Короткое замыкание: что это и как его предотвратить

Содержание
  1. Что такое КЗ и причины его возникновения
  2. Природа негативного явления
  3. Виды КЗ
  4. Основные причины возникновения КЗ в бытовой электропроводке:
  5. Как Найти Короткое Замыкание В Проводке?
  6. Виды коротких замыканий в быту и в электроэнергетике
  7. Последствия замыкания электропроводки
  8. Варианты защиты от КЗ
  9. Как устранить возникшее замыкание?
  10. Несоответствие вилки и розетки по стандарту
  11. Перегрузка по току
  12. Изношенность разъемов розетки
  13. Ослабленные винтовые зажимы
  14. Низкое качество продаваемых розеток
  15. Правообладателям
  16. Расчет тока короткого замыкания
  17. Что такое КЗ в электрике: виды явлений
  18. Правильная эксплуатация розеток
  19. Почему КЗ так называется?
  20. Чем определяется напряжение и ток при коротком замыкании?
  21. Что делать если сгорела проводка?
  22. Виды предохранителей и автоматических выключателей
  23. Токи короткого замыкания: необходим точный расчет
  24. Отрицательное воздействие КЗ для человека и его имущества
  25. В каких ситуациях происходит короткое замыкание
  26. Формула силы тока при КЗ
  27. Задача
  28. Методы защиты
  29. Полезное КЗ
  30. Меры по предотвращению КЗ в домашней электросети
  31. Не включайте частично поврежденные приборы
  32. При параллельной прокладке разделяйте линии
  33. Защищайте кабель при прокладке
  34. Замените алюминиевую проводку на медную
  35. Не игнорируйте пылевлагозащиту
  36. Закон Джоуля-Ленца

Что такое КЗ и причины его возникновения

Короткое замыкание (короткое замыкание) — это контакт между проводами с разными потенциалами. В бытовой электропроводке чаще всего возникает короткое замыкание между фазой и нулевым проводом, а при трехфазной разводке возможно короткое замыкание между фазами, а также между одной из фаз и нулевым проводом.

Поскольку сопротивление проводов электропроводки невелико, при коротком замыкании значение тока резко возрастает, что вызывает сильный нагрев проводников. При выходе из строя автоматического выключателя нагрев может достичь критических значений и вызвать возгорание изоляции и легковоспламеняющихся материалов.

Природа негативного явления

Чтобы лучше понять причину этого явления, следует самостоятельно сделать короткое замыкание. Для этого нужно собрать простейшую электрическую схему из аккумулятора, лампочки и оголенных проводов. Как только источник питания и устройство соединятся проводами, по цепи пройдет ток и загорится свет. Провода, идущие к лампочке, необходимо закрыть любым куском металла. Ток начнет течь через новый проводник и через лампочку.

Но поскольку сопротивление провода очень маленькое, весь ток будет проходить через него. Проще говоря, короткое замыкание — это кратчайшее прохождение электрического тока по пути, где есть наименьшее сопротивление в цепи. Проводка станет очень горячей, так как по закону Ома из физики по ней будет протекать большой ток. Из-за сильного нагрева провода могут сломаться или загореться. Это явление часто вызывает крупные пожары.

Виды КЗ

Электроэнергия используется повсеместно в бытовом и промышленном секторах. Чтобы свести к минимуму риск короткого замыкания, был разработан ряд мер и устройств, обеспечивающих защиту от короткого замыкания. Однако, чтобы понять, в каком именно случае и какое устройство использовать, необходимо знать типы замков. Основные из них:

  • в цепях постоянного тока;
  • в цепях переменного тока (между фазой и землей, двумя разными фазами, тремя фазами, двумя разными фазами и землей, тремя фазами и землей).

На долю однофазных коротких замыканий приходится 65% повреждений, двухфазных с землей — 20%, двухфазных — 10%, трехфазных — 5%. Часто возникают сложные типы повреждений, сопровождающиеся множественной асимметрией. Это относится к типу закрытия различных фаз, которое происходит в нескольких точках одновременно.

Основные причины возникновения КЗ в бытовой электропроводке:

  • старение утеплителя приводит к его разрушению, особенно в точках пересечения и кривых. Высокая влажность губительно влияет на состояние изоляции;
  • механическое повреждение изоляции между проводами. Чаще всего такое повреждение происходит из-за вбивания обычного гвоздя прямо в спрятанную в стене проводку. При проведении различных строительных работ рекомендуется определять расположение проводки в стене;
  • электропроводка не рассчитана на реальное энергопотребление, поэтому в процессе эксплуатации электропроводка нагревается и слой утеплителя плавится;
  • в любом электрическом устройстве может произойти неисправность, что приведет к короткому замыканию в сети;
  • известно, что короткие замыкания происходят из-за того, что мыши грызут кабель.

Как Найти Короткое Замыкание В Проводке?

