Kratki spoj nastaje zbog kratkog spoja dvije žice kruga, koje su spojene na različite kontakte (ovo je plus i minus). U ovom slučaju, to se događa kroz mali otpor, koji se može usporediti s otporom same žice. U tom slučaju struja može nekoliko puta premašiti nominalnu vrijednost. Da bi se spriječio požar, električni krug se mora prekinuti prije nego žice dostignu kritičnu temperaturu.

Šta je kratki spoj?

Svaki dan, gdje god da smo, zatvaramo strujni krug. U ovom slučaju se ništa opasno ne dešava, jer kada priključite utikač električne opreme na utičnicu, električna energija se pretvara u:

• mehanička energija;
• toplotna snaga.

Ove vrste zatvaranja mogu se uslovno nazvati "dugi". Kratki spoj je, jednostavno rečeno, vrsta energije koja se izražava u obliku iskre, pucanja ili vatre. Ovo je stanje u kojem otpor samog opterećenja postaje manji od otpora izvora napajanja. U slučaju kratkog spoja, struja se trenutno povećava, što dovodi do snažnog oslobađanja topline. To - zauzvrat - može dovesti do topljenja ožičenja i njegovog naknadnog paljenja. Takav kratki spoj ne samo da može poremetiti performanse elementa električnog kruga, već i dovesti do smanjenja ulaznog napona drugih potrošača.

U normalnom režimu rada, struja teče između fazne i neutralne žice samo kada je priključeno opterećenje, što ga ograničava na siguran nivo za električne instalacije. Kako nastaje kratki spoj? U slučajevima kada postoji povreda izolacijskog premaza, što dovodi do kratkog spoja plus i minus, struja zaobilazi opterećenje i teče između ovih žica. Ova vrsta kontakta naziva se "kratka", zbog činjenice da zaobilazi električne uređaje.

Metalni kratki spoj je kratki spoj u kojem se ne uzima u obzir kontaktni otpor. To je moguće samo ako je posebno pripremljeno pomoću vijčanog spoja strujnih dijelova.

Struja kratkog spoja je takva struja koja nastaje zbog oštećenja izolacije dijelova koji nose struju s različitim električnim potencijalima. Također može nastati jednostavnim spajanjem provodnih dijelova s ​​istim potencijalima.

Struja kratkog spoja šoka je maksimalna struja koja se javlja tokom trofaznog kratkog spoja.

Režim kratkog spoja je takvo stanje mreže s dva terminala kada su njeni izlazi povezani jedan s drugim pomoću vodiča s nultim otporom. U ovom načinu rada, sekundarni namotaj je kratko spojen. Prilikom provođenja takvog eksperimenta moguće je odrediti količinu gubitaka u namotima samog transformatora.

Također je vrijedno znati da je napon kratkog spoja transformatora napon koji se mora primijeniti na namotaj kada je drugi zatvoren. I tada će nazivna struja početi teći u posljednjem namotu.

Kako to otkriti i spriječiti?

Možete se prisjetiti dobro poznatog Ohmovog zakona, koji kaže: "Struja u kolu je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu." Upravo na ovo drugo vrijedi obratiti posebnu pažnju u ovom slučaju. Zbog činjenice da je otpor ožičenja vrlo mali, smatra se da je jednak "0". U slučaju kratkog spoja, njegova vrijednost je - naprotiv - vrlo velika, jer struja počinje teći u zatvorenom krugu.

Da biste spriječili kratki spoj, potrebno je povremeno mjeriti otpor ožičenja. Ako to ne možete učiniti sami, trebate potražiti pomoć od stručnjaka. Profesionalno će izvršiti sva mjerenja vezana za ožičenje, kao i pomoći u testiranju strujnih mjernih transformatora, što će ujedno zaštititi vašu opremu i povećati sigurnost od požara.

