Kratki spoj nastaje zbog kratkog spoja dviju žica 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. Kako bi se spriječio požar, električni krug mora biti prekinut prije nego što žice dostignu kritičnu temperaturu.

Što je kratki spoj?

Svaki dan, gdje god bili, zatvaramo strujni krug. U tom se slučaju ne događa ništa opasno, jer kada spojite utikač električne opreme u utičnicu, električna energija se pretvara u:

• mehanička energija;
• toplinska snaga.

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

U normalnom načinu rada struja teče između fazne i neutralne žice samo kada je priključeno opterećenje, što ga ograničava na sigurnu razinu za električno ožičenje. Kako dolazi do kratkog spoja? U slučajevima kada postoji povreda izolacijske prevlake, što dovodi do kratkog spoja plus i minus, struja zaobilazi opterećenje i teče između ovih žica. Ova vrsta kontakta naziva se "kratki", zbog činjenice da zaobilazi električne uređaje.

Metalni kratki spoj je kratki spoj u kojem se ne uzima u obzir kontaktni otpor. Moguće je samo ako je posebno pripremljeno pomoću vijčanog spoja dijelova koji nose struju.

Struja kratkog spoja je takva struja koja nastaje zbog oštećenja izolacije dijelova pod strujom s različitim električnim potencijalima. Također može nastati jednostavnim slučajnim spajanjem vodljivih dijelova s ​​istim potencijalima.

Udarna struja kratkog spoja je najveća struja koja se javlja tijekom trofaznog kratkog spoja.

Način kratkog spoja je takvo stanje dvoterminalne mreže kada su njeni izlazi međusobno povezani pomoću vodiča s nultim otporom. U ovom načinu rada sekundarni namot je u kratkom spoju. 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 namot kada je drugi zatvoren. I tada će nazivna struja početi teći u posljednjem namotu.

Kako ga otkriti i spriječiti?

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

Kako bi se spriječio kratki spoj, potrebno je povremeno mjeriti otpor ožičenja. Ako to ne možete učiniti sami, trebali biste potražiti pomoć stručnjaka. Profesionalno će obaviti sva mjerenja vezana uz elektroinstalacije, kao i pomoći pri ispitivanju mjernih strujnih transformatora, čime ćete