Оглавление
Использование этого явления
Данное явление нашло свое применение в дуговой сварке, принцип работы которой построен на взаимодействии стержня с металлической поверхностью. Поверхность нагревается до температуры плавки, благодаря чему появляется новое прочное соединение, т.е. сварочный электрод замыкается с заземляющим контуром.
Такие режимы короткого замыкания действуют непродолжительный промежуток времени. В момент сварки в месте соединения стержня и поверхности возникает нестандартный заряд тока, из-за чего выделяется большое количество теплоты. Ее достаточно для плавки металла и создания сварочного шва.
Также короткое замыкание используется в сфере промышленной автоматики, с его помощью создаются информационные системы, которые отражают параметры передачи токового сигнала.
Полезное КЗ применяется в электродинамических датчиках. Например, в индукционных виброметрах, сейсмических приемниках. Короткое замыкание дает возможность дополнительно уменьшить количество колебаний подвижной системы.
Режим КЗ может использоваться при объединении каскадов в электронике, когда выход первого активного компонента работает в режиме КЗ.
Какие виды систем заземления существуют и что такое защитное заземление?
Чем отличается УЗО от дифавтомата
Почему при включении или во время работы стиральной машины выбивает пробки, УЗО или дифавтомат
Что такое ЭДС индукции и когда возникает?
Что такое шаговое напряжение и как покинуть опасную зону
Что такое петля фаза-ноль простым языком — методика проведения измерения
Закон Джоуля-Ленца
Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи
где
Q – это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки Rн . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.
I – сила тока в этой цепи, А
Rн – сопротивление нагрузки, Ом
t – период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке Rн , секунды
Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.
То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары.
Существуют еще запланированные и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.
Длительное однофазное замыкание на землю
На воздушной линии 35 кВ произошло длительное однофазное замыкание на землю (ОЗЗ). По проекту от этого повреждения предусмотрена направленная токовая защита нулевой последовательности (ТНЗНП). В данном случае ТНЗНП отказала, из-за этого ОЗЗ развилось в двойное замыкание на землю (КЗ). Замыкание было отключено на соседнем присоединении, а ОЗЗ на контролируемой линии никуда не исчезло.
В результате анализа осциллограмм силами эксплуатации и завода-изготовителя защиты возникло предположение, что отказ ТНЗНП произошёл из-за неправильного подключения защиты к разомкнутому треугольнику трансформатора напряжения (ТН). То есть якобы подключение было с обратной полярностью.
Рассмотрим подробно саму осциллограмму. На рис. 1-3 приведены фазные напряжения.
Рис. 1. Напряжение фазы A uA (действующее значение 18,3 кВ)
Рис. 2. Напряжение фазы B uB (действующее значение 0,3 кВ)
Рис. 3. Напряжение фазы C uC (действующее значение 18,1 кВ)
Из теории известно, что при металлическом ОЗЗ напряжения в неповреждённых фазах возрастают до значения линейного напряжения, т.е. их действующее значение должно быть равно порядка 35 кВ. Однако мы наблюдаем практически в 2 раза меньшие напряжения. Это говорит о том, что неправильно выбраны уставки коэффициента трансформации для фазных напряжений. Значение уставки коэффициента трансформации должно быть уменьшено в 2 раза.
Интересно посмотреть на то, как выглядит осциллограмма напряжения повреждённой фазы (рис. 4). По теории оно должно быть равно близким к нулю и иметь приблизительно синусоидальную форму. В данном случае наблюдается совсем другая картина, характерная для перемежающегося дугового замыкания. Интересно поднять вопрос, существуют ли вообще устойчивые ОЗЗ в строгом смысле слова или же все ОЗЗ – перемежающиеся дуговые замыкания, некоторые из которых с очень малым напряжением пробоя?
Рис. 4. Динамика изменения напряжения фазы B
По осциллограммам видим, что перед нами устойчивое металлическое ОЗЗ в фазе B.
На рис. 5 приведена осциллограмма напряжения нулевой последовательности.
Рис. 5. Измеренное утроенное напряжение нулевой последовательности 3u0,изм (действующее значение 36,7 кВ)
Сравним это измеренное напряжение нулевой последовательности с рассчитанным из фазных по формуле 3u0,расч = uA + uB + uC.
