Struja kratkog spoja
Na slici 1 prikazan je dijagram povezivanja električne žarulje sa žarnom niti na električnu mrežu. Ako je otpor ove lampe r l = 240 Ohm, i napon mreže U= 120 V, tada će prema Ohmovom zakonu struja u krugu lampe biti:
Slika 1. Šema kratkog spoja na stezaljkama prekidača
Pogledajmo slučaj u kojem su žice koje idu do žarulje sa žarnom niti kratko spojene kroz vrlo mali otpor, na primjer, debela metalna šipka s otporom r= 0,01 Ohm, slučajno pada na dvije žice. U ovom slučaju, struja mreže prolazi do tačke A, granaće se duž dva puta: jedan veliki deo će ići duž metalne šipke - staza sa malim otporom, a drugi, mali deo struje, proći će duž putanje sa visokim otporom - žarulja sa žarnom niti.
Hitni način rada mreže, kada se, zbog smanjenja njenog otpora, struja u njoj naglo povećava u odnosu na normalnu, naziva se kratki spoj.
Odredimo jačinu struje kratkog spoja koja teče kroz metalnu šipku:
U stvari, u slučaju kratkog spoja, napon mreže će biti manji od 120 V, jer će velika struja stvoriti veliki pad napona u mreži i stoga će struja koja teče kroz metalnu šipku biti manja od 12 000 A. Ali ipak će ova struja biti mnogo puta veća od struje koju je prethodno trošila žarulja sa žarnom niti.
Snaga kratkog spoja pri struji I kratki spoj = 12.000 A će biti:
P kz = U × I kratki spoj = 120 × 12.000 = 1.440.000 W = 1.440 kW.
Struja koja prolazi kroz provodnik stvara toplinu, a provodnik se zagrijava. U našem primjeru, poprečni presjek žica električnog kola dizajniran je za malu struju - 0,5 A. Kada su žice zatvorene, kroz kolo će teći vrlo velika struja - 12.000 A. Takva struja će uzrokovati oslobađanje enormne količine toplote, što će zasigurno dovesti do ugljenisanja i izgaranja izolacije žice, topljenja žičanog materijala, oštećenja električnih mjernih instrumenata, topljenja kontakta prekidača, nožnih prekidača i sl. Izvor električne energije koji napaja takvo kolo također može biti oštećen. Pregrijavanje žica može uzrokovati požar.
Svaka električna mreža je dizajnirana za vlastitu normalnu struju.
Zbog opasnih, destruktivnih, a ponekad i nepopravljivih posljedica kratkog spoja, potrebno je pridržavati se određenih uvjeta prilikom postavljanja i rada električnih instalacija kako bi se otklonili uzroci kratkog spoja. Glavni su sljedeći:
1) izolacija žica mora odgovarati nameni (napon mreže i uslovi rada);
2) poprečni presek žica mora biti takav da njihovo zagrevanje u postojećim uslovima rada ne dostigne opasnu vrednost;
3) položene žice moraju biti pouzdano zaštićene od mehaničkih oštećenja;
4) priključci i ogranci moraju biti pouzdano izolovani kao i same žice;
5) ukrštanje žica mora se vršiti tako da se žice ne dodiruju;
6) žice moraju biti položene kroz zidove, plafone i podove tako da budu zaštićene od vlage, mehaničkih i hemijskih oštećenja i dobro izolovane.
Zaštita od kratkog spoja
Kako bi se izbjeglo naglo, opasno povećanje struje u električnom kolu tijekom kratkog spoja, krug je zaštićen osiguračima ili prekidačima.
Osigurači su žica sa niskim taljivim stanjem spojena serijski na mrežu. Kada se struja poveća iznad određene vrijednosti, žica osigurača se zagrijava i topi, zbog čega se električni krug automatski prekida i struja u njemu prestaje.
Prekidač je složeniji i skuplji zaštitni uređaj od osigurača. Međutim, za razliku od osigurača, on je dizajniran za ponovljene operacije za zaštitu strujnih kola u hitnim radnim uslovima. Strukturno, prekidač je napravljen u dielektričnom kućištu sa ugrađenim mehanizmom za okidanje. Mehanizam za otpuštanje ima fiksne i pokretne kontakte. Pokretni kontakt je opružen; opruga daje silu za brzo otpuštanje kontakata. Mehanizam otpuštanja se aktivira jednim od dva otpuštanja: termičkim ili magnetskim.
Toplotno oslobađanje je bimetalna ploča koja se zagrijava strujom koja teče. Kada struja teče iznad dozvoljene vrijednosti, bimetalna ploča se savija i aktivira mehanizam za okidanje. Vrijeme odziva ovisi o trenutnoj (vremensko-strujnoj karakteristici) i može varirati od sekundi do jednog sata. Za razliku od osigurača, prekidač je spreman za sljedeću upotrebu kada se ploča ohladi.
