اتصال کوتاه چیست؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز،  اتصال کوتاه مداری است که باعث ایجاد مسیری با امپدانس پایین شده و جریان به راحتی ازآن عبور می‌کند. در واقع اتصال کوتاه یک مسیر ارتباطی ناخواسته بین دو قسمت از یک مدار الکتریکی است.

به جریانی که در اثر اتصال کوتاه در مدار جاری می‌شود، جریان اتصال کوتاه می‌گویند و می‌تواند در عرض چند میلی ثانیه، هزاران بار بزرگتر از جریان نامی سیستم باشد. به عبارت دیگر، اتصال کوتاه ارتباط ناخواسته بین دو گره با ولتاژ‌های متفاومت می‌باشد و باعث عبور جریان بیش از حد مجاز از مدار می‌شود و می‌تواند منجر به آسیب مدار، گرمای بیش از اندازه، آتش یا انفجار (سیم یا قطعات) گردد.



به تعریف دیگر، زمانی که دو یا چند هادی از فاز‌های مختلف خط برق، ترانسفورماتور قدرت و یا هر المان قدرتی دیگری با هم تماس پیدا کنند، قسمتی از امپدانس از مدار خارج شده و جریان بسیار بزرگی از فاز بدون خطا عبور می‌کند، که به آن جریان اتصال کوتاه می‌گویند. جریان اتصال کوتاه تاثیر امپدانس در مدار را کاهش داده در حالیکه جریان در مدار افزایش می‌یابد.

آسیب‌های ناشی از اتصال کوتاه را می‌توان با استفاده از تجهیزاتی مانند فیوزها، قطع کننده‌های مدار و دیگر محافظ‌های اضافه بار کاهش داد و یا از بروز آن‌ها جلوگیری کرد.


اتصال کوتاه‌ها به دو دلیل مضر می‌باشند:
- عبور جریان بسیار زیاد باعث گرم شدن بیش از حد و در نهایت آتش گرفتن تجهیزات می‌شود.

- عبور جریان اتصال کوتاه از قسمت‌های مداری که دچار خطا شده، باعث ایجاد نیرو‌های الکترودینامیکی شده که می‌تواند باعث آسیب دیدن و نابودی تجهیزات، همچنین قطع شدن کابل‌ها یا تغییر شکل دائمی باسبار‌ها شود.


عوامل ایجاد اتصال کوتاه در خانه
اتصال کوتاه‌ها می‌توانند ریشه مشکلات مختلفی باشند. در اینجا به بررسی اتصال کوتاه‌های رایج در خانه می‌پردازیم:

- عایق معیوب:
عایق فرسوده و یا آسیب دیده سیم‌های فاز و نول را در دسترس قرار داده که عامل اتصال کوتاه می‌باشد. برخورد ناخن و یا پیچ کاری، و همچنین عمر کابل سبب می‌شود که روکش و یا عایق سیم آسیب دیده و باعث ایجاد اتصال کوتاه گردد.

- اتصالات سست:
اینگونه اتصالات می‌تواند باعث تماس سیم‌های نول و فاز گردند. محکم کردن سیم‌های معیوب سخت بوده و گا‌ها مجبور هستید که با سیم‌های برق دار کار کنید.

- حیوانات:
حیواناتی مانند موش‌ها و سنجاب‌ها گا‌ها سیم‌ها را می‌جوند، این کار باعث می‌شود سیم‌های فاز و نول با هم برخورد کرده و اتصال کوتاه رخ دهد.

- لوازم الکتریکی خانگی:
لوازم خانگی قدیمی یا معیوب می‌توانند با گذشت زمان احتمال ایجاد اتصال کوتاه‌ها را بیشتر کنند. اتصال کوتاه‌های لوازم خانگی در قسمت دو شاخه ها، سوکت‌ها و یا در کنار تجهیزات رخ دهد. بهتر است که تکنسین‌های مربوطه، تجهیزات بزرگ مانند اجاق‌ها و ماشین ظرف شویی را از نظر احتمال اتصال الکتریکی مورد بازدید قرار دهد.


عوامل ایجاد اتصال کوتاه در شبکه
در یک شبکه به یکی از دلایل زیر ممکن است اتصال کوتاه اتفاق افتد:

- دلایل مکانیکی مانند برخورد تجهیزات خارجی به هادی ها، برخورد حیوانات به هادی‌ها و …

-– اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه و رعد و برق

- شکست عایق بین هادی‌ها به دلایل حرارتی، رطوبت و خوردگی


هر زمان که در شبکه قدرت اتصال کوتاه رخ می‌دهد، جریان بسیار زیادی به سمت مدار جاری می‌شود. بزرگی جریان اتصال کوتاه در شکل زیر نشان داده شده است. در لحظه اول شروع خطا، جریان خطا به بیشترین مقدار خود می‌رسد و سپس به میزانی که به آن حالت ماندگار می‌گویند، کاهش می‌یابد.

در طول خطا، جریان به طور مداوم تغییر می‌کند و پدیده‌ای که مشاهده می‌شود، پدیده گذرا می‌باشد. واژه گذار به یک رویداد موقت گفته شده که برای مدت کوتاهی طول می‌کشد. ناحیه‌ای که در آن جریان بسیار زیاد بوده، اما به سرعت افت می‌کند، جریان زیر گذرا گفته می‌شود. جریان ثابت، جریان خطایی است که پس از اتمام مرحله گذرا، در مدار جاری می‌شود.



انواع اتصال کوتاه‌هایی که ممکن است در شبکه رخ دهد:

- اتصال کوتاه سه فاز به هم (یا سه فاز به نول و زمین)

- اتصال کوتاه فاز به فاز (دو فاز به هم)

- اتصال کوتاه فاز به زمین

- اتصال کوتاه دو فاز به هم و زمین


* اتصال کوتاه سه فاز به هم (یا سه فاز به نول و زمین):
در این نوع اتصال کوتاه، سه فاز با هم برخورد می‌کنند. این اتصال کوتاه در اکثر موارد شدیدترین نوع اتصال کوتاه است، اما این اتصال کوتاه به ندرت اتفاق می‌افتد (تقریباً ۵% اتصال کوتاه‌هایی که پیش می‌آید از نوع سه فاز است)، از آنجا که در این اتصال کوتاه شرایط شبکه متقارن باقی می‌ماند، محاسبه جریان اتصال کوتاه در این نوع اتصالی ساده‌تر و آسان‌تر از بقیه انواع اتصال کوتاه است.



* اتصال کوتاه فاز به فاز (دو فاز به هم)
در این نوع اتصال کوتاه، دو فاز به هم برخور می‌کنند، تقریباً ۱۵% اتصال کوتاه‌هایی که پیش می‌آید از نوع فاز به فاز است.


* اتصال کوتاه فاز به زمین
در این نوع اتصال کوتاه، یکی از فاز‌ها به زمین (مثلاً بدنه همبند شده تجهیزات) برخورد می‌کند. این نوع اتصالی متداولترین نوع اتصال کوتاه است و تقریباً ۸۰ درصد اتصالی‌هایی که در شبکه پیش می‌آید از نوع فاز به زمین است. در اکثر موارد کمترین سطح جریان اتصال کوتاه در این نوع خطا پیش می‌آید.



* اتصال کوتاه دو فاز به هم و زمین
در این نوع اتصال کوتاه، دو فاز به هم و به زمین برخورد می‌کنند.