На рис. 6 приведены вместе измеренное и расчётное напряжения нулевой последовательности.
Рис. 6. Измеренное 3u0,изм и правильное расчётное 3u0,расч напряжения нулевой последовательности
Во-первых, видим, что эти напряжения отличаются по амплитуде. Возникает вопрос, какое из них правильное? При металлическом ОЗЗ напряжение нулевой последовательности примерно должно быть равно номинальному фазному напряжению. Здесь мы видим, что расчётное 3u0,расч имеет действующее значение 60,9 кВ, а утроенное номинальное фазное напряжение равно 60,6 кВ. Видим практически полное соответствие. Следовательно, вычисленное напряжение нулевой последовательности правильное, а измеряемое нет. Очевидно, это связано с тем, что неправильно заданы уставки коэффициента трансформации для разомкнутого треугольника ТН. Если посчитать, то получается, что отличие этих напряжений ровно в √3 раз. Требуется корректировка соответствующей уставки.
На рис. 7 приведены скорректированные по амплитуде напряжения.
Рис. 7. Измеренное 3u0,изм и правильное расчётное 3u0,расч напряжения нулевой последовательности, сдвиг по фазе 129°
Кроме амплитудного искажения, мы видим и фазовое смещение измеренного напряжения нулевой последовательности относительно вычисленного. Это может быть как раз та самая ошибка в выборе полярности при подключении к обмотке разомкнутого треугольника ТН. Однако сюрприз в том, что фазовый сдвиг составляет не 180°, а почему-то ровно 129°. Таким образом, на самом деле мы имеем дело с явлением более сложным, чем просто неправильный выбор полярности. Без привлечения дополнительной информации выяснить природу этого явления не представляется возможным.
Осциллограммы вы можете скачать здесь.
Если вам нравится наш контент, помогите в развитии сайта.
Рекомендуемые записи
- Однофазное перемежающееся дуговое замыкание на землю В этот раз продолжим рассуждения, ход которых прервался на обсуждении на форуме предыдущей заметки. Стимул…
- Феррорезонанс? Данная заметка посвящена вопросу, который обсуждается в одной из веток форума «Советы бывалого релейщика». Вопрос…
- Ложное срабатывание АЧР Осциллограммы взяты с форума «Советы бывалого релейщика». Краткое описание: в сети 35 кВ произошло ложное срабатывание автоматики…
Чем опасно короткое замыкания и что делать, если оно возникло
Перед тем как тушить возгорание, необходимо обесточить сеть
Главная опасность при укорачивании электрической цепи состоит в прохождении электричества через человека, а также в появлении очага возгорания. По сравнению с этим отсутствие электроэнергии у потребителей окажется мелочью, недостойной внимания.
Если произошло КЗ, необходимо следовать алгоритму:
- Обесточить сеть.
- Вытащить все вилки из розеток.
- Вызвать экстренные службы — электриков, пожарных, врачей.
Если человек, получивший удар током, жив и находится в сознании, то его не стоит трогать до прибытия скорой помощи. При угрозе жизни следует провести комплекс реанимационных мероприятий.
Короткое замыкание — это чрезвычайная ситуация. Действовать в ней нужно грамотно и быстро, но без суеты и паники, стараясь свести к минимуму негативные последствия этого явления.
Что такое короткое замыкание: определение, объяснение для «чайников»
Мы часто слышим «Произошло короткое замыкание», «В цепи коротнуло». Сразу понятно, что случилось что-то незапланированное и нехорошее. Но почему замыкание именно короткое, а не длинное? Покончим с неопределенностью и разберемся, что именно происходит при коротком замыкании в электрической цепи.
Что такое короткое замыкание (КЗ)
Электрический скат плавает в океане и не устраивает КЗ, вполне обходясь без знания закона Ома. Нам же для понимания природы и причин короткого замыкания этот закон просто необходим. Так что, если вы еще не успели, читаем про закон Ома, силу тока, напряжение, сопротивление и прочие прекрасные физические понятия.
Теперь, когда вы все это знаете, можно привести определение короткого замыкания из физики и электротехники:
КЗ приводит к образованию разрушительных токов, превышающих допустимые величины, выходу приборов из строя и повреждениям проводки. Почему это происходит? Детально разберем, что творится в цепи при коротком замыкании.