заранее определить место, где произошло короткое замыкание, практически невозможно, но после срабатывания автоматического выключателя необходимо приступить к поиску и определению места, где оно произошло.

Действовать нужно последовательно, по определенному алгоритму:

С помощью мегомметра измерить изоляцию в квартире или доме

  1. Тщательный визуальный осмотр. Если удалось обнаружить повреждение изоляции и контактирующих неизолированных проводов, вероятно, причина здесь. Обычно повреждения появляются на стыках и пересечениях проводов, в розетках, в распределительных коробках. Прожженная изоляция оболочки провода — сигнал о возможном месте неисправности;
  2. Все электрические устройства и лампы выключаются, затем с помощью мегомметра измеряется сопротивление между фазой и нулем, а также между фазой и землей. В случае короткого замыкания прибор покажет очень маленькое значение сопротивления.
  3. Иногда короткое замыкание возникает в подключенных электроприборах. В этом случае его можно рассчитать методом исключения. Все приборы выключены, и автоматический выключатель включен. Затем устройства подключаются по очереди. Пока машина не выключится.
  4. Также известны народные методы определения короткого замыкания по звуку, издаваемому в месте произошедшего короткого замыкания. Другой способ — выявить проблемное место по запаху тающей или горящей пластмассы. Конечно, специалисты не рекомендуют использовать устаревшие методы, ведь сейчас есть устройства, которые точно определяют место отключения электроэнергии.

Виды коротких замыканий в быту и в электроэнергетике

Фактически типы коротких замыканий можно разделить на два типа: бытовые и промышленные.

В быту, где чаще встречается сеть с глухой нейтралью (3 фазы, ноль и земля), здесь можно заметить следующие виды коротких замыканий:

  • один этап;
  • двухфазный;
  • трехфазный.

В первом случае фазный провод замыкается на ноль или на массу. Во втором то же самое, или в другой этап, или даже в ноль. В трехфазном все три фазы замкнуты друг с другом.

виды коротких замыканий

Для знаний в сфере энергетики по ГОСТ 52735-2007 можно найти следующие виды коротких замыканий:

  • — Трехфазный, обозначен K (Z): короткое замыкание между всеми тремя фазами;
  • — Двухфазный, обозначается K (2): короткое замыкание между двумя фазами;
  • — Двухфазный с землей, обозначен K (1,1): короткое замыкание между двумя фазами и одновременно на землю;
  • — однофазный на землю, обозначается K (1): короткое замыкание одной из фаз на землю или заземленные части оборудования;
  • — двойное короткое замыкание на землю, обозначенное как K (1 + 1): это такое короткое замыкание, когда две разные фазы замкнуты на землю, но не замкнуты друг на друга.

Последствия замыкания электропроводки

При соприкосновении оголенных проводов с разными потенциалами возникает короткое замыкание, резко возрастает ток, повышается температура и плавится изоляция, а иногда и возникает электрическая дуга.

Последствия короткого замыкания в домашней электросети могут быть крайне неприятными:

  • температура в точке короткого замыкания, особенно при возникновении электрической дуги, может достичь точки плавления проводов разводки, и сам процесс станет взрывоопасным;
  • из-за перегрева проводов и возгорания изоляции может возникнуть пожар;
  • возможен выход из строя некоторых электроприборов.

Электрическое короткое замыкание в квартире или доме

Варианты защиты от КЗ

В качестве защиты от короткого замыкания можно использовать:

  • балласты электрического типа, которые будут ограничивать ток;
  • распараллеливание электрической цепи;
  • отключение секционных выключателей;
  • понижающие трансформаторы с разветвленной обмоткой низкого уровня напряжения;
  • быстродействующие коммутационные аппараты, в которых можно ограничивать протекание тока;
  • элементы безопасности предохранители;
  • установка автоматических выключателей;
  • своевременная замена изоляции проводов и регулярный осмотр электропроводки на предмет дефектов;
  • устройства релейной защиты, отключающие поврежденные участки цепи.

Выключатели можно устанавливать только на всю систему, а не на отдельные фазы и нулевой контур. В противном случае при коротком замыкании автомат нуля выйдет из строя и вся электрическая сеть окажется под напряжением, потому что включится фазовый переключатель. По этой же причине не рекомендуется устанавливать кабель с сечением меньше, чем допускает автомат.

Что такое короткое замыкание по-простому?

Как устранить возникшее замыкание?

Найти место, где возникает короткое замыкание, — это только половина дела, потому что его нужно устранить. Для этого, как и при поиске закрывающейся позиции, также необходимо действовать последовательно в определенном порядке:

  • обнаруженный поврежденный участок необходимо удалить, установить новые кабели и тщательно заизолировать соединения;
  • желательно заменить незакрепленные или перегоревшие выключатели или розетки на новые;
  • старую проводку необходимо заменить полностью, потому что процесс разрушения изоляции уже начался, и неизбежно возникнет короткое замыкание, но в другом месте;
  • Короткое замыкание в бытовой технике устраняется путем его ремонта или замены.

