Домой Электрика Что такое короткое замыкание

Что такое короткое замыкание

150
0

Популярное изложение закона Ома

Независимо от того, каков характер тока он возникает только в том случае, если существует разница потенциалов (или напряжение, это то же самое). Природа этого явления может быть объяснена на примере водопада: если есть разность уровней, вода течет в каком-то направлении, а когда нет – она стоит на месте. Даже школьникам известен закон Ома, согласно которому, ток тем больше, чем выше напряжение, и тем меньше, чем выше сопротивление, включенное в нагрузку:

I = U / R,

где:

I – величина тока, которую иногда называют «силой тока», хотя это не совсем грамотный перевод с немецкого языка. Измеряется в Амперах (А).

На самом деле силой (то есть причиной ускорения) ток сам по себе не обладает, что как раз и проявляется во время короткого замыкания. Этот термин уже стал привычным и употребляется часто, хотя преподаватели некоторых вузов, услышав из уст студента слова «сила тока» тут же ставят «неуд». «А как же огонь и дым, идущие от проводки во время короткого замыкания? – спросит настырный оппонент, — Это ли не сила?» Ответ на это замечание есть. Дело в том, что идеальных проводников не существует, и нагрев их обусловлен именно этим фактом. Если предположить, что R=0, то и тепло бы не выделялось, как ясно из закона Джоуля-Ленца, приведенного ниже.

U – та самая разница потенциалов, называемая также напряжением. Измеряется в Вольтах (у нас В, за границей V). Его также называют электродвижущей силой (ЭДС).

R – электрическое сопротивление, то есть способность материала препятствовать прохождению тока. У диэлектриков (изоляторов) оно большое, хотя и не бесконечное, у проводников – малое. Измеряется в Омах, но оценивается в качестве удельной величины. Само собой, что чем толще провод, тем он лучше проводит ток, а чем он длиннее, тем хуже. Поэтому удельное сопротивление измеряется в Омах, умноженных на квадратный миллиметр и деленных на метр. Кроме этого, на его величину влияет температура, чем она выше, тем больше сопротивление. Например, золотой проводник длиной в 1 метр и сечением в 1 кв. мм при 20 градусах Цельсия обладает общим сопротивлением 0,024 Ома.

Есть еще формула закона Ома для полной цепи, в нее введено внутреннее (собственное) сопротивление источника напряжения (ЭДС).

ce71596578dbed17ff7e6432b2c9f1e6.jpg

Опасность и последствия

Чтобы понять, какую опасность представляет КЗ, достаточно узнать о возможных последствиях короткого замыкания. Для этого перейдем к краткому перечню, составленному по статистическим данным Ростехнадзора:

  • Возникновение возгорания в месте механического соприкосновения неизолированных элементов оборудования или электрической сети часто становится причиной пожара.
  • Понижение уровня напряжения электрического тока в зоне замыкания вызовет сбой в работе электрооборудования. О последствиях можно подробно узнать в одной из публикаций на нашем сайте.
  • Как видно из приведенной выше таблицы 1, на долю симметричных замыканий (К(З)) приходится не более 5%, это означает, что во всех остальных случаях придется иметь дело с сетевой асимметрией, более известной под названием «перекос фаз». Последствия такого режима мы уже рассматривали в более ранней публикации.
  • Возникновение различных системных аварий, вызывающих отключение потребителей энергосистемы до устранения короткого замыкания.

Последствия и защита

7266eb7595853a09bdfb5ac2b3489e64.jpg

Самая большая неприятность, которая может возникнуть во время КЗ, — это возникновение пожара. Образовавшийся избыток тепла вызывает возгорание изоляции и близко расположенных горючих веществ. Кроме того, при пробое возникает электрическая дуга, представляющая собой открытый источник огня. При этом она может воспламенить рядом находящиеся предметы.

Если в зону действия замыкания попадает человек, то он подвергается удару большой силы тока. Это приводит к выделению организмом тепла и последующему сгоранию тела.

К менее значимым последствиям можно отнести возникновение электрического поля большой величины и электромагнитного удара, которые негативно воздействуют на электронные узлы и блоки радиоаппаратуры, а также электродвигатели. Появление КЗ приводит к перекосу фаз в электросети, что вызывает в ней всплеск напряжения, а это ведёт к поломкам блоков питания электрических устройств, подключённых к ней.

Для предотвращения последствий при конструировании электрических систем используются специальные устройства и мероприятия по защите. К таким мерам относят:

  • периодическое испытание изоляции оборудования и линий электропередач;
  • использование техники или электропроводки с повышенным классом защиты в потенциально опасных местах, например, применение высококачественных диэлектриков или не поддерживающей горение двойной изоляции;
  • установка предохранителей, перегорающих при достижении тока опасной величины;
  • использование громозащиты, автоматических и дифференциальных выключателей, устройств контроля напряжения.

Очень важно при построении системы электропередачи использовать правильные материалы и защитное оборудование. В большей мере это касается сечения токопроводящего кабеля, расчёта параметров используемых защитных модулей и грамотного построения заземляющего контура

Виды явления

Процесс появления КЗ подразумевает образование электрического контакта между двумя потенциалами. В зависимости от площади замыкание может быть точечным и сплошным. Если оно возникает в электроустановках, то его разделяют на межвитковое или корпусное. Первый вид характерен для ротора или статора. При этом пробой может произойти через землю или воздух. В зависимости от типа проводки и количества замкнувших фаз явление делится на следующие виды:

  • трёхфазное — все фазовые провода соединяются в одну точку;
  • двухфазное — между двумя проводами, находящимися под разным потенциалом, возникает электрический контакт;
  • однофазное — замыкание фазы на нулевой провод или заземляющий контур.

Короткое замыкание. Что это такое, и какие замыкания бывают

Короткое замыкание – это соединение (соприкосновение) двух или нескольких точек (проводников) электрической цепи с разными потенциальными значениями.

Разные потенциалы – это когда фаза и ноль в сети переменного тока, или плюс и минус в сети постоянного тока.

Теперь давайте рассмотрим, какие бывают виды короткого замыкания.