Возьмем самую простую цепь. В ней есть источник тока, сопротивление и провода. Причем, сопротивлением проводов можно пренебречь. Такой схемы вполне достаточно для понимания сути КЗ.
Простейшая электрическая цепь
В замкнутой цепи действует закон Ома: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Иначе говоря, чем меньше сопротивление, тем больше сила тока.
Точнее, для нашей цепи закон Ома запишется в следующем виде:
Здесь r – внутреннее сопротивление источника тока, а греческая буква эпсилон обозначает ЭДС источника.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Виды коротких замыканий и их причины
В быту короткие замыкания бывают:
- однофазные – когда фазный провод замыкается на ноль. Такие КЗ случаются чаще всего;
- двухфазные – когда одна фаза замыкается на другую;
- трехфазные – когда замыкаются сразу три фазы. Это самый проблемный вид КЗ.
Например, утром в воскресенье ваш сосед за стенкой соединяет фазу и ноль в розетке, включив в нее перфоратор. Это значит, что цепь замыкается, и ток идет через нагрузку, то есть через включенный в розетку прибор.
Если же сосед соединит провода фазы и нуля в розетке без подключения нагрузки, то в цепи возникнет КЗ, но вы сможете поспать подольше.
Обратите внимание
Тем, кто не знает, для лучшего понимания полезно будет почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.
Короткое замыкание называют коротким, так как ток при таком замыкании цепи как бы идет по короткому пути, минуя нагрузку. Контролируемое или длинное замыкание – это обычное, привычное всем включение приборов в розетку.
Защита от короткого замыкания
Сначала о том, какие последствия может вызвать КЗ:
- Поражение человека электрическим током и выделяющимся теплом.
- Пожар.
- Выход из строя приборов.
- Отключение электричества и отсутствие интернета дома. Как следствие – вынужденная необходимость читать книги и ужинать при свечах.
КЗ – возможная причина пожара
Как видите, короткое замыкание – враг и вредитель, с которым нужно бороться. Какие есть способы защиты от короткого замыкания?
Почти все они основаны на том, чтобы быстро разомкнуть цепь при обнаружении КЗ. Это можно сделать с помощью разных аппаратов защиты от короткого замыкания.
Почти во всех современных электроприборах есть плавкие предохранители. Большой ток просто расплавляет предохранитель, и цепь разрывается.
В квартирах используются автоматы защиты от короткого замыкания. Это автоматические выключатели, рассчитанные на определенный рабочий ток. При повышении силы тока автомат срабатывает, разрывая цепь.
Для защиты промышленных электродвигателей от коротких замыканий используются специальные реле.
Автомат защиты от КЗ
Теперь вы можете легко дать определение короткому замыканию, заодно знаете про закон Ома, а также фазу и ноль в электричестве. Желаем всем не устраивать коротких замыканий! А если у вас в голове «замкнуло» и совершенно нет сил на какую-то работу, наш студенческий сервис всегда поможет с ней справиться.
А напоследок видео о том, как НЕ НУЖНО обращаться с электрическим током.
Как найти короткое замыкание в автомобиле
Короткое замыкание в машине (или «коротыш» на сленге электриков) – вещь очень серьезная. Большинство самостоятельных возгораний автомобилей происходит именно из-за них. Как же найти короткое замыкание проводки в авто?
Узнать о коротком замыкании не сложно. Если все прошло штатно, то при возникновении замыкания сгорает предохранитель и перестает работать соответствующая электрическая цепь. Питать она может что угодно от фар до часов в салоне. В поисках неисправности обычно первым делом проверяют предохранитель и, если он перебит, вставляют новый, с таким же номиналом. Если новый предохранитель постигла та же участь – значит в машине короткое замыкание.
Поиск замыкания в проводке производится методом исключения и представляет собой весьма муторное занятие. Смысл его заключается в отключении разных потребителей электричества на соответствующей электролинии (узнать, что именно на ней запитано можно из электросхемы автомобиля) и в проверке целостности проводов. Проверить провода, проходящие, например, под торпедой
, легко и просто не получится, поэтому начинать нужно именно с исключения потребителей. На провода же переходим, после того, как убедимся, что в «коротыше» не виноваты потребители.
