Za każdym razem, gdy podłączasz urządzenie elektryczne do gniazdka, obwód elektryczny zostaje zamknięty i zaczyna przez niego przepływać prąd elektryczny.
Najprostszy obwód elektryczny składa się ze źródła prądu, odbiornika energii elektrycznej
i przełącznik połączony przewodami.
Konsument prąd elektryczny przekształca energia elektryczna, która do tego dochodzi, na inne rodzaje energii - mechaniczną (na przykład w silnikach elektrycznych), cieplną (w żelazkach, urządzenia grzewcze), światło ( oświetlenie) itp.
Siła prądu w tym obwodzie jest równa
,to znaczy jest wprost proporcjonalna do napięcia w sieci i odwrotnie proporcjonalna do oporu wytwarzanego przez urządzenie elektryczne (prawo Ohma).
Co się stanie, jeśli obwód zostanie zamknięty nie zgodnie z zamierzeniami konstrukcji obwodu i urządzenia elektrycznego, ale bezpośrednio, omijając urządzenie elektryczne?
Schematycznie wygląda to tak:
W takim przypadku rezystancja sieci znacznie spada, w wyniku czego prąd w obwodzie gwałtownie wzrasta. A jak wiadomo, ilość ciepła wydzielanego w danym odcinku obwodu jest proporcjonalna do kwadratu prądu w tym odcinku (prawo Joule'a-Lenza). Jeśli więc podczas zwarcia prąd wzrośnie 20 razy, wówczas ilość uwolnionego ciepła wzrośnie około 400 razy! Dlatego zwarcie może spowodować stopienie przewodów, zapalenie izolacji i ostatecznie spowodować zapalenie łatwopalnych obiektów w okolicy zwarcie i do ogniska.
Zwarcie występuje również wtedy, gdy rezystancja obciążenia staje się mniejsza niż rezystancja wewnętrzna źródła zasilania.
Co może być przyczyną zwarcia? Najczęściej jego przyczyną jest naruszenie izolacji drutu (z powodu zużycia, niewłaściwej obsługi itp.). Przyczyną zwarcia może być również uszkodzenie mechaniczne obwód elektryczny lub w urządzeniu elektrycznym, a także przeciążenie sieci.
Jak zapobiec zwarciu?
W tym celu w obwodach instalowane są specjalne bezpieczniki.
Najprostsze bezpieczniki są wykonane z materiału topliwego. W przypadku dużego wzrostu prądu materiał ten topi się lub spala i otwiera obwód na długo przed wystąpieniem większego obwodu poważne konsekwencje. Małego bohatera, który się poświęcił, zastępuje nowy.
Bezpieczniki automatyczne są tak zaprojektowane, aby w przypadku wysoki prąd W przypadku zwarcia natychmiast wyzwalany jest wyzwalacz elektromagnetyczny, który rozłącza obwód elektryczny, nie powodując uszkodzeń. Aby ponownie włączyć prąd po usunięciu zwarcia wystarczy wcisnąć biały przycisk (czerwony służy do jego wyłączenia) lub podnieść dźwignię, która opadła w momencie zadziałania bezpiecznika.
Każda osoba zajmująca się serwisowaniem urządzeń elektrycznych doskonale wie, jakie kłopoty stwarza zwarcie. Czasami uważa się, że reprezentuje uszkodzenie. To jest źle. Zwarcie to proces lub, jeśli wolisz, Tryb awaryjny działanie dowolnego odcinka instalacji elektrycznej. Ale jego konsekwencje naprawdę prowadzą do szkód. Ogólnie przyjęta definicja brzmi: „Zwarcie to bezpośrednie połączenie dwóch lub więcej punktów o różnych potencjałach. Jest to nieprawidłowy (niezamierzony) tryb działania.”
Aby zrozumieć, co dokładnie dzieje się w obwodzie w momencie wystąpienia w nim zwarcia, należy pamiętać o zasadach działania elementów obwodu. Wyobraźmy sobie prosty obwód składający się z dwóch przewodników i obciążenia (na przykład żarówki). W normalne warunki w przewodniku następuje ukierunkowany ruch naładowanych cząstek elementarnych pod wpływem stałego wpływu źródła. Poruszają się z jednego bieguna źródła na drugi za pomocą dwóch odcinków drutu i lampy. W związku z tym lampa emituje światło, ponieważ cząstki wykonują w niej określoną pracę.