В однофазной сети может быть только два вида короткого замыкания:

1. фаза и ноль – это вид замыкания очень часто бывает в простых бытовых условиях. К примеру с наступление зимы становится холодно, и многие люди пытаются согреться с помощью электрических обогревателей.

Но мало кто обращает внимание на розетки, в которые включают эти самые обогреватели. Очень часто бывает, что розетки не рассчитаны на токи, которые потребляют обогреватели, или же часто в розетках может быть плохой контакт

Из-за этого розетки и вилочки начинают греться. В следствии длительных нагревов разрушается изоляция проводов. И в один прекрасный момент два, уже оголевших, проводника могут соприкоснуться, и получится короткое замыкание.

8488494ca01d23cb2b1608013e45400e.jpg

2. фаза и заземление – это когда фазный провод, каким-то образом начинает контактировать с заземлённым корпусом любого электрического оборудования. Будь то электрический водонагреватель, светильник, станок и так далее.

Бывает ещё такое, что корпус может быть занулённым, тогда такое замыкание можно отнести к первому случаю.

А вот в трёх фазной сети ситуаций, при которых возникает короткое замыкание, может быть намного больше:

1. однофазное замыкание – фаза и ноль. Этот вид я уже описывал выше, так что переходим к следующему.

2. двухфазное – это когда соединились между собой две фазы. Часто случается на воздушных линиях электропередач. Такое явление, наверное, видел каждый человек в своей жизни. Когда на улице сильный ветер и начинает расшатывать провода, и получает не большой салют. На промышленных предприятиях такое замыкание часто случается в силовых цепях.

e82f9fbb7f056757bb88edabbac2ef2e.jpg

3. двухфазное и земля – такое, конечно, реже бывает, но всё равно случается. Пример, когда две фазы могут соединиться между собой, и одновременно контактировать ещё и с землёй.

4. трёхфазное – это когда все три фазы каким-то образом замкнулись между собой. Такое замыкание получится при падении или прикосновении, какого-то токопроводящего предмета ко всем трём фазам одновременно.

Виды КЗ

Согласно ГОСТ 52735-2007, в энергосетях короткие замыкания принято разделять на несколько видов. Для наглядности ниже представлены схемы различных видов КЗ.

06a96b5891631c42ea813d26417f58b1.jpgРазличные виды КЗ

Обозначения с кратким описанием:

  1. 3-х фазное, принятое обозначение – К(З). То есть, происходит электрический контакт между тремя фазами. Это единственный вид замыкания не вызывающий «перекос» фаз, процесс протекает симметрично, что упрощает расчет силы тока КЗ. В тоже время 3-х фазное замыкание представляет наибольшую опасность по факторам тепловых и электродинамических воздействий. В связи с этим, когда производится расчет тока КЗ для трехфазной цепи, как правило, рассматривается данный вид замыкания.

Характерно, что при К(З) наличие контакта с землей не отражается на параметрах процесса.

  1. 2-х фазное (K(2)). Данный вид замыкания, как все последующие, относится к несимметричным процессам, вызывающим перекос напряжений в системе. В кабельных линиях электропередач довольно велика вероятность перехода процесса K(2) в К(З), поскольку температура в месте замыкания разрушает изоляцию токоведущих частей.
  2. 2-х фазное с землей (K(1,1)). Данный процесс можно наблюдать в системах с заземленной нейтралью.
  3. 1-о фазное с землей (K(1)). Этот вид замыкания на практике встречается чаще всего. Характерно, что процесс может возникнуть как в бытовых или промышленных электросетях, так и в запитанном от них оборудовании.
  4. Двойное на землю (K(1+1)). То есть, две фазы замыкаются через землю, не имея электрического контакта между собой. Такой вид замыкания возможен в системах с заземленной нейтралью.

Мы привели только пять видов замыканий, которые чаще всего встречаются на практике. С полным списком возможных вариантов и поясняющими схемами можно ознакомиться в приложении 2 к ГОСТу 26522 85.

Вероятность возникновения каждого из рассмотренных выше вариантов приведена в таблице. Как видно из нее чаще всего наблюдаются однофазные короткие замыкания.

Таблица 1. Распределение, составленное по аварийной статистике.

Обозначение КЗ Процентное соотношение к общему числу (%)
К(З) 5,0
K(2) 10,0
K(1) 65,0
K(1,1) и K(1+1) 20,0

Разобравшись с видами замыканий, рассмотрим, в каких ситуациях они могут возникнуть.

Однофазные короткие замыкания.

На практике в большинстве случаев происходят однофазные короткие замыкания. В сетях с изолированной нейтралью при соединении одной фазы с землей режим не является коротким замыканием и бесперебойность электроснабжения не нарушается, но он должен быть отключен, так как соответствует аварийному состоянию. При замыкании одной фазы на землю в данной сети напряжения на двух других фазах повышаются в 1,73 раза, а напряжение на нулевой точке становится равным фазному напряжению относительно земли.

В сетях с глухозаземленной нейтралью при соединении провода с землей сгорает предохранитель или срабатывает автоматический выключатель, при этом электроснабжение нарушается, а при сгорании предохранителя могут повредиться обмотки двигателей при работе на двух фазах.

a9937db6d6cb272ff6ac7ca03f5c34ae.png

Диагностика сети

Всем понятно, что достаточно частой причиной КЗ становится старая проводка, которая из-за своего возраста уже банально не может выдерживать высокие нагрузки. В этой ситуации лучше заменить проводку, чем ждать, пока все сгорит и тогда уж точно придется обращаться к электрику.

f4cc744d314918ff7923be37e95685e2.jpg

Для понимания состояния проводки нужно периодически, раз в год-два примерно, проводить диагностику своей сети. Это можно делать самостоятельно, либо же можно вызывать специалиста, который на глаз скажет в каком состоянии проводка и нужно ли ее менять. Да, вы можете сказать, что это глупости и смотреть на проводку раз в два года — слишком частая процедура.

1159b1c58e67c89d44640aefb49f84b7.jpg
75b939f33a4d5fd4b62e18ebe08058da.jpg
8ef0134166ccea14ee560ef76de7d94e.jpg

Однако, лучше лишний раз провести диагностику, а вызов электрика стоит сущие копейки, чем потом тратить средства на капитальный ремонт и все вытекающие расходы. Помимо этого, частой причиной становится повреждение сети являются повреждения механического типа или лишние предметы в сети.