Чтобы найти некое устройство (например, магнитолу), имеющее внутри себя короткое замыкание, нужно, чтобы электролиния была под напряжением. Как это сделать, ведь предохранитель тут же сгорает? В этом и есть весь секрет поиска коротких замыканий в автомобиле!
Перед тем, как приступить к поиску, нужно включить в электролинию собственный мощный потребитель электричества. Это нужно для того, чтобы понизить высокий ток короткого замыкания и не допустить возгорания проводки.
Для поиска короткого замыкания в автомобиле можно использовать обычную лампу головного света
Сделать это проще всего при помощи обычной лампы головного света на 55 Ватт, включенной вместо предохранителя. То есть нужно взять лампочку, подключить к ее выводам два провода с заранее обжатыми на них клеммами (Почитайте, как обжать клемму на проводе в автомобиле
) и другие концы проводов включить вместо предохранителя. Подключаться нужно через клеммы, то есть надежно. Если предохранители современные «флажковые», то на проводе следует обжатьклеммы типа «папа» . В блоках предохранителей классических моделей АвтоВАЗа эти клеммы не подойдут, в них, подключаться проще прямо к «лапкам», удерживающим предохранитель, надевая на нихклеммы типа «мама» . Подключение должно быть последовательным, то есть ток должен проходить через лампочку.
Лампу нужно расположить так, чтобы ее было видно. В момент включения в электролинию с коротким замыканием, она зажжется на полную мощность, как в фаре. Яркое свечение подтверждает наличие «коротыша». И теперь, при отключении различных устройств, включенных в линию, нужно дождаться, чтобы лампочка «притухла». Это произойдет при исключении оборудования, вызвавшего замыкание, из линии и большого снижения силы тока до нормальных значений. Если, при отключении, скажем регулятора подсветки приборов лампа начала светиться еле-еле, значит, вы устранили причину «коротыша», который произошел внутри регулятора.
Другое дело, если уже все потребители исключены из линии, а лампа продолжает светиться в полный накал. Это означает, что короткое замыкание произошло не в каком-то потребителе, а в проводке. Например, из-за повреждения изоляции провода.
Такой расклад гораздо сложнее, потому что, чтобы просмотреть всю электролинию, скорее всего, придется разбирать салон, снимать различные панели, а то и торпеду. Однако если воспользоваться мультиметром, то можно промерять доступные участки электролинии на предмет большого тока, тем самым сужая круг поисков. Если вы не сильно владеете данным инструментом и не «на ты» с электричеством, лучше доверить это дело электрикам. Причем не обычным, а автоэлектрикам, потому что кроме непосредственно поиска замыкания, человек должен еще уметь разбирать и собирать разные части машины.
Найдя устройство, вызвавшее короткое замыкание, можно попробовать его починить. Но лучше заменить новым – с замыканиями шутки плохи. Если предохранитель по какой-то причине выдержит проходящий ток и не сгорит, произойдет возгорание проводки и сгорит весь автомобиль.
Чтобы этого не допустить, нужно знать, как выбрать предохранители для автомобиля
,причины короткого замыкания в автомобиле , а при самостоятельном электромонтаже обязательно знать,как пользоваться изолентой .
Что такое короткое замыкание?
Если говорить нормальным человеческим языком, короткое замыкание — это соединение двух противоположных проводов между собою, то есть соприкосновение фазного и нулевого провода без нагрузки между ними.
Почему же так происходит? Почему же происходит именно короткое замыкание, а не появляется джин или не рождается очередной электрик? Из курса школьной физики вам должно быть известно то, что любая электрическая цепь -это контур. С одной стороны которого находится источник питания, а с другой нагрузка (потребитель). Источником питания, в обычных электрических сетях, является трансформаторная подстанция, куда в свою очередь энергия поступает от электростанций (ТЭЦ, ГЭС, АЭС). Также источником питания в цепи может быть простая батарейка, аккумулятор или генератор. А нагрузкой или потребителем — может быть любой электроприбор (лампочка, двигатель, обогреватель и .т.п).
