsaket når en lednings isolasjon bryter sammen, eller når et annet ledende materiale introduseres, slik at ladningen kan strømme langs en annen vei enn den som er tiltenkt.

I nettkretser kan kortslutninger oppstå mellom to faser , mellom en fase og nøytral eller mellom en fase og jord (jord). Slike kortslutninger vil sannsynligvis resultere i en svært høy strøm og derfor raskt utløse en overstrømsbeskyttelsesanordning. Det er imidlertid mulig for kortslutninger å oppstå mellom nøytral- og jordledere og mellom to ledere av samme fase. Slike kortslutninger kan være farlige, spesielt siden de kanskje ikke umiddelbart resulterer i en stor strøm og derfor er mindre sannsynlighet for å bli oppdaget. Mulige effekter inkluderer uventet aktivering av en krets som antas å være isolert. For å bidra til å redusere de negative effektene av kortslutninger, er kraftfordelingstransformatorer bevisst designet for å ha en viss lekkasjereaktans . Lekkasjereaktansen (vanligvis ca. 5 til 10 % av fulllastimpedansen) bidrar til å begrense både størrelsen og stigningshastigheten til feilstrømmen.

En kortslutning kan føre til dannelse av en elektrisk lysbue . Buen, en kanal av varmt ionisert plasma , er svært ledende og kan vedvare selv etter at betydelige mengder originalt materiale fra lederne har fordampet. Overflateerosjon er et typisk tegn på elektrisk lysbueskade. Selv korte buer kan fjerne betydelige mengder materiale fra elektrodene. Temperaturen til den resulterende elektriske lysbuen er svært høy (titalls tusen grader), noe som får metallet på kontaktflatene til å smelte, samle seg og migrere med strømmen, i tillegg til at det slipper ut i luften som fine partikler.

Skader

En kortslutningsfeilstrøm kan i løpet av millisekunder være tusenvis av ganger større enn den normale driftsstrømmen til systemet. Skader fra kortslutninger kan reduseres eller forhindres ved å bruke sikringer , kretsbrytere eller annen overbelastningsbeskyttelse , som kobler fra strømmen som reaksjon på overdreven strøm. Overbelastningsbeskyttelse må velges i henhold til gjeldende klassifisering av kretsen. Kretser for store husholdningsapparater krever beskyttelsesenheter som er satt eller klassifisert for høyere strømstyrker enn belysningskretser. Trådmålere spesifisert i bygnings- og elektriske forskrifter er valgt for å sikre sikker drift i forbindelse med overbelastningsbeskyttelsen. En overstrømsbeskyttelsesenhet må klassifiseres for å trygt avbryte den maksimale potensielle kortslutningsstrømmen .

I en feil installasjon kan overstrømmen fra en kortslutning forårsake ohmsk oppvarming av kretsdelene med dårlig ledningsevne (defekte skjøter i ledninger, defekte kontakter i stikkontakter, eller til og med stedet for selve kortslutningen). Slik overoppheting er en vanlig årsak til branner . En elektrisk lysbue, hvis den dannes under kortslutningen, produserer høye mengder varme og kan også forårsake antennelse av brennbare stoffer.

I industrielle og bruksbaserte distribusjonssystemer fører dynamiske krefter generert av høye kortslutningsstrømmer til at ledere spres fra hverandre. Samleskinner, kabler og apparater kan bli skadet av kreftene som genereres i en kortslutning.

Beslektede begreper

I elektronikk sies den ideelle modellen (uendelig forsterkning ) av en operasjonsforsterker å produsere en virtuell kortslutning mellom inngangsterminalene, fordi uansett hva utgangsspenningen er, er potensialforskjellen mellom inngangsterminalene null. Hvis en av inngangsterminalene er koblet til bakken, sies den andre å gi en virtuell jord fordi potensialet er (ideelt sett) identisk med bakken. En ideell operasjonsforsterker har også uendelig inngangsimpedans , så i motsetning til en ekte kortslutning flyter ingen strøm mellom terminalene til den virtuelle kortslutningen.

Se også

Referanser

Eksterne linker