Was ist, einfach ausgedrückt, ein Kurzschluss?

Ein Kurzschlussstrom ist ein ansteigender elektrischer Impuls in Form eines Stromstoßes. Es kann dazu führen, dass Drähte schmelzen und einige elektrische Geräte beschädigt werden.

Warum kommt es zu einem Kurzschluss?

Kurzschlussströme treten in folgenden Fällen auf

1. Wenn der Spannungspegel hoch ist. Es kommt zu einem plötzlichen Spannungssprung, der Spannungspegel beginnt den zulässigen Wert zu überschreiten, und es kommt zum elektrischen Durchschlag der Isolierschicht des Leiters oder des Stromkreises. Es kommt zu Leckstrom und die Lichtbogentemperatur steigt. Die Kurzschlussspannung erzeugt einen kurzzeitigen Störlichtbogen.
2. Wenn die Isolierschicht alt ist. Dieser Kurzschluss tritt in Wohn- und Industriegebäuden auf, in denen die Verkabelung nicht erneuert wurde. Jede Dämmschicht hat eine bestimmte Lebensdauer, die im Laufe der Zeit durch Umwelteinflüsse verringert wird. Wird die Isolierung nicht rechtzeitig ausgetauscht, kann es zu einem Kurzschluss kommen.
3. Im Falle äußerer mechanischer Einflüsse. Das Erfassen oder Abziehen des Schutzmantels des Kabelbaums oder die Beschädigung des Kabelbaums führt zu Bränden und Kurzschlüssen.
4. Wenn Fremdkörper in den Stromkreis gelangen. Staub, Schmutz oder andere kleine Gegenstände, die sich in den Drähten verfangen, können einen Kurzschluss im Mechanismus verursachen.
5. Bei einem Blitzeinschlag. Der Spannungspegel steigt an und die Isolierschicht des Drahtes oder des Stromkreises wird durchstoßen, was einen Fehler im Stromkreis verursacht.

Warum nennt man Kurzschlüsse Kurzschlüsse?

Schauen wir uns die Definition eines Kurzschlusses an, der für Kurzschluss steht. Dies ist die Verbindung von 2 beliebigen Punkten (mit unterschiedlichen Potentialen), die sich in einem elektrischen Stromkreis befinden. Die Verbindung ist nicht als normale Funktion des Stromkreises gedacht, was zu einem kritischen Strom an der Stelle führt, an der die Punkte zusammenkommen.

Ein solcher Kurzschluss wird als Kurzschluss bezeichnet, weil er durch Umgehung des Geräts, d. h. durch eine Abkürzung, entsteht.

Einfach ausgedrückt: Der positive und der negative Leiter werden verbunden (Kurzschluss), wodurch der Widerstandswert 0 wird. Ein Widerstand ist für das ordnungsgemäße Funktionieren eines Mechanismus notwendig, und sein Fehlen führt zu einer Störung der Spannungsquelle und damit zu einem Kurzschluss.

Ein Kurzschluss ist jede Verbindung von Leitern mit unterschiedlichem Potenzial untereinander oder mit der Erde. Ein Kurzschluss tritt nur dann auf, wenn eine solche Verbindung bei der Konstruktion des betreffenden Geräts oder der betreffenden Maschine nicht vorgesehen ist. Zum Beispiel eine Verbindung zwischen beliebigen Punkten verschiedener Phasen oder die Vereinigung einer Phase und 0, bei der ein zerstörerischer Strom erzeugt wird, der alle kritischen Werte des Stromkreises des Geräts überschreitet.

Was sind die Gefahren?

Die Folgen eines Kurzschlusses können folgende sein:

1. Der Spannungspegel im Stromkreis sinkt. Dies kann zu Ausfällen und Verbrennungen des Elektrogeräts oder zu Fehlfunktionen des Geräts führen.
2. Mechanische und thermische Schäden: Unterbrechung des Stromkreises, Beschädigung der Verkabelung oder einzelner Drähte, Steckdosen und Schalter.
3. Je nach Schwere des Kurzschlusses können die Leitungen und die sie umgebenden Materialien und Gegenstände in Brand geraten.
4. Zerstörerische elektromagnetische Wirkung auf Telefonleitungen, Computer, Fernseher und andere elektrische Geräte.
5. Gefahr für das Leben. Befindet sich zum Zeitpunkt des Kurzschlusses eine Person in der Nähe der Kurzschlussquelle, kann diese Person Verbrennungen erleiden.
6. Die Funktion des elektrischen Versorgungssystems ist beeinträchtigt.
7. Je nach den Parametern des Kurzschlusses können die unterirdischen Versorgungsleitungen durch die elektromagnetische Wirkung gestört werden.