Elektromagnetno otpuštanje je trenutno otpuštanje, koje je solenoid (zavojnica napravljena od bakrenog vodiča), čije pokretno jezgro također može pokrenuti mehanizam za otpuštanje. Struja koja prolazi kroz prekidač teče kroz solenoidni namotaj i uzrokuje da se jezgro povuče kada se premaši specificirani strujni prag. Trenutačno oslobađanje, za razliku od termičkog, djeluje vrlo brzo (djelići sekunde), ali na mnogo većoj struji: 2 ÷ 14 puta većoj od nazivne struje.
Video 1. Kratki spoj
Kratki spoj je električna veza između različitih faza koja nije tipična za normalan rad. Kao rezultat toga, struja u vodiču naglo raste, što dovodi do štetnih posljedica. Razmotrimo što je kratki spoj, klasifikaciju fenomena, potencijalne prijetnje i načine za sprječavanje kratkih spojeva.
Kratki spoj se dijeli ovisno o fazi mreže. U jednofaznom sistemu razlikuje se sljedeća klasifikacija:
- faza i nula- najčešći tip u svakodnevnom životu. Do kratkog spoja dolazi ako koristite električne uređaje koji nisu dizajnirani za standardne vrijednosti struje ili ako postoji loš kontakt u utičnici. Kao rezultat, dolazi do pregrijavanja i oštećenja izolacije žica;
- faza i uzemljenje– situacija u kojoj fazna žica počinje da dodiruje uzemljeni okvir druge opreme.
U trofaznom sistemu može doći do kratkog spoja:
- jednofazni– diskutovano gore;
- dvofazni– u procesu učestvuju dva sistema. Slična situacija se često dešava sa nadzemnim dalekovodima. Najčešće se to događa za vrijeme jakog vjetra, kada se žičani vodovi međusobno sijeku i stvaraju kratki spoj;
- trofazna i zemlja– istovremeni kontakt tri sistema sa zemljom;
- trofazni– istovremeni kontakt tri sistema, izazvan međusobnim povezivanjem provodnog objekta.
Glavni razlozi koji izazivaju pojavu kratkih spojeva:
- kršenje integriteta izolacije, što može nastati zbog habanja električne opreme, zbog kontaminacije površine uređaja, kao i mehaničkih oštećenja;
- mehaničko kršenje integriteta elemenata mreže (na primjer, pokvareni dalekovod);
- naponski udari - propadanje izolacije vodiča, što dovodi do razvoja curenja struje i stvaranja kratkotrajnog lučnog pražnjenja;
- udar groma;
- kontakt životinja i ptica sa dijelovima pod naponom;
- ljudski faktor - kadrovske greške prilikom prebacivanja;
- namjerni kratki spoj pomoću kratkih spojeva - koristi se za uštedu prekidača. Danas se ova tehnologija ne koristi i zabranjena je.
Koje bi mogle biti posljedice?
Tokom kratkih spojeva dolazi do naglog povećanja jačine struje, što dovodi do topljenja metala. “Prskanje” se može širiti u svim smjerovima, što dovodi do zapaljenja predmeta okolo i požara. Ovo je posebno opasno za kućne uslove, jer kratki spojevi mogu uzrokovati gubitak imovine i stanovanja. Posljedice u preduzećima su vanredna situacija, oštećenje opreme i opasnost od ozljeda ljudi.
Kratki spoj, ovisno o mjestu njegovog nastanka, može dovesti do nesreće u sistemu, čije će posljedice biti ekonomska i tehnička šteta. Oprema koja je bila izložena povećanoj struji će pokvariti ili biti ozbiljno oštećena.
Druga posljedica zatvaranja je pogoršanje uslova rada za osoblje i potrošače – nagli pad pritiska dovodi do gašenja proizvodnih kapaciteta i ekonomske štete. Najveća šteta nastaje na mjestu gdje je direktno došlo do kratkog spoja.
Metode zaštite
Najpouzdaniji i najefikasniji način za sprječavanje kratkih spojeva je ugradnja prekidača. Alternativa su osigurači. Mašina blagovremeno detektuje pojavu kratkog spoja i isključuje struju, što onemogućava hitan slučaj.
Ostale mjere opreza:
- redovna kontrola elektroprovodnih kanala - vizuelna identifikacija slabih tačaka u kablu, gde je izolacija dotrajala i blagovremeno otklanjanje problema;
- korištenje električnih reaktora koji reguliraju dovod struje;
- korištenje posebnih električnih krugova koji, ako je potrebno, isključuju sekcijske sklopke;
- korištenje opadajućih transformatora koji su opremljeni podijeljenim niskonaponskim namotajima.
savjet: Za kućnu upotrebu preporučuje se ugradnja prekidača. Dizajnirani su za određenu struju, nakon prekoračenja vrijednosti koje se prekida. Ostale mjere su uglavnom indicirane za industrijsku upotrebu.