Разобравшись с причинами, перейдем к способам их устранения. Начнем в том же порядке:

  1. Несоответствие вилок и розеток устраняется легко. Необходимо свести их к единому виду. Мы рекомендуем выбирать современные стандарты, иначе вам придется менять вилки на каждом вновь приобретенном приборе. То есть мы заменяем советские розетки на европейские стандарты. Также, если в доме установлено старинное электрооборудование, заменяем старые вилки.
  2. Чтобы устранить перегрузку розетки, можно поступить несколькими способами:
  • Заменить электропроводку на более мощную. Например, если розетки рассчитаны на 10,0 А, замените их изделиями на 16,0 А.
  • Если одной ручки недостаточно, установите полосу для захвата. Это будет намного надежнее, чем в рубашке. Если по каким-либо причинам возникают трудности с установкой блока розеток, используйте двойную розетку, установленную на сиденье. Двойная вилка
  • можно попытаться отремонтировать изношенный штекерный соединитель, если серьезно не позаботиться о корпусе. Для этого необходимо снять розетку (предварительно обесточив линию, от которой она запитана), очистить ее, а затем загнуть контактные пластины утконосом (тонкими плоскогубцами). Если розетка не подлежит ремонту, мы ее заменим.

Помните, что частое вставление вилки сократит срок ее службы.

  • В случае ослабления клемм подтяните контакты (после выключения питания). Для медных кабелей рекомендуется повторять эту процедуру каждые 5-10 лет, для алюминиевых кабелей — не один раз в два года. По возможности замените проводку на медь.
  • Не покупайте товары низкого качества. Экономия в этом случае несколько неуместна. Отличить подделку от оригинала не так уж и сложно, в первую очередь это подозрительно низкая цена и отсутствие сертификатов на продукцию. Такой продукт также отличается невысоким качеством пластикового корпуса, отсутствием упаковки и неполной упаковкой.

Несоответствие вилки и розетки по стандарту

Сразу замечаем, что это одна из самых частых причин неисправности. Дело в том, что в розетках старого образца, выпускавшихся во времена Советского Союза, рассчитаны электроды Ø 4,0 мм. Современная бытовая техника оснащена вилками Shuko с более толстыми электродами Ø 4,80 мм.

а) вилка советского образца; в) Штепсельная вилка Shucko

Казалось бы, разница диаметров электродов конструкции вилки составляет менее одного миллиметра, но это приводит к тому, что при попытке подключить вилку Shucko к розетке советского стандарта возможно повреждение корпуса последнее или растянуть контактные челюсти. В результате, если при попытке подключить к этой розетке устройства со старой вилкой, из-за слабого контакта будут наблюдаться искры. Аналогичный эффект будет наблюдаться, если советскую вилку подключить к современной розетке.

Перегрузка по току

Как и любой электрический разъем, розетка имеет свои характеристики, которые определяют допустимые параметры подключения. Проще говоря, если на приборе электроустановки указан допустимый ток 16,0 А, допустимо включать электроприборы суммарной мощностью не более 3,50 кВт. Как рассчитать мощность, допускаемую номинальным током, мы поговорим отдельно.

Индикация номинального тока на корпусе розетки

Те, кто не хочет беспокоиться о расчетах, могут воспользоваться приведенной ниже таблицей.

Таблица 1. Соответствие номинального тока розетки ее мощности.

Параметры номинального тока (A) Номинальная мощность (Вт)
6.0 1300,0
10.0 2200,0
16.0 3500,0
32,0 7000,0

При превышении допустимой нагрузки контакты разъемов розетки начнут перегреваться, это приводит к тому, что проводники, подключенные к стыку, начинают постепенно гореть, увеличивая сопротивление контакта, заставляя его нагреваться и даже искриться более. Именно поэтому не рекомендуется включать несколько электроприборов через тройник или разветвитель. При необходимости лучше установить двойные розетки.

Как рассчитать мощность розетки?

Для этого воспользуемся законом Ома для цепи переменного тока. В нашем случае формула будет выглядеть так: P = I * U * cos φ, где:

  • это требуемая допустимая мощность нагрузки;
  • I — допустимое значение номинального тока (указано на розетке или в соответствующей технической документации);
  • U — напряжение электрической сети, в быту — 220,0 В;
  • cos — значение коэффициента мощности, если он не указан на электрическом устройстве, подключенном к розетке, принимаем значение 0,95.

Возьмем пример расчета. Допустим, у нас есть розетка на 16, А, значит допустимая мощность нагрузки на ней будет 3344,0 Вт (16 х 220 х 0,95). Как видите, рассчитанное значение немного ниже значения в таблице 1. Поэтому не рекомендуется загружать вывод по максимуму. Есть еще одна причина избегать максимальных нагрузок, о которой мы поговорим позже.

