Как я уже говорил, в случае короткого замыкания ток достигает критических значений, которые превышают допустимые значения для данной цепи.
Что такое ток короткого замыкания и петля фаза-ноль?
В сегодняшней статье мы рассмотрим ток короткого замыкания и сопротивление петли фаза-ноль. Давайте выясним, как эти понятия связаны друг с другом и какое значение имеет эта информация для практикующего электрика. С одной стороны, все можно объяснить законом Ома, с другой стороны, это очень, очень обширная тема, и я не знаю, достаточно ли одной статьи.
Сразу отмечу, что я не претендую на исчерпывающее изложение информации. Поэтому в конце, как всегда, будет несколько хороших книг по теме статьи для скачивания.
Что такое короткое замыкание?
Многие люди знакомы с выражением "короткое замыкание". Если оставить в стороне название знаменитого блокбастера 90-х годов, то у обычного человека эти слова ассоциируются с распространенной причиной пожаров. Об этом существует множество мифов и стереотипов. Я решил выяснить, что это такое и зачем это нужно.
Короткое замыкание (КЗ) – это режим или явление в электрической системе, при котором максимально возможный ток протекает в цепи в месте короткого замыкания. Это событие трудно предсказуемо и аварийно, и чем раньше оно будет остановлено, тем лучше. Когда происходит короткое замыкание, вся энергия источника питания расходуется только на нагрев проводов. Кроме того, возможно динамическое (механическое) воздействие. Этот процесс обычно очень кратковременный и взрывоопасный, так как выделяемая тепловая энергия огромна. Если эту неприятность не остановить как можно быстрее (методы, с помощью которых это можно сделать, см. ниже), короткое замыкание может привести к огромным материальным и человеческим потерям.
Время срабатывания выключателей в жилых помещениях при замыкании на землю должно быть менее 0,4 с (ПУЭ 1.7.79, 7.1.72). Если быстродействие не обеспечивается из-за малого тока короткого замыкания, отключение должно осуществляться с помощью устройств остаточного тока (УЗО, АВДТ), при этом время срабатывания будет (согласно ГОСТ) менее 0,04 с.
Короткое замыкание может возникнуть между любыми точками цепи с разными потенциалами. Вот как это выглядит в трехфазном исполнении:
Короткое замыкание в заземленной системе электроснабжения TN-S. Кто заметит ошибку в схеме?
На рисунке изображена вторичная обмотка понижающего трансформатора напряжения, установленного на трансформаторной подстанции (ТП), пятипроводная линия электропередачи и трехфазная электроустановка. Это может быть частный дом, многоквартирный дом или промышленное предприятие.
Как возникает короткое замыкание
Как вы помните из учебника физики за 8 класс, закон Ома для электрической цепи задается формулой:
I – ток в цепи, A
U – напряжение, В
R – сопротивление, Ом
Рассмотрим такую цепь
Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем кнопку SA, то вольфрамовая нить лампы начнет нагреваться под действием тока. В этом случае большая часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.
Теперь прекратим лирические отступления и замкнем два провода, идущие к лампе, через толстый провод АВ.
Что произойдет, если мы замкнем контакты SA?
В результате ток потечет по укороченному пути, минуя нагрузку. В данном случае укороченный путь – это провод АВ. Сопротивление провода AB близко к нулю. В результате наша схема превращается в делитель тока. Согласно принципу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим значением сопротивления будет протекать больший ток, а через нагрузку с большим значением сопротивления – меньший. Поскольку проводник АВ имеет почти нулевое сопротивление, через него будет протекать большой ток, опять же в соответствии с законом Ома:
Закон Джоуля-Ленца
Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловой эффект тока прямо пропорционален квадрату тока на участке цепи.
Q – количество тепла, которое передается через сопротивление нагрузки Rн . Оно выражается в джоулях. 1 джоуль = 1 ватт х секунду.
I – ток в этой цепи, A
Rн – сопротивление нагрузки, Ом
t – время, необходимое для отдачи тепла нагрузке, Rн в секундах
Это означает, что на проводник АВ будет выделено безумное количество тепла. Проводник быстро нагреется от температуры и затем сгорит. Все зависит от эффективности источника питания.
Это означает, что если ток короткого замыкания увеличивается в 20 раз, то количество выделяемого тепла увеличивается примерно в 400 раз! Вот почему спокойное еще минуту назад электричество превращается в настоящее бедствие: горят провода, расплавленные металлические провода поджигают близлежащие предметы, вспыхивают пожары.
Существуют также плановые и контролируемые короткие замыкания, а также специальное оборудование для коротких замыканий. Например, сварочные аппараты работают с управляемыми короткими замыканиями, когда для расплавления металла требуются большие токи.
Виды коротких замыканий и их причины
Короткие замыкания в быту могут возникать следующими способами
- Однофазное – когда фазный провод замыкается на землю. Неисправности этого типа являются наиболее распространенными;
- двухфазное – когда одна фаза замыкает другую;
- Трехфазное – трехфазное, когда три фазы замыкаются одновременно. Это наиболее проблематичные типы неисправностей.
Например, в воскресенье утром сосед по соседству подключает фазу и ноль к розетке, подключая ударную дрель. Это означает, что в цепи происходит короткое замыкание, и ток течет через нагрузку, то есть прибор, подключенный к розетке.
Если ваш сосед соединит фазный и нулевой провода в розетке без подключения нагрузки, произойдет короткое замыкание, но вы сможете спать дольше.
Для тех, кто не знает, может быть полезно прочитать о фазе и нейтрали в электричестве, чтобы лучше понять.
Короткое замыкание называется коротким, потому что ток в коротком замыкании выглядит так, как будто он идет по короткому пути, минуя нагрузку. Контролируемое короткое замыкание или длинное короткое замыкание – это нормальное, хорошо известное подключение электроприборов к розетке.