Koja je opasnost od kratkog spoja?
Kratki spoj prije svega predstavlja prijetnju ljudskom zdravlju i životu. Ovo je povezano sa opasnošću od požara: požarom izolacije žice, paljenjem okolnih objekata i sposobnošću izolacije da širi sagorevanje. Također, promjena jačine struje može biti štetna za uređaje i instrumente koji se koriste, što može dovesti do katastrofalnih posljedica. Kratki spoj može uzrokovati ekonomski gubitak, stoga je važno preduzeti mjere za sprječavanje pojave pojave i pribjeći ugradnji zaštitnih metoda.
Šta je kratki spoj? Najčešće se ova fraza može čuti od električara, kao i ljudi koji uopće ne razumiju elektroniku i elektrotehniku. Na pitanje zašto iz nekog uređaja ili uređaja dolazi dim, svi jednoglasno kažu: „Došlo je do kratkog spoja“. Veoma univerzalan izgovor za one koji žele da izgledaju kao pametni nepoznanica).
Priroda kratkog spoja
Pogledajmo jednostavno kolo koje se sastoji od sijalice i automobilske baterije:
U tom slučaju struja će teći kroz strujni krug i sijalica će svijetliti.
Pretpostavimo da su naše žice koje vode do sijalice potpuno gole. Odjednom, nekim čudom, još jedna slična gola žica padne na ove žice. Ovo ožičenje zatvara naše dvije gole žice i počinje ono najzanimljivije - a kratki spoj (kratki spoj). Kratki spoj je kratak put da električna struja teče kroz strujni krug u kojem postoji najmanji otpor.
Sada struja teče i kroz sijalicu i kroz ožičenje. Ali naše ožičenje je mnogo manje od otpora sijalice, a gotovo sva struja će teći tamo gdje je manji otpor - odnosno kroz ožičenje. A pošto naša žica ima vrlo mali otpor, struja će stoga teći vrlo velika, prema Ohmovom zakonu. A ako teče velika struja, količina topline koju generira ožičenje bit će vrlo velika, prema Joule-Lenzovom zakonu. Na kraju, veliki protok će teći duž kruga, koji je označen crvenom bojom, a ovaj krug će se jako zagrijati. Zagrijavanje žica može uzrokovati njihovo izgaranje ili čak zapaljenje. Ovaj slučaj se zove kratki spoj.
Vjerovatno ste više puta čuli u vijestima da je do požara došlo zbog kratkog spoja. U ovom slučaju, gola fazna žica je dodirnula nultu žicu na nekom mjestu, ili je faza dodirnula tlo. Došlo je do kratkog spoja, a žice su se počele zagrijavati do te mjere da je njihovo zagrijavanje zapalilo obližnje predmete. Otuda i vatra.
Uglavnom, kratki spojevi nastaju u starim kućama od starih kablova koji pucaju po šavovima i mogu zajedno kratko spojiti. Stoga, prva stvar koju trebate učiniti kada kupujete stan ili kuću na sekundarnom tržištu je pogledati stanje ožičenja.
Tipični znaci kratkog spoja
- izgorjeli osigurači u elektronskoj opremi (REA)
- zagrijavanje kruga u kojem teče struja kratkog spoja
- izvor napona niskog napona
- visoka struja
- dim
- ugljenisane žice
- izgorele PCB staze
- crna čađ na mjestu gdje je došlo do kratkog spoja
Kako se nositi sa kratkim spojevima? Ovo, naravno, uključuje ugradnju osigurača, prekidača i pokušaj uredne instalacije ožičenja.
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 nazivnu 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 događa, jer kada priključite utikač električne opreme na utičnicu, električna energija se pretvara u:
- mehanička energija;
- toplotna snaga.
Ove vrste zatvaranja mogu se konvencionalno nazvati "dugačkim". Kratki spoj je, jednostavno rečeno, vrsta energije koja se izražava kao iskra, prasak ili vatra. Ovo je stanje kada otpor samog opterećenja postane manji od otpora izvora napajanja. Kada dođe do kratkog spoja, struja se trenutno povećava, što dovodi do snažnog oslobađanja topline. To, zauzvrat, može dovesti do topljenja ožičenja i kasnijeg požara. Takav kratki spoj ne samo da može poremetiti funkcionalnost elementa električnog kruga, već i dovesti do smanjenja ulaznog napona za druge potrošače.
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 između plusa i minusa, 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 prolazni otpor. To je moguće samo ako je posebno pripremljeno pomoću vijčanih spojeva dijelova pod naponom.
Struja kratkog spoja je struja koja nastaje zbog oštećenja izolacije dijelova pod naponom koji imaju različite električne potencijale. Također može nastati jednostavno slučajnom spajanju provodnih dijelova s istim potencijalima.