9b60bce7e158363e250ddd16b6757580.jpg

Данные проблемы так же решаются банальным осмотром проводки, аккуратным использованием сети без повреждений кабелей и соединений. То есть, вам нужно буквально проверять визуально систему, не наносить механических повреждений и купить автомат, тогда в 90% случаев вы будете защищены от любого типа замыканий.

Защита и указания по выбору оборудования

Несмотря на всю опасность этого явления, все же есть способ, как ограничить или свести к минимуму вероятность возникновения авариных ситуаций. Очень удобно использовать электрический аппарат для ограничения короткого замыкания, это может быть токоограничивающий реактор, который значительно снижает термическое действие высоких электрических импульсов. Но для бытового использования этот вариант не подойдет.

6e81abe828fa25dcbc410be2b27134fe.gifФото – схема блока защиты от кз

В домашних условиях часто можно встретить использование автомата и релейной защиты. Эти расцепители имеют определенные ограничения (максимальный и минимальный ток сети), при превышении которых отключают питание. Автомат позволяет определять допустимый уровень ампер, что помогает повысить безопасность. Выбор производится среди оборудования с высшим классом защиты, нежели нужно. Например, в сети 21 ампер рекомендуется использовать автомат для отключения 25 А.

Причины возникновения короткого замыкания

Несмотря на случайность данного процесса, существует много причин, имеющих косвенное или прямое отношение к его происхождению. Перечислим наиболее распространенные причины, по данным аварийной статистики:

  • Износ электрохозяйства энергетических систем или бытовой электросети. Со временем изоляция проводов или токоведущих элементов теряет диэлектрические свойства, в результате на участке цепи возникает непредусмотренное электрическое соединение. Определить общее состояние проводки можно по проводам в электрических точках.
    Старение изоляции заметно на отводах к электрическим точкам
  • Превышение допустимой нагрузки на цепь питания. Это вызывает нагрев токоведущих элементов, что приводит к повреждению изоляции. Подробно о перегрузке электросети можно прочитать на нашем сайте.
    Перегрузка электросети может стать причиной короткого замыкания
  • Удар молнии в ВЛ. В этом случае происходит , которое может вызвать КЗ. Обратим внимание, что молнии не обязательно попадать непосредственно в ЛЭП, близкий разряд может вызвать ионизацию воздуха, увеличивающую его электропроводимость. В результате увеличивается вероятность образования электрической дуги между линиями электропередач.
  • Физическое воздействие на провода, вызывающее механическое повреждение изоляции. В качестве примера достаточно вспомнить шутку, где перфоратор называют электрическим прибором для поиска скрытой проводки.
  • Попадание металлических предметов на токоведущие элементы. Собственно, это следствие, поскольку причина кроется в неудовлетворительном уходе за электрохозяйством.
  • Подключение к сети неисправного оборудования, например вызванного существенным снижением внутреннего сопротивления.
  • Человеческий фактор. Под это определение можно подвести практически все случаи так или иначе связанные с неправильными действиями человека. Например, ошибки при монтаже электропроводки, неудачные попытки ремонта электрооборудования, неправильные действия оперативного персонала подстанции и т.д.

Защита от короткого замыкания

Сначала о том, какие последствия может вызвать КЗ:

  1. Поражение человека электрическим током и выделяющимся теплом.
  2. Пожар.
  3. Выход из строя приборов.
  4. Отключение электричества и отсутствие интернета дома. Как следствие — вынужденная необходимость читать книги и ужинать при свечах.

b79be392d8c70476ccb6e1401ea849b2.jpgКЗ — возможная причина пожара

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.

4b010980d314bb4f5fcec28383e062d5.jpgАвтомат защиты от КЗ

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 всегда поможет с ней справиться.

А напоследок видео о том, как НЕ НУЖНО обращаться с электрическим током.

Короткое замыкание что это такое

В учебниках по физике, интернете и других типах изданий есть море объяснений термина короткое замыкание, но большинство разъяснений настолько сложны и многогранны, что понять термин обычному человеку, без наличия высшего технического образования, будет проблематично.

cd40c0575b975c5c58e69389f3e2324d.jpg

Я решил описать причины возникновения замыканий максимально просто, чтобы даже самый отдаленный от темы пользователь смог понять о чем идет речь. Итак, у нас есть потребитель электроэнергии, который является основой цепочки. Это может быть электроприбор, может быть переключатель, даже розетку, условно, можно назвать потребителем.

9901eedb6df0cab34a9e5a5f2f229e0b.jpg

К этому прибору подключается два провода с разными значениями потенциала, то есть один провод идет со значением «плюс», второй — со значением «минус». Если данные провода и сама конструкция не предусмотрены потребителем питания как работоспособные, то возникает короткое замыкание — нарушение нормальной работы электрической системы.

66017d78229bede1fc85a061a0630100.jpg

В случае короткого замыкания провода разогреваются до предельных температур, вызывая плавление самого кабеля, его пластиковой или любой другой изоляции, может возникать возгорание, дым, огонь.

c0041ff344eb336a2e06f3a7b5d1726e.jpg
add046f645cec542d54861756c282b1c.jpg

Причины возникновения

Основной причиной служит нарушение изоляционной оболочки проводов электрической проводки, которое может вызвать:

  • перенапряжение;
  • удар молнии;
  • износ изоляционного покрытия с течением времени;
  • механическое повреждение оболочки проводов;
  • некачественное обращение с электрическим оборудованием;
  • неправильный монтаж проводки.

Почему происходит короткое замыкание? Причин этому много:

  • неосторожное обращение с токоведущими частями оборудования, которые оголены;
  • износ изоляционного покрытия проводов. Особенно это касается мест, где кабели изогнуты (у ввода в саму вилку, в настольных осветительных приборах и т.п.);
  • сгибание проводов под острым углом;
  • механическое повреждение изоляционной оболочки.