Viele Menschen sind daran interessiert, wie man die Stromstärke eines Kurzschlusses berechnet. Verwenden Sie dazu das Ohmsche Gesetz: Der Strom in einem Stromkreis ist direkt proportional zur Spannung an seinen Enden und umgekehrt proportional zur Impedanz des Stromkreises.

Die Berechnung der Kurzschlüsse erfolgt nach der folgenden Formel: I= U/R (I ist Strom, U ist Spannung, R ist Widerstand).

Kurzschlusstypen und ihre Ursachen

Es gibt mehrere Arten von Kurzschlüssen

1. Einphasige Kurzschlüsse. Ein Fehler in einer Übertragungsleitung, bei dem eine Phase eines elektrischen Systems mit der Erde oder einem Element, das mit der Erde verbunden ist, kurzgeschlossen ist. Der Fehler könnte durch eine falsche Erdung verursacht werden.
2. Zweiphasiger Fehler. Eine Fehlerart, die zwischen 2 Phasen mit unterschiedlichem Potenzial in einem Stromkreis auftritt. Verursacht durch einen Fehler in der Isolierung der Leiter. Es kann sich auch um einen Anschluss von 2 Phasen an die Erde und nicht aneinander handeln.
3. Dreiphasige Kurzschlüsse (symmetrisch). Kurzschluss von 3 Phasen zueinander. Dies kann durch mechanische Beschädigung der Isolierschicht, Überhitzung und Durchschlag der Isolierung oder durch Einklemmen von Drähten verursacht werden.
4. Inter-twist. Diese Art von Kurzschluss ist charakteristisch für elektrische Maschinen. In diesem Fall sind die Wicklungen des Statorwicklungswerks, des Transformators oder des Rotors miteinander kurzgeschlossen.
5. Kurzschluss mit dem Metallgehäuse eines Geräts oder Systems. Ein solcher Kurzschluss entsteht, wenn die Isolierung der Kabel am Metallgehäuse unterbrochen wird.

Optionen für den Kurzschlussschutz

Der Schutz gegen das Auftreten eines Kurzschlusses kann durch folgende Maßnahmen gewährleistet werden:

• Elektrische Drosseln, die den Strom begrenzen;
• Parallelschaltung des Stromkreises;
• Abschaltung von Sektionsleistungsschaltern;
• Abspanntransformatoren mit geteilten Niederspannungsspulen;
• Schnellschaltgeräte mit Strombegrenzungsoption;
• Sicherungselemente;
• Einbau von Leistungsschaltern;
• rechtzeitiger Austausch der Leiterisolierung und regelmäßige Überprüfung der Leitungen auf Mängel;
• Schutzrelais, die defekte Teile des Stromkreises abschalten.

Leistungsschalter können nur für das gesamte System eingebaut werden, nicht für einzelne Phasen und den Neutralleiter. Andernfalls fällt bei einem Fehler der Neutralleiterschalter aus, und das gesamte System wird unter Spannung gesetzt, da der Phasenschutzschalter eingeschaltet wird. Aus demselben Grund ist es nicht ratsam, ein Kabel mit einem geringeren Querschnitt zu verlegen, als es die Automatik zulässt.

Nutzung dieses Phänomens

Dieses Phänomen hat seine Anwendung beim Lichtbogenschweißen gefunden, dessen Funktionsprinzip auf der Wechselwirkung eines Stabs mit einer Metalloberfläche beruht. Die Oberfläche wird auf die Schmelztemperatur erhitzt, wodurch eine neue feste Verbindung entsteht, d.h. die Schweißelektrode ist mit der Masseelektrode kurzgeschlossen.

Diese Kurzschlussmodi funktionieren nur für eine kurze Zeitspanne. Beim Schweißen wird an der Verbindungsstelle zwischen dem Stab und der Oberfläche eine anormale Stromladung erzeugt, wodurch eine große Menge an Wärme freigesetzt wird. Das reicht aus, um das Metall zu schmelzen und eine Schweißnaht zu erzeugen.

Der Kurzschluss wird auch im Bereich der Industrieautomation verwendet und dient zur Erstellung von Informationssystemen, die die Parameter der aktuellen Signalübertragung widerspiegeln.

Nützliche Kurzschlüsse werden in elektrodynamischen Sensoren verwendet. Zum Beispiel in Induktionsvibrometern, seismischen Empfängern. Der Kurzschluss bietet die Möglichkeit, die Schwingungen des beweglichen Systems weiter zu reduzieren.

Der Kurzschlussmodus kann bei der Kombination von Kaskaden in der Elektronik verwendet werden, wenn der Ausgang der ersten aktiven Komponente im Kurzschlussmodus arbeitet.

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