מה קורה כשיש קצר חשמלי במעגל. חישוב זרמי קצר חשמלי לחשמלאים מתחילים

בכל פעם שאתה מחבר מכשיר חשמלי לשקע, אתה משלים את המעגל החשמלי וזרם חשמלי מתחיל לזרום דרכו.

המעגל החשמלי הפשוט ביותר מורכב ממקור זרם, צרכן חשמל
ומתג המחובר באמצעות חוטים.

צרכן זרם חשמליהופך אנרגיה חשמלית, שמגיע אליו, לסוגים אחרים של אנרגיה - מכנית (למשל במנועים חשמליים), תרמית (בברזלים, מכשירי חימום), אור ( תְאוּרָה) וכו.

עוצמת הזרם במעגל זה שווה ל

,

כלומר, הוא ביחס ישר למתח ברשת, ובפרופורציונלי הפוך להתנגדות שהמכשיר החשמלי יוצר (חוק אוהם).

מה קורה אם המעגל נסגר לא כמתוכנן בתכנון המעגל והמכשיר החשמלי, אלא באופן ישיר תוך עקיפת המכשיר החשמלי?

סכמטית זה נראה כך:

במקרה זה, התנגדות הרשת יורדת באופן משמעותי, וכתוצאה מכך, הזרם במעגל גדל בחדות. וכידוע, כמות החום המשתחררת בקטע של מעגל היא פרופורציונלית לריבוע הזרם בקטע זה (חוק ז'ול-לנץ). אז אם במהלך קצר חשמלי הזרם גדל פי 20, אזי כמות החום המשתחררת תגדל בערך פי 400! זו הסיבה שקצר חשמלי יכול לגרום לחוטים להימס, להצית בידוד, ובסופו של דבר יכול לגרום לחפצים דליקים סביב האזור להתלקח קצר, ולשריפה.

קצר חשמלי מתרחש גם אם התנגדות העומס הופכת קטנה מההתנגדות הפנימית של מקור הכוח.

מה יכול לגרום לקצר חשמלי? לרוב, הסיבה לכך היא הפרה של בידוד החוט (עקב בלאי, פעולה לא תקינה וכו '). כמו כן, הגורם לקצר חשמלי יכול להיות נזק מכני ב מעגל חשמליאו במכשיר חשמלי, כמו גם עומס יתר ברשת.

כיצד ניתן למנוע קצר חשמלי?

לשם כך מותקנים נתיכים מיוחדים במעגלים.

הנתיכים הפשוטים ביותר עשויים מחומר מתיך. במקרה של עלייה גדולה בזרם, החומר הזה נמס או נשרף ופותח את המעגל הרבה לפני שהמעגל מתרחש יותר השלכות רציניות. הגיבור הקטן שהקריב את עצמו מוחלף באחד חדש.

נתיכים אוטומטיים מתוכננים כך שבמקרה של זרם גבוהבמקרה של קצר חשמלי מופעל באופן מיידי שחרור אלקטרומגנטי המנתק את המעגל החשמלי מבלי לגרום נזק. כדי להדליק שוב את החשמל לאחר ביטול הקצר, צריך רק ללחוץ על הכפתור הלבן (האדום משמש לכיבוי) או להפיל את הידית שנפלה עם הפעלת הפתיל.

כל אדם שעבודתו כרוכה בטיפול בציוד חשמלי יודע היטב על הצרות שיוצר קצר חשמלי (קצר חשמלי). לפעמים חושבים שזה מייצג נזק. זה לא נכון. קצר חשמלי הוא תהליך, או, אם תרצה, מצב חירוםהפעלה של כל קטע של מתקן החשמל. אבל ההשלכות שלו באמת מובילות לנזק. ההגדרה המקובלת היא: "קצר חשמלי הוא חיבור ישיר של שתי נקודות או יותר בעלות פוטנציאל שונה. האם מצב פעולה חריג (לא מכוון)".

כדי להבין מה בדיוק קורה במעגל ברגע שבו מתרחש שם קצר חשמלי, יש צורך לזכור את עקרונות הפעולה של רכיבי המעגל. בואו נדמיין מעגל פשוט המורכב משני מוליכים ועומס (לדוגמה, נורה). IN תנאים רגיליםבמוליך יש תנועה מכוונת של חלקיקים אלמנטריים טעונים עקב ההשפעה המתמדת של המקור. הם נעים מקוטב אחד של המקור למשנהו דרך שני חלקי חוט ומנורה. בהתאם לכך, המנורה פולטת אור מכיוון שהחלקיקים עושים בה כמות מסוימת של עבודה.