Razmotrimo poseban slučaj paralelnog povezivanja provodnika - tzv kratki spoj. To se zove paralelno uključivanje u strujni krug vodiča s vrlo malim otporom. Razmotrimo primjer.
Neka lampe i prekidač budu povezani kako je prikazano na dijagramima. Imajte na umu da su prekidač i druga lampa povezani paralelno, a zatvoreni prekidač na desnom dijagramu je provodnik sa vrlo malim otporom. Dakle, prema definiciji, na desnoj shemi je kratki spoj lampe.

Neka, na primjer, napon izvora struje bude odabran tako da kada je prekidač otvoren, obje lampe ne svijetle jako jako - pri punom prigušenju (dakle, na prvom dijagramu su napola obojene). Ako je prekidač zatvoren, tada će lijeva lampa svijetliti, a desna će se potpuno ugasiti. Dakle, povećanje svjetline lijeve lampe nam to ukazuje kada dođe do kratkog spoja u krugu, struja naglo raste. Prema Joule-Lenzovom zakonu, povećanje struje može dovesti do pregrijavanja žica i požara.
Objasnimo zašto lijeva lampica svijetli jače. Podsjetimo da kada su vodiči spojeni paralelno, njihov ukupni otpor postaje manji od manjeg od njih, odnosno čak manji od otpora prekidača (koji već ima gotovo nulu). Prema Ohmovom zakonu, smanjenje otpora dovodi do povećanja struje. A povećanje struje, prema Joule-Lenzovom zakonu, dovodi do jačeg usijanja spirale lijeve lampe.
Hajde sada da objasnimo zašto se prava lampa gasi. Kako je, kada su provodnici spojeni paralelno, napon na svakom od njih isti, naponi na desnoj lampi i na prekidaču su isti. Prema Ohmovom zakonu U=I R. Kao što smo saznali u prethodnom pasusu, otpor ove veze je skoro nula, odnosno R»0. Zamjenom nule u formulu dobijamo: U=I·0=0. Odnosno, napon na prekidaču i lampi je nula (tačnije, vrlo mali). Ovaj napon očigledno nije dovoljan da lampa svetli, pa se gasi.

Koristi se za zaštitu električnih uređaja od kratkih spojeva. prekidači. Njihova svrha je da isključe struju ako se struja poveća više od dozvoljene vrijednosti. Na slici desno vidite auto osigurač sa šrafom kao lampa. Takvi osigurači (kolokvijalno "utikači") se ušrafljuju u posebne patrone koje se montiraju na zid.
Postoje također osigurači. U njima je glavni dio tanka (promjera oko 0,1 mm) žica od kalaja ili olova (vidi sliku ispod). U slučaju jakog povećanja struje, topi se gotovo trenutno, a krug se otvara, prekidajući struju. Za razliku od automatskih osigurača za višekratnu upotrebu, osigurači su električni uređaji za jednokratnu upotrebu.

Ako pretpostavimo da su žice koje dovode struju u ožičenje stana izrađene od aluminija i imaju promjer od 1 mm, tada će površina poprečnog presjeka ​vodeće žice biti 100 puta manja. Osim toga, gledajući tabelu, možemo vidjeti da je otpornost olova oko 10 puta veća od otpornosti aluminija. Dakle, otpor žice je oko 1000 puta veći od otpora aluminijske žice iste dužine.
Budući da su žica i osigurač (odnosno žica unutar nje) spojeni serijski, jačina struje u njima je ista. Budući da je, prema Joule-Lenzovom zakonu, Q \u003d I2Rt, dakle, količina topline koja se oslobađa u žici u svakom trenutku vremena je 1000 puta veća nego u žici. Zbog toga se žica topi, a električna žica ostaje netaknuta. Trenutno se osigurači praktički ne koriste u tehnologiji, ustupajući mjesto automatskim.

