Щоразу, коли ви вставляєте вилку електроприладу в розетку, ви замикаєте електричну мережу, і по ній починає текти електричний струм.
Найпростіший електричний ланцюг складається з джерела струму, споживача електроенергії.
та вимикача, з'єднаних проводами.
Споживач електричного струмуперетворює електричну енергіюяка до нього надходить, в інші види енергії - механічну (наприклад, в електродвигунах), теплову (у прасках, нагрівальних приладах), світлову ( освітлювальні прилади) і т.д.
Сила струму в цьому ланцюзі дорівнює
,тобто вона прямо пропорційна напрузі в мережі, і обернено пропорційна опору, який створює електроприлад (закон Ома).
А що станеться, якщо ланцюг замкнеться не так, як передбачено конструкцією ланцюга та електроприладу, а безпосередньо, минаючи електроприлад?
Схематично це виглядає так:
В цьому випадку опір мережі сильно падає, і в результаті сила струму в ланцюзі різко зростає. А, як відомо, кількість теплоти, що виділяється на ділянці ланцюга, пропорційна квадрату сили струму на цій ділянці (закон Джоуля-Ленца). Так, якщо при короткому замиканні струм збільшиться в 20 разів, кількість тепла, що виділяється при цьому, зросте приблизно в 400 разів! Ось чому коротке замикання може спричинити розплавлення проводів, займання ізоляції і, зрештою, може призвести до займання горючих предметів навколо місця. короткого замикання, та до пожежі.
Коротке замикання виникає і в тому випадку, якщо опір навантаження стає меншим від внутрішнього опору джерела живлення.
Чому може виникнути коротке замикання? Найчастіше його причиною є порушення ізоляції проводів (через їх знос, неправильну експлуатацію тощо). Також причиною короткого замикання можуть бути механічні пошкодження в електричного ланцюгаабо в електроприладі, а також навантаження мережі.
Як можна запобігти короткому замиканню?
Для цього в ланцюгах встановлюють спеціальні запобіжники.
Найпростіші запобіжники роблять із легкоплавкого матеріалу. У разі сильного збільшення сили струму цей матеріал плавиться або згоряє і розмикає ланцюг задовго до того, як ланцюги відбудуться. серйозні наслідки. Пожертвуючого собою маленького героя замінюють новим.
Автоматичні запобіжники влаштовані так, що у разі появи високого струмукороткого замикання миттєво спрацьовує електромагнітний розчіплювач, який роз'єднує електричний ланцюг без шкоди для себе. Для того, щоб після усунення короткого замикання знову включити електрику, потрібно просто натиснути на білу кнопку (червона служить для вимикання) або перекинути вгору важіль, що опустився при спрацюванні запобіжника.
Будь-яка людина, чия робота пов'язана з обслуговуванням електротехніки, дуже добре знає про ті неприємності, які таїть у собі коротке замикання (к.з.). Іноді вважається, що воно є ушкодженням. Це не так. Коротке замикання - це процес, або, якщо завгодно, аварійний режимроботи будь-якої ділянки електроустановки. А ось наслідки його справді призводять до пошкоджень. Загальноприйняте визначення говорить: «Коротке замикання - це безпосереднє з'єднання двох або більше точок, що володіють різним потенціалом. Є ненормальним (непередбаченим) режимом роботи.
Щоб зрозуміти, що саме відбувається в ланцюгу в той момент, коли виникає коротке замикання, необхідно згадати принципи функціонування елементів контуру. Представимо найпростіший ланцюг, що складається з двох провідників та навантаження (наприклад, лампочки). У звичайних умоваху провіднику існує спрямований рух заряджених елементарних частинок, обумовлений постійним впливом джерела. Вони переміщаються від одного полюса джерела до іншого через дві ділянки дроту та лампу. Відповідно, лампа випромінює світло, тому що частинки виконують у ній певну роботу.
При напрям руху постійно змінюється, але у разі це важливо. Кількість електронів, що проходять певною ділянкою ланцюга за одиницю часу, обмежується опором лампи, провідників, джерела ЕРС. Іншими словами, струм не росте нескінченно, а відповідає режиму, що встановився.
Але з якоїсь причини ушкоджується ізоляція на ділянці ланцюга. Наприклад, лампу залило водою. І тут її зменшується. В результаті струм, що поточний по контуру, обмежується сумарним опором джерела живлення, проводів і водного «перешийка» на лампі. Зазвичай ця сума настільки мізерна, що у розрахунках не враховується (виняток становлять спеціалізовані обчислення).
Підсумком є практично нескінченне зростання струму, що визначається за класичним законом Ома. У разі часто згадують потужність короткого замикання. Вона визначається граничним значенням електричного струму, який може видати джерело живлення до виходу з ладу. Саме тому забороняється з'єднувати проводком (закорочувати) протилежні контакти батарейок.
