ماذا يحدث عندما يكون هناك ماس كهربائي في الدائرة. حساب تيارات الدائرة القصيرة للكهربائيين المبتدئين

في كل مرة تقوم فيها بتوصيل جهاز كهربائي بمقبس، تكتمل الدائرة الكهربائية ويبدأ التيار الكهربائي بالتدفق من خلاله.

أبسط دائرة كهربائية تتكون من مصدر تيار، وهو مستهلك للكهرباء
ومفتاح متصل بالأسلاك.

مستهلك التيار الكهربائييتحول طاقة كهربائية، والذي يتعلق الأمر بأنواع أخرى من الطاقة - الميكانيكية (على سبيل المثال، في المحركات الكهربائية)، الحرارية (في المكاوي، أجهزة التدفئة)، ضوء ( إضاءة) إلخ.

القوة الحالية في هذه الدائرة تساوي

,

أي أنه يتناسب طرديًا مع الجهد الكهربي في الشبكة، ويتناسب عكسيًا مع المقاومة التي يخلقها الجهاز الكهربائي (قانون أوم).

ماذا يحدث إذا تم إغلاق الدائرة ليس كما هو مقصود في تصميم الدائرة والجهاز الكهربائي، ولكن بشكل مباشر، متجاوزًا الجهاز الكهربائي؟

تخطيطيا يبدو مثل هذا:

في هذه الحالة، تنخفض مقاومة الشبكة بشكل ملحوظ، ونتيجة لذلك، يزداد التيار في الدائرة بشكل حاد. وكما هو معروف فإن كمية الحرارة المنطلقة في قسم من الدائرة الكهربائية تتناسب مع مربع التيار في هذا القسم (قانون جول لينز). لذلك، إذا زاد التيار بمقدار 20 مرة خلال دائرة كهربائية قصيرة، فإن كمية الحرارة المنبعثة ستزيد بنحو 400 مرة! ولهذا السبب يمكن أن يتسبب قصر الدائرة الكهربائية في ذوبان الأسلاك وإشعال العزل، ويمكن أن يؤدي في النهاية إلى اشتعال النيران في الأجسام القابلة للاشتعال حول المنطقة دائرة مقصورة، وإلى النار.

تحدث دائرة كهربائية قصيرة أيضًا إذا أصبحت مقاومة الحمل أقل من المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة.

ما الذي يمكن أن يسبب ماس كهربائي؟ في أغلب الأحيان، يكون السبب هو انتهاك عزل الأسلاك (بسبب التآكل، والتشغيل غير السليم، وما إلى ذلك). أيضًا، قد يكون سبب حدوث ماس كهربائي هو التلف الميكانيكي دائرة كهربائيةأو في جهاز كهربائي، وكذلك الحمل الزائد على الشبكة.

كيف يمكنك منع حدوث ماس كهربائي؟

ولهذا الغرض، يتم تركيب صمامات خاصة في الدوائر.

أبسط الصمامات مصنوعة من مادة قابلة للانصهار. وفي حالة زيادة التيار بشكل كبير فإن هذه المادة تذوب أو تحترق وتفتح الدائرة قبل فترة طويلة من حدوث الدائرة أكثر عواقب وخيمة. البطل الصغير الذي ضحى بنفسه يتم استبداله ببطل جديد.

تم تصميم الصمامات الأوتوماتيكية بحيث في حالة حدوث ذلك تيار عاليفي حالة حدوث ماس كهربائي، يتم إطلاق إطلاق كهرومغناطيسي على الفور، مما يؤدي إلى فصل الدائرة الكهربائية دون التسبب في أي ضرر. من أجل تشغيل الكهرباء مرة أخرى بعد إزالة الدائرة القصيرة، ما عليك سوى الضغط على الزر الأبيض (يتم استخدام الزر الأحمر لإيقاف تشغيله) أو قلب الرافعة التي سقطت عند تنشيط المصهر.

أي شخص يتضمن عمله صيانة المعدات الكهربائية يعرف جيدًا المشاكل التي تسببها دائرة كهربائية قصيرة (ماس كهربائي). يُعتقد أحيانًا أنه يمثل ضررًا. هذا خطأ. دائرة كهربائية قصيرة هي عملية، أو، إذا أردت، وضع الطوارئتشغيل أي قسم من التركيبات الكهربائية. لكن عواقبه تؤدي في الواقع إلى الضرر. التعريف المقبول عمومًا هو: "الدائرة القصيرة هي اتصال مباشر بين نقطتين أو أكثر لها إمكانات مختلفة. هو وضع غير طبيعي (غير مقصود) للتشغيل.