Электрическая цепь
Так вот, когда в электрической цепи источник питания есть, а нагрузка (потребитель) отсутствует. При замыкании цепи (закорачивании двух проводов) сила тока (Амперы) мгновенно увеличивается до своих предельных значений. За короткий промежуток времени, выделяется больше количество тепловой энергии. Этот процесс и называется коротким замыканием.
Короткое замыкание в электрической цепи
Почему ток короткого замыкания, практически всегда вызывает значительное повышение температуры и может привести к возгоранию? Потому что, в момент КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, происходит мгновенный выплеск всей энергии источника. Если сравнивать ток с водой, то просто представьте что у ведра оторвалось дно.
Можно взять обычную пальчиковую батарейку и закоротить её фольгой или тонкой проволокой. При это вы увидите что, вся энергия батарейки выплескивается за короткий промежуток времени. Этого будет вполне достаточно, чтобы что-нибудь поджечь.
Аварийная защита от КЗ
Существует достаточно много устройств, обеспечивающих безопасность потребителя при коротком замыкании, в основе своей эти устройства отключают аварийный участок сети:
- плавкие предохранители различных типов;
- электрические автоматы;
- дифференциальные автоматические устройства защиты;
- токоограничители.
Наиболее простым, но в тоже время эффективным способом защиты от возникновения короткого замыкания служит включение в электросеть плавких предохранителей. При повышенной нагрузке нить таких предохранителей плавится и перегорает, тем самым обрывая от источника повреждённый участок сети.
Но, помимо высокой эффективности, эти устройства обладают рядом недостатков. В первую очередь, это необходимость их постоянной замены и работа только при определенных нагрузках. При дефиците таких предохранителей их зачастую заменяли «жучками», которые могли служить проводником тока, но не выполняли функции предохранителей, что, в свою очередь, могло привести к печальным последствиям.
Также достаточно эффективным и надёжным средством обеспечения безопасности служат автоматические выключатели, также известные как электрические автоматы. Принцип их действия основан на использовании тепловых реле. При нагреве пластины сверх нормы они расширяются и отключают автомат, для включения сети достаточно просто включить его обратно. Эти устройства более удобны, чем плавкие предохранители, более эффективны в работе.
Дифференциальные автоматы отключают ток даже при небольших изменениях параметров тока на подключённом к ним участке, эти устройства наиболее эффективны и безопасны, но в тоже время достаточно дорого стоят.
Токоограничивающий реактор применяется в сетях высокого напряжения, использование этих устройств, рассчитанных на промышленные нагрузки, в быту нерационально. Практически это катушка, последовательно включённая в токоведущую сеть. При коротком замыкании реактор принимает энергию на себя. В настоящее время применяются токоограничители различных конструкций.
Важно! Использование «жучков» вместо плавких предохранителей может грозить выходом из строя электрооборудования, а также пожаром!
Предохранитель
Виды коротких замыканий
В цепи постоянного тока
В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.
В цепи переменного тока
Трехфазное замыкание
Это когда три фазных провода коротнули между собой.
Трехфазное на землю
Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю
Двухфазное
В этом случае любые две фазы замкнуты между собой
Двухфазное на землю
Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю
Однофазное на землю
Однофазное на ноль
Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.
В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю – 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.
В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.
Какие бывают виды
Короткое замыкание. Каждый слышал это словосочетание. Многие видели надпись «Не закорачивать!» Часто, когда ломается какой-нибудь электроприбор, говорят: «Коротнуло!» И несмотря на негативный оттенок этих слов, профессионалы знают, что короткое замыкание – не печальный приговор. Иногда с коротким замыканием (КЗ) бороться бессмысленно, а порой и принципиально невозможно. В этой статье будут даны ответы на самые важные вопросы: что такое короткое замыкание и какие виды КЗ встречаются в технике.
Будет интересно Что такое статическое электричество и как от него избавиться
Начнем рассматривать эти вопросы под необычным углом – узнаем, в каких случаях короткие замыкания неизбежны и где они не играют роль повреждений. Возьмем за оба конца обыкновенный металлический провод. Соединим концы вместе. Провод замкнулся накоротко – произошло КЗ. Но так как в цепи отсутствуют источники электрической энергии и нагрузка, такое короткое замыкание никакого вреда не несет. В некоторых областях электротехники КЗ, которое мы рассмотрели, играет на руку, например, в электрических аппаратах и электрических машинах.