כאשר כיוון התנועה משתנה כל הזמן, אבל במקרה זה זה לא חשוב. מספר האלקטרונים העוברים דרך קטע מסוים של המעגל ליחידת זמן מוגבל על ידי ההתנגדות של המנורה, המוליכים ומקור EMF. במילים אחרות, הזרם אינו גדל ללא הגבלת זמן, אלא מתאים למצב יציב.

אבל מסיבה כלשהי הבידוד בקטע של המעגל פגום. לדוגמה, מנורה הוצפה במים. במקרה זה הוא יורד. כתוצאה מכך, הזרם הזורם במעגל מוגבל על ידי ההתנגדות הכוללת של מקור הכוח, החוטים וה"איסטמוס" של המים על המנורה. בדרך כלל סכום זה הוא כל כך לא משמעותי עד שהוא לא נלקח בחשבון בחישובים (למעט חישובים מיוחדים).

התוצאה היא עלייה כמעט אינסופית בזרם, שנקבעת על ידי חוק אוהם הקלאסי. חשמל קצר חשמלי מוזכר לעתים קרובות במקרה זה. זה נקבע על ידי הערך המגביל של הזרם החשמלי שמקור הכוח מסוגל לספק לפני תקלה. אגב, זו הסיבה שאסור לחבר (קצר) את המגעים ההפוכים של הסוללות.

למרות שבדוגמה אנו שוקלים הסרת התנגדות המנורה מהמעגל עקב כניסת מים לתוכו, ישנן סיבות רבות לקצר חשמלי. לדוגמה, אם אנחנו מדברים על אותו מעגל, אז קצר חשמלי. יכול להתרחש גם אם הבידוד של חוט אחד לפחות נשבר והוא בא במגע עם האדמה. במקרה זה, הזרם ממקור הכוח ילך בדרך של ההתנגדות הקטנה ביותר, כלומר לאדמה, בעלת קיבולת עצומה. פגיעה בבידוד של שני חוטים בבת אחת והמגע שלהם יובילו לאותה תוצאה.

ניתן להכליל את האמור לעיל: קצר חשמלי יכול להיות עם או בלי הארקה. זה לא משפיע על התהליכים השוטפים.

על איזה נזק דובר בתחילת המאמר? כידוע, ככל שהזרם הזורם בקטעים של המעגל גבוה יותר, כך החימום שלהם גדול יותר. עם כוח מקור מספיק במהלך קצר חשמלי. חלקים מסוימים של השרשרת פשוט נשרפים, הופכים לאבק נחושת (עבור יסודות נחושת).

הגנת קצר חשמלי היא די פשוטה ויעילה. דיווחים על נזק עקב קצר חשמלי מתעוררים בעיקר עקב פרמטרים שנבחרו בצורה שגויה של התקני הגנה וסלקטיביות לא נכונה. אם אנחנו מדברים על מעגל ביתי של 220 וולט, אז כאשר הזרם גדל יתר על המידה, שחרור אלקטרומגנטי הממוקם בפנים שובר את המעגל.

שלום לכולם. אני מאוד שמח שביקרת באתר שלי. והיום, נדבר על מה זה קצר חשמלי ואיזה סוג של קצר חשמלי יש.

קצר חשמלי הוא חיבור (מגע) של שתי נקודות או יותר (מוליכים) של מעגל חשמלי עם ערכי פוטנציאל שונים.

פוטנציאלים שונים הם כאשר שלב ואפס נמצאים ברשת זרם חליפין, או פלוס ומינוס ברשת DC.

עכשיו בואו נסתכל אילו סוגי קצר חשמלי קיימים.

IN רשת חד פאזיתיכולים להיות רק שני סוגים של קצר חשמלי:

1. שלב ואפס - סוג זה של סגירה מתרחש לעתים קרובות מאוד בפשטות תנאי חיים. לדוגמה, עם תחילת החורף נעשה קר, ואנשים רבים מנסים להתחמם בעזרת תנורי חימום חשמליים.

אבל מעטים האנשים ששמים לב לשקעים אליהם מחוברים אותם גופי חימום. לעתים קרובות קורה שהשקעים אינם מיועדים לזרמים שהתנורי חימום צורכים, או שלעיתים קרובות יש מגע לקוי של השקעים.

בגלל זה, שקעים ותקעים מתחילים להתחמם. כתוצאה מחימום ממושך, בידוד החוטים נהרס. וברגע נאה אחד שניים, שכבר נחשפו, מוליכים עלולים לגעת, וייגרם קצר חשמלי.

2. פאזה והארקה - זה מתי חוט פאזה, איכשהו מתחיל ליצור קשר עם המסגרת המוארקת של כל ציוד חשמלי. אוֹ מחמם מים חשמלי, מנורה, מכונה וכן הלאה.

זה קורה גם שהדיור עשוי להיות מאופס, אז ניתן לייחס קצר חשמלי כזה למקרה הראשון.