Gdy kierunek ruchu ciągle się zmienia, ale w tym przypadku nie jest to istotne. Liczba elektronów przechodzących przez określoną sekcję obwodu w jednostce czasu jest ograniczona rezystancją lampy, przewodników i źródła pola elektromagnetycznego. Innymi słowy, prąd nie rośnie w nieskończoność, ale odpowiada stanowi ustalonemu.
Ale z jakiegoś powodu izolacja na odcinku obwodu jest uszkodzona. Na przykład lampa została zalana wodą. W tym przypadku maleje. W rezultacie prąd przepływający przez obwód jest ograniczony przez całkowitą rezystancję źródła zasilania, przewodów i „przesmyku” wodnego na lampie. Zwykle kwota ta jest na tyle nieznaczna, że nie jest uwzględniana w obliczeniach (z wyjątkiem obliczeń specjalistycznych).
Rezultatem jest prawie nieskończony wzrost prądu, określony przez klasyczne prawo Ohma. W tym przypadku często wspomina się o mocy zwarciowej. Określa się go na podstawie granicznej wartości prądu elektrycznego, jaki źródło zasilania jest w stanie dostarczyć przed awarią. Nawiasem mówiąc, dlatego zabrania się łączenia (zwierania) przeciwnych styków akumulatorów.
Chociaż w przykładzie rozważamy usunięcie rezystancji lampy z obwodu na skutek przedostania się do niego wody, przyczyn zwarcia jest wiele. Na przykład, jeśli mówimy o tym samym obwodzie, to zwarcie. może również wystąpić, jeśli izolacja co najmniej jednego przewodu zostanie przerwana i wejdzie on w kontakt z ziemią. W takim przypadku prąd ze źródła zasilania popłynie ścieżką najmniejszego oporu, czyli do ziemi, która ma ogromną pojemność. Uszkodzenie izolacji dwóch przewodów jednocześnie i ich styk doprowadzi do tego samego rezultatu.
Powyższe można uogólnić: zwarcia mogą występować z masą lub bez. Nie ma to wpływu na toczące się procesy.
O jakim rodzaju uszkodzeń mowa była na początku artykułu? Jak wiadomo, im wyższy prąd przepływający przez odcinki obwodu, tym większe jest ich nagrzewanie. Przy wystarczającej mocy źródła podczas zwarcia. niektóre odcinki łańcucha po prostu wypalają się, zamieniając się w pył miedziany (np elementy miedziane).
Zabezpieczenie przed zwarciem jest dość proste i skuteczne. Zgłoszenia uszkodzeń na skutek zwarć powstają przede wszystkim na skutek źle dobranych parametrów urządzeń zabezpieczających oraz nieprawidłowej selektywności. Jeśli mówimy o obwodzie domowym 220 V, to gdy prąd nadmiernie wzrośnie, znajdujący się wewnątrz wyzwalacz elektromagnetyczny przerywa obwód.
Cześć wszystkim. Bardzo się cieszę, że odwiedziłeś moją stronę. A dzisiaj porozmawiamy o tym, czym jest zwarcie i jakie są zwarcia.
Zwarcie to połączenie (styk) dwóch lub więcej punktów (przewodów) obwodu elektrycznego o różnych wartościach potencjałów.
Różne potencjały występują, gdy w sieci znajdują się faza i zero prąd przemienny lub plus i minus w sieci prądu stałego.
Przyjrzyjmy się teraz, jakie rodzaje zwarć istnieją.
W sieć jednofazowa Mogą wystąpić tylko dwa rodzaje zwarć:
1. faza i zero - tego typu zamknięcie bardzo często występuje w prostych warunki życia. Na przykład wraz z nadejściem zimy robi się zimno i wiele osób próbuje się ogrzać za pomocą grzejników elektrycznych.
Jednak niewiele osób zwraca uwagę na gniazdka, do których podłączane są te same grzejniki. Często zdarza się, że gniazda nie są przystosowane do prądów jakie pobierają grzejniki, lub często gniazda mogą mieć słaby kontakt.
Z tego powodu gniazdka i wtyczki zaczynają się nagrzewać. W wyniku długotrwałego nagrzewania izolacja przewodów ulega zniszczeniu. W pewnym momencie dwa, już odsłonięte, przewodniki mogą się zetknąć, co spowoduje zwarcie.
2. faza i uziemienie - wtedy przewód fazowy, w jakiś sposób zaczyna stykać się z uziemioną ramą dowolnego sprzętu elektrycznego. Albo elektryczny podgrzewacz wody, lampa, maszyna i tak dalej.
Zdarza się również, że obudowa może zostać wyzerowana, wówczas takie zwarcie można przypisać przypadkowi pierwszemu.
