همه چیز درباره اتصال کوتاه (انواع، علت‌ها و راه‌های پیشگیری)

اتصال کوتاه یا اتصالی برق یک رخداد غیرمنتظره در دنیای برق است و در صورتی که برق در مسیر طبیعی خود حرکت نکند، رخ می‌دهد. در این اتفاق، جریان از کوتاه‌ترین مسیر عبور خواهد کرد و این موضوع منجر به آزاد شدن یک انرژی عظیم در کسری از ثانیه می‌شود. نتیجه اتصالی برق، اتفاقاتی مانند آتش‌سوزی، آسیب به تجهیزات، سوختن کابل‌ها، قطع برق، خطر برق‌گرفتگی، انفجار، اختلال در عملکرد شبکه برق و کاهش عمر تجهیزات است.

اگر می‌خواهید از بروز حوادث ناگوار پیشگیری کنید، حتما تا پایان این محتوا همراه ما باشید. چون در ادامه این مطلب درباره موضوعات مهمی مانند دلایل ایجاد اتصال کوتاه، معرفی انواع اتصال کوتاه، راه‌های جلوگیری از اتصال کوتاه، دستگاه‌های جلوگیری از اتصال کوتاه و… صحبت کرده‌ایم.

تعریف اتصال کوتاه به زبان ساده 

اتصال کوتاه (Short circuit) که به آن اتصالی برق هم گفته می‌شود، زمانی اتفاق می‌افتد که دو سیم یا مسیر الکتریکی که نباید مستقیماً به هم وصل باشند، ناگهان با هم تماس پیدا می‌کنند. این تماس باعث می‌شود که جریان برق مانند سیل از بین آن‌ها بگذرد. این جریان شدید، حوادث جبران ناپذیری مانند انفجار یا برق‌گرفتگی را به بار می‌آورد.

• علائم برق گرفتگی + کمک‌های اولیه بعد از برق گرفتگی

برای درک بهتر، فرض کنید در یک بزرگراه عریض تعداد زیادی ماشین تردد می‌کنند. ناگهان این بزرگراه به یک مسیر باریک وصل شود. بدون شک در این شرایط، حرکت تمام ماشین‌ها مختل می‌شود و احتمال تصادف یا خرابی ماشین‌ها افزایش پیدا می‌کند.

تعریف علمی اتصال کوتاه

اگر بین دو رسانایی که به یک منبع تغذیه متصل هستند، یک مسیر با مقاومت کم ایجاد شود، پدیده‌ای به نام اتصال کوتاه ایجاد خواهد شد. در این وضعیت، جریان زیادی از مدار عبور می‌کند و انرژی زیادی تلف می‌شود. لازم‌به ذکر است که اتصال کوتاه هم در نوع جریان مستقیم و متناوب رخ می‌دهد.

در واقع باید گفت که اتصال کوتاه یک اتصال غیراصولی و غیراستاندارد محسوب می‌شود. زیرا در این نوع اتصال، میزان ولتاژ افزایش پیدا می‌کند و دمای سیم‌های مدار تا حد زیادی بالا می‌رود. در نتیجه آتش سوزی و انفجار به‌وجود می‌آید. 

علت‌های ایجاد اتصال کوتاه در مدار

عوامل متعددی وجود دارد که مقاومت بین دو رسانا را کاهش می‌دهد و باعث به‌وجود آمدن اتصالی برق می‌شود. شناخت دلایل ایجاد اتصال کوتاه، تا حد زیادی در پیشگیری از وقوع آن موثر است. بر همین اساس در ادامه این بخش چند نمونه از مهم‌ترین دلایل این اتفاق را نام می‌بریم:

۱- خراب شدن یا فرسودگی عایق‌ سیم‌ها

عواملی مانند نامرغوب بودن جنس عایق‌ها، حرارت، قدیمی بودن سیم‌ها یا برخورد جسم خارجی باعث از بین رفتن عایق یا روکش سیم‌ها می‌شود. بدین ترتیب، هادی مسی یا آلومینیومی سیم‌ها در کنار هم قرار می‌گیرند و یک تماس مستقیم بین آن‌ها ایجاد خواهد شد.

۲- شل یا نا‌ایمن بودن اتصالات سیم‌ها

اگر سیم‌ها به‌درستی به اتصالات سیم و کابل وصل نشوند و اتصالات دو کابل برق شل و نا‌ایمن باشد؛ احتمال برقراری اتصال بین آن‌ها وجود دارد و بدون شک مسیر آن‌ها یکسان می‌شود. بنابراین جریان شدیدی را از میان خود عبور می‌دهند و شاهد اتصال کوتاه خواهیم بود.