لفهم ما يحدث بالضبط في الدائرة في الوقت الذي يحدث فيه ماس كهربائى هناك، من الضروري أن نتذكر مبادئ تشغيل عناصر الدائرة. لنتخيل دائرة بسيطة تتكون من موصلين وحمل (على سبيل المثال، مصباح كهربائي). في الظروف العاديةتوجد في الموصل حركة موجهة للجسيمات الأولية المشحونة بسبب التأثير المستمر للمصدر. ينتقلون من أحد قطبي المصدر إلى الآخر عبر مقطعين من الأسلاك ومصباح. وبناءً على ذلك، يبعث المصباح الضوء لأن الجسيمات تبذل قدرًا معينًا من الشغل فيه.

عندما يكون اتجاه الحركة يتغير باستمرار، ولكن في هذه الحالة ليس مهما. عدد الإلكترونات التي تمر عبر قسم معين من الدائرة لكل وحدة زمنية محدود بمقاومة المصباح والموصلات ومصدر المجالات الكهرومغناطيسية. وبعبارة أخرى، فإن التيار لا ينمو إلى ما لا نهاية، ولكنه يتوافق مع حالة مستقرة.

ولكن لسبب ما، تلف العزل الموجود في جزء من الدائرة. على سبيل المثال، تم غمر المصباح بالماء. وفي هذه الحالة ينخفض. ونتيجة لذلك، فإن التيار المتدفق عبر الدائرة محدود بالمقاومة الكلية لمصدر الطاقة والأسلاك و"برزخ" الماء الموجود على المصباح. عادةً ما يكون هذا المبلغ ضئيلًا جدًا بحيث لا يتم أخذه في الاعتبار في الحسابات (باستثناء الحسابات المتخصصة).

والنتيجة هي زيادة لا نهائية تقريبًا في التيار، والتي يحددها قانون أوم الكلاسيكي. غالبًا ما يتم ذكر طاقة الدائرة القصيرة في هذه الحالة. يتم تحديده من خلال القيمة المحددة للتيار الكهربائي الذي يستطيع مصدر الطاقة توصيله قبل الفشل. بالمناسبة، هذا هو السبب في منع توصيل (ماس كهربائى) جهات الاتصال المعاكسة للبطاريات.

على الرغم من أننا نفكر في المثال في إزالة مقاومة المصباح من الدائرة بسبب دخول الماء إليها، إلا أن هناك أسبابًا عديدة لحدوث ماس كهربائي. على سبيل المثال، إذا كنا نتحدث عن نفس الدائرة، ثم دائرة كهربائية قصيرة. يمكن أن يحدث أيضًا في حالة كسر عزل سلك واحد على الأقل وتلامسه مع الأرض. وفي هذه الحالة فإن التيار القادم من مصدر الطاقة سوف يتبع المسار الأقل مقاومة، أي إلى الأرض ذات القدرة الهائلة. سيؤدي تلف عزل سلكين في وقت واحد وملامستهما إلى نفس النتيجة.

يمكن تعميم ما سبق: يمكن أن تكون الدوائر القصيرة مع أو بدون أرضي. وهذا لا يؤثر على العمليات الجارية.

ما نوع الضرر الذي تمت مناقشته في بداية المقال؟ وكما هو معروف، كلما زاد التيار المتدفق عبر أقسام الدائرة، زادت تسخينها. مع مصدر طاقة كافٍ أثناء ماس كهربائى. تحترق بعض أقسام السلسلة ببساطة وتتحول إلى غبار نحاسي (ل عناصر النحاس).

حماية ماس كهربائى بسيطة وفعالة للغاية. تنشأ تقارير الأضرار الناجمة عن الدوائر القصيرة في المقام الأول بسبب المعلمات المحددة بشكل غير صحيح لأجهزة الحماية والانتقائية غير الصحيحة. إذا كنا نتحدث عن دائرة منزلية بجهد 220 فولت، فعندما يزيد التيار بشكل مفرط، فإن الانبعاث الكهرومغناطيسي الموجود بالداخل يكسر الدائرة.