Защита от короткого замыкания
Прежде всего, поговорим о последствиях короткого замыкания:
- Поражение электрическим током и выделение тепла.
- Пожар.
- Выход из строя оборудования.
- Потеря электроэнергии и отсутствие подключения к Интернету в доме. Следовательно, возникает необходимость читать книги и принимать пищу при свечах.
Как видите, короткое замыкание – это враг и вредитель, с которым нужно бороться. Какие существуют способы защиты от короткого замыкания?
Почти все они основаны на быстром размыкании цепи при обнаружении короткого замыкания. Это можно сделать с помощью различных устройств защиты от короткого замыкания.
Почти все современные электроприборы имеют предохранители. Большой ток просто расплавляет предохранитель, и цепь разрывается.
В жилых помещениях используются устройства защиты от короткого замыкания. Это автоматические выключатели, рассчитанные на определенный рабочий ток. Если ток увеличивается, выключатель срабатывает, разрывая цепь.
Для защиты промышленных двигателей от короткого замыкания используются специальные реле.
Теперь вы легко сможете дать определение короткого замыкания и узнать о законе Ома, а также о фазе и нуле в электричестве. Желаем вам всего наилучшего, чтобы у вас не было коротких замыканий! А если вы получили короткое замыкание и у вас совершенно нет сил на какую-либо работу, наша студенческая служба поможет вам справиться с этим.
И, наконец, видео о том, как НЕ надо поступать при поражении электрическим током.
Мы поможем вам сдать экзамен на отлично и без пересдачи.
- Экзаменационная работа с 1-го дня / со 120с. Узнайте больше о стоимости
- Диссертация от 7 дней / от 9540 р. Узнайте больше о стоимости
- Курсовая работа от 5 дней / от 2160 р. Узнайте больше о стоимости
- Автореферат диссертации от 1 дня / от £840 р. Узнайте больше о стоимости
Последствия короткого замыкания
Мы уже узнали, что короткое замыкание вызывает быстрое увеличение тока и уменьшение напряжения, что приводит к следующим последствиям.
1. разрушение
Хорошо известный физикам закон Джоуля-Ленца гласит, что ток короткого замыкания, протекающий через активное сопротивление электрической цепи в течение определенного времени, выделяет в цепи тепло, которое рассчитывается по формуле:
В месте короткого замыкания это тепло, подобно пламени электрической дуги, наносит огромный ущерб. Чем больше ток короткого замыкания и чем дольше он протекает через цепь, тем больше будет ущерб.
Чтобы дать вам представление о масштабах этих разрушений, вот несколько примеров из моей собственной практики.
Короткое замыкание в кабине трансформатора
Привод трансформатора под нагрузкой. Короткое замыкание произошло в обмотке асинхронного двигателя
Нарушение изоляции
При протекании тока короткого замыкания в неповрежденных проводниках происходит нагрев проводников выше максимально допустимой температуры и повреждение изоляции.
Активная часть трансформатора. Короткое замыкание произошло из-за нарушения изоляции
57 Комментариев на "Короткие замыкания и их классификация. Последствия коротких замыканий с примерами из реальной жизни"
Алексей
А где стоял асинхронный двигатель, если РПН был так перевернут?
Admin :
Асинхронный коммутационный двигатель находился в приводе в правом нижнем углу. Там видны другие секции обмоток. Когда произошло короткое замыкание, в приводе начался пожар и все сгорело.
Татьяна
Четкая и простая инструкция, как справиться с коротким замыканием. Спасибо! Мы с мужем возьмем это себе на заметку!
Алексей
Только что вернулся из командировки, здание ТП просело примерно на 30 см, из-за сильных дождей все было закорочено (вход с земли был). Если интересно, могу выслать фото для коллекции.
Admin :
Присылайте. Я с удовольствием включу их в эту статью.
Елена Метелева:
Одна маленькая оплошность и такие последствия! Как навести порядок в руинах?
Администратор
Ничего сложного. Все сгоревшее электрооборудование демонтируется и заменяется на новое.
Александр :
Да… Я видел последствия короткого замыкания в общежитии в 2007 году. Это было полностью сгоревшее крыло здания – черные стены, черный потолок и проржавевшая, оплавленная электрическая коробка. Это было ужасное зрелище. Больше всего меня поразило отсутствие какой-либо противопожарной защиты в этом общежитии – не знаю, какие там были предохранители, но они все равно не сработали в случае короткого замыкания. Еще больше меня поразил тот факт, что большинство иностранных студентов из Индии, которые учились на первом курсе ДГУ, не имели никакого представления об электричестве, кроме как вставить вилку в розетку и нажать кнопки на аппарате. И все! И если на шнуре питания есть оголенные провода, с которыми тоже произойдет короткое замыкание, им все равно, они никогда не обращают внимания на такие вещи, даже если при включении аппарата в розетку прямо перед ними раздается жужжание, они не знают, что делать. Однажды я стал свидетелем такой ситуации: индийский студент хотел включить электрический бойлер с неисправным проводом на ручке и подключил его. Затем он выключается с яркой вспышкой, я смотрю на студента, который сидит в ужасе, не зная, что делать, и кричу ему: "Выдерни вилку из розетки". ' Он выдергивает вилку, но, конечно, свет в комнате не гаснет, что означает, что не было защиты от короткого замыкания или она не сработала. Индийский студент смотрит на меня с ужасом в глазах и спрашивает: "Что случилось?". Я показал на почерневшую от копоти розетку, вилку и обугленный черный провод в месте короткого замыкания. Я попытался объяснить ему, что такое короткое замыкание, что оно может сделать и почему всегда нужно искать неисправные провода во всем, что вы включаете в розетку.