۳- رطوبت و آب

آب یک رسانای قوی است و بر همین اساس زمانی که داخل پریزها یا رساناها نفوذ می‌کند. باعث متصل کردن مسیر رساناها به یکدیگر می‌شود و جریان زیادی را بین آن‌ها رد و بدل می‌کند.

۴- برخورد فیزیکی رساناها

در صورتی که سیم‌ها به دلیل ضربه یا برخورد اجسام خارجی، به یکدیگر برخورد داشته باشند، بین هادی آن‌ها، اتصال برقرار می‌شود و اتصالی برق اتفاق می‌افتد.

۵- استفاده از سیم‌های نامناسب و غیر‌استاندارد

سیم‌های نامناسب و غیر‌استاندارد، مقاومت بسیار پایینی نسبت به حد مجاز دارند. در پی این موضوع، جریان بسیار زیادی از آن‌ها عبور می‌کند و اتصال کوتاه رخ می‌دهد. لیست بهترین برندهای سیم و کابل در ایران، برای آشنایی مارک‌های خوب سیم و کابل جمع آوری شده است. چنانچه مشکل اتصال کوتاه نصب سیم و کابل غیر استاندارد در مدار است و نیاز به تعویض آن‌ها دارید، حتما از لیست معرفی بهترین برندهای سیم و کابل کمک بگیرید.

• ۶ روش تشخیص سیم و کابل مرغوب از تقلبی

۶- افزایش جریان بیش از ظرفیت مدار

زمانی که چند وسیله برقی پرمصرف به‌طور همزمان با هم کار می‌کنند، شدت جریان در مدار بالا می‌رود. به همین دلیل، اتصالی برق به‌وجود می‌آید و سیم‌ها یا وسایل برقی آسیب جدی می‌بینند. افزایش شدت جریان به دلیل عدم برابری جریان مجاز کابل‌ها با جریان عبوری در مدار نیز اتفاق می‌افتد. برای همین است که تکنسین‌های برق حرفه‌ای، پیش از خرید انواع سیم و کابل به جدول جریان مجاز سیم و کابل مراجعه می‌کنند.

۷- نفوذ حیوانات و حشرات موذی به داخل مدار

یکی دیگر از دلایل ایجاد اتصال کوتاه، این است که حیوانات و حشرات موذی مانند موش و سوسک، عایق روی سیم‌ها را می‌خورند. سپس قسمت هادی آن‌ها با هم برخورد می‌کند و یک جریان شدید به‌وجود می‌آید.

۸- معیوب بودن کلیدها و پریزها

گاهی اوقات معیوب بودن کلیدها و پریزها، منجر به تماس ناخواسته بین رساناهای سیم‌ها می‌شود که نتیجه آن اتصالی برق است. پس حتما به‌صورت دوره‌ای سلامت کلید و پریزها را بررسی کنید.

۹- سیم‌کشی غیر‌اصولی ساختمان

سیم‌کشی ساختمان، قوانین و اصول خاصی دارد که رعایت آن‌ها الزامی است. در صورتی که سیم‌کشی طبق این اصول انجام نشود، هر بار که یک وسیله برقی به برق متصل می‌شود، به دلیل معیوب بودن مدار، احتمال اتصال کوتاه وجود دارد.

۱۰- انباشته شدن گرد و غبار یا ذرات ریز رسانا روی مدار

در صورتی که گرد و غبار یا ذرات ریز رسانا مانند گرده‌ فلزات، در مسیر جریان برق قرار بگیرند. احتمال وقوع اتصالی برق را بالا می‌برند. زیرا این ذرات قابلیت این را دارند که مسیر بین دو هادی را به هم وصل کنند.

معرفی انواع اتصال کوتاه 

1. اتصال کوتاه فاز به زمین: حدود ۸۰٪ از اتصالات کوتاه از نوع فاز به زمین است پس شایع‌ترین نوع اتصال کوتاه محسوب می‌شود. در این مدل، یکی از فازها با زمین یا بدنه تجهیزات برخورد دارد. شدت جریان این نوع اتصال کمتر از نوع سه فاز و دو فاز با هم است.

2. اتصال کوتاه سه‌فاز با هم: این نوع اتصال کوتاه، شدیدترین نوع اتصال محسوب می‌شود زیرا هر سه فاز با هم برخورد دارند. به دلیل تقارن شبکه، محاسبه شدت جریان در این شرایط بسیار راحت است.

3. اتصال دو فاز با هم: همان‌طور که از نام آن مشخص است، تنها دو فاز با هم تماس پیدا می‌کنند. میزان شدت جریان در نوع دو فاز، کمتر از نوع سه فاز با هم است.

