Подпишитесь на Make-Self.net в Facebook или Telegram и читайте наши статьи первыми.
Термин «короткое замыкание» часто используется несколько неправильно для обозначения любой проблемы с проводкой в электрической цепи. Истинное короткое замыкание происходит, когда провода электрической цепи или соединения проводов обнажены или повреждены. Они должны быть диагностированы и отремонтированы как можно скорее.
Что такое короткое замыкание?
Короткое замыкание относится к определенному состоянию, при котором электричество выходит за пределы установленного пути электрической цепи. Короткое замыкание происходит, когда электрический поток завершает свой путь через более короткое расстояние.
По своей природе электричество стремится вернуться на землю, и в правильно функционирующей цепи это означает, что ток течет через установленную электрическую цепь обратно к сервисной панели и далее через электрические провода. Однако, если соединения внутри проводки ослабнут или разорвутся, может произойти утечка. В этом случае электрический ток мгновенно стремится вернуться к земле по более короткому пути. Этот путь вполне может идти через горючие материалы или даже через человека, поэтому короткое замыкание представляет опасность пожара или смертельного шока.
Причина этого заключается в том, что другие материалы предлагают путь с меньшим сопротивлением, чем в медной проводке цепи. Например, в выключателе света с неисправной проводкой или ненадежным соединением проводов, если оголенный медный провод касается металлической распределительной коробки или металлической лицевой панели на переключателе, ток будет прыгать в сторону любого пути с наименьшим сопротивлением, что вполне может проходить через палец, руку и тело того, кто прикасается к переключателю.
Короткое замыкание
Коро́ткое замыка́ние, соединение точек электрической цепи с различными значениями потенциала , не предусмотренное конструкцией электроустановки и нарушающее её нормальную работу. Короткое замыкание возникает при повреждениях электрической изоляции (вследствие износа, электрического пробоя и т. п.) и соединения токопроводящих частей установок друг с другом или с заземлёнными поверхностями либо при механическом соприкосновении неизолированных элементов цепи (например, электрических проводов). Коротким замыканием называют также состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания. В трёхфазных системах различают короткое замыкание однофазное (фазы на землю), двухфазное (2 фазы между собой), двухфазное на землю (2 фазы между собой и одновременно на землю), трёхфазное (3 фазы между собой). В электрических машинах и аппаратах возможны короткие замыкания между витками обмоток (межвитковое короткое замыкание), замыкание обмоток на металлический корпус и др. Короткое замыкание представляет опасность для электрических установок, так как вызывает резкое увеличение силы тока (до сотен тысяч А), что нередко приводит к механическим и термическим повреждениям. Кроме того, в месте короткого замыкания часто возникает электрическая дуга , причиняющая разрушения. Процесс изменения тока при замыкании имеет сложный характер. С момента возникновения короткого замыкания ток быстро растёт и приблизительно через полпериода (0,01 с при частоте 50 Гц) достигает максимальной величины (так называемый ударный ток), после чего постепенно (в течение 4–5 с) переходит в синусоидальный ток установившегося режима, который значительно меньше ударного. Затухание тока короткого замыкания во времени происходит главным образом благодаря рассеянию электромагнитной энергии в виде теплоты, выделяющейся в элементах цепи. В электрической системе при коротком замыкании понижается напряжение у потребителей электроэнергии ; в трёхфазных системах появляется асимметрия напряжений, частично или полностью нарушающая нормальное электроснабжение. Короткое замыкание может вызвать нарушение динамической устойчивости электрической системы и, как следствие этого, тяжёлые системные аварии. При коротком замыкании на землю проводов воздушных линий электропередач в окружающем пространстве возникает сильное электромагнитное поле, наводящее в близко расположенных линиях связи эдс , опасную для обслуживающего персонала и аппаратуры. При растекании тока от точки короткого замыкания на поверхности земли могут возникать опасные для жизни человека разности потенциалов (шаговое напряжение).
ЧЕМ ОПАСНО КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ в АВТО?