Изношенность разъемов розетки

Клеммы — самое слабое звено в конструкции штекерного разъема. Рано или поздно они ослабнут и не смогут с достаточной силой зафиксировать электроды вилки. В результате снижается надежность электрического контакта, что приводит к искрообразованию и поломке розетки (если своевременно не принять меры).

Изношенный результат разъема

Считается, что такая неисправность характерна только для розеток, которые долгое время находились в эксплуатации. Это не совсем так, дело в том, что штекерные разъемы не рассчитаны на частое включение / выключение электроприборов. Для этого у последних есть переключатели. Если электроприборы включать в розетку несколько раз в день, то ее ресурс сократится и прослужит намного меньше указанного производителем срока.

Ослабленные винтовые зажимы

Состояние контактных выводов имеет немаловажное значение для надежности штекерного разъема. Со временем они могут ослабнуть и кабельные соединения начнут перегреваться. К чему это может привести, уже было описано выше.

Контактные винтовые гнезда

Эта проблема особенно характерна для старой электропроводки, монтаж которой производился кабелем с алюминиевыми жилами. Этот металл обладает характерной текучестью. Следовательно, давление, оказываемое на него контактной площадкой с течением времени, приводит к тому, что алюминий начинает «плавать», вызывая ослабление электрического контакта в винтовой клемме. Подобная «текучесть» наблюдается и в токопроводящих медных сердечниках, но для них этот процесс занимает гораздо больше времени.

Низкое качество продаваемых розеток

Высокая конкуренция на рынке электротехнической продукции вынуждает производителей принимать различные меры для привлечения внимания потребителей к своей продукции. Компании, производящие продукцию известных брендов, встали на путь повышения качества, разработки проектов с дополнительными функциями (например, розетки с электронными таймерами) и модернизации производства для снижения себестоимости продукции.

Другие пошли по более простому пути снижения затрат за счет качества. Не все в этом виноваты, но многие китайские производители noname. И, наконец, настоящая подделка в виде некачественной подделки известных брендов. Эти изделия, по сути, представляют собой бомбы замедленного действия, которые могут буквально нанести серьезный ущерб вашему дому.

а) Оригинальная розетка Legrand; б) Подделка

На фото выше показаны, например, оригинальная розетка Legrand (а) и настоящая подделка (б). Мы призываем читателей найти отличия для себя.

Правообладателям

Все материалы, представленные на сайте, взяты из открытых источников и публикуются исключительно в информационных целях со ссылкой на источник.

Если вы считаете, что размещение материала нарушает ваши авторские права — напишите нам через форму обратной связи на странице «Контакты» и ваш текст / фото будет удален.

Расчет тока короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания в программе DDECAD

Напряжение короткого замыкания — это напряжение, при котором через замкнутую обмотку трансформатора протекает электрический ток, равное номинальному.

Напряжение короткого замыкания можно определить по падению напряжения на трансформаторе. Эта величина характеризует импеданс обмоток.

Токи короткого замыкания значительно превышают номинальное значение, на которое рассчитана вся электрическая цепь. Они могут сжечь слабые места, разрушить их и привести к пожару.

Чтобы исключить аварийную ситуацию, специалисты еще на этапе проектирования начинают разбираться с дефектом и рассчитывать теоретическую возможность возникновения больших токов. На основании расчетных данных подбираются силовые элементы и элементы защиты цепи. Они также имеют дело с большими токами при работе оборудования.

Расчет тока однофазного и трехфазного короткого замыкания проводится с использованием закона Ома, импеданса цепи, силовой характеристики мощности и конструкции используемой электроустановки. Точность может варьироваться в зависимости от предполагаемого использования инструментов.

Что такое КЗ в электрике: виды явлений

Классификация короткого замыкания:

  1. однофазный: фазовый контакт — провод с потенциалом 220 В контактирует с «землей» или нулевой провод — с нулевым потенциалом.
  2. Двухфазный:
    • Контакт проводов обеих фаз.
    • Две фазы на землю — предыдущая плюс контакт фаз на землю.
  3. Трехфазный: взаимодействие трех контактов.

Режим короткого замыкания в цепи электрических устройств возникает при:

  • Обмотки статора или ротора электродвигателя контактируют друг с другом.
  • Обмотка закрыта металлическим корпусом.

Правильная эксплуатация розеток

Но, конечно, розетку лучше не поджигать. Действительно, в большинстве случаев своими руками мы практически поджигаем розетку из-за неправильного использования. Поэтому приведем лишь несколько простых правил, которые позволят вам не попасть в такую ​​«горячую ситуацию.