4. اتصال کوتاه دو فاز به یکدیگر و زمین: این نوع اتصال کوتاه، بر اثر برخورد دو فاز به هم و زمین رخ می‌دهد و جریان شدیدی را نیز به‌وجود می‌آورد.

راه‌های جلوگیری از اتصال کوتاه 

1. همواره برای سیم‌کشی ساختمان و لوازم الکتریکی، از سیم و کابل‌های استاندارد که قطر و مقاومت مناسبی دارند، استفاده کنید.
2. اگر سیم‌کشی‌ها و لوازم برقی در معرض رطوبت یا آب هستند، حتما روی آن‌ها را با یک عایق رطوبتی بپوشانید.
3. از تجهیزات حفاظتی مانند فیوز، کلید محافظ جان، کلید اتوماتیک و… در تابلو برق استفاده کنید. چون این لوازم در صورت افزایش جریان یا اتصالی برق، مدار را قطع می‌کنند.
4. خرید استابلایزر و نصب آن برای لوازم برقی یا پشت کنتور یکی از راه‌های جلوگیری از خطرات اتصال کوتاه است.
5. سیم‌کشی ساختمان و تعمیر لوازم برقی را طبق اصول انجام دهید، چنانچه در این زمینه‌ها تخصص ندارید، این قبیل از کارها را به افراد متخصص و کاربلد بسپارید.
6. اتصالات ترمینال‌های سیم‌ها، کلیدها و پریزها را محکم و صحیح ببندید. همچنین هر چند وقت یک‌بار وضعیت آن‌ها را مورد بررسی قرار دهید.
7. از روشن کردن همزمان چند وسیله برقی پر‌مصرف خودداری کنید تا از اضافه‌بار مدار جلوگیری شود.
8.  سیم‌ها و کابل‌ها را درون یک کانال یا لوله محافظ بگذارید تا حیوانات و حشرات به آن‌ها دسترسی نداشته باشند.
9. سیم‌کشی و کلیدها یا پریزهای ساختمان را به‌صورت دوره‌ای مورد بررسی قرار دهید. حتما سیم‌ها و کلیدها یا پریزهای فرسوده را تعویض یا تعمیر کنید.
10. سیم‌ها و لوازم خانگی را به دور از گرد و غبار و ذرات رسانا قرار دهید. همچنین با رعایت احتیاط، به‌صورت دوره‌ای آن‌ها را تمیز کنید.
11. هنگام طوفان شدید و صاعقه از لوازم برقی پرمصرف استفاده نکنید.
12. چنانچه از لوازم برقی یا سیم‌کشی ساختمان صدای عجیب شنیدید یا اگر علائمی مانند حرارت، ترک روی دستگاه، علامت سوختگی، جرقه و… ملاحظه کردید، احتمال وقوع اتصالی وجود دارد. پس در این مواقع، لطفا از لوازم برقی استفاده نکنید و سیم‌کشی را به یک فرد متخصص نشان دهید.

معرفی تجهیزات جلوگیری از اتصال کوتاه در مدار

اتصالی برق یک پدیده بسیار خطرناک است و منجر به ایجاد اتفاقات جبران‌نشدنی می‌شود. ولی با استفاده از برخی دستگاه‌ها، امکان جلوگیری از وقوع این پدیده فاجعه‌بار وجود دارد.

موارد زیر بهترین دستگاه‌های جلوگیری از اتصال کوتاه هستند:

1. فیوز (Fuse)

فیوز، زمانی که جریان بیش از حد مجاز در مدار باشد، سیم داخلی خود را ذوب می‌کند تا جریان متوقف شود. این وسیله ساده‌ترین ابزار دفاعی در برابر اتصال کوتاه و اضافه‌بار است.

• معرفی انواع فیوز در تابلو برق و کاربردهای آن‌ها

2. کلید مینیاتوری (MCB)

کلید مینیاتوری یکی دیگر از ابزارهایی است که از اتصالی برق در تابلو برق منازل جلوگیری می‌کند. چون این کلید، در زمان افزایش جریان یا اتصال کوتاه به‌طور خودکار مانع ادامه جریان می‌شود. 

3. کلید حرارتی (Thermal Switch)

نحوه عملکرد کلید حرارتی به این صورت است که اگر دمای مدار به دلیل جریان زیاد یا اضافه‌بار افزایش پیدا کند، کلید گرم می‌شود و عبور جریان را قطع می‌سازد. این وسیله بهترین ابزار حفاظتی برای موتورهای الکتریکی محسوب می‌شود.

4. کلید اتوماتیک (MCCB)

کلید اتوماتیک این قابلیت را دارد که جریان‌های بالا را تحمل کند. همچنین در برابر اضافه‌بار، اتصال کوتاه و خطاهای فاز واکنش نشان می‌دهد و از عبور جریان برق در مدار جلوگیری می‌کند.

5. بیمتال (Thermal Overload Relay)

بیمتال دارای دو فلز با ضریب انبساط مختلف است و هنگام افزایش جریان، این دو فلز ابتدا گرم و سپس خم می‌شوند. طی این فرایند، مدار باز می‌شود و دیگری جریانی داخل آن عبور نمی‌کند. این دستگاه بیشتر برای حفاظت از موتورهای سه‌فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

6. کلید محافظ جان (RCD یا RCCB)

کلید محافظ جان هنگام نشت جریان در مدار، اختلاف جریان فاز و نول را شناسایی می‌کند و بلافاصله اتصال مدار را جدا می‌کند. با این کار، جریان برق از بدن انسان عبور نمی‌کند و خطر برق‌گرفتگی تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.

راه‌های رفع اتصال کوتاه 

1. جریان برق را قطع کنید: پیش از هر اقدامی جریان برق عبوری در مدار را متوقف کنید.
2. سیم‌ها را به‌طور بصری بررسی کنید: از آنجایی که یکی از علائم اتصال کوتاه، سوختگی سیم‌ها است. به همین دلیل، ظاهر سیم‌ها را حتما نگاه کنید.
3. مدار را ایزوله کنید: برای آن که اتصال کوتاه گسترش پیدا نکند باید بخش‌های مختلف مدار را از هم جدا نمایید.
4. دستگاه معیوب را شناسایی کنید: وسیله‌ای را که موجب اتصالی برق شده است، پیدا کنید و اقدامات لازم را برای تعمیر آن انجام دهید. برای انجام این کار، بهتر است که از یک مولتی‌متر کمک بگیرید و تمام دستگاه‌ها را تک تک مورد بررسی قرار دهید.
5. خروجی و اتصالات مدار را بررسی کنید: تمام سیم‌ها، ترمینال‌ها و اتصالات سیم و کابل را نگاه کنید تا محل اتصال کوتاه را بیابید.

نحوه تست اتصال کوتاه در مدار 

تست اتصال کوتاه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است زیرا نقطه دقیق بروز خطا را به شما نشان می‌دهد. در نتیجه شما قادر خواهید بود که از آسیب‌های جدی به تجهیزات الکتریکی پیشگیری کنید. همچنین این تست، فرآیند تعمیرات را برای شما سریع‌تر، دقیق‌تر خواهد کرد. دو روش زیر رایج‌ترین روش‌ها برای تست اتصال کوتاه در مدار هستند:

تست اتصال کوتاه با مولتی متر

1. ابتدا برای حفظ ایمنی، جریان برق را قطع کنید.
2. مولتی‌متر را روشن کنید و آن را روی حالت تست مقاومت یا بوق (Continuity) قرار دهید.
3. نقاط مشکوک که احتمال می‌دهید، اتصالی در آن‌ها رخ داده است، انتخاب کنید.
4. پراب‌های مولتی‌متر را روی نقاطی که انتخاب کردید، قرار دهید.
5. اگر از مولتی‌متر صدای بوق شنیدید یا چنانچه مولتی‌متر مقاومت نزدیک به صفر نشان داد. یعنی اتصال کوتاه در مدار وجود دارد و باید برای رفع آن اقدامات لازم را انجام دهید.

تشخیص اتصالی مدار با کلید حرارتی 

در صورتی که اتصالی مدار وجود داشته باشد، این کلید گرم می‌شود و جریان را متوقف می‌کند. جهت تشخیص اتصالی در مدار با کلید حرارتی، باید اقدامات زیر را انجام دهید:

1. ابتدا وضعیت قطع یا وصل بودن کلید را بررسی کنید. زیرا اگر اتصالی در مدار وجود داشته باشد، کلید قطع است.
2. اگر کلید گرم یا قطع بود، صبر کنید تا سرد شود. سپس یک بار دکمه ریست را فشار دهید، چنانچه دوباره قطع شد یعنی اتصال کوتاه در مدار وجود دارد.

پیدا کردن اتصال کوتاه با دستگاه اندازه‌گیری امپدانس

1. دستگاه امپدانس را به نقاط مورد‌نظر وصل کنید.
2. مقدار امپدانس چند نقطه گوناگون را اندازه بگیرید.
3. نقاطی که مقدار امپدانس آن‌ها بسیار پایین است یعنی در این نقاط اتصالی برق وجود دارد.