Ale w sytuacjach, w których dochodzi do zwarcia, może to być znacznie więcej:
1. usterka jednofazowa– faza i zero. Ten typ opisałem już powyżej, więc przejdźmy do następnego.
2. dwufazowy – wtedy dwie fazy są ze sobą połączone. Często się zdarza linie lotnicze przesył mocy Zjawisko to prawdopodobnie widział każdy człowiek w swoim życiu. Kiedy na ulicy silny wiatr i zaczyna poluzować przewody i otrzymuje mały fajerwerk. W przedsiębiorstwach przemysłowych takie zwarcie często występuje w obwodach mocy.
3. dwufazowy i uziemiony - zdarza się to oczywiście rzadziej, ale nadal się zdarza. Przykład, gdy dwie fazy mogą połączyć się ze sobą i jednocześnie stykać się z ziemią.
4. trójfazowy – wtedy wszystkie trzy fazy są w jakiś sposób zamknięte. Takie zwarcie nastąpi, gdy jakiś przewodzący przedmiot spadnie lub dotknie wszystkich trzech faz jednocześnie.
Jakie mogą być konsekwencje prądów zwarciowych?
Podczas zwarcia prąd natychmiast wzrasta, co prowadzi do silnego nagrzewania i topienia metali. Rozpryski tego metalu rozchodzą się we wszystkich kierunkach, a wszystkiemu towarzyszy jasny błysk i ogień. Co może łatwo doprowadzić do pożaru i bardzo poważnych konsekwencji.
W zwykłych warunkach domowych, jeśli nie dobierzesz odpowiedniego zabezpieczenia przeciwzwarciowego, możesz naprawdę dużo stracić. Zaczynając od Twojego domu i mebli, a kończąc na własnym życiu i życiu ludzi mieszkających z Tobą pod jednym dachem.
W przedsiębiorstwach prądy zwarciowe mogą prowadzić do sytuacji awaryjnych, uszkodzeń sprzętu, na co mogą również cierpieć ludzie. Ale przedsiębiorstwa zwykle korzystają z kilku zabezpieczeń jednocześnie, co praktycznie eliminuje występowanie zwarć.
To wszystko, co chciałem powiedzieć. Jeśli masz jakieś pytania, zadaj je w komentarzach. Jeśli artykuł był dla Ciebie przydatny, udostępnij go znajomym w sieciach społecznościowych i subskrybuj aktualizacje. Do następnego razu.
Z poważaniem, Aleksander!
Zwarcie występuje, gdy części przewodzące prąd o różnych potencjałach lub fazach są ze sobą połączone. Zwarcie może również powstać na korpusie urządzenia połączonym z ziemią. Zjawisko to jest również typowe dla sieci elektryczne i odbiorniki elektryczne.
Przyczyny i skutki prądu zwarciowego
Przyczyny zwarcia mogą być bardzo różne. Jest to ułatwione przez wilgoć lub agresywne środowisko, w którym znacznie się pogarsza. Może nastąpić zamknięcie wpływy mechaniczne lub błędy personelu podczas napraw i konserwacji.
Istota zjawiska kryje się w jego nazwie i oznacza skrócenie drogi, po której przepływa prąd. W rezultacie prąd przepływa przez obciążenie rezystancyjne. Jednocześnie wzrasta do niedopuszczalnych granic, jeśli wyłączenie ochronne nie działa.
Jednak przerwa w dostawie prądu może nie wystąpić, nawet jeśli wystąpi wyposażenie ochronne. Taka sytuacja ma miejsce, gdy zwarcie jest bardzo daleko i znaczny opór powoduje, że prąd jest niewystarczający do wyzwolenia urządzenia ochronne. Jednak prąd ten jest wystarczający, aby zapalić przewody i spowodować pożar.
W takich sytuacjach bardzo ważne posiadają tzw. charakterystykę czasowo-prądową charakterystyczną dla wyłączników. Ważną rolę odgrywają tu odcięcia prądu i wyzwalacze termiczne chroniące przed przeciążeniami. Te systemy mają absolutnie inny czas dlatego powolne działanie zabezpieczenia termicznego może doprowadzić do powstania płonącego łuku i uszkodzenia znajdujących się w pobliżu przewodów.
Prądy zwarciowe oddziałują elektrodynamicznie i termicznie na urządzenia i instalacje elektryczne, co ostatecznie prowadzi do ich znacznego odkształcenia i przegrzania. W związku z tym konieczne jest wcześniejsze wykonanie obliczeń prądów zwarciowych.
