Zkrat (přesněji elektrický zkrat) neboli krátké spojení nebo spojení nakrátko[1] (lidově kraťas, šlus) je zapojení elektrického zdroje bez spotřebiče neboli stav, kdy v elektrickém obvodu neprochází elektrický proud přes spotřebič, ale přímo od jednoho póluzdroje k druhému. Někdy se slovo „zkrat“ nesprávně používá k označení libovolné elektrické poruchy.
Zkrat nastává přímým vodivým propojením pólů zdroje (tzv. spojení nakrátko), např. když se poškodí izolace přívodních vodičů nebo vodičů uvnitř spotřebiče a dojde k jejich vzájemnému dotyku.
Zkrat může způsobit i vodivá kapalina (elektrolyt), dostane-li se do styku s vodiči (u venkovního vedení kupř. za prudké dešťové či sněhové bouře).
Při zkratu je elektrickému proudu kladen velmi malý odpor, takže velikost proudu (tzv. nadproud) může být vysoká a ve vodiči může vznikat velké teplo. Procházející proud je v tomto případě určen pouze vnitřním odporem zdroje a vodičů; v běžné elektrorozvodné síti 0,4 kV 50 Hz je hodnota zkratového nadproudu limitována zkratovým výkonem nejbližšího transformátoru.
Silný elektrický proud při zkratu rovněž ohrožuje zdravíčlověka.
Někdy se zkratu využívá k „vybití“ nahromaděného elektrického náboje nebo k vyrovnání elektrických potenciálů mezi dvěma elektricky nabitými tělesy. Při tzv. řízeném zkratu se tělesa bezpečně propojí a nechá se projít elektrický proud. Takzvané zkratovače či rychlozkratovače se používají zejména k „vybití“ velkého množství náboje v kapacitorech, resp. kondenzátorech.
Dojde-li ke zkratu, je třeba co nejrychleji přerušit elektrický obvod.
K ochraně elektrického obvodu proti zkratu slouží elektrické pojistky a jističe. U pojistky se vlivem tepla roztaví tenký drátek, u elektromagnetického jističe silné magnetické pole přitáhne kotvu a vypne obvod. Kombinovaný jistič obsahuje navíc bimetalový pásek, který se teplem ohýbá, a obvod se vypne i při slabším (slabě vyšším než jmenovitým), ale dlouho trvajícím elektrickém proudu. Citlivější přístroje (elektronické přístroje) často obsahují přístrojovou pojistku (tavnou pojistku), která se větším teplem přepálí. Zničené tavné pojistky je nutno vyměnit vždy za pojistky stejné, výrobcem předepsané hodnoty proudu. Jističe se dají zapnout do opětovného provozu přepnutím páčky, příp. stisknutím tlačítka.
Není-li v obvodu zařazena pojistka ani jistič, je třeba vypnout obvod ručně. Není vhodné dotýkat se vodivých částí obvodu rukou, je nutné použít elektrický izolant.
Někdy se elektrický obvod při zkratu přeruší samovolně, dojde-li energie elektrického zdroje nebo dojde-li k přepálení vodičů. To však již znamená poškození obvodu.
Prevencí proti zkratu je používat kvalitní nepoškozené elektrické spotřebiče, v žádném případě nezapojovat vadné nebo amatérsky vyrobené přívodní šňůry, nepoužívat elektrické spotřebiče ve vlhkém prostředí, nevystavovat je nadměrnému teplu a dodržovat běžné zásady bezpečné práce s elektrickým zařízením.
Každý moderní zbraňový systém tvoří elektronické prvky a je řízen elektronikou, takže je závislý na elektrickém napájení. Na elektrické energii jsou závislé i zbraně hromadného ničení. Ve válce v Perském zálivu v roce 1991 USA demonstrovaly novou technologii a účinnost grafitové pumy. Vlastní zbraní není puma (je pouhý nosič), ale submunice, kterou je naplněn zásobník pumy. Submunicí jsou grafitová vlákna. Rozmetaná vlákna jsou přitahována k elektrickému vedení a působí zkrat – obvykle rychle zničí pojistky elektrických rozvoden. Vyřazení dílčích prvků elektrické rozvodné sítě znemožní protivníkovi bojovat.[2]
V silnoproudé elektrotechnice a energetice je zkrat mimořádně nebezpečnou poruchou. Kromě výše řečeného hraje roli mimořádně vysoká úroveň zkratových proudů, způsobující vývin velkého množství tepla v místě krátkého spojení. To může vést k požárům či výbuchům vybavení. Dalším nebezpečným důsledkem vysokých zkratových proudů je elektrodynamické namáhání vodičů a zařízení. V jeho důsledku může dojít k deformacivinutíelektrických strojů, poškození vodičů a přípojnic rozvoden či mechanickému rozrušení konstrukcí. K omezení hodnot zkratového proudu se používá technika dělení přípojnic do sekcí a vřazování tlumivek (elektromagnetických reaktorů); k omezení následků zkratu se užívají vypínače s vysokou rychlostí odpojení. Elektrický zkrat v třífázové střídavé elektrické síti je poruchové vodivé spojení mezi fázemi resp. mezi fázemi a zemí:
Z důvodu usnadnění výpočtů nesymetrických poruch se zavádí transformace z fázové soustavy do duální vztažně soustavy o netočivé, sousledné a zpětné složce:
kde pro prvky transformační matice platí:
z čehož plyne výpočet inverzní transformační matice:
a zpětná transformace souměrné fázové soustavy se pak dostává ve tvaru:
Obecný model poruchy ve fázové soustavě se zapíše ve tvaru:
kde resp. jsou napětí zdroje resp. napětí v místě poruchy a resp. jsou impedance zkratového obvodu resp. zkratové proudy. Pomocí následujících transformací:
tj. po vynásobení inverzní transformační maticí zleva:
se přechází k obecnému modelu poruchy ve vztažné soustavě:
kde představuje elektrickou vzdálenost nesymetrické poruchy od ekvivalentní symetrické poruchy, pak dostáváme vztahy mezi jednotlivými typy zkratových proudů a sousledným zkratovým proudem včetně hodnot příslušné přídavné impedance :
Při zanedbání rezistance zkratového obvodu pro jednotlivé limitní případy poměru netočivé a sousledné reaktance lze vyjádřit vztahy mezi nesymetrickými poruchovými proudy a poruchovým proudem symetrickým:
Jako zdroje zkratového výkonu se uvažují točivé stroje, jejichž příspěvky zkratových výkonů do místa zkratu jsou modelovány pomocí ekvivalentních příčných sousledných resp. netočivých impedancí v příslušném incidentním uzlu. Příspěvky trojfázových resp. jednofázových zkratových výkonů z okolních soustav do místa zkratu jsou modelovány pomocí ekvivalentních příčných sousledných resp. netočivých impedancí v příslušném hraničním uzlu:
synchronní stroj:
asynchronní stroj:
nadřazená soustava:
kde resp. je jmenovité napětí resp. zdánlivý výkon, je zkratový třífázový resp. jednofázový výkon a je poměrný záběrný proud.[3]