أهلاً بكم. أنا سعيد جدًا لأنك قمت بزيارة موقعي. واليوم سنتحدث عن ماهية الدائرة القصيرة وما هي أنواع الدوائر القصيرة الموجودة.

الدائرة القصيرة عبارة عن اتصال (اتصال) لنقطتين أو أكثر (الموصلات) لدائرة كهربائية ذات قيم محتملة مختلفة.

تكون الإمكانات المختلفة عندما يكون الطور والصفر في الشبكة التيار المتناوبأو زائد وناقص في شبكة DC.

الآن دعونا نلقي نظرة على أنواع الدوائر القصيرة الموجودة.

في شبكة أحادية الطوريمكن أن يكون هناك نوعان فقط من الدوائر القصيرة:

1. المرحلة والصفر - غالبًا ما يحدث هذا النوع من الإغلاق بطريقة بسيطة الظروف المعيشية. على سبيل المثال، مع بداية فصل الشتاء، يصبح الجو باردا، ويحاول الكثير من الناس الاحماء بمساعدة السخانات الكهربائية.

لكن قلة من الناس ينتبهون إلى المقابس التي يتم توصيل هذه السخانات نفسها بها. غالبًا ما يحدث أن المقابس غير مصممة للتيارات التي تستهلكها السخانات، أو غالبًا ما يكون اتصال المقابس ضعيفًا.

وبسبب هذا، تبدأ المقابس والمقابس في التسخين. نتيجة للتدفئة لفترات طويلة، يتم تدمير عزل الأسلاك. وفي إحدى اللحظات الدقيقة الثانية، المكشوفة بالفعل، قد تتلامس الموصلات، وينتج عن ذلك حدوث ماس كهربائي.

2. المرحلة والتأريض - هذا هو الوقت المناسب سلك المرحلة، يبدأ بطريقة أو بأخرى في الاتصال بالإطار المؤرض لأي معدات كهربائية. أيضاً سخانات المياه الكهربائيةوالمصباح والآلة وما إلى ذلك.

ويحدث أيضًا أن الجسم قد يكون صفرًا، ومن ثم يمكن أن يعزى هذا القصر إلى الحالة الأولى.

ولكن في الحالات التي يحدث فيها ماس كهربائى، يمكن أن يكون الأمر أكثر من ذلك بكثير:

1. خطأ أحادي الطور- المرحلة والصفر. لقد سبق أن وصفت هذا النوع أعلاه، لذلك دعونا ننتقل إلى النوع التالي.

2. مرحلتين - وذلك عندما تكون المرحلتان متصلتين ببعضهما البعض. يحدث في كثير من الأحيان على الخطوط الجويةنقل الطاقة ربما شاهد هذه الظاهرة كل شخص في حياته. عندما تكون في الشارع ريح شديدةويبدأ في تخفيف الأسلاك، ويستقبل الألعاب النارية الصغيرة. في المؤسسات الصناعية، غالبا ما تحدث مثل هذه الدائرة القصيرة في دوائر الطاقة.

3. مرحلتين والأرض - وهذا، بالطبع، يحدث في كثير من الأحيان أقل، لكنه لا يزال يحدث. مثال عندما يمكن لمرحلتين الاتصال ببعضهما البعض، وفي نفس الوقت أيضًا الاتصال بالأرض.

4. ثلاث مراحل - وذلك عندما يتم إغلاق المراحل الثلاث معًا بطريقة ما. سوف تحدث مثل هذه الدائرة القصيرة عندما يسقط جسم موصل أو يلامس المراحل الثلاث في نفس الوقت.

ماذا يمكن أن تكون عواقب تيارات الدائرة القصيرة؟

أثناء ماس كهربائى، يزداد التيار على الفور، مما يؤدي إلى تسخين قوي وذوبان المعادن. وتتناثر بقع هذا المعدن في كل الاتجاهات، وكل هذا مصحوب بوميض ساطع ونار. الأمر الذي يمكن أن يؤدي بسهولة إلى نشوب حريق وعواقب خطيرة للغاية.

في ظروف المنزل العادية، إذا لم تختر الحماية المناسبة من الدائرة القصيرة، فقد تخسر الكثير حقًا. بدءًا من منزلك وأثاثك، وانتهاءً بحياتك الخاصة وحياة الأشخاص الذين يعيشون معك تحت سقف واحد.