Udarna struja kratkog spoja je maksimalna vrijednost struje koja se javlja tokom trofaznog kratkog spoja.
Režim kratkog spoja je 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 u ovom slučaju vrijedi obratiti posebnu pažnju. Zbog činjenice da je otpor ožičenja vrlo mali, obično se smatra jednakim "0". U slučaju kratkog spoja, njegova vrijednost je, naprotiv, vrlo velika, jer struja počinje teći u zatvorenom krugu.
Kako bi se spriječili kratki spojevi, potrebno je povremeno mjeriti otpor ožičenja. Ako to ne možete učiniti sami, trebate potražiti pomoć od stručnjaka. Oni će na profesionalnom nivou izvršiti sva mjerenja vezana za ožičenje, a pomoći će i u testiranju instrumentalnih strujnih transformatora, što će također zaštititi vašu opremu i povećati sigurnost od požara.
Zdravo svima. Veoma mi je drago što ste posjetili moju stranicu. A danas ćemo govoriti o tome šta je kratki spoj i kakvi kratki spojevi postoje.
Kratki spoj je spoj (kontakt) dvije ili više točaka (provodnika) električnog kola s različitim vrijednostima potencijala.
Različiti potencijali su kada postoji faza i nula u AC mreži, ili plus i minus u DC mreži.
Pogledajmo sada koje vrste kratkog spoja postoje.
U jednofaznoj mreži mogu postojati samo dvije vrste kratkog spoja:
1. faza i nula - ova vrsta kratkog spoja se vrlo često javlja u jednostavnim svakodnevnim uslovima. Na primjer, s početkom zime postaje hladno, a mnogi se pokušavaju zagrijati uz pomoć električnih grijača.
Ali malo ljudi obraća pažnju na utičnice u koje su ti isti grijači uključeni. Često se dešava da utičnice nisu predviđene za struje koje troše grijalice, ili često utičnice mogu imati loš kontakt.
Zbog toga se utičnice i utikači počinju zagrijavati. Kao rezultat dugotrajnog zagrijavanja, izolacija žica je uništena. I u jednom lijepom trenutku dva, već otkrivena provodnika mogu se dodirnuti, što će rezultirati kratkim spojem.
2. faza i uzemljenje - to je kada fazna žica nekako počinje kontaktirati uzemljeno tijelo bilo koje električne opreme. Bilo da je to električni bojler, lampa, alatna mašina itd.
Također se događa da se kućište može nulirati, tada se takav kratki spoj može pripisati prvom slučaju.
Ali u situacijama u kojima dođe do kratkog spoja, to može biti mnogo više:
1. jednofazni krug - faza i nula. Ovu vrstu sam već opisao gore, pa idemo na sljedeću.
2. dvofazni - to je kada su dvije faze spojene jedna na drugu. Često se dešava na nadzemnim dalekovodima. Ovu pojavu je vjerovatno svaki čovjek vidio u svom životu. Kada je vani jak vjetar i počne labaviti žice, a ne prima puno vatrometa. U industrijskim poduzećima takav kratki spoj se često javlja u strujnim krugovima.
3. dvofazni i uzemljeni - ovo se, naravno, dešava rjeđe, ali se ipak događa. Primjer kada se dvije faze mogu spojiti jedna na drugu, a u isto vrijeme i dodirnuti uzemljenje.
4. trofazni - to je kada su sve tri faze nekako zatvorene zajedno. Takav kratki spoj će nastati kada neki provodljivi predmet padne ili dodirne sve tri faze istovremeno.
Koje bi mogle biti posljedice struje kratkog spoja?
Prilikom kratkog spoja, struja se trenutno povećava, što dovodi do jakog zagrijavanja i topljenja metala. Prskanje ovog metala raspršuje se na sve strane, a sve to prati jak bljesak i vatra. Što lako može dovesti do požara i vrlo ozbiljnih posljedica.
U običnim kućnim uslovima, ako ne odaberete pravu zaštitu od kratkog spoja, zaista možete mnogo izgubiti. Počevši od vašeg doma i namještaja, pa do vašeg vlastitog života i života ljudi koji s vama žive pod istim krovom.
U poduzećima struje kratkog spoja mogu dovesti do vanrednih situacija, oštećenja opreme, a od toga mogu patiti i ljudi. Ali poduzeća obično koriste nekoliko zaštita odjednom, što praktički eliminira pojavu kratkih spojeva.
To je sve što sam htio reći. Ako imate bilo kakvih pitanja, postavite ih u komentarima. Ako vam je članak bio koristan, podijelite ga sa svojim prijateljima na društvenim mrežama i pretplatite se na ažuriranja. Do sljedećeg puta.
S poštovanjem, Alexander!