Для предотвращения опасных последствий короткого замыкания принимаются специальные меры, направленные на уменьшение силы тока короткого замыкания и быстрое автоматическое отключение повреждённых участков электрической сети (установка токоограничивающих электрических реакторов , секционирование сети, применение автоматических выключателей, устройств релейной защиты и др.).
Опубликовано 17 октября 2022 г. в 17:08 (GMT+3). Последнее обновление 17 октября 2022 г. в 17:08 (GMT+3). Связаться с редакцией
Информация
Области знаний: Электроэнергетика
Короткое замыкание
Коро́ткое замыка́ние, соединение точек электрической цепи с различными значениями потенциала , не предусмотренное конструкцией электроустановки и нарушающее её нормальную работу. Короткое замыкание возникает при повреждениях электрической изоляции (вследствие износа, электрического пробоя и т. п.) и соединения токопроводящих частей установок друг с другом или с заземлёнными поверхностями либо при механическом соприкосновении неизолированных элементов цепи (например, электрических проводов). Коротким замыканием называют также состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания. В трёхфазных системах различают короткое замыкание однофазное (фазы на землю), двухфазное (2 фазы между собой), двухфазное на землю (2 фазы между собой и одновременно на землю), трёхфазное (3 фазы между собой). В электрических машинах и аппаратах возможны короткие замыкания между витками обмоток (межвитковое короткое замыкание), замыкание обмоток на металлический корпус и др. Короткое замыкание представляет опасность для электрических установок, так как вызывает резкое увеличение силы тока (до сотен тысяч А), что нередко приводит к механическим и термическим повреждениям. Кроме того, в месте короткого замыкания часто возникает электрическая дуга , причиняющая разрушения. Процесс изменения тока при замыкании имеет сложный характер. С момента возникновения короткого замыкания ток быстро растёт и приблизительно через полпериода (0,01 с при частоте 50 Гц) достигает максимальной величины (так называемый ударный ток), после чего постепенно (в течение 4–5 с) переходит в синусоидальный ток установившегося режима, который значительно меньше ударного. Затухание тока короткого замыкания во времени происходит главным образом благодаря рассеянию электромагнитной энергии в виде теплоты, выделяющейся в элементах цепи. В электрической системе при коротком замыкании понижается напряжение у потребителей электроэнергии ; в трёхфазных системах появляется асимметрия напряжений, частично или полностью нарушающая нормальное электроснабжение. Короткое замыкание может вызвать нарушение динамической устойчивости электрической системы и, как следствие этого, тяжёлые системные аварии. При коротком замыкании на землю проводов воздушных линий электропередач в окружающем пространстве возникает сильное электромагнитное поле, наводящее в близко расположенных линиях связи эдс , опасную для обслуживающего персонала и аппаратуры. При растекании тока от точки короткого замыкания на поверхности земли могут возникать опасные для жизни человека разности потенциалов (шаговое напряжение).
Для предотвращения опасных последствий короткого замыкания принимаются специальные меры, направленные на уменьшение силы тока короткого замыкания и быстрое автоматическое отключение повреждённых участков электрической сети (установка токоограничивающих электрических реакторов , секционирование сети, применение автоматических выключателей, устройств релейной защиты и др.).
Опубликовано 17 октября 2022 г. в 17:08 (GMT+3). Последнее обновление 17 октября 2022 г. в 17:08 (GMT+3). Связаться с редакцией
Информация
Области знаний: Электроэнергетика
Причины возникновения и последствия коротких замыканий
Короткое замыкание — включение источника ЭДС на нагрузку, сопротивление которой очень мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника.
Сила тока при коротком замыкании определяется только внутренним сопротивлением источника r, т. е. ik = E/r , где Е — ЭДС источника.
Обычно источники ЭДС не рассчитаны на ту большую силу тока, которая устанавливается при коротком замыкании, в источнике выделяется очень большое количество тепла, которое может привести к разрушению и гибели источника. Особенно опасно короткое замыкание для источников с малым внутренним сопротивлением (аккумуляторов, электрических машин и т. д.).
Итак, короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимах (например, в цепях постоянного тока это «+» и «-«) источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.
Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.
Для защиты проводов от перегрева и предупреждения воспламенения окружающих предметов в цепь включаются аппараты защиты — плавкие предохранители или автоматические выключатели.
Короткие замыкания могут возникнуть также при перенапряжениях в результате грозовых явлений, прямых ударов молнии, механических повреждении изолирующих частей, ошибочных действий обслуживающего персонала.
При коротких замыканиях резко возрастают токи в короткозамкнутой цепи и снижается напряжение, что представляет большую опасность для электрического оборудования и может вызвать перебои в электроснабжении потребителей.
Короткие замыкания бывают:
- трехфазные (симметричные), при которых накоротко замыкаются все три фазы;
- двухфазные (несимметричные), при которых накоротко замыкаются только две фазы;
- двухфазные на землю в системах с глухо заземленными нейтралями;
- однофазные несимметричные на землю заземленными нейтралями.
Наибольшей величины ток достигает при однофазном коротком замыкании. В результате применения специальных искусственных мер (например заземления нейтралей через реакторы, заземление только части нейтралей) наибольшее значение тока однофазного короткого замыкания может быть снижено до величины тока трехфазного короткого замыкания, для которого чаще всего и ведутся расчеты.
Причины возникновения коротких замыканий
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.
Нарушения изоляции вызываются:
1. Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями),
2. Прямыми ударами молнии,
3. Старением изоляции,
4. Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов,
5. Неудовлетворительным уходом за оборудованием.
Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.
Преднамеренные короткие замыкания
При осуществлении упрощенных схем соединений понижающих подстанций используют специальные аппараты — короткозамыкатели, которые создают преднамеренные короткие замыкания с целью быстрых отключений возникших повреждений. Таким образом, наряду с короткими замыканиями случайного характера в системах электроснабжения имеют место также преднамеренные короткие замыкания, вызываемые действием короткозамыкателей.
Последствия коротких замыканий
В результате возникновения короткого замыкания токоведущие части сильно перегреваются, что может привести к нарушению изоляции, а также возникновению больших механических усилий, способствующих разрушению частей электроустановок.
При этом нарушается нормальное электроснабжение потребителей в неповрежденных участках сети, так как аварийный режим короткого замыкания в одной линии приводит к общему снижению напряжения. В месте короткого замыкания спряжение становится равным нулю, а во всех точках до места короткого замыкания напряжение резко снижается, и нормальное питание неповрежденных линий становится невозможным.
При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания. Степень снижения напряжения зависит от работы устройств автоматического регулирования напряжения и удаленности от места повреждения.
В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.
При большой удаленности короткого замыкания величина тока короткого замыкания может составлять лишь незначительную часть номинального тока питающих генераторов и возникновение такого короткого замыкания воспринимается ими как небольшое увеличение нагрузки.
Сильное снижение напряжения получается только вблизи места короткого замыкания, в то время как в других точках системы электроснабжения это снижение менее заметно. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия короткого замыкания проявляются лишь в ближайших к месту аварии частях системы электроснабжения.
Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.
Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.
Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей).
Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия.
При малой удаленности и достаточной длительности короткого замыкания возможно выпадение из синхронизма параллельно работающих станций, т.е. нарушение нормальной работы всей электрической системы, что является самым опасным последствием короткого замыкания.
Возникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.
Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:
1. Механические и термические повреждения электрооборудования.
2. Возгорания в электроустановках.
3. Снижение уровня напряжения в электрической сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их.
4. Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии.
5. Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п.
Для чего нужен расчет токов короткого замыкания
Короткое замыкание цепи вызывает переходный процесс в ней, в ходе которого ток можно рассматривать как сумму двух составляющих: вынужденной гармонической (периодической, синусоидальной) iп и свободной (апериодической, экспоненциальной) iа. Свободная составляющая уменьшается с постоянной времени Тк = Lк/rк = xк/?rк по мере затухания переходного процесса. Максимальное мгновенное значение iу суммарного тока i называется ударным током, а отношение последнего к амплитуде Iпm — ударным коэффициентом.