Во многих домах электрическая проводка выполнена скрыто. И в тот момент, когда вы, к примеру, забиваете гвозди или сверлите стену, очень легко повредить изоляцию

Причины механического повреждения проводов – это наша неосторожность. Исключить их, как вы понимаете, очень легко

Ещё одна причина возникновения КЗ – это повреждение оболочки провода из-за большой перегрузки, которая приводит к перегреву самой изоляции.

Если не можешь предотвратить возглавь

Эта фраза великого политического деятеля как нельзя лучше описывает ситуацию с электросетью, которой мы доверяем многое. И свою жизнь, и комфорт и почти всё имущество. Поэтому не будет лишним список простых рекомендаций.

Проверку новых электросетей и коммуникаций проводите с избыточными токами, моделируя перегрузку. Такое испытание надо проводить со специалистом, самостоятельно делать это опасно.

Не пренебрегайте замером сопротивления изоляции в готовой сети. Да, это стоит денег и занимает время, но такой замер исключит замыкание на землю, свойственное длинным кабелям, а также покажет наиболее опасные участки, которые возможно правильнее будет заменить.

На изображении видно, что дуга (пробой) может происходить и без физического контакта проводников. Именно поэтому, собирая розетки и выключатели, зачищайте изоляцию проводов только на участке, полностью убираемом в клемму! Не допускайте даже нескольких миллиметров оголённых проводов, иначе может случиться то, что на фото – электрическая дуга внутри прибора. Напомним, что при таком происшествии защита от короткого замыкания почти гарантированно опоздает с отключением линии!

476a855c8fb4e05da01e97cbb8104482.jpg

Непродуманное наращивание и добавление линий без мер защиты – прямая дорога к замыканию и пожару. Это хороший пример того, что никогда нельзя делать:

Что делать если произошло замыкание проводки

Наши дома и квартиры окутаны проводами, как паутиной. То, что мы, в большинстве случаев, этого не замечаем, только ухудшает ситуацию, поскольку поиск места предполагаемого замыкания может оказаться долгим, а исправление ситуации – трудоемким процессом.

Для информации. Замыкание проводки может возникнуть от того, что провода, которые проложены в квартире или доме, не соответствуют нормам электротехники.

Дело в том, что количество электроприборов в домах значительно увеличилось. Соответственно, увеличилась потребляемая мощность. Провода, проложенные в старых домах, как правило, не были рассчитаны на такие значения и при работе электрических агрегатов – стиральных и посудомоечных машин, микроволновых печей и так далее, начинают сильно нагреваться.

Если вдруг в комнате или во всей квартире внезапно погас свет, то, скорее всего, произошло короткое замыкание. То есть, один провод по каким-то причинам, коснулся другого.

Говоря языком электриков, фаза села на нуль. При этом сила тока в цепи многократно увеличивается, соответственно резко увеличивается отдаваемое тепло. В худшем случае возникает пожар, в лучшем – оплавляются провода, и возникает запах сгоревшей изоляции.

Если это произошло, то немедленно надо отключить все автоматы в распределительной коробке, обесточив квартиру. Если в доме стоит автомат с пробками, то их надо вывернуть. В случае появления пламени в коробке, его надо затушить, используя покрывало или плотную ткань.

Важно. Использовать воду при тушении огня на электропроводах, категорически запрещается

Это большой риск для жизни.

После того, как электропитание отключено, надо найти место, где произошло короткое замыкание. Делают это сначала при помощи обоняния и глаз. Вне зависимости от того, где вы обнаружили следы короткого замыкания, надо обратиться к электрику. Часто бывает, что короткое замыкание происходит в розетке.

Он при этом может обуглиться и даже загореться. Но, это простой вариант. Его легко исправить, причем даже своими руками, если есть определенный опыт. А вот замыкание проводки, которая проложена в стене или полу, определить без участия электрика с определенным прибором, который называется мультиметр, очень трудно.

Существует альтернативный и надежный способ определения места короткого замыкания в стене. Его применяют, когда возникает «плавающее» замыкание, то есть, периодически появляющееся.

Имеется в виду пропадающий дефект. Чтобы определить место, где это происходит, берут обычный УКВ приемник, выставляют его на частоту, где нет никаких радиостанций, и начинают обшаривать им стену. В месте имеющегося переменного контакта, он сильно зашумит.

Короткое замыкание в стене ведет к серьезному ремонту. Для его ликвидации надо будет прокладывать новые провода.

Важно. Чтобы избежать подобных расходных мероприятий, надо заранее укладывать провода, которые соответствуют предполагаемой нагрузке. Диаметр провода легко рассчитать по формулам, которые проходили еще в школе или после консультации у специалиста. Прокладывать их опытные электрики советуют в специальных плинтусах – это избавит от многих проблем в случае выхода их из строя.

Ещё несколько слов о физике короткого замыкания.

Вернёмся за парту, и вспомним, что при прохождении тока можно наблюдать, как падает сила тока при возрастании сопротивления проводника. Это тот самый фактор, благодаря которому ток короткого замыкания значительно превышает допустимые параметры. Так и работает защита от замыкания – отслеживает внезапные скачки силы тока, обесточивая «подозрительную» линию.

Не все вспомнят, что при снятии сопротивления в проводнике, также изменится ещё один параметр. Мы говорим о том, что напряжение короткого замыкания станет совсем уж подозрительным. А при наличии индуктивного фактора (например, человек с феном упал в ванну с водой) и вовсе нелинейным и не синусоидальным. При этом непосредственно короткого замыкания может и не быть, но защита от короткого замыкания работает и в этом случае – это автоматы отключения УЗО. Устройство защитного отключения, принцип действия которого исключает реагирование на изменение только силы тока.

Что оценивают защитные устройства, и что мы должны знать о КЗ, если не хотим, чтобы нас спасали только

  • Любая электросеть имеет точки нестабильности. Это контакты, клеммы, выключатели света и прочие автоматические выключатели, работающие на основе программ (например, датчик отслеживания освещённости). Каждая из этих точек потенциальный источник КЗ. Именно им электрик обязан уделить максимальное внимание при работах и монтаже;
  • Наличие заземления в сети. Вы удивитесь, но замыкание на землю (ноль) это наиболее безопасное КЗ. Да, оно тоже доставит много хлопот и неприятностей, но, по крайней мере, никого не убьет. Кроме того, заземление приборов позволяет оценить наличие пробоя изоляции и утечки ДО того, как короткое замыкание случится.