Svaka osoba čiji je posao vezan za održavanje elektrotehnike itekako je svjesna nevolja kojima kratak spoj (kratki spoj) nosi. Ponekad se smatra da je šteta. Ovo nije istina. Kratki spoj je proces ili, ako želite, hitni rad dijela električne instalacije. Ali posljedice toga zaista dovode do štete. Općeprihvaćena definicija glasi: „Kratki spoj je direktna veza dvije ili više točaka u električnom kolu s različitim potencijalima. To je nenormalan (nenamjeran) način rada."

Da bismo razumjeli što se točno događa u krugu u trenutku kada tamo dođe do kratkog spoja, potrebno je podsjetiti se na principe funkcioniranja elemenata kola. Zamislite najjednostavniji krug koji se sastoji od dva vodiča i opterećenja (na primjer, sijalice). U normalnim uslovima dolazi do usmerenog kretanja naelektrisanih elementarnih čestica u provodniku, usled stalnog uticaja izvora. Kreću se od jednog pola izvora do drugog kroz dva dijela žice i lampu. U skladu s tim, lampa emituje svjetlost, budući da čestice obavljaju određenu količinu posla u njoj.

Kada se smjer kretanja stalno mijenja, ali u ovom slučaju to nije bitno. Broj elektrona koji prolaze kroz određeni dio kruga u jedinici vremena ograničen je otporom lampe, vodiča, EMF izvora. Drugim riječima, struja ne raste beskonačno, već odgovara stabilnom stanju.

Ali iz nekog razloga, izolacija u dijelu strujnog kruga je oštećena. Na primjer, lampa je bila preplavljena vodom. U ovom slučaju se smanjuje. Kao rezultat toga, struja koja teče kroz strujni krug je ograničena ukupnim otporom izvora napajanja, žica i vodenog "istmusa" na lampi. Obično je ovaj iznos toliko beznačajan da se ne uzima u obzir u proračunima (s izuzetkom specijalizovanih proračuna).

Rezultat je skoro beskonačno povećanje struje, određeno klasičnim Ohmovim zakonom. U ovom slučaju često se spominje snaga kratkog spoja. Određuje se graničnom vrijednošću električne struje koju izvor napajanja može isporučiti prije kvara. Inače, zato je zabranjeno spajati (kratko) suprotne kontakte baterija.

Iako u primjeru razmatramo uklanjanje otpora žarulje iz strujnog kruga zbog ulaska vode na njega, postoji mnogo razloga za kratki spoj. Na primjer, ako govorimo o istoj shemi, onda k.z. Može se pojaviti i ako je izolacija barem jedne žice prekinuta i ona dođe u kontakt sa zemljom. U tom slučaju struja iz izvora napajanja će pratiti put najmanjeg otpora, odnosno u zemlju, koja ima ogroman kapacitet. Oštećenje izolacije dvije žice odjednom i njihov kontakt dovest će do istog rezultata.

Gore navedeno može se sažeti: kratki spojevi mogu biti sa ili bez uzemljenja. Ne utiče na tekuće procese.

O kakvoj se šteti govorilo na početku članka? Kao što znate, što je veća vrijednost struje koja teče kroz dijelove kruga, to je veće njihovo zagrijavanje. Sa dovoljnom snagom izvora u kratkom spoju. neki dijelovi kruga jednostavno izgaraju, pretvarajući se u bakrenu prašinu (za bakrene elemente).

Zaštita od kratkog spoja je prilično jednostavna i efikasna. Poruke o oštećenju zbog kratkog spoja nastaju, prije svega, zbog pogrešno odabranih parametara zaštitnih uređaja, pogrešne selektivnosti. Ako govorimo o kućnom krugu od 220 V, onda ga koriste s prekomjernim povećanjem struje, elektromagnetno oslobađanje iznutra prekida krug.

Javlja se pri povezivanju dvije žice strujnog kruga spojene na različite terminale (na primjer, u DC krugovima to su "+" i "-") izvora kroz vrlo mali otpor, koji je uporediv s otporom samih žica.