Jak obliczyć prąd zwarciowy za pomocą wzoru
Obliczanie tych prądów z reguły przeprowadza się, jeśli konieczne jest sprawdzenie działania sprzętu ekstremalne sytuacje. Głównym celem jest określenie przydatności środka ochronnego urządzenia automatyczne. Aby poprawnie obliczyć prąd zwarciowy, należy przede wszystkim dokładnie znać metal, z którego wykonany jest przewodnik. Do obliczeń potrzebna będzie również długość drutu i jego przekrój.
Do ustalenia oporność konieczna jest znajomość wskaźnika rezystancji czynnej Rп, którego wartość składa się z rezystywności drutu pomnożonej przez jego długość. Wartość reaktancji indukcyjnej Xp oblicza się na podstawie właściwej reaktancji indukcyjnej, przyjętej jako 0,6 oma/km.
Wskaźnik Zt wynosi impedancja uzwojenie fazowe zainstalowane w transformatorze z boku niskie napięcie. Zatem terminowe wstępne obliczenia pomogą uniknąć poważnych uszkodzeń sprzętu elektrycznego spowodowanych zwarciem.
Obliczenia pozwalają dokładnie określić, które wyłącznik obwodu zapewni najwięcej skuteczna ochrona od zwarć. Jednak wszystkich niezbędnych pomiarów można dokonać za pomocą specjalnego urządzenia, które jest precyzyjnie zaprojektowane do wyznaczania tych wartości. Aby dokonać pomiarów, urządzenie podłącza się do sieci i przełącza w wymagany tryb.
Zabezpieczenie przed zwarciem sieci
Zwarcie to połączenie biegunów źródła pola elektromagnetycznego o rezystancji proporcjonalnej do jego rezystancji wewnętrznej. W większości przypadków ten tryb działania następuje przypadkowo i okazuje się wyjątkowo szkodliwy dla źródła pola elektromagnetycznego. Istnieją jednak urządzenia elektryczne (urządzenia do topienia łuku) specjalnie zaprojektowane do długotrwałej pracy w trybie zwarciowym.
Niebezpieczeństwo zwarcia
Dla człowieka zwarcie jest niebezpieczne przede wszystkim ze względu na rozpryski stopionego metalu, które tworzą się w miejscach przypadkowego zetknięcia się przewodów z promieniowanie ultrafioletowe z łuk elektryczny dzieje się tak, gdy pękają. Oprócz, wysokie temperatury w miejscu kontaktu w większości przypadków może doprowadzić do zapalenia izolacji i spowodować pożar.
W pierwszym przybliżeniu maksymalny możliwy prąd zwarciowy jest równy stosunkowi emf źródła do jego rezystancji wewnętrznej. Im więcej mocy jest pobieranej ze źródła w projektowym trybie pracy, tym mniej opór wewnętrzny i tym bardziej niebezpieczny jest dla niego tryb zamknięcia. Jednak specyfika efektu jest różna Źródła pola elektromagnetycznego różny.
Zasada działania zwarcia
Przypadkowo zamknięte, nieodzyskiwalne elementy galwaniczne (baterie itp.), pomimo niskiego pola elektromagnetycznego nieprzekraczającego kilku woltów, są w stanie wytworzyć prąd, który nagrzewa element do znacznej temperatury. Pozostawiony bez nadzoru taki akumulator może stopić plastikową obudowę urządzenia, do którego jest włożony. Dlatego przy wymianie baterii należy zawsze po około minucie sprawdzić, czy się nagrzewają. Po takim procesie rezystancja elementu wzrasta w sposób niedopuszczalny i należy go wymienić. 
Baterie, a tym bardziej, mają znacznie wyższe pole elektromagnetyczne wynoszące 6–48 woltów, a przy pojemności dziesiątek i setek amperogodzin ich prąd zwarciowy można mierzyć w setkach i tysiącach amperów. Zwarty akumulator bez bezpieczników w obwodzie może łatwo stać się źródłem pożaru, dlatego należy obchodzić się z nim bardzo ostrożnie.
Okablowanie mieszkaniowe w zdecydowanej większości przypadków wyposażone jest w urządzenia zabezpieczające w postaci automatycznych wyłączników wejściowych, które wyzwalają się, gdy prąd w nim przekracza określoną wartość. Pomaga to zapobiec stopieniu przewodów.
Podobne zabezpieczenia stosuje się w elektrotechnice przemysłowej, gdzie nadmierny prąd przerywany jest albo przez wyłącznik elektromagnetyczny, albo przez przetopienie wkładki topikowej o przekroju znacznie mniejszym niż przekrój głównych przewodów sieciowych.