  • Не советуем не подключать посторонние вещи, не поливать и не заниматься другими вполне очевидными делами. Когда мы представляем правила, о которых, наверное, все слышали, но почему-то забыли.
  • Прежде всего не забывайте, что каждая розетка имеет свой номинальный ток. Этот параметр устанавливается в зависимости от мощности контактной части розетки. Обычно розетки делают на ток 6А, что примерно соответствует устройствам на 1,3 кВт. Есть розетки на 10, 16 и 25А, цена которых конечно немного выше. К ним можно подключать более мощные устройства. Но их мощность все равно не должна превышать номинальный ток розетки.


На фото видно, где посмотреть номинальный ток розетки

  • Розетка должна быть прочно прикреплена к сиденью. При вытаскивании вилки не должно быть отдачи. В противном случае каждый раз, когда вы используете вилку, провода будут деформироваться, что может привести к поломке и плохому контакту.
  • Не используйте вилки большего размера. Это приводит к деформации контактной части вилки и, как следствие, к плохому контакту. Это, в свою очередь, приводит к потеплению.

Запомнить! Чем больше сопротивление проводника, тем больше тепла он выделяет при протекании тока. При этом чем выше температура любого проводника, тем выше его сопротивление. Получается, что чем больше нагревается провод, тем меньше тока он нормально пропускает. Поэтому перегретый провод обязательно сгорит при дальнейшей эксплуатации.

  • Если на вилке или розетке остались следы ожогов, как на видео, обязательно снимите с нее напряжение и очистите. В противном случае это неизбежно приведет к возгоранию.

Почему КЗ так называется?

Рассмотрим определение короткого замыкания, расшифровка — короткое замыкание. Это объединение любых двух точек (с разными потенциалами) в электрической цепи. Подключение не предусмотрено нормальным режимом работы схемы, что приводит к критическим показателям силы тока в точке объединения этих точек.

Такое короткое замыкание называется коротким замыканием, потому что оно образуется в обход устройства, например, по короткому пути.

Проще говоря: положительный и отрицательный проводники соединяются (короткий путь), что приводит к тому, что значение сопротивления становится равным 0. Для нормальной работы механизма требуется сопротивление, а его отсутствие вызывает сбой в работе механизма источник напряжения, приводящего к короткому замыканию.

Замыкание — это любое соединение проводов с разными потенциалами друг с другом или с землей. Короткое замыкание возникает только в том случае, если такая комбинация не предусмотрена конструкцией этого устройства или механизма. Например, соединение между любыми точками разных фаз или комбинация фаз и 0, когда генерируется деструктивный ток, превышающий все критические значения электрической цепи устройства.

Чем определяется напряжение и ток при коротком замыкании?

Выше я сказал, что короткое замыкание может произойти где угодно на линии. Давайте узнаем, как ток и напряжение будут зависеть от места короткого замыкания.

Короткое замыкание — это физическое явление. Ток короткого замыкания — это параметр сетевого питания, измеряемый в амперах или килоамперах (кА).

Еще со школьных лет немецкий физик Ом учит нас, что напряжение и ток определяются через сопротивление цепи:

Закон Ома, более простая форма

Ток короткого замыкания, как и любой ток, также рассчитывается по закону Ома и зависит от напряжения и сопротивления в данном участке цепи. Поскольку сопротивление проводов в реальной жизни — это не только то, что показывает мультиметр, но и индуктивная составляющая, мы запишем закон Ома для тока короткого замыкания в более общем виде:

Ikz = Un / √ (R ^ 2 + X ^ 2)

В числителе U — номинальное напряжение в сети (напряжение холостого хода на выходе трансформатора в трансформаторной подстанции). Число, полученное при расчетах знаменателя, представляет собой полное сопротивление цепи Z, от которого зависит ток короткого замыкания. Рассмотрим схему однофазного электроснабжения для квартиры и реальный случай короткого замыкания с закрытым феном:

Короткое замыкание в конце линии питания

Короткое замыкание в конце линии питания (минимальный ток короткого замыкания)

На схеме показаны импедансы различных участков электросети:

  • Z1 — внутреннее сопротивление трансформатора в подстанции с учетом пересчитанного сопротивления высоковольтной части,
  • Z2 — кабельная линия от ТП до распределительного пункта (РП) многоквартирного дома,
  • Z3 — кабельная линия от РП к подъездной панели квартиры,
  • Z4 — кабель от панели к розетке в одной из комнат,
  • Z5 — транспорт от выхода до закрытого фена.

Фен взорван и закорочен

Фен перегорел и закоротил

Вот так может выглядеть график уровня напряжения на разных участках: от выводов трансформатора на подстанции до замкнутой вилки фена:

Под напряжением

Падение напряжения до нуля из-за короткого замыкания в конце линии

Падение напряжения сопровождается выделением тепла на всех участках ЛЭП. На мощных участках с большим сечением проводов доля «плоского» тока КЗ незначительна, поэтому наблюдается небольшой перепад (участки с сопротивлением Z1, Z2)..