אבל במצבים שבהם מתרחש קצר חשמלי, זה יכול להיות הרבה יותר:

1. תקלה חד פאזית– פאזה ואפס. כבר תיארתי את הסוג הזה לעיל, אז בואו נעבור לשלב הבא.

2. דו פאזי - זה כאשר שני פאזות מחוברים זה לזה. קורה לעתים קרובות ב קווי אווירהעברת כוח את התופעה הזו כנראה ראה כל אדם בחייו. כאשר ברחוב רוח חזקהומתחיל לשחרר את החוטים, ומקבל זיקוקי דינור קטן. במפעלים תעשייתיים, קצר חשמלי כזה מתרחש לעתים קרובות במעגלי חשמל.

3. דו-פאזי וקרקע - זה, כמובן, קורה בתדירות נמוכה יותר, אבל זה עדיין קורה. דוגמה כאשר שני שלבים יכולים להתחבר זה לזה, ובמקביל גם ליצור קשר עם האדמה.

4. תלת פאזי - זה כאשר כל שלושת השלבים נסגרים איכשהו יחד. קצר חשמלי כזה יתרחש כאשר חפץ מוליך כלשהו נופל או נוגע בכל שלושת הפאזות בו זמנית.

מה יכולות להיות ההשלכות של זרמי קצר חשמלי?

במהלך קצר חשמלי, הזרם גדל באופן מיידי, מה שמוביל לחימום חזק ולהתכה של מתכות. ניתזי המתכת הזו מתפזרים לכל הכיוונים, וכל זה מלווה בהבזק בהיר ואש. מה שעלול להוביל בקלות לשריפה ולהשלכות חמורות מאוד.

בתנאי בית רגילים, אם לא תבחרו בהגנה הנכונה לקצר חשמלי, אתם באמת יכולים להפסיד הרבה. החל מהבית ומהרהיטים שלך וכלה בחיים שלך ובחיי האנשים שחיים איתך תחת קורת גג אחת.

בארגונים, זרמים קצרים עלולים להוביל למצבי חירום, נזק לציוד, וגם אנשים יכולים לסבול מכך. אבל ארגונים משתמשים בדרך כלל במספר הגנות בבת אחת, מה שמבטל למעשה את התרחשותם של קצרים חשמליים.

זה כל מה שרציתי להגיד. אם יש לך שאלות, שאל אותן בתגובות. אם המאמר היה שימושי עבורך, שתף אותו עם חבריך ב- ברשתות חברתיותולהירשם לקבלת עדכונים. עד הפעם הבאה.

בכבוד רב, אלכסנדר!

קצר חשמלי מתרחש כאשר חלקים נושאי זרם בעלי פוטנציאלים או שלבים שונים מחוברים זה לזה. קצר חשמלי יכול להיווצר גם על גוף הציוד המחובר לאדמה. תופעה זו אופיינית גם ל רשתות חשמלומקלטי חשמל.

גורמים והשפעות של זרם קצר חשמלי

הסיבות לקצר חשמלי יכולות להיות שונות מאוד. זה מקל על ידי לח או סביבה אגרסיבית, שבה הוא מתדרדר באופן משמעותי. עלולה להיווצר סגירה השפעות מכניותאו שגיאות כוח אדם במהלך תיקונים ותחזוקה.

מהות התופעה טמונה בשמה ומייצגת קיצור של הנתיב בו עובר הזרם. כתוצאה מכך, זרם זורם מעבר לעומס ההתנגדות. במקביל, הוא עולה לגבולות בלתי מקובלים אם כיבוי המגן אינו פועל.

עם זאת, ייתכן שהפסקת חשמל לא תתרחש גם אם קיימות ציוד מגן. מצב זה מתרחש כאשר הקצר רחוק מאוד והתנגדות משמעותית הופכת את הזרם לבלתי מספיק להפעלה התקני הגנה. עם זאת, זרם זה מספיק כדי להצית את החוטים ולגרום לשריפה.

במצבים כאלה חשיבות רבהיש מה שנקרא מאפייני זרם זמן האופייניים למפסקים. כאן, ניתוק זרם ושחרורים תרמיים המגנים מפני עומס יתר משחקים תפקיד חשוב. למערכות אלו יש לחלוטין זמן שונההפעולה, לפיכך, פעולה איטית של הגנה תרמית עלולה להוביל להיווצרות קשת בוערת ולנזק למנצחים הממוקמים בקרבת מקום.

לזרמי קצר חשמלי יש השפעה אלקטרודינמית ותרמית על ציוד ומתקנים חשמליים, מה שמוביל בסופו של דבר לעיוות משמעותי שלהם ולהתחממות יתר. בהקשר זה, יש צורך לבצע חישובים של זרמי קצר חשמלי מראש.