Хоча в прикладі ми розглядаємо усунення з ланцюга опору лампи внаслідок попадання на неї води, причин короткого замикання безліч. Наприклад, якщо говорити про цю саму схему, то к.з. також може виникнути, якщо буде порушена ізоляція хоча б одного дроту і він доторкнеться до землі. В цьому випадку струм від джерела живлення піде шляхом найменшого опору, тобто в землю, що володіє величезною ємністю. Ушкодження ізоляції відразу двох проводів та їх зіткнення призведе до того ж результату.
Вищесказане можна узагальнити: к.з можуть бути із землею і без неї. На процеси, що відбуваються, це не впливає.
Про які ж ушкодження йшлося на початку статті? Як відомо, чим вище значення струму, що протікає по ділянках ланцюга, тим більше їх нагрівання. За достатньої потужності джерела при к.з. деякі ділянки ланцюга просто вигорають, перетворюючись на мідний пил (для мідних елементів).
Захист від короткого замикання досить простий і ефективний. Повідомлення про руйнування через замикання виникають, перш за все, через неправильно підібрані параметри апаратів захисту, неправильної селективності. Якщо йдеться про побутовий ланцюг 220 В, то застосовують у них при надмірному зростанні струму електромагнітний розчіплювач, що знаходиться всередині, розриває ланцюг.
Всім привіт. Я дуже радий, що ви зайшли на сайт. І сьогодні ми з вами поговоримо про те, що таке коротке замикання і які замикання бувають.
Коротке замикання – це з'єднання (дотик) двох або кількох точок (провідників) електричного кола з різними потенційними значеннями.
Різні потенціали – це коли фаза та нуль у мережі змінного струму, або плюс і мінус у мережі постійного струму.
Тепер розглянемо, які бувають види короткого замикання.
У однофазної мережіможе бути лише два види короткого замикання:
1. фаза і нуль – це вид замикання дуже часто буває у простих побутових умовах. Наприклад з настанням зими стає холодно, і багато людей намагаються зігрітися за допомогою електричних обігрівачів.
Але мало хто звертає увагу на розетки, в які включають ці обігрівачі. Дуже часто буває, що розетки не розраховані на струми, які споживають обігрівачі, або часто в розетках може бути поганий контакт.
Через це розетки та вилочки починають грітися. Внаслідок тривалих нагрівань руйнується ізоляція проводів. І одного разу два, вже оголені, провідника можуть зіткнутися, і вийде коротке замикання.
2. фаза та заземлення – це коли фазний провід, якимось чином починає контактувати із заземленим корпусом будь-якого електричного обладнання. Будь то електричний водонагрівач, світильник, верстат і так далі.
Буває ще таке, що корпус може бути зануленим, тоді замикання можна віднести до першого випадку.
А ось у ситуацій, за яких виникає коротке замикання, може бути набагато більше:
1. однофазне замикання- Фаза і нуль. Цей вид я вже описував вище, тож переходимо до наступного.
2. двофазне - це коли з'єдналися між собою дві фази. Часто трапляється на повітряних лініяхелектропередач. Таке явище, напевно, бачила кожна людина у своєму житті. Коли на вулиці сильний вітері починає розхитувати дроти, і отримує невеликий салют. На промислових підприємствах таке замикання часто трапляється у силових ланцюгах.
3. двофазне і земля - таке, звичайно, рідше буває, але все одно трапляється. Приклад, коли дві фази можуть з'єднатися між собою і одночасно контактувати ще й із землею.
4. трифазне - це коли всі три фази якимось чином замкнулися між собою. Таке замикання вийде при падінні або дотику якогось струмопровідного предмета до всіх трьох фаз одночасно.
Які можуть бути наслідки від струмів короткого замикання?
При короткому замиканні миттєво зростає струм, що призводить до сильного нагрівання і розплавлення металів. Бризки цього металу розлітаються на всі боки, і все це супроводжується яскравим спалахом та вогнем. Що легко може призвести до пожежі та дуже серйозних наслідків.
У звичайних домашніх умовах, якщо не правильно підібрати захист від короткого замикання, реально можна втратити дуже багато. Починаючи від житла та меблів, і закінчую своїм і життям людей, що живуть з вами під одним дахом.
На підприємствах струми короткого замикання можуть призвести до аварійних ситуацій, пошкодження обладнання, та й від цього можуть постраждати люди. Але на підприємствах зазвичай використовують кілька захистів одразу, що практично виключає виникнення коротких замикань.
Ось і все, що хотів сказати. Якщо у вас є якісь питання, то ставте їх у коментарях. Якщо стаття була вам корисною, то поділіться нею зі своїми друзями соціальних мережахта підписуйтесь на оновлення. До нових зустрічей.
З повагою, Олександр!
Коротке замикання відбувається, коли струмопровідні частини різних потенціалів або фаз з'єднуються між собою. Замикання може утворитися і корпусі устаткування, що має зв'язок із землею. Дане явище характерне також для електричних мережта електричних приймачів.
Причини та дія струму короткого замикання
Причини виникнення короткого замикання можуть бути різними. Цьому сприяє волога або агресивна середа, у якій значно погіршується. Замикання може стати результатом механічних впливівабо помилок персоналу під час ремонту та обслуговування.