В связи с падением напряжения из-за короткого замыкания можно отметить, что это будет заметно на параллельных нагрузках, подключенных, например, к одной и той же РП. В случае короткого замыкания или сильной перегрузки одного из потребителей лампочки в соседних домах и подъездах будут гореть слабее. Произошло?

А вот как может выглядеть изменение тока короткого замыкания от источника до точки короткого замыкания:

Уменьшить ток

Уменьшение тока с удалением от источника питания

Типичное значение тока короткого замыкания на концах трансформатора мощностью до 1000 кВА, которые используются для питания городских потребителей, составляет около 10 кА. Но в розетках наших квартир ток короткого замыкания может составлять около 1000 А. В частном секторе и в сельской местности величина тока короткого замыкания может быть намного ниже — до 100 А.

Трансформатор подстанции

Трансформатор на подстанции 10000 / 0,4 кВ мощностью 1000 кВА с нейтралью на землю вторичной обмотки. Этим кормятся наши «кварталы, кварталы, жилые комплексы».

Что делать если сгорела проводка?

Что делать, если перегорела проводка в квартире или доме

Если ваша электропроводка нагрелась или вы вовремя почувствуете запах дымящейся изоляции, первым делом немедленно отключите электропитание дома от счетчика и выключите все оборудование.

Виды предохранителей и автоматических выключателей

Поскольку предохранители и автоматические выключатели являются наиболее распространенными элементами защиты участков схемы от коротких замыканий, стоит рассмотреть основные виды этого токоограничивающего устройства.

Предохранители делятся на три основные группы, которые различаются по типу срабатывания:

  • с плавкой перемычкой;
  • электромеханический с повторной постановкой на охрану нажатием кнопки;
  • электронный (редко используется в быту).

Выключатели делятся по количеству полюсов:

  • униполярный;
  • биполярный;
  • трехполюсный.

Выбор этого оборудования для снятия напряжения при коротком замыкании связан со значением сетевого напряжения, номинальным током и порогом срабатывания защиты. В зависимости от назначения электроустановки, конструктивных особенностей и местных условий работы проектировщики выбирают необходимую и наиболее эффективную систему защиты от короткого замыкания.

Автоматический выключатель считается более надежным и быстродействующим элементом защиты от короткого замыкания, чем предохранитель, даже если автоматический выключатель повторно подключен к цепи с коротким замыканием — это не так опасно для человека, как установка предохранителя под ним нагрузка и напряжение.

Токи короткого замыкания: необходим точный расчет

Таким образом, возникает необходимость рассчитать ток короткого замыкания — ток короткого замыкания. Величина токов короткого замыкания может измениться, если к электросети вашего дома будут подключены другие потребители электроэнергии в более удаленных местах. В таких случаях ток короткого замыкания снова рассчитывается на месте установки новых электроприемников. Токи короткого замыкания также оказывают электродинамическое воздействие на устройства и проводники, когда их части могут деформироваться под действием механических сил, возникающих в результате высоких токов.

Ограничьте продолжительность короткого замыкания по типу проводов

В случае короткого замыкания происходит перегрев устройств и кабелей. Тепловое воздействие токов короткого замыкания — перегрев устройств и проводов. Поэтому при выборе устройств необходимо проверять их по условиям короткого замыкания, чтобы они выдерживали токи короткого замыкания в месте их установки. Как известно, наряду с сетями с глухозаземленной нейтралью существуют сети с изолированной нейтралью. Рассмотрим характерные отличия этих сетей при КЗ.

Отрицательное воздействие КЗ для человека и его имущества

КЗ, в зависимости от места происхождения, приводит к вредным последствиям для имущества и безопасности жизни человека. Это включает:

Короткое замыкание 4

  • ожоги и неисправности электроприборов;
  • зажигание электрических кабелей;
  • снижение напряжения электрической сети (в промышленных условиях приводит к остановке работы предприятий);
  • снижение эффективности энергосистем;
  • возникновение электромагнитного воздействия приводит к нарушению работы коммуникаций, находящихся под землей.

В каких ситуациях происходит короткое замыкание

В реальной жизни короткое замыкание возникает в следующих ситуациях:

  • Повреждение изоляции проводов. Из-за износа или механического воздействия повреждается изоляция, и жилы кабеля закрываются непосредственно или через корпус оборудования.
  • Неправильное подключение электроприборов к электросети. В этом случае короткое замыкание происходит из-за ошибки установщика или владельца электрооборудования.
  • Попадание воды в электроприбор. Он действует как проводник и замыкает контакты.

В основном в быту короткое замыкание происходит при ремонте стен, когда рабочий повреждает проводку. Аварии также происходят в квартирах и домах со старыми кабелями, поврежденными нагреванием, воздействием воды и грызунов.

Последствия короткого замыкания можно определить по типичному изображению: оплавленная или сгоревшая изоляция, запах гари, следы оплавления или горения внутри электрического прибора.