Взглянем на однофазное реле или пускатель, в конструкции которых есть магнитная система с подвижными частями – электромагнит, притягивающий якорь. Из-за постоянно меняющейся полярности тока, текущего в обмотках электромагнита, его магнитный поток периодически становится равен нулю, что вызывает дребезжание якоря, появляются вибрации и характерное, знакомое всем электрикам гудение. Чтобы избавиться от этого явления, на торец сердечника электромагнита или якоря прикрепляют короткозамкнутый виток – кольцо или прямоугольник из меди или алюминия.
Из-за явления электромагнитной индукции в витке создается ток, создающий свой магнитный поток, компенсирующий пропадание основного магнитного потока, создаваемого электромагнитом, что приводит к уменьшению или исчезновению вибраций, разрушающих конструкцию.
Так же на руку играет короткое замыкание и в роторе асинхронного электродвигателя. Благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого обмотками статора, с короткозамкнутым ротором, в роторе по уже упомянутому закону появляются свои токи, создающие свое поле, что приводит ротор во вращение
Конечно, важно грамотное проектирование электродвигателя или электрического аппарата, чтобы токи, протекающие в короткозамкнутых элементах, не приводили к перегреву и порче изоляции основных обмоток
Возгорание розетки
Подобным образом понятие «короткое замыкание» используется применительно к трансформаторам. Люди, так или иначе связанные с энергетикой, знают, что одна из важнейших характеристик трансформатора – это напряжение короткого замыкания, UКЗ, измеряемое в процентах. Возьмем трансформатор. Одну из его обмоток, скажем, низшего напряжения (НН) закоротим амперметром, сопротивление которого, как известно, принимается равным нулю. Обмотку высшего напряжения (ВН) подключаем к источнику напряжения. Повышаем напряжение на обмотке ВН до тех пор, пока ток в обмотке НН не станет равным номинальному, фиксируем это напряжение.
Делим его на номинальное напряжение высшей стороны, умножаем на 100%, получаем UКЗ. Эта величина характеризует потери мощности в трансформаторе и его сопротивление, от которого зависит ток короткого замыкания, ведущий к повреждениям. Поговорим наконец о коротких замыканиях, несущих негативные последствия. Такие короткие замыкания появляются, когда ток от источника питания протекает не через нагрузку, а только через провода, обладающие ничтожно маленьким сопротивлением. Например, трехфазный кабель питается от трансформатора, и одним неосторожным движением ковша экскаватора происходит его повреждение – две фазы закорачиваются через ковш. Такое КЗ называют двухфазным. Аналогично по количеству замкнутых фаз называют другие КЗ.
Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью не является коротким, но может представлять угрозу жизни живых существ. Металлическим называют КЗ, в котором переходное сопротивление равно нулю – например, при болтовом или сварочном соединении. Токи КЗ в зависимости от напряжения и вида повреждения могут достигать тысяч и сотен тысяч ампер, приводить к пожарам и колоссальным электродинамическим усилиям, «выворачивающим» шины и провода. Защита от КЗ может осуществляться автоматическими выключателями или предохранителями, а в высоковольтных сетях – средствами релейной защиты и автоматики.
Защита блока питания от короткого замыкания.
Защита от КЗ
Для защиты от КЗ существуют различные устройства:
- автоматические выключатели;
- автоматические выключатели с автоматическим возвратом во включенное состояние;
- УЗО;
- плавкие предохранители;
- «пробки»;
- самовосстанавливающиеся предохранители.
В представленной схеме участвуют стабилитрон и диоды, защищающие светодиоды от воздействия обратных токов. За ограничение тока в системе защиты отвечают 2 резистора. Предохранитель должен быть самовосстанавливающегося типа, номиналы элементов должны подбираться индивидуально в зависимости от условий.
Эффективный способ защиты от представленного явления — применение реактора, ограничивающего ток. Он применяется в системе защиты электрических цепей, где величина КЗ может быть такой силы, с которой обычное оборудование не справится.
