دائرة قصر

الدائرة القصيرة (أو الدائرة الكهربائية القصيرة) هي دائرة كهربائية تسمح للتيار الكهربائي بالمرور عبر مسار غير مقصود ذي مقاومة كهربائية معدومة أو منخفضة للغاية . وينتج عن ذلك تدفق تيار زائد عبر الدائرة.

عكس الدائرة القصيرة هو الدائرة المفتوحة ، وهي مقاومة لا نهائية (أو معاوقة عالية جدًا ) بين عقدتين.

قصر الدائرة هو اتصال غير طبيعي بين نقطتين في دائرة كهربائية مصممتين للعمل بجهدين مختلفين . ينتج عن ذلك تيار كهربائي لا يحده سوى مقاومة ثيفين المكافئة لبقية الشبكة، مما قد يتسبب في تلف الدائرة، أو ارتفاع درجة حرارتها ، أو نشوب حريق ، أو انفجار . على الرغم من أن قصر الدائرة عادةً ما يكون نتيجة عطل ، إلا أن هناك حالات يتم فيها إحداث قصر الدائرة عمدًا، على سبيل المثال، لأغراض أجهزة حماية الدوائر الكهربائية الحساسة للجهد .

في تحليل الدوائر الكهربائية ، تُعرَّف الدائرة القصيرة بأنها وصلة بين نقطتين تجبرهما على أن يكون لهما نفس الجهد. في الدائرة القصيرة "المثالية"، يعني هذا انعدام المقاومة، وبالتالي انعدام انخفاض الجهد عبر الوصلة. أما في الدوائر الحقيقية، فتكون النتيجة وصلة ذات مقاومة شبه معدومة. في هذه الحالة، يكون التيار محدودًا فقط بمقاومة باقي الدائرة.

يحدث نوع شائع من قصر الدائرة عندما يتم توصيل القطبين الموجب والسالب للبطارية أو المكثف بموصل ذي مقاومة منخفضة ، مثل سلك . مع انخفاض المقاومة في التوصيل، يمر تيار عالٍ، مما يؤدي إلى إيصال كمية كبيرة من الطاقة في فترة زمنية قصيرة.

قد يؤدي مرور تيار كهربائي عالٍ عبر البطارية إلى ارتفاع سريع في درجة حرارتها، مما قد يتسبب في انفجار مصحوب بانطلاق غاز الهيدروجين والإلكتروليت ( حمض أو قاعدة )، وهو ما قد يؤدي إلى حروق في الأنسجة والإصابة بالعمى أو حتى الموت. كما أن الأسلاك المحملة فوق طاقتها ستسخن بشكل مفرط، مما يتسبب في تلف عازل السلك أو نشوب حريق.

في الأجهزة الكهربائية، تحدث الدوائر القصيرة غير المقصودة عادةً عندما ينهار عازل السلك ، أو عندما يتم إدخال مادة موصلة أخرى، مما يسمح للشحنة بالتدفق على طول مسار مختلف عن المسار المقصود.

في دوائر التيار الكهربائي الرئيسية ، قد تحدث دوائر قصر بين طورين ، أو بين طور وسلك محايد ، أو بين طور والأرض . من المرجح أن تؤدي هذه الدوائر القصيرة إلى تيار عالٍ جدًا، وبالتالي تشغيل جهاز الحماية من التيار الزائد بسرعة. مع ذلك، من الممكن أن تحدث دوائر قصر بين السلك المحايد وموصلات الأرض، وبين موصلين من نفس الطور. قد تكون هذه الدوائر القصيرة خطيرة، خاصةً أنها قد لا تؤدي فورًا إلى تيار عالٍ، وبالتالي يصعب اكتشافها. تشمل الآثار المحتملة تنشيطًا غير متوقع لدائرة يُفترض أنها معزولة. للمساعدة في الحد من الآثار السلبية لدوائر القصر، تُصمم محولات توزيع الطاقة عمدًا بحيث يكون لها مقدار معين من مفاعلة التسرب . تساعد مفاعلة التسرب (عادةً ما بين 5 إلى 10% من معاوقة الحمل الكامل) في الحد من كلٍ من مقدار ومعدل ارتفاع تيار العطل.