На фото последствия короткого замыкания

Типичное изображение последствий короткого замыкания в каркасе многоэтажного дома

Формула силы тока при КЗ

это понятно из определения короткого замыкания — это явление сопровождается уменьшением напряжения (падением разности потенциалов) на выводах блока питания. Параллельно увеличивается сила электрического тока в цепи. При уменьшении сопротивления внешней цепи (из нее снимается потребитель электрической энергии, например, резистор), напряжение на выводах источника питания падает до нуля — происходит короткое замыкание, при этом ток возрастает до максимум.

Ток короткого замыкания рассчитывается по закону Ома. Незначительным внешним сопротивлением R пренебрегаем.

Формула тока короткого замыкания:

Imax = E: r, где:

  • E — значение ЭДС (электродвижущей силы) в замкнутой цепи;
  • R — сопротивление источника питания.

Значение ЭДС для замкнутой цепи всегда меньше напряжения на выводах блока питания. E равно U только тогда, когда ток в цепи падает до нуля I = 0 A.

Задача

Рассчитайте ток короткого замыкания домашней сети, сопротивление которой упало до 0,05 Ом.

Imax = E: r = 220: 0,05 = 4,4 кА.

Это очень важно, ведь бытовые розетки рассчитаны на 10, максимум 16 А.

Методы защиты

Для гальванических элементов короткое замыкание не представляет угрозы: из-за низкой ЭДС компонентов они имеют высокое сопротивление, поэтому токи короткого замыкания в них небольшие, не вызывают заметных повреждений в цепи, ее разрушение компонентов.

Элементы силовых и осветительных цепей с низким сопротивлением напряжением 100 В могут расплавиться, загореться и даже стать причиной пожара. К их утеплению предъявляются особые требования; автоматические выключатели, предохранители интегрированы в схему. В промышленности для предотвращения коротких замыканий используются понижающие трансформаторы, переключатели для подключения к шине и релейная защита.

Полезное КЗ

Возникающий в результате такого явления ток может принести не только разрушение, но и пользу. Есть ряд устройств, которые работают в условиях сильного тока. Дуговая сварка — классический пример таких устройств. Его работа происходит за счет соединения сварочного электрода и контура заземления.

Короткое замыкание 7

При значительных перегрузках работа таких устройств недолговечна. Это обеспечивается сварочным трансформатором большой мощности. В месте контакта 2-х электродов генерируется довольно значительный ток. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии, достаточной для расплавления металла в зоне контакта. Этот процесс гарантирует сварочные работы. Шов аккуратный, прочный и долговечный.

Меры по предотвращению КЗ в домашней электросети

Чтобы снизить вероятность короткого замыкания, домовладельцу следует периодически проверять свою осветительную сеть. Конечно, осмотр не даст 100% гарантии, но поможет устранить неисправности, приводящие к появлению короткого замыкания в сети.

При осмотре необходимо выполнить следующие действия:

  • если розетка начинает нагреваться, появляются искры, появляется запах пластика, то ее следует заменить на новую или отремонтированную;
  • каждые полгода проводится аудит всей сети освещения и сборки силовых кабелей. Необходимо обратить внимание на цвет утеплителя. Возможные места опасного нагрева определяются цветом изоляции провода;
  • установка автоматического выключателя с УЗО. Автоматический выключатель отключает сеть в случае короткого замыкания, а УЗО (устройство защитного отключения) реагирует на прикосновение человека к оголенным проводам. Использование этого устройства может спасти жизнь;
  • сечение проводов разводки рассчитывается исходя из суммарной мощности всех электроприборов;
  • при установке не прокладывайте кабели электропроводки слишком туго;
  • если вам нужно проделать какую-то работу, например, просверлить стену, то следует убедиться, что в этом месте под штукатуркой нет электрических проводов.

Не включайте частично поврежденные приборы

Если шнур изношен в утюге или холодильнике и видна внутренняя оболочка, не включайте его, пока не отремонтируете. Сначала аккуратно снимите верхний слой утеплителя в поврежденном месте и осмотрите внешнее состояние утеплителя. Плотно обмотайте все повреждения и трещины изолентой. Затем снова наденьте верхнюю оболочку и перемотайте тоже.

Часто требуется замена вилки, например, если она ослаблена или повреждена. Он продается в любом торговом центре или магазине, поэтому не откладывайте покупку.

Повреждение может быть не только на шнуре питания, но и внутри. Например, если вы что-то включаете и чувствуете искры внутри. Это уже свидетельствует о серьезной неисправности, даже если электрооборудование работает, на первый взгляд, нормально. В этом случае отключите его от сети и отнесите в сервисный центр (или отремонтируйте самостоятельно).

Помните, что включение неисправного электроприбора часто приводит к короткому замыканию, которое разрушает все провода в доме и с большей вероятностью может вызвать пожар. Если вы находитесь рядом, вы рискуете получить серьезную травму.