في المؤسسات، يمكن أن تؤدي تيارات الدائرة القصيرة إلى حالات الطوارئ، وتلف المعدات، ويمكن أن يعاني الأشخاص أيضًا من ذلك. لكن الشركات عادة ما تستخدم العديد من وسائل الحماية في وقت واحد، مما يلغي عمليا حدوث دوائر قصيرة.

هذا كل ما أردت أن أقوله. إذا كان لديك أي أسئلة، اطرحها في التعليقات. إذا كانت المقالة مفيدة لك، قم بمشاركتها مع أصدقائك على في الشبكات الاجتماعيةوالاشتراك للحصول على التحديثات. حتى المرة القادمة.

مع خالص التقدير، الكسندر!

تحدث دائرة كهربائية قصيرة عندما تكون الأجزاء الحاملة للتيار ذات إمكانات أو أطوار مختلفة متصلة ببعضها البعض. يمكن أيضًا أن تتشكل دائرة كهربائية قصيرة على جسم الجهاز المتصل بالأرض. هذه الظاهرة نموذجية أيضًا الشبكات الكهربائيةوأجهزة الاستقبال الكهربائية.

أسباب وتأثيرات تيار الدائرة القصيرة

يمكن أن تكون أسباب ماس كهربائي مختلفة جدًا. يتم تسهيل ذلك عن طريق الرطوبة أو بيئة عدوانية، حيث تتدهور بشكل كبير. وقد ينتج عن ذلك إغلاق التأثيرات الميكانيكيةأو أخطاء الموظفين أثناء الإصلاحات والصيانة.

يكمن جوهر الظاهرة في اسمها ويمثل تقصيرًا في المسار الذي يمر عبره التيار. ونتيجة لذلك، يتدفق التيار بعد الحمل المقاوم. وفي الوقت نفسه، يرتفع إلى الحدود غير المقبولة إذا لم يعمل الإغلاق الوقائي.

ومع ذلك، قد لا يحدث انقطاع التيار الكهربائي حتى لو كان هناك اجهزةحماية. يحدث هذا الموقف عندما تكون الدائرة القصيرة بعيدة جدًا وتكون المقاومة الكبيرة تجعل التيار غير كافٍ للتشغيل وسائل وقائية. ومع ذلك، فإن هذا التيار يكفي لإشعال الأسلاك وإحداث حريق.

في مثل هذه الحالات أهمية عظيمةلها ما يسمى بخصائص الوقت الحالي المميزة لقواطع الدائرة. وهنا يلعب قطع التيار والإصدارات الحرارية التي تحمي من الأحمال الزائدة دورًا مهمًا. هذه الأنظمة لديها على الاطلاق وقت مختلفوبالتالي، فإن التشغيل البطيء للحماية الحرارية يمكن أن يؤدي إلى تكوين قوس محترق وتلف الموصلات الموجودة في مكان قريب.

تيارات الدائرة القصيرة لها تأثير كهروديناميكي وحراري على المعدات والتركيبات الكهربائية، مما يؤدي في النهاية إلى تشوهها الكبير وارتفاع درجة حرارتها. في هذا الصدد، من الضروري إجراء حسابات لتيارات الدائرة القصيرة مقدما.

كيفية حساب تيار الدائرة القصيرة باستخدام الصيغة

يتم حساب هذه التيارات، كقاعدة عامة، إذا كان من الضروري التحقق من تشغيل المعدات المواقف المتطرفة. والغرض الرئيسي هو تحديد مدى ملاءمة الحماية الأجهزة التلقائية. من أجل حساب تيار الدائرة القصيرة بشكل صحيح، عليك أولاً أن تعرف بالضبط المعدن الذي يتكون منه الموصل. لإجراء العمليات الحسابية، ستحتاج أيضًا إلى طول السلك ومقطعه العرضي.

لتحديد المقاومة النوعيةمن الضروري معرفة مؤشر المقاومة النشط Rп، الذي تتكون قيمته من مقاومة السلك مضروبة في طوله. يتم حساب قيمة المفاعلة الحثية Xp على أساس المفاعلة الحثية المحددة، والتي تساوي 0.6 أوم/كم.