כיצד לחשב זרם קצר חשמלי באמצעות הנוסחה

חישוב של זרמים אלה, ככלל, מתבצע אם יש צורך לבדוק את פעולת הציוד ב מצבים קיצוניים. המטרה העיקרית היא לקבוע את ההתאמה של מגן מכשירים אוטומטיים. כדי לחשב נכון את זרם הקצר, קודם כל, אתה צריך לדעת בדיוק את המתכת שממנה עשוי המוליך. לחישובים תצטרך גם את אורך החוט ואת החתך שלו.

לשם קביעה הִתנַגְדוּת סְגוּלִיתיש צורך לדעת את מדד ההתנגדות הפעילה Rп, שערכו מורכב מההתנגדות של החוט כפול באורכו. הערך של התגובה האינדוקטיבית Xp מחושב על סמך התגובה האינדוקטיבית הספציפית, נלקחת כ-0.6 אוהם/ק"מ.

מחוון Zt הוא עַכָּבָּהפיתול פאזה מותקן בשנאי בצד מתח נמוך. לפיכך, חישובים ראשוניים בזמן יסייעו למנוע נזק חמור לציוד חשמלי שנגרם על ידי קצר חשמלי.

חישובים מאפשרים לקבוע במדויק איזה מפסק זרםיספק את המרב הגנה יעילהמקצר חשמלי. עם זאת, ניתן לבצע את כל המדידות הדרושות באמצעות מכשיר מיוחד, אשר נועד בדיוק לקביעת ערכים אלה. כדי לבצע מדידות, המכשיר מחובר לרשת ומועבר למצב הנדרש.

הגנה מפני קצר חשמלי ברשת

קצר חשמלי הוא החיבור לקטבים של מקור התנגדות EMF התואם את ההתנגדות הפנימית שלו. ברוב המקרים, אופן פעולה זה מתרחש בטעות ומתברר כמזיק ביותר למקור EMF. עם זאת, ישנם מכשירים חשמליים (התקני המסת קשת) שתוכננו במיוחד לפעולה ארוכת טווח במצב קצר חשמלי.

סכנת קצר חשמלי

עבור בני אדם, קצר חשמלי מסוכן בעיקר עקב ניתזי מתכת מותכת הנוצרים במקומות של מגע מקרי בין מוליכים ו קרינה אולטרא - סגולהמ קשת חשמליתשמתרחש כאשר הם נקרעים. חוץ מזה, טמפרטורה גבוההבנקודת המגע ברוב המקרים עלול להוביל להצתה של הבידוד ולגרום לשריפה.

בקירוב ראשון, זרם הקצר המרבי האפשרי שווה ליחס בין ה-emf של המקור להתנגדות הפנימית שלו. ככל שהכוח יוסר מהמקור במצב ההפעלה של התכנון, כך הוא קטן יותר התנגדות פנימיתוככל שמצב הסגירה מסוכן יותר עבורו. עם זאת, הספציפיות של ההשפעה משתנה מקורות EMFשונה.

עקרון הפעולה של קצר חשמלי

אלמנטים גלווניים שנסגרו בטעות (סוללות וכדומה), למרות ה-EMF הנמוך שאינו עולה על כמה וולטים, מסוגלים להפיק זרם המחמם את האלמנט לטמפרטורה משמעותית. אם משאירים אותה ללא השגחה, סוללה כזו עלולה להמיס את מעטפת הפלסטיק של המכשיר שאליו היא מוכנסת. לכן, בעת החלפת סוללות, תמיד יש לבדוק את התחממותן לאחר כדקה. לאחר תהליך כזה, ההתנגדות של האלמנט עולה באופן בלתי מתקבל על הדעת ויש להחליפו.

לסוללות, ואף יותר מכך, יש EMF גבוה משמעותית של 6 - 48 וולט, ועם קיבולת של עשרות ומאות אמפר-שעות, ניתן למדוד את זרם הקצר שלהן במאות ואלפי אמפר. סוללה מקוצרת ללא נתיכים במעגל שלה יכולה להפוך בקלות למקור אש, לכן עליך לטפל בהם בזהירות רבה.

חיווט דירה ברוב המכריע של המקרים מצויד בציוד מגן בצורה של מתגי כניסה אוטומטיים המופעלים כאשר הזרם בו עולה על ערך מסוים. זה עוזר למנוע מהחוטים להימס.

אמצעי הגנה דומים משמשים בהנדסת חשמל תעשייתית, כאשר זרם יתר מופסק על ידי מפסק אלקטרומגנטי או על ידי המסת קישור נתיך עם חתך קטן בהרבה מזה של מוליכים ברשת הראשית.