Даже если вы проверили всю проводку и включили только новое и ремонтируемое оборудование, это не дает 100% гарантии, что у вас не будет аварии в вашей сети. Поэтому всегда устанавливайте в щит качественные автоматические выключатели и УЗО.

При параллельной прокладке разделяйте линии

Если у вас есть несколько параллельных силовых линий, постарайтесь соблюдать расстояние не менее 10 см между ними. Дело в том, что при плотной прокладке кабель хуже остывает, из-за этого сильнее нагревается оболочка и теряются ее изоляционные свойства. В результате он может расплавиться или может произойти сбой и контакты замкнутся.

Для параллельной прокладки также используются специальные кабельные каналы с центральной перегородкой. Изолируйте силовые линии между ними.

Защищайте кабель при прокладке

Попробуйте сделать скрытую проводку в стенах, штукатурке, там утеплитель прослужит намного дольше и меньше риск повреждения. При вскрытии проводки старайтесь использовать защитные приспособления: кабельные каналы, пластиковые трубы, гофры. Защищая от внешних факторов, они увеличивают срок службы электропроводки в несколько раз.

Замените алюминиевую проводку на медную

При меньшем сечении провода медь лучше проводит электричество и выдерживает большую нагрузку. Кроме того, он более устойчив к механическому изгибу и не окисляется так быстро, как алюминий.

Новый ПУЭ обычно запрещает прокладку алюминиевых кабелей в бытовых сетях, поскольку это потенциально опасно и менее эффективно в зависимости от меди.

В советское время алюминиевую разводку часто выполняли в жилых домах. Если в вашей квартире до сих пор есть такое «советское наследие», подумайте, срок его хранения, наверняка, давно истек.

Не игнорируйте пылевлагозащиту

Размещая розетки, выключатели или электроприборы в местах с повышенной влажностью, обратите внимание на высокий уровень защиты от пыли и влаги. Например, на улице, где возможны осадки, роса и туман, он должен быть не ниже IP67. Минимальный уровень для ванной — IP44, если есть возможность прямого разбрызгивания воды, то лучше IP56.

Если внутрь попадет вода, розетка начнет сверкать, пластиковый корпус расплавится, и со временем произойдет короткое замыкание. Поэтому всегда выбирайте оптимальный уровень защиты от пыли и влаги.

Закон Джоуля-Ленца

Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое воздействие тока прямо пропорционально квадрату силы тока в данном участке электрической цепи

формула закона Ленца Джоуля
формула закона Ленца Джоуля

где это находится

Q — количество тепла, которое выделяется на сопротивлении нагрузки Rн. Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Вт x секунду.

I — ток в этой цепи, А

Rн — сопротивление нагрузки, Ом

t — период времени, в течение которого тепло отводится к нагрузке Rí, секунды

Это означает, что на проводе AB будет выделяться безумное количество тепла. Проволока от температуры резко нагреется, а затем перегорит. Все зависит от мощности блока питания.

То есть, если ток короткого замыкания увеличится в 20 раз, то количество выделяемого тепла в этом случае будет примерно в 400 раз! Вот почему мирное электричество, которое было всего мгновение назад, превращается в настоящее стихийное бедствие: провода горят, расплавленный металл проводов воспламеняет близлежащие предметы, и возникают пожары.

Также существуют плановые и контролируемые короткие замыкания, а также специальные запорные устройства. Например, сварочные аппараты работают только с управляемым коротким замыканием, когда для расплавления металла требуется большой ток.

сварочный ток короткого замыкания
сварочный ток короткого замыкания

Источники

  • https://serp1.ru/chto-takoe-korotkoe-zamykanie-kz-v-chem/
  • http://prorabkin.com/electro/korotkoe-zamykanie-prichiny
  • https://LesSale.ru/glavnoe/rezhim-korotkogo-zamykaniya.html
  • https://electricvdome.ru/osnovy-elektrotehniki/chto-takoe-korotkoe-zamykanie.html
  • https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoe-korotkoe-zamykanie
  • https://bingoschool.ru/manual/chto-takoe-korotkoe-zamyikanie-po-prostomu-opredelenie-kz/
  • https://SamElectric.ru/spravka/tok-korotkogo-zamykaniya-i-petlya-faza-nol.html
  • https://kmd-mk.ru/chto-takoe-korotkoe-zamykanie-po-prostomu/
  • https://electric-220.ru/chto-takoe-korotkoe-zamykanie
  • https://ElectroInfo.net/teorija/chto-takoe-korotkoe-zamykanie.html
  • https://tze1.ru/articles/detail/korotkoe-zamykanie-chto-eto-i-kak-ego-predotvratit/
  • https://www.RusElectronic.com/korotkoje-zamykanije/

Оцените статью
Блог про электронику