مؤشر Zt معاوقةلف المرحلة المثبتة في المحول على الجانب جهد منخفض. وبالتالي، فإن الحسابات الأولية في الوقت المناسب سوف تساعد على تجنب الأضرار الجسيمة للمعدات الكهربائية الناجمة عن ماس كهربائى.

تتيح لك الحسابات تحديد أي منها بدقة قاطع دائرةسوف توفر أكثر حماية فعالةمن الدوائر القصيرة. ومع ذلك، يمكن إجراء جميع القياسات اللازمة باستخدام جهاز خاص، مصمم بدقة لتحديد هذه القيم. ولأخذ القياسات، يتم توصيل الجهاز بالشبكة وتحويله إلى الوضع المطلوب.

حماية ماس كهربائى للشبكة

الدائرة القصيرة هي الاتصال بأقطاب مصدر المقاومة الكهرومغناطيسية بما يتناسب مع مقاومتها الداخلية. في معظم الحالات، يحدث وضع التشغيل هذا عن طريق الخطأ ويتضح أنه ضار للغاية بمصدر المجالات الكهرومغناطيسية. ومع ذلك، هناك أجهزة كهربائية (أجهزة ذوبان القوس) مصممة خصيصًا للتشغيل طويل الأمد في وضع الدائرة القصيرة.

خطر حدوث ماس كهربائى

بالنسبة للبشر، يعد قصر الدائرة أمرًا خطيرًا في المقام الأول بسبب رذاذ المعدن المنصهر الذي يتشكل في أماكن الاتصال العرضي بين الموصلات و الأشعة فوق البنفسجيةمن القوس الكهربائيالذي يحدث عندما تمزق. بجانب، درجات حرارة عاليةعند نقطة التلامس في معظم الحالات يمكن أن يؤدي إلى اشتعال المادة العازلة والتسبب في نشوب حريق.

بالنسبة للتقريب الأول، فإن الحد الأقصى الممكن لتيار الدائرة القصيرة يساوي نسبة القوة الدافعة الكهربية للمصدر إلى مقاومته الداخلية. كلما زادت الطاقة التي تتم إزالتها من المصدر في وضع التشغيل التصميمي، قلت هذه الطاقة المقاومة الداخليةوكلما كان وضع الإغلاق أكثر خطورة بالنسبة له. ومع ذلك، تختلف خصوصية التأثير مصادر المجالات الكهرومغناطيسيةمختلف.

مبدأ تشغيل الدائرة القصيرة

إن العناصر الجلفانية غير القابلة للاسترداد (البطاريات، وما إلى ذلك) المغلقة عن طريق الخطأ، على الرغم من انخفاض المجال الكهرومغناطيسي الذي لا يتجاوز بضعة فولتات، قادرة على إنتاج تيار يسخن العنصر إلى درجة حرارة كبيرة. إذا تركت هذه البطارية دون مراقبة، فيمكن أن تذيب الغلاف البلاستيكي للجهاز الذي تم إدخالها فيه. لذلك، عند استبدال البطاريات، يجب عليك دائمًا التحقق من تسخينها بعد حوالي دقيقة. بعد هذه العملية، تزداد مقاومة العنصر بشكل غير مقبول ويجب استبداله.

تحتوي البطاريات، وحتى أكثر من ذلك، على مجال EMF أعلى بكثير يبلغ 6 - 48 فولت، وبسعة عشرات ومئات من الأمبيرات-ساعة، يمكن قياس تيار الدائرة القصيرة بمئات وآلاف الأمبيرات. يمكن أن تصبح البطارية القصيرة التي لا تحتوي على منصهرات في دائرتها مصدرًا للحريق بسهولة، لذا يجب عليك التعامل معها بحذر شديد.

تم تجهيز أسلاك الشقة في الغالبية العظمى من الحالات بمعدات حماية على شكل مفاتيح إدخال تلقائية يتم تشغيلها عندما يتجاوز التيار فيها قيمة معينة. هذا يساعد على منع الأسلاك من الذوبان.

يتم استخدام تدابير وقائية مماثلة في الهندسة الكهربائية الصناعية، حيث يتم مقاطعة التيار الزائد إما عن طريق قاطع الدائرة الكهرومغناطيسية أو عن طريق ذوبان رابط المصهر بمقطع عرضي أصغر بكثير من موصلات الشبكة الرئيسية.