Struja kratkog spoja može višestruko premašiti nazivnu struju u kolu. U takvim slučajevima, strujni krug se mora prekinuti prije nego što temperatura žica dostigne opasne vrijednosti.

Za zaštitu žica od pregrijavanja i sprječavanje paljenja okolnih predmeta, zaštitni uređaji su uključeni u krug - ili.

Kratki spojevi mogu nastati i zbog prenapona kao posljedica grmljavine, direktnih udara groma, mehaničkih oštećenja izolacijskih dijelova i pogrešnih radnji osoblja za održavanje.

Prilikom kratkih spojeva struje u kratkospojnom kolu naglo rastu, a napon opada, što predstavlja veliku opasnost za električnu opremu i može uzrokovati prekide u napajanju potrošača.

Kratki spojevi su:

trofazna (simetrična), u kojoj su sve tri faze kratko spojene;

dvofazni (asimetrični), u kojima su samo dvije faze kratko spojene;

dvofazno na uzemljenje u sistemima sa gluvo uzemljenim neutralima;

jednofazni neuravnoteženi neutrali sa uzemljenjem.

Struja dostiže svoju najveću vrijednost kod jednofaznog kratkog spoja. Kao rezultat primjene posebnih vještačkih mjera (na primjer, uzemljenje neutralnih spojeva, uzemljenje samo dijela nule), najveća vrijednost jednofazne struje kratkog spoja može se smanjiti na vrijednost trofaznog kratkog spoja. -struja kola, za koju se najčešće provode proračuni.

Uzroci kratkih spojeva

Glavni razlog za nastanak kratkih spojeva je kršenje izolacije električne opreme.

Greške izolacije su uzrokovane:

1. Prenaponi (posebno u mrežama sa izolovanim neutralnim elementima),

2. Direktni udari groma,

3. Starenje izolacije,

4. Mehanička oštećenja izolacije, prolaz ispod vodova prevelikih mehanizama,

5. Loše održavanje opreme.

Često uzrok oštećenja na električnom dijelu električnih instalacija su nestručne radnje osoblja za održavanje.

Namjerni kratki spojevi

Prilikom implementacije pojednostavljenih dijagrama povezivanja za opadajuće trafostanice koriste se posebni uređaji - koji stvaraju namjerne kratke spojeve kako bi se brzo isključila šteta koja je nastala. Dakle, uz slučajne kratke spojeve u sistemima napajanja, postoje i namjerni kratki spojevi uzrokovani djelovanjem kratkih spojeva.

Posljedice kratkih spojeva

Kao rezultat kratkog spoja, strujni dijelovi se jako pregrijavaju, što može dovesti do kvara izolacije, kao i do pojave velikih mehaničkih sila koje doprinose uništavanju dijelova električnih instalacija.

U ovom slučaju, normalno napajanje potrošača u neoštećenim dijelovima mreže je poremećeno, jer hitni način kratkog spoja u jednoj liniji dovodi do općeg pada napona. Na mjestu kratkog spoja konjugacija postaje jednaka nuli, a na svim tačkama do mjesta kratkog spoja napon naglo opada i normalno napajanje neoštećenih vodova postaje nemoguće.

Kada dođe do kratkih spojeva u sistemu za napajanje, njegov ukupni otpor se smanjuje, što dovodi do povećanja struja u njegovim granama u odnosu na struje normalnog režima, a to uzrokuje smanjenje napona pojedinih tačaka sistema za napajanje, što je posebno velika u blizini kratkog spoja. Stepen smanjenja napona zavisi od rada i udaljenosti od kvara.

U zavisnosti od lokacije i trajanja oštećenja, njene posledice mogu biti lokalne ili uticati na ceo sistem napajanja.

Ako je kratki spoj daleko, vrijednost struje kratkog spoja može biti samo mali dio nazivne struje napojnih generatora, a pojavu takvog kratkog spoja oni doživljavaju kao blagi porast opterećenja.