Заземлять в обязательном порядке необходимо микроволновую печь, посудомоечную и стиральную машины, морозильную камеру и духовой электрический шкаф. Посмотрите на заднюю панель микроволновки. Вы увидите прикрученный медный контакт. Это – заземление. Не стоит рассчитывать на вилку с контактами «ноль». Найдите специалиста, который заземлит эту печь. Такой же контакт Вы обнаружите на задней стенке электрического духового шкафа. На морозильной камере этот контакт будет, скорее всего, в зоне змеевика-охладителя. Это делается не просто так, поэтому не думайте, что вилка способна Вас защитить. Найдите способ такую технику «занулить» по-настоящему!

Кроме перечисленного, автоматы ещё определяют постоянный «баланс сети», отслеживая перегрузки и пиковые перепады как токов короткого замыкания (или близких по значению), так и напряжений. Но автоматы не станут панацеей, если произойдёт короткое замыкание на участке Вашей сети, который проложен с нарушениями требований и правил. Например, провод, проходящий под листом фанеры или другого горючего отделочного материала. О том, что произойдет при КЗ в таком месте ниже.

Что такое напряжение короткого замыкания и как рассчитать ток

Напряжение короткого замыкания представляет собой напряжение, которое нужно подать на одну из обмоток трансформатора, для того чтобы в цепи возник электрический ток. При этом остальные обмотки необходимо закоротить. Данное значение приведено в паспорте на сам агрегат в процентном соотношении. Опираясь на его величину, можно определить, способен ли трансформатор работать параллельно.

Понятие напряжения КЗ простым языком

Для того чтобы определить потоки рассеивания в трансформаторе, необходимо учитывать разнообразные пути, по которым замыкаются силовые магнитные линии. Это очень сложно. В связи с этим на практике проводят оценку влияния данных потоков, которое они оказывают на ток и напряжение в самих обмотках трансформатора.

Напряжение короткого замыкания – это, таким образом, одна из основополагающих характеристик данных агрегатов.

Напряжение КЗ трансформатора должно быть минимальным. Это позволит избежать сильного ограничения тока короткого замыкания.

Стоит помнить и о том, что испытание трансформаторов напряжения позволит проверить соответствие их параметров нормативным значениям, установленным ПУЭ. А также проверить состояние изоляционного покрытия проводов.

Расчёт тока короткого замыкания;

Данный ток представляет собой соединение фазных точек электрических установок между собой либо же с землёй. При этом токи в их ветвях резко увеличиваются, превышая номинальное значение.

Для того чтобы уменьшить последствия от аварийных ситуаций, стоит правильно выбирать оборудование. Но для этого ещё необходимо и произвести расчёты тока. Как рассчитать ток короткого замыкания?

Во время такого эффекта, как короткое замыкание, в электрической цепи начинают возникать переходные процессы, которые напрямую связаны с наличием в ней индуктивности, не дающей току резко изменять своё значение. Следовательно, ток КЗ подразделяется на такие составляющие, как:

  1. периодическая. Она возникает изначально и остаётся неизменной до тех пор, пока электрическая установка не осуществит отключение от защиты;
  2. апериодическая. Возникает она также в самом начале, но сразу же снижается до нулевой отметки по истечению переходных процессов.

Расчёт тока короткого замыкания основан на двух этапах:

  • составление схемы заземления, исходя из известных параметров. Элементы схемы электроснабжения заменяются эквивалентными сопротивлениями;
  • определение величины результирующего сопротивления до точек короткого замыкания.

Короткое замыкание

Электрический скат почесал хвостом нос и умер от короткого замыкания.

Поступил вопрос от нашего читателя, что такое короткое замыкание и как его узнать? Ну что же, на хороший вопрос попробуем дать хороший ответ.

Давайте рассмотрим простейшую цепь, состоящую из лампочки и, предположим, автомобильного акума:

По цепи течет ток по проводам и у нас начинает гореть лампочка. Все просто.

Давайте предположим, что наши провода, которые ведут к лампочке абсолютно голые и вдруг каким то чудом на эти проводки ложится еще один такой же голый провод. Этот проводок замыкает наши два оголенных провода. И вот начинается самое интересное — в схеме возникает короткое замыкание (КЗ).Короткое замыкание — это короткий путь для прохождения электрического тока по цепи, где наименьшее сопротивление.

Теперь ток течет и по лампочке и по проводку. Но, у нас сопротивление проводка намного меньше, чем сопротивление лампочки, и почти весь ток потечет туда, где меньшее сопротивление — то есть по проводку. А так как сопротивление у нашего проводка очень мало, то и ток следовательно потечет очень большой, согласно Закону Ома. А если потечет большой ток, следовательно и количество теплоты, выделяемое проводком будет очень большим, согласно Закону Джоуля-Ленца . В конце концов по цепи, которая выделена красным. будет течь большой ток и она будет очень сильно нагреваться. Так сильно, что может случиться даже пожар.

a6b30977e0aba62608dd6782d4880d1f.jpg

Вы наверное не раз слышали в сводке новостей, что пожар произошел из-за короткого замыкания. В этом случае оголенный провод фазы в каком то месте задевает оголенный провод нуля. В основном КЗ в жилых домах происходит от старого кабеля, который трещит по швам в любом удобном случае и от влаги, которая может попасть на кабель. Но также имеет место и человеческий фактор. Это, конечно же, несоблюдение мер безопасности при пользовании электрическим током.

Все Вы слышали, что нельзя включать множество потребителей в одну розетку, возникнет перегрузка сети и может произойти пожар. Рассмотрим этот случай более подробно. Пусть в нашу розетку включены потребители электроэнергии. Мы конечно используем тройники или сетевые удлинители. Но схематически я показал это так:

Чем больше потребителей включены в сеть параллельно, тем меньше сопротивление цепи. Про то, как вычислить сопротивление, есть формулы в статье Сопротивление. Следовательно, если у нас сопротивление становится меньше, ток стает больше — Закон Ома. Следовательно, возрастает и количество теплоты, выделяемое проводами сетевого удлинителя или тройника — Закон Джоуля-Ленца. В результате провода начнут плавиться и в конце концов может начаться пожар. Ситуация стает близко к КЗ.

В заключении хотелось бы добавить типичные признаки короткого замыкания:

  • сгоревшие предохранители в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА)
  • нагрев цепи, в которой течет ток короткого замыкания
  • низкое напряжение источника напряжения
  • большой ток
  • дым
  • обугленные провода
  • выгоревшие дорожки печатной платы
  • черный нагар в месте, где произошло КЗ.

Виды КЗ

Ток короткого замыкания может возникать в разных цепях, подключенных к различным источникам постоянного или переменного тока. Проще всего дело обстоит с обычным плюсом, который вдруг соединился с минусом, минуя полезную нагрузку.

А вот с переменным током вариантов больше. Однофазный ток короткого замыкания возникает при соединении фазы с нейтралью или ее заземлении. В трехфазной сети может возникнуть нежелательный контакт между двумя фазами. Напряжение в 380 или более (при передаче энергии на большие расстояния по ЛЭП) вольт также может вызвать неприятные последствия, в том числе и дуговую вспышку в момент коммутации. Замкнуть может и все три (или четыре, вместе с нейтралью) провода одновременно, и ток трехфазного короткого замыкания будет течь по ним до тех пор, пока не сработает защитная автоматика.

Но и это еще не все. В роторах и статорах электрических машин (двигателей и генераторов) и трансформаторах порой случается такое неприятное явление, как межвитковое замыкание, при котором соседние петли провода образуют своеобразное кольцо. Этот замкнутый контур обладает крайне низким сопротивлением в сети переменного тока. Сила тока короткого замыкания в витках растет, это становится причиной нагрева всей машины. Собственно, если такая беда произошла, не следует ждать, пока оплавится вся изоляция и электромотор задымится. Обмотки машины нужно перематывать, для этого необходимо специальное оборудование. Это же касается и тех случаев, когда из-за «межвиткового» возник ток короткого замыкания трансформатора. Чем меньше обгорит изоляция, тем проще и дешевле будет перемотка.

Преднамеренное использование

60e1737fde2075944e68a4be6ed9a718.jpgНепреднамеренное возникновение КЗ несёт в себе опасности и неприятности, но контролируя его, можно извлечь выгоду. Благодаря этому появилась электродуговая сварка. Одна обмотка трансформатора подключается к свариваемой детали, образуя с ней постоянный контакт, а вторая соединяется с электродом. При его прикосновении к детали возникает КЗ с образованием дуги и выделением тепла. Именно эта дуга и применяется для расплавления металлов. Но если электрод «прилипнет» к металлу, то вся используемая мощность начнёт выделяться на преобразователе, что приведёт к его межвитковому замыканию.

Другое применение явления используется в короткозамыкателях — устройствах, оборудованных автоматическими выключателями. При возникновении необходимости быстро отключить линию электропередачи происходит её замыкание, на которую реагирует электромеханическое устройство, отключающее участок.

Индукционные виброметры и сейсмоприёмники в основе своей работы используют КЗ, что позволяет демпфировать механические колебания. Часто режим пробоя используется при соединении усилительных каскадов в электронике, например, каскодных усилителей. Цепи питания электронных плат тоже работают в режиме КЗ для переменного тока. На их линиях питания устанавливаются шунтирующие блокировочные конденсаторы. Предназначены они для снижения самовозбуждения усилительных каскадов, помех и сбоев кодов в цифровых устройствах.

c39da99d84cfa5aab595b597767dee32.jpg

Подводя итоги, можно отметить важные аспекты электрических процессов. Для того чтобы возник ток, должна появиться разность потенциалов, а затем физическое их соединение. Тогда заряд начнёт передаваться из одной точки в другую, встречая на своём пути сопротивление. На нём будет выделяться энергия, которая используется для каких-либо процессов. Образованная мощность характеризуется полезной работой. Но если на своём пути ток не встретит препятствия, то при соединении двух потенциалов вся мощность выделится на этом пути. В результате она преобразуется в тепловую энергию и частично в световую.

Это и есть принцип возникновения КЗ, а также явлений, сопровождающих его, — чрезмерного нагрева и световой вспышки. При возникновении такого режима ток в цепи намного превышает номинальные значения (из-за отсутствия сопротивления), что и приводит к выходу из строя источника энергии и её приёмника в электрической цепи.

Что такое короткое замыкание простыми словами

Каждый день, будь то дома или на работе мы замыкаем электрическую цепь, и ничего взрывоопасного не происходит. Замыкая цепь с помощью штепсельной вилки электроприбора,  электроэнергия превращается:

  • в механическую энергию — двигатели насосов, пылесосов и различных электрических приспособлений.
  • в тепловую энергию — горячий воздух фена, кипяток  электрического чайника, тепловое излучение электрического конвектора.

Это хорошее замыкание, назовем ее условно в противопоставлении короткому, “длинное” замыкание электрической цепи. В чём же заключается пожарная опасность и от чего зависит сила ударного тока короткого замыкания?

Что называется коротким замыканием?

Пример: Локомотив должен доставить груз, допустим из города Нижний Новгород в такой  мегаполис  как Москва. Путь состава должен быть длинным.  Локомотив, таща за собой 50 вагонов угля, набирает большую скорость. Но вдруг, в городе Владимир диспетчер совершает роковую ошибку, переключив стрелку на путь, где находится другой состав — аварии не миновать.

Состав набравший большую скорость быстро не остановить. Наглядный пример может показаться примитивным, но хочется показать принцип лежащий в основе – это сила, мощь, использованная не по назначению, несущая разрушение. Путь следования локомотива с множеством вагонов оказался коротким, не завершенным, не достиг цели.

Причины возникновения режима короткого замыкания

В нормальном режиме работы ток в проводке между фазным и нулевым проводами протекает через нагрузку, которая этот ток ограничивает на безопасном для проводки уровне. При разрушении изоляции ток протекает, минуя нагрузку, сразу между проводами. Такой контакт, называется коротким, поскольку происходит помимо электроприбора.

Вспомним закон Ома: I = U/R, что словами, обычно, произносится так: «Ток в цепи прямо пропорционален напряжению, и обратно пропорционален СОПРОТИВЛЕНИЮ»

Именно на СОПРОТИВЛЕНИЕ здесь и стоит обратить внимание.
. Сопротивление ТПЖ электропроводки, как правило, невелико, поэтому им можно пренебречь, считать его равным нулю

Согласно законам математики деление на ноль невозможно, а результат будет стремиться к бесконечности. В случае короткого замыкания к этой самой бесконечности будет стремиться ток в цепи.

Сопротивление ТПЖ электропроводки, как правило, невелико, поэтому им можно пренебречь, считать его равным нулю. Согласно законам математики деление на ноль невозможно, а результат будет стремиться к бесконечности. В случае короткого замыкания к этой самой бесконечности будет стремиться ток в цепи.


Конечно, это не совсем так, провода имеют какое-то конечное сопротивление, поэтому до бесконечности ток, конечно же, не дойдет, но будет достаточной силы, чтобы произвести разрушительное действие, достаточно мощный взрыв. Возникает вольтова дуга, температура которой достигает 5000 градусов по Цельсию.

Причины короткого замыкания

  • Ошибки персонала обслуживающего электрические сети.
  • Из-за износа (устаревшей) электропроводки.
  • Неправильный монтаж электропроводки.
  • Плохой контакт в соединениях проводки и электроприборов
  • Из-за перегрузки электрической цепи.
  • Может возникнуть по причине механического повреждения проводов.
  • КЗ могут спровоцировать грызуны.

Как не допустить короткое замыкание?

Для предупреждения короткого замыкания необходимо.

  •  Грамотно монтировать и эксплуатировать электроустановки.
  • Подбирать электропроводку в соответствии с величиной тока.
  • Регулярно проводить плановые осмотры и измерения сопротивления изоляции;
  • Правильно выбирать автоматику защиты, которые предназначены отключать поврежденный участок.
  • Прежде чем производить работы с проводкой ее необходимо обесточить.

Польза короткого замыкания

На основе короткого замыкания зародилась дуговая сварка, которая используется на производстве. Точка контакта стержня и металлическая поверхность нагревается до температуры плавления, металлическая конструкция соединяется в единое целое. Например, современные кузова автомобилей скреплены именно посредством короткого замыкания  –  дуговой сварки.

Как мы увидели, короткое замыкание может приносить разрушения, если сила тока используется не по назначению. Если правильно управлять энергией, можно достичь отличных технических достижений.

Использование этого явления

Данное явление нашло свое применение в дуговой сварке, принцип работы которой построен на взаимодействии стержня с металлической поверхностью. Поверхность нагревается до температуры плавки, благодаря чему появляется новое прочное соединение, т.е. сварочный электрод замыкается с заземляющим контуром.

Такие режимы короткого замыкания действуют непродолжительный промежуток времени. В момент сварки в месте соединения стержня и поверхности возникает нестандартный заряд тока, из-за чего выделяется большое количество теплоты. Ее достаточно для плавки металла и создания сварочного шва.

Также короткое замыкание используется в сфере промышленной автоматики, с его помощью создаются информационные системы, которые отражают параметры передачи токового сигнала.

Полезное КЗ применяется в электродинамических датчиках. Например, в индукционных виброметрах, сейсмических приемниках. Короткое замыкание дает возможность дополнительно уменьшить количество колебаний подвижной системы.

Режим КЗ может использоваться при объединении каскадов в электронике, когда выход первого активного компонента работает в режиме КЗ.

Как его обнаружить и предотвратить

Можно вспомнить всем известный закон Ома, который гласит: «Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению»

Как раз на последнее и стоит обращать в данном случае пристальное внимание. В связи с тем, что сопротивление проводки очень мало, его принято считать равным «0»

В случае с КЗ его величина — наоборот — очень велика, так как в замкнутой цепи начинает течь ток.

Для того чтобы предотвратить короткое замыкание, необходимо периодически производить замеры сопротивления проводки. Если вы самостоятельно не можете это делать, то стоит обратиться за помощью к специалистам. Они на профессиональном уровне проведут все измерения, касающиеся проводки, а также помогут провести испытание измерительных трансформаторов тока, что также убережет ваше оборудование и повысит пожарную безопасность.

Кроме того, необходимо правильно производить монтаж электрической проводки; подбирать оборудование, которое соизмеримо с величиной тока; устанавливать соответствующие предохранительные устройства; производить плановый осмотр и замер сопротивления изоляции.

545971943dc0a6ca75d6460336c3e662.png

Опасность КЗ

Думаю, если вы смотрели фильмы или сериалы про спасателей или полицию, то часто слышали, что в случае пожара сразу думают на короткое замыкание проводки в квартире — при повышении напряжения неправильно сконструированная проводка может не выдержать, случится замыкание и если ситуация критическая, может возникнуть огонь, что в последствии приводит к пожару.

3c64756f67e2e9cf054dcc3747fbd31b.jpg

Именно по этой причине нужно знать что такое КЗ, как этот процесс возникает и по каким причинам, дабы знать основав факторы и эффект, который возникает в данной ситуации.

6e451f12781c5489feaa26a013b39da3.jpg

И, что самое главное, предугадать возгорание или предвидеть в каком месте будет происходить возгорание достаточно сложно, для этого уже нужно иметь техническое образование и понимать как работает сеть, в каких местах есть слабые места и после этого уже решать проблему.

Как предотвратить короткое замыкание

Нередко случается следующее: прибор заискрил и выбило пробки. Явление знакомое с детства: короткое замыкание, причины и следствия которого лучше всего известны электрикам. Что делать? Прибегать к аварийному вызову электрика? Не обязательно, говорят специалисты. Но лучше до беды все же не доводить, а провести профилактику или выполнить проектирование проводки освещения «с нуля».

В чём заключается пожарная опасность ударного тока короткого замыкания

«Предупрежден – значит, вооружен», – гласит народная мудрость. Так что в первую очередь стоит знать о причинах возникновения замыкания, чтобы в будущем по возможности его избежать.

Эти знания можно принять за основу проекта электроснабжения; электропроект учитывает различные неблагоприятные факторы, в том числе вероятность возникновения нештатных ситуаций вследствие короткого замыкания. Любая справочная литература по электрике может сообщить, что основные причины замыканий – это следующие факторы: попадание молнии, повышенное напряжение в сети, износ изоляции или ее повреждение по различным причинам, и, конечно же, износ самого бытового прибора или. Поэтому проектирование молниезащиты, так же, как и заземления, является важным мероприятием, снижающим негативные последствия коротких замыканий.

Конечно, существует также и преднамеренное замыкание, к которому обычно прибегают узконаправленные специалисты, способные с помощью преднамеренного короткого замыкания обесточить нужный участок цепи. Естественно, делается это не голыми руками, а при помощи так называемых «короткозамыкателей» – приборов, созданных специально для этих целей.

При этом следует помнить, что в зависимости от того, в каком приборе и с какой продолжительностью происходило само короткое замыкание, последствия его могут сказаться как на самом приборе (в лучшем случае он попросту выйдет из строя), либо на всей системе электроснабжения, а это уже чревато долгим и дорогостоящим ремонтом.

Что же происходит во время самого замыкания? Этот процесс можно представить себе так: в тот момент, когда какой-либо электроприбор дал сбой, меняется сопротивление во всей системе электрики.

В свою очередь, это отражается на силе токов в ее участках – он лавинообразно растет. Таким образом, непосредственно в месте замыкания сила тока возрастает в десятки раз, но при этом в более отдаленной точке системы этот процесс может быть менее заметным.

Таким образом, мы можем получить маленький пожар в утюге или оплавившийся корпус у тостера. Кроме того, повышение силы тока во всей сети, перепады напряжения, могут повлечь за собой и поломку других приборов, подключенных в этот момент к сети.

Почему КЗ так называется

Рассмотрим определение КЗ, расшифровка – короткое замыкание. Это объединение 2 любых точек (обладающих различным потенциалом), которые находятся в электрической цепи. Соединение не предусмотрено нормальным режимом функционирования цепи, что приводит к критическим показателям силы тока на месте объединения этих точек.

Такое замыкание называется коротким, потому что образуется, минуя прибор, т.е. по короткому пути.

Простым языком: происходит соединение положительного и отрицательного проводника (короткий путь), что приводит к тому, что значение сопротивления становится равно 0. Для нормального функционирования механизма необходимо сопротивление, а его отсутствие вызывает сбой в работе источника напряжения, что приводит к замыканию.

КЗ – это любое соединение проводников с разным потенциалом между собой или с землей. КЗ возникает только в том случае, если такое объединение не запланировано конструкцией данного прибора или механизма. Например, соединение между любыми точками разных фаз или объединение фазы и 0, когда образуется разрушительный ток, превышающий все критические значения электрической схемы устройства.

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, .

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.

Автоматический предохранитель защищает внутреннюю и внешнюю сеть.

Заметим, что автоматические предохранители, установленные в начале каждой домовой линии (рабочей группы), защищают от короткого замыкания не только домовую сеть, но и наружную.

В самом деле, если бы их не было, то аварийное короткое замыкание привело бы к выходу из строя трансформаторной подстанции, а вернее, электрического силового щита более высокого уровня, так что электричества лишилось бы значительное количество пользователей, да и без вызова аварийной службы было бы не обойтись. А при наличии «автомата» достаточно включить его после срабатывания (удалив, конечно, причину короткого замыкания). Становится понятна и необходимость нескольких линий в доме: если одна линия вылетела, в запасе есть другие. Кстати, отсюда вывод: удобно, если от каждой рабочей группы питается лампочка аварийного освещения в районе счетчика или аварийная розетка, в которую можно включить переносную лампу.

Если материал этой статьи был для вас интересен и полезен, поделитесь им со своими знакомыми в социальных сетях. Возможно, кому-то эта информация очень пригодится. C уважением, Королевский электрик в Сергиевом Посаде .

Физическое определение

9677ea57b10134d68ed99fad39a40b82.jpg

В учебниках физики коротким замыканием принято называть возникновение электрического соединения между двумя точками в электрической цепи, находящимися под разными значениями потенциала в случаях, не предусмотренных конструкцией прибора и приводящих к нарушениям в его работе.

Для того чтобы разобраться в этом определении, следует понять, что такое потенциал. Но правильней будет говорить «электростатический потенциал», ведь он бывает биологическим, химическим и математическим. Заряд — это физическая величина, определяющая свойство тел или частиц взаимодействовать в электромагнитном поле. Понятие электрический заряд является первичным в электродинамике, на его основе составляются определения для других физических процессов и явлений, в том числе для потенциала.

Потенциал обозначает энергию, которой обладает заряд, помещённый в электрическое поле. За единицу его измерения принимается вольт, равный отношению джоуля к кулону. То есть электрический потенциал характеризуется отношением энергии взаимодействия заряда с окружающим его полем к значению его величины.

d02bd4dada3ea159f7a4e360aa2bbd2a.jpg

Работа, которую совершает электричество или энергия, определяется разностью потенциалов (напряжением). Чем она выше, тем больше работы необходимо выполнить электрической силе для перемещения заряда из одной точки в другую. Для движения необходима энергия, при этом во время перемещения выделяется мощность. Если передвижение заряда происходит упорядоченное, то возникает ток.

Полезной считается в этом случае та работа, когда потенциальная энергия из разных концов электрической цепи преодолевает определённое сопротивление. Но если его не будет, то из одной части схемы ток без потерь потечёт к другой, при этом выделится мощность, соответствующая силе тока.

Объяснить по-простому, что такое короткое замыкание, можно следующим образом: если в проводнике с током, находящимся под напряжением, сопротивление уменьшится до ничтожного значения, то вся энергия начнёт выделяться в месте электрического соединения двух значений потенциалов. Образование этой мощности и называется возникновением короткого замыкания или пробоем.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here