Вычисление токов короткого замыкания необходимо для правильного выбора электрооборудования, проектирования релейной защиты и автоматики, выбора средств ограничения токов короткого замыкания.
Короткие замыкания (КЗ) происходят обычно через переходные сопротивления — электрических дуг, посторонних предметов в месте повреждения, опор и их заземлений, а также сопротивления между проводами фаз и землей (например, при падении проводов на землю). Для упрощения расчетов отдельные переходные сопротивления в зависимости от вида повреждения принимаются равными между собою или равными нулю («металлическое», или «глухое» КЗ).
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
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.
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.
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.
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.
Мы поможем сдать на отлично и без пересдач
- Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
- Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
- Курсовая работа от 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
- Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
Основные причины короткого замыкания
- Фазы. Провод, подающий электрический ток к потребителю. Может иметь различный цвет — черный, красный, белый и другие. В однофазной сети такой провод один, в трехфазной — три.
- Ноля. Синий или сине-зеленый провод, возвращающий электрический ток обратно к источнику и выравнивающий напряжение.
Соприкасаясь между собой напрямую, фаза и ноль вызывают короткое замыкание, кратковременно повышая силу тока. На этом основан принцип работы электродуговой электродной сварки.
Короткое замыкание в квартире или машине может возникнуть по следующим причинам :
- Сильный износ изоляции проводов. Оголяет металлическую часть и замыкает между собой фазу и ноль. Износ происходит по различным причинам, например, из-за низкой температуры воздуха. При сильном износе изоляции короткое замыкание может быть вызвано повышенной влажностью или запыленностью (вода и пыль пропускают ток).
- Перегрев изоляции / перенапряжение. При работе на предельной мощности, обмотка проводов оплавляется и оголяет металлическую часть. Это часто происходит в домах со старой электропроводкой, где одновременно включается несколько мощных приборов. Они создают повышенную нагрузку на сеть, провода сильно нагреваются. В машинах перегрев может произойти из-за неправильной установки мощных устройств, например, автозвука.
- Некачественный монтаж электропроводки. Провода соединяют на скрутку вместо клеммных колодок, пайки или опрессовки. Это часто приводит к перегреву и короткому замыканию . Провода окисляются, постепенно разматывая скрученные жилы проводов.
Правильно проложенная проводка служит в течение 20-30 лет. После этого срока необходимо проложить ее заново. Это устранит возможность короткого замыкания по причине естественного износа проводов и их изоляционных материалов.
Последствия короткого замыкания
По статистике МЧС России, 70% пожаров происходит по причине короткого замыкания. Более 10 миллионов квартир в РФ имеют проблемы с проводкой или устаревшие электрокоммуникации, повышающие риск КЗ.
Короткие замыкания также вызывают следующие последствия :
- Приводят к поломке бытовой техники, подключенной к розетке. Стиральных машин, компьютеров, телевизоров и других приборов.
- Расплавляется изоляция проводов. Это увеличивает риск пожара в будущем.
Виды явлений
Самое распространенное — это замыкание на землю, когда либо одна фаза взаимодействует с землей, либо две фазы взаимодействует с землей, на одном или нескольких участках. Короткое замыкание на землю, встречается в системах с глухозаземленной нейтралью и составляют до 70% всех случаев.
Существует также межфазное КЗ, когда происходит взаимодействие двух фаз между собой. Происходит в следствии нарушении изоляции в трехфазном оборудовании.
Ну и последний вид КЗ — трехфазное, когда взаимодействуют все три фазы. На схеме ниже изображены основные виды коротких замыканий:
Способы предотвращения
Для предотвращения развития КЗ и защиты электрических устройств и линий электроснабжения самым эффективным методом является установка автоматического выключателя или же плавких предохранителей. Автомат (на фото ниже) при возникновении «коротыша» своевременно отключит питание, тем самым предотвратит возникновение опасной ситуации.
Еще один способ предотвратить возникновение короткого замыкания — своевременная ревизия электропроводки, благодаря которой можно визуально определить место оплавления изоляции и перейти к устранению неполадки.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезное