SHORT CIRCUIT AND OPEN CIRCUIT

Short Circuit

Sebuah hubungan pendek (terkadang disingkat singkat atau s / c) adalah rangkaian listrik yang memungkinkan saat ini untuk melakukan perjalanan sepanjang jalur yang tidak diinginkan, sering di mana dasarnya tidak ada (atau sangat rendah) impedansi listrik ditemui. Kebalikan listrik arus pendek adalah " rangkaian terbuka ", yang merupakan perlawanan tak terbatas antara dua node. Hal ini umum untuk menyalahgunakan "hubungan pendek" untuk menggambarkan setiap kerusakan listrik, terlepas dari masalah yang sebenarnya.

Sebuah hubungan pendek adalah koneksi abnormal antara dua node dari sebuah sirkuit listrik dimaksudkan pada tegangan yang berbeda. Hasil ini merupakan berlebihan arus listrik / arus lebih hanya dibatasi oleh resistensi setara Thevenin dari sisa jaringan dan berpotensi menyebabkan kerusakan sirkuit, terlalu panas, api atau ledakan . Meskipun biasanya hasil dari suatu kesalahan, ada kasus di mana sirkuit pendek yang disebabkan sengaja, misalnya, untuk tujuan-sensing tegangan pelindung sirkuit linggis . Dalam rangkaian jangka pendek digunakan oleh analogi untuk menunjuk hubungan antara dua node. Hal ini akan memaksa dua node berada pada tegangan yang sama. Dalam sebuah hubungan pendek yang ideal, ini berarti tidak ada perlawanan dan tidak ada jatuh tegangan pendek. Dalam analisis rangkaian sederhana, kabel dianggap celana pendek. Dalam rangkaian nyata, hasilnya adalah sambungan dari hampir nol dan hampir tidak melawan. Dalam kasus seperti itu, saat ini diambil dibatasi oleh seluruh rangkaian.Jenis umum dari hubungan pendek terjadi ketika terminal positif dan negatif dari baterai terhubung dengan rendah resistansi konduktor , seperti kawat . Dengan resistensi rendah dalam koneksi, tinggi saat ini ada, menyebabkan sel untuk memberikan sejumlah besar energi dalam waktu singkat.

Sebuah arus besar melalui baterai dapat menyebabkan penumpukan cepat panas, yang berpotensi mengakibatkan ledakan atau pelepasan hidrogen gas dan elektrolit (suatu asam atau basa ), yang dapat membakar jaringan, menyebabkan kebutaan atau bahkan kematian. Kabel kelebihan beban juga dapat menjadi terlalu panas, kadang-kadang menyebabkan kerusakan pada isolasi kabel, atau kebakaran. Kondisi saat ini yang tinggi juga dapat terjadi dengan motor listrik beban dalam kondisi macet, seperti ketika impeller dari digerakkan oleh tenaga listrik pompa macet oleh puing-puing, ini tidak pendek, meskipun mungkin memiliki beberapa efek yang sama.

Dalam perangkat listrik, sirkuit pendek yang tidak disengaja biasanya disebabkan ketika kawat itu isolasi rusak, atau saat lain bahan melakukan diperkenalkan, sehingga biaya untuk mengalir sepanjang jalur yang berbeda dari yang dimaksudkan.

Dalam listrik sirkuit, sirkuit pendek dapat terjadi antara dua fase , antara fase dan netral atau antara fase dan bumi (ground). Sirkuit pendek tersebut kemungkinan akan menghasilkan arus yang sangat tinggi dan karena itu cepat memicu perangkat proteksi arus lebih. Namun, adalah mungkin untuk sirkuit pendek untuk timbul antara konduktor netral dan bumi, dan antara dua konduktor fase yang sama. Sirkuit pendek semacam itu dapat berbahaya, terutama karena mereka mungkin tidak segera menghasilkan arus yang besar dan karena itu lebih cenderung tidak terdeteksi. Efek yang mungkin termasuk energisation tak terduga dari rangkaian dianggap diisolasi. Untuk membantu mengurangi efek negatif dari arus pendek, listrik trafo distribusi yang sengaja dirancang untuk memiliki sejumlah reaktansi bocor . Reaktansi bocor (biasanya sekitar 5 sampai 10% dari impedansi beban penuh) membantu membatasi baik besar dan laju kenaikan dari arus gangguan.

Sebuah hubungan pendek dapat menyebabkan pembentukan busur . Busur, saluran terionisasi panas plasma , sangat konduktif dan dapat bertahan bahkan setelah sejumlah besar bahan asli dari konduktor diuapkan. Erosi permukaan adalah tanda khas dari kerusakan busur listrik. Bahkan busur pendek dapat menghapus sejumlah besar bahan dari elektroda. Suhu dari busur listrik yang dihasilkan sangat tinggi (puluhan ribu derajat Fahrenheit), menyebabkan logam pada permukaan kontak mencair, kolam renang dan bermigrasi dengan saat ini, serta melarikan diri ke udara sebagai partikel halus.

Kerusakan dari sirkuit pendek dapat dikurangi atau dicegah dengan menggunakan sekering , pemutus sirkuit , atau perlindungan yang berlebihan , yang melepas kabel daya sebagai reaksi terhadap saat ini berlebihan. Perlindungan yang berlebihan harus dipilih sesuai dengan arus sirkuit pendek calon dalam sebuah rangkaian. Misalnya, besar peralatan rumah tangga (seperti pengering pakaian) biasanya menarik 10 sampai 20 ampere, sehingga sangat umum bagi mereka untuk dilindungi oleh 20-30 sirkuit pemutus ampere, sedangkan sirkuit pencahayaan biasanya menarik kurang dari 10 ampere dan dilindungi oleh 15 -20 ampere pemutus. pengukur Kawat ditentukan dalam bangunan dan listrik kode , dan harus dipilih dengan cermat untuk aplikasi khusus mereka untuk memastikan operasi yang aman dalam hubungannya dengan perlindungan yang berlebihan.

Dalam instalasi yang tidak tepat, maka arus lebih dari hubungan pendek dapat menyebabkan pemanasan ohmik bagian sirkuit dengan konduktivitas miskin (sendi yang rusak di kabel, kontak rusak di soket listrik, atau bahkan situs dari hubungan pendek itu sendiri). Overheating seperti ini merupakan penyebab umum dari kebakaran . Busur listrik, jika membentuk selama arus pendek, menghasilkan jumlah tinggi panas dan dapat menyebabkan pengapian dari bahan mudah terbakar juga.

 

Open Circuit

Tegangan rangkaian terbuka, V _OC, adalah tegangan maksimum yang tersedia dari sel surya, dan ini terjadi pada arus nol. Tegangan rangkaian terbuka sesuai dengan jumlah bias maju pada sel surya karena bias dari persimpangan sel surya dengan cahaya yang dihasilkan saat ini. Tegangan rangkaian terbuka ditunjukkan pada kurva IV di bawah ini.

Kurva IV sel surya menunjukkan tegangan sirkit terbuka.

Persamaan untuk V _oc ditemukan dengan mengatur arus yang sama bersih menjadi nol dalam persamaan sel surya untuk memberikan:

Open Circuit Voltage Kalkulator 1

Saturasi gelap sekarang, saya ₀ = Cahaya Sebuah Generated Sekarang, saya _L = Sebuah Faktor idealistis, n = Suhu, T = K

Open Circuit Voltage, V _OC = V

Persamaan di atas menunjukkan bahwa V _oc tergantung pada arus saturasi dari sel surya dan arus cahaya yang dihasilkan. Sementara saya _sc biasanya memiliki variasi kecil, efek utama adalah arus saturasi, karena ini mungkin berbeda dengan urutan magnitudo. Saturasi saat ini, saya ₀ tergantung pada rekombinasi dalam sel surya. Open-sirkuit tegangan maka ukuran jumlah rekombinasi dalam perangkat. Sel surya silikon pada material berkualitas tinggi kristal tunggal memiliki rangkaian terbuka tegangan sampai 730 mV di bawah satu matahari dan AM1.5 kondisi, sementara perangkat komersial pada silikon multicrystalline biasanya memiliki rangkaian terbuka tegangan sekitar 600 mV.
The _OC V juga dapat ditentukan dari konsentrasi pembawa 1 :

mana kT / q adalah tegangan termal, N _adalah konsentrasi doping, Δn adalah konsentrasi pembawa kelebihan dan n _i adalah konsentrasi pembawa intrinsik. Penentuan V _OC dari konsentrasi pembawa juga diberi istilah Tersirat V _OC.

Open Circuit Voltage Kalkulator 2

Konsentrasi doping, N = _A cm ^-3 Konsentrasi Pembawa Kelebihan, Δn = cm ^-3 Suhu, T = Konsentrasi K pembawa intrinsik, n _{i =} cm ^-3

Open Circuit Voltage, V _OC = V

Voc sebagai Fungsi dari bandgap, E _G

Dimana arus hubungan pendek (saya _SC) menurun dengan celah pita meningkat, kenaikan tegangan sirkit terbuka dengan meningkatnya band gap. Dalam sebuah perangkat yang ideal _OC V dibatasi oleh rekombinasi radiasi dan analisis menggunakan prinsip keseimbangan rinci untuk menentukan nilai minimum yang mungkin untuk J _0.
Nilai minimum dari arus saturasi dioda diberikan oleh 2 :

dimana:

Mengevaluasi integral dalam persamaan di atas adalah cukup kompleks. Grafik di bawah ini menggunakan metode yang diuraikan dalam 3

Dioda sebagai fungsi dari celah pita kejenuhan. Nilai ditentukan dari saldo rinci dan tempat batas pada tegangan rangkaian terbuka dari sel surya.

J ₀ dihitung di atas dapat langsung dicolokkan ke dalam persamaan standar sel surya diberikan di bagian atas halaman untuk menentukan V _OC selama tegangan kurang dari celah pita, seperti halnya di bawah satu pencahayaan matahari.

V _OC sebagai fungsi dari celah pita untuk sel dengan AM dan AM 0 1,5. The _OC V meningkat dengan celah pita sebagai jatuh rekombinasi saat ini. Ada drop off di V _OC di band yang sangat tinggi karena kesenjangan _SC saya sangat rendah.