Jak pad napona se postiže samo u blizini kratkog spoja, dok je na ostalim tačkama u sistemu napajanja ovo smanjenje manje primetno. Shodno tome, u razmatranim uslovima, opasne posledice kratkog spoja javljaju se samo u delovima elektroenergetskog sistema koji su najbliži mestu nesreće.

Struja kratkog spoja, iako je mala u odnosu na nazivnu struju generatora, obično je višestruko veća od nazivne struje grane u kojoj je došlo do kratkog spoja. Stoga, čak i uz kratkotrajnu struju kratkog spoja, može uzrokovati dodatne i provodnike iznad dopuštenog.

Struje kratkog spoja izazivaju velike mehaničke sile između provodnika, koje su posebno velike na početku procesa kratkog spoja, kada struja dostigne svoju maksimalnu vrijednost. Kod nedovoljne čvrstoće provodnika i njihovih pričvršćenja može doći do mehaničkih kvarova.

Iznenadni duboki pad napona tokom kratkog spoja utiče na rad potrošača. Prije svega, to se odnosi na motore, jer čak i uz kratkotrajni pad napona od 30-40%, oni se mogu zaustaviti (motori se prevrnu).

Prevrtanje motora ima ozbiljan uticaj na rad industrijskog preduzeća, jer je potrebno mnogo vremena da se uspostavi normalan proizvodni proces, a neočekivano zaustavljanje motora može izazvati odbacivanje proizvoda preduzeća.

Sa malim rastojanjem i dovoljnim trajanjem kratkog spoja, moguće je da paralelne radne stanice ispadnu iz sinhronizma, tj. narušavanje normalnog rada cijelog električnog sistema, što je najopasnija posljedica kratkog spoja.

Sistemi neuravnoteženih struja koji nastaju usled zemljospoja su sposobni da stvore magnetne fluksove dovoljne da induciraju značajne EMF u susednim strujnim krugovima (komunikacioni vodovi, cjevovodi), opasni za radno osoblje i opremu ovih kola.

Dakle, posljedice kratkog spoja su sljedeće:

1. Mehanička i termička oštećenja električne opreme.

2. Požari u električnim instalacijama.

3. Smanjenje nivoa napona u električnoj mreži, što dovodi do smanjenja obrtnog momenta elektromotora, njihovog kočenja, smanjenja performansi, pa čak i njihovog prevrtanja.

4. Gubitak sinhronizacije pojedinačnih generatora, elektrana i delova električnog sistema i pojava havarija, uključujući kvarove sistema.

5. Elektromagnetski uticaj na komunikacione linije, komunikacije itd.

Čemu služi proračun struja kratkog spoja?

Kratki spoj kola uzrokuje prolazni proces u njemu, tokom kojeg se struja može smatrati zbirom dvije komponente: prinudne harmonijske (periodične, sinusne) ip i slobodne (aperiodične, eksponencijalne) ia. Slobodna komponenta opada sa vremenskom konstantom Tk = Lk/rk = xk/ωrk kako prolazni proces opada. Maksimalna trenutna vrijednost iu ukupne struje i naziva se udarna struja, a omjer potonje i amplitude Ipm je udarni koeficijent.

Proračun struja kratkog spoja je neophodan za pravilan izbor električne opreme, projektovanje relejne zaštite i automatike i izbor sredstava za ograničavanje struja kratkog spoja.

Kratki spojevi (kratki spojevi) obično nastaju kroz prolazne otpore - električni lukovi, strani predmeti na mjestu oštećenja, oslonci i njihovo uzemljenje, kao i otpor između faznih žica i uzemljenja (na primjer, kada žice padnu na tlo ). Da bi se pojednostavili proračuni, pojedinačni prolazni otpori, ovisno o vrsti oštećenja, uzimaju se jednaki jedni drugima ili jednaki nuli ("metalni" ili "gluvi" kratki spoj).