قد يؤدي قصر الدائرة إلى تكوّن قوس كهربائي . هذا القوس، وهو عبارة عن قناة من البلازما المتأينة الساخنة ، موصلٌ عاليٌ للكهرباء، ويمكن أن يستمر حتى بعد تبخر كميات كبيرة من المادة الأصلية للموصلات. يُعدّ تآكل السطح علامةً نموذجيةً على تلف القوس الكهربائي. حتى الأقواس القصيرة قادرة على إزالة كميات كبيرة من المادة من الأقطاب الكهربائية. تكون درجة حرارة القوس الكهربائي الناتج مرتفعةً للغاية (عشرات الآلاف من الدرجات)، مما يتسبب في انصهار المعدن الموجود على أسطح التلامس، وتجمّعه، وهجرته مع التيار، بالإضافة إلى انبعاثه في الهواء على شكل جزيئات دقيقة. ^{[ 1 ]}

في غضون أجزاء من الثانية، يمكن أن يؤدي قصر الدائرة إلى توليد تيار عطل أعلى بمئات أو آلاف المرات من تيار التشغيل العادي للنظام. ^{[ 2 ]}

في حالة التركيب غير السليم، قد يتسبب التيار الزائد الناتج عن قصر الدائرة في ارتفاع درجة حرارة أجزاء الدائرة ذات الموصلية الضعيفة (مثل وصلات الأسلاك المعيبة، أو نقاط التلامس المعيبة في مقابس الطاقة، أو حتى موضع قصر الدائرة نفسه). يُعدّ هذا الارتفاع في درجة الحرارة سببًا شائعًا للحرائق . كما أن القوس الكهربائي، إذا تشكل أثناء قصر الدائرة، يُنتج كمية كبيرة من الحرارة، وقد يتسبب أيضًا في اشتعال المواد القابلة للاحتراق.

في أنظمة التوزيع الصناعية وأنظمة المرافق العامة، تتسبب القوى الديناميكية الناتجة عن تيارات قصر الدائرة العالية في تباعد الموصلات. وقد تتضرر قضبان التوصيل والكابلات والأجهزة بفعل القوى المتولدة في قصر الدائرة.

يمكن تقليل أو منع أضرار قصر الدائرة باستخدام الصمامات ، وقواطع الدائرة ، أو غيرها من وسائل الحماية من الحمل الزائد ، والتي تفصل التيار الكهربائي عند تجاوز التيار الحد المسموح به. يجب اختيار وسائل الحماية من الحمل الزائد وفقًا لتصنيف التيار للدائرة. تتطلب دوائر الأجهزة المنزلية الكبيرة أجهزة حماية مصممة أو مصنفة لتحمل تيارات أعلى من تلك المطلوبة لدوائر الإضاءة. يتم اختيار مقاسات الأسلاك المحددة في قوانين البناء والكهرباء لضمان التشغيل الآمن بالتزامن مع وسائل الحماية من الحمل الزائد. يجب أن يكون جهاز الحماية من التيار الزائد مصممًا لقطع تيار قصر الدائرة المحتمل الأقصى بأمان .

في مجال الإلكترونيات ، يُقال إن النموذج المثالي ( ذو الكسب اللانهائي ) لمضخم العمليات يُنتج دائرة قصر افتراضية بين طرفي إدخاله، لأنه بغض النظر عن جهد الخرج، يكون فرق الجهد بين طرفي الإدخال صفرًا. إذا تم توصيل أحد طرفي الإدخال بالأرض، يُقال إن الطرف الآخر يُوفر أرضًا افتراضية لأن جهده (نظريًا) مطابق لجهد الأرض. ^{[ 3 ] [ 4 ]} يتميز مضخم العمليات المثالي أيضًا بمقاومة إدخال لانهائية ، لذا على عكس دائرة القصر الحقيقية، لا يمر تيار بين طرفي دائرة القصر الافتراضية. ^{[ 5 ]}

• التلدين عن طريق قصر الدائرة
• قدرة التحمل
• تيار قصر الدائرة المشروط
• خطأ أرضي
• قانون أوم
• اختبار قصر الدائرة

• الوسائط المتعلقة بـ " الدائرة القصيرة" على ويكيميديا ​​كومنز
• استراتيجية استكشاف الأخطاء وإصلاحها للمنازل الأمريكية/الكندية من محقق الدوائر