קצר חשמלי

פיצוץ שנגרם כתוצאה מקצר חשמלי

ניצוצות כתוצאה מקצר חשמלי

קצר חשמלי (ידוע גם בפשטות כקֶצֶר) נוצר כאשר שני מוליכים או יותר, בעלי פוטנציאל שונה נוגעים זה בזה. מגע לא צפוי זה מפעיל מעגל חשמלי עם התנגדות נמוכה ביותר, בו נוצר זרם גבוה מאוד יחסית למתוכנן שעלול לגרום להתחממות יתר, שריפה, התעוותות של חומרים, התחשמלות והתפוצצות. הקצר יכול להיווצר כתוצאה מבידוד שנהרס בתוך מכשיר, עקב מגע מקרי בין שני גופים שיש בינם הפרש פוטנציאלים או עקב חדירת חומר מוליך לתווך המבודד בין מוליכים חשמליים (כמו בחדירת מים למכשיר חשמלי).

סוגי קצרים

קצרים נבדלים על פי מקור המתח ממנו הם ניזונים.

זרם ישר

ברוב המקרים מקור מתח לזרם ישר יכול להיות מצבר, קבל או ספק כוח. עם זאת, ישנם מקרים נדירים בהם רשת חשמל פועלת בזרם ישר. זרם קצר במעגל זרם ישר יופיע כאשר נוצר מגע בין המוליך החיובי לשלילי.

זרם חילופין

המקור לזרם חילופין הוא בדרך כלל רשת החשמל הארצית או גנרטור. ישנם מספר סוגי קצרים אפשריים בזרם חילופין:

1. קצר בין פאזה לאדמה.
2. קצר בין שתי פאזות (במערכת תלת פאזית)
3. קצר תלת פאזי לאדמה.

הקצרים ההרסניים ביותר הם קצרים בזרם ישר וקצרים תלת פאזיים לאדמה.

עצמת זרם הקצר

עצמה של זרם קצר מחושבת על פי חוק אוהם, לפי היחס בין מתח המעגל לסכום ההתנגדויות הפנימיות של המקור והמוליכים. עצמה זו תלויה בראש ובראשונה ביכולתו של מקור המתח לספק זרם. העצמה נמדדת באמפרים.

מספר דוגמאות לעצמה צפויה של קצר:

• קצר בשקע חשמלי ביתי: 800-200 אמפר.
• קצר בלוח חשמל תעשייתי גדול: 20-10 קילואמפר (אלפי אמפרים).
• קצר בין קווי מתח גבוה: 100-30 קילואמפר.
• קצר בין הדקים של סוללה 1.5 וולט: כמה מאות אמפרים (למשך זמן קצר מאוד).

פוטנציאל ההרס של קצר חשמלי תלוי מאוד בפרק הזמן בו הוא נמשך. ניתוק מהיר של קצר מונע את הנזק האפשרי.

תוצאות של קצר

התוצאות הנובעות מהופעת קצר חשמלי תלויות בעצמת זרם הקצר ובמשך הופעתו. שני גורמים אלה קובעים את כמות האנרגיה שזורמת במעגל החשמלי שנוצר. אנרגיה זו יכולה להופיע במספר צורות:

• חום: הצתה של חומרים דליקים הסמוכים למעגל, התכה של חומרים כגון מתכות, התעוותות של חומרים פלסטיים.
• אור: בעיקר כאשר כתוצאה מהקצר נוצרים זרמים חזקים באוויר. זרמים אלה מפיצים אור חזק (ראו גם קשת חשמלית).
• שדות אלקטרומגנטיים רבי עצמה אשר מעוותים מתכות הנמצאות בקרבתם.

מניעת קצרים וניתוקם

מניעת קצרים נעשית על ידי תכנון נכון של מכשירים ומערכות חשמל. האמצעים הסטנדרטיים לכך הם: שימוש בחומרים מבודדים, התקנת מוליכים במרווחים מתאימים, מניעת חדירה של מים (או כל נוזל מוליך אחר) למערכת ומניעת מגע מקרי במערכת.

ניתוק קצרים נעשה בדרך כלל על ידי מבטח. מבטחים מסוג נתיך מותקנים בדרך כלל בתוך מכשירי חשמל, ורכיבים אחרים של מערכות חשמל מוגנים מפני קצר באמצעות מבטחים "חצי אוטומטים".

ראו גם

• הנדסת חשמל