Суть явища полягає в його назві і є укорочення шляху, яким проходить струм. В результаті, струм протікає повз навантаження, що має опір. Одночасно відбувається його збільшення до неприпустимих меж, якщо не спрацює захисне відключення.
Однак, відключення напруги може не статися навіть якщо присутні захисні засоби. Така ситуація складається, коли місце короткого замикання сильно видалено і значний опір робить струм недостатнім для спрацьовування. захисних пристроїв. Проте цього струму цілком вистачає для займання проводів та виникнення пожежі.
У таких ситуаціях велике значеннямають так звані часточні характеристики, властиві автоматичним вимикачам. Тут велику роль відіграє відсікання струму і теплові розчіплювачі, що захищають від перевантажень. У цих систем зовсім різний часспрацьовування, тому, повільна дія теплового захисту може призвести до утворення дуги, що горить, і пошкодження провідників, розташованих поруч.
Струми короткого замикання надають на апаратуру та електроустановки електродинамічний і термічний вплив, що в кінцевому підсумку призводить до їх значної деформації та перегріву. У зв'язку з цим необхідно заздалегідь проводити розрахунки струмів короткого замикання.
Як розрахувати струм короткого замикання за формулою
Розрахунок даних струмів, як правило, проводиться у разі необхідності перевірки роботи обладнання в екстремальних ситуаціях. Основною метою є визначення придатності захисних автоматичних пристроїв. Для того, щоб правильно розрахувати струм короткого замикання, насамперед необхідно точно знати метал, з якого виготовлений провідник. Для розрахунків також знадобиться довжина дроту та його перетин.
Для визначення питомого опорунеобхідно знати показник активного опору Rп, значення якого складається з питомого опору дроту, що множиться на його довжину. Значення індуктивного опору Хп розраховується за показником питомого індуктивного опору, що приймається як 0,6 Ом/км.
Показник Zt є повним опоромфазної обмотки, встановленої у трансформаторі з боку низької напруги. Таким чином, своєчасні попередні розрахунки допоможуть уникнути серйозних пошкоджень електроустаткування, спричинених коротким замиканням.
Розрахунки дають можливість точно визначити, який автоматичний вимикачзабезпечить найбільш ефективний захиствід замикань. Однак, всі необхідні вимірювання можна зробити за допомогою спеціального приладу, який і призначений для визначення цих величин. Для проведення виміру прилад підключається до мережі і переводиться в необхідний режим.
Захист мережі від короткого замикання
Коротким замиканням називають підключення до полюсів джерела ЕРС опору, порівнянного з його внутрішнім опором. У більшості випадків такий режим роботи реалізується випадково і виявляється вкрай шкідливим для джерела ЕРС. Тим не менш, є електричні апарати ( , пристрої дугової плавки), спеціально розраховані на тривалу роботу в режимі короткого замикання.
Небезпека короткого замикання
Для людини коротке замикання небезпечне насамперед бризками розплавленого металу, які утворюються у місцях випадкового контакту провідників та ультрафіолетовим випромінюваннямвід електричної дуги, що виникає при їхньому розриві. Крім того, високі температуриу місці контакту здебільшого здатні призвести до займання ізоляції та стати причиною пожежі.
У першому наближенні максимально можливий струм короткого замикання дорівнює відношенню ЕРС джерела для його внутрішнього опору. Чим більша потужність знімається з джерела на розрахунковому режимі роботи, тим менше його внутрішній опірі тим небезпечніший для нього режим замикання. Проте специфіка ефекту в різних джерелах ЕРСрізна.
Принцип дії короткого замикання
Гальванічні елементи, що випадково замкнулися, не відновлюються (батарейки та ін.), незважаючи на малу ЕРС, що не перевищує декількох вольт, здатні дати струм, що розігріває елемент до значної температури. Якщо залишити таку батарейку без нагляду, вона здатна розплавити пластиковий корпус пристрою, в який вставлена. Тому при заміні батарей завжди треба приблизно через хвилину перевіряти їх на нагрівання. Після такого процесу опір елемента неприпустимо підвищується його слід замінити. 
Акумулятори, і тим більше, мають значно більшу ЕРС в 6 - 48 вольт, і при ємності в десятки і сотні ампер-годин струм їх короткого замикання може вимірюватися сотнями і тисячами ампер. Акумулятор, що замкнувся, в ланцюгу якого відсутні запобіжники, легко може стати джерелом пожежі, тому поводитися з ними треба дуже уважно.
Квартирна електропроводка в переважній більшості випадків обладнана засобами захисту у вигляді автоматичних вхідних вимикачів, які спрацьовують при перевищенні струму понад певне значення. Це дозволяє запобігти розплавленню проводів.
Такі заходи захисту застосовуються й у промислової електротехніці, де надмірний струм переривається або електромагнітним автоматом захисту, або розплавленням плавкою вставки, перерізу, набагато меншого, ніж в основних провідників мережі.