Ректор имеет вид катушки с сопротивлением индуктивного типа, подключенной к сети по последовательной схеме. Приемлемое функционирование цепи позволяет соблюдать уровень падения напряжения реактора около 4%. При образовании КЗ основная часть напряжения поступает на это устройство. Такое оборудование бывает масляного и бетонного типов. Каждый из них применяется в зависимости от типа электропроводки и питаемого ею оборудования.
Виды КЗ
Ток короткого замыкания может возникать в разных цепях, подключенных к различным источникам постоянного или переменного тока. Проще всего дело обстоит с обычным плюсом, который вдруг соединился с минусом, минуя полезную нагрузку.
А вот с переменным током вариантов больше. Однофазный ток короткого замыкания возникает при соединении фазы с нейтралью или ее заземлении. В трехфазной сети может возникнуть нежелательный контакт между двумя фазами. Напряжение в 380 или более (при передаче энергии на большие расстояния по ЛЭП) вольт также может вызвать неприятные последствия, в том числе и дуговую вспышку в момент коммутации. Замкнуть может и все три (или четыре, вместе с нейтралью) провода одновременно, и ток трехфазного короткого замыкания будет течь по ним до тех пор, пока не сработает защитная автоматика.
Советуем изучить Характеристика, сфера применения и монтаж дюралайта
Но и это еще не все. В роторах и статорах электрических машин (двигателей и генераторов) и трансформаторах порой случается такое неприятное явление, как межвитковое замыкание, при котором соседние петли провода образуют своеобразное кольцо. Этот замкнутый контур обладает крайне низким сопротивлением в сети переменного тока. Сила тока короткого замыкания в витках растет, это становится причиной нагрева всей машины. Собственно, если такая беда произошла, не следует ждать, пока оплавится вся изоляция и электромотор задымится. Обмотки машины нужно перематывать, для этого необходимо специальное оборудование. Это же касается и тех случаев, когда из-за «межвиткового» возник ток короткого замыкания трансформатора. Чем меньше обгорит изоляция, тем проще и дешевле будет перемотка.
Причины возникновения короткого замыкания
Коротит проводка — причины и способы устранения проблемы
Несмотря на то, что этот нежелательный аварийный процесс считается случайным, на его создание могут влиять следующие причины, связанные с некачественным монтажом или неправильной эксплуатацией электрического оборудования (цепей). Вот основные причины появления короткого замыкания:
- Снижение качества изоляции токоведущих проводников. Это одна из самых распространенных причин перехода сети в режим КЗ, который возникает вследствие пересыхания, механического повреждения или разрушения изоляции между проводниками с разным потенциалом. Чаще всего все перечисленные причины снижения сопротивления изоляции и её разрушения связаны с воздействием на неё вредных факторов, на которые она не рассчитана. Например, при длительном воздействии солнечных лучей на изоляцию, которая боится ультрафиолетового излучения, происходят пересыхание, потрескивание и, как следствие, короткое замыкание.
Нужно отметить! У любой изоляции есть свой срок использования, старение её приводит к аварийным режимам.
- Изменение физических параметров электрической сети, например, перенапряжение. Такое явление возможно во время грозы, а именно попадания молнии в проводник с током.
- Неправильная коммутация, ошибки монтажа или укладки кабеля, с несоответствием техническим условиям, заявленным заводом производителем.
Любой электромонтажник или электромонтер не застрахован от ошибочных, неправильных действий при монтаже электропроводки или при выполнении оперативных переключений. В низковольтных цепях такие ошибки менее опасны, чем в высоковольтных цепях с мощными источниками энергии, например, на высоковольтных силовых подстанциях электроснабжения. Даже с современными элементами и устройствами защиты от превышения нагрузок процесс КЗ в силовых высоковольтных цепях опасен не только для оборудования, но и для обслуживающего персонала, из-за появления мощной электрической дуги.
- Длительная эксплуатация электрического оборудования и линий в режиме перегрузок или в условиях с завышенными температурами окружающей среды. Это приводит к перегреву изоляции между обмотками электрооборудования, значит, происходит снижение сопротивления изоляции, которое в какой-то момент достигает критического значения.
Выполнение монтажа качественными материалами, правильная организация работ в электроустановках, а также своевременное обслуживание, с заменой повреждённых участков линии, снизят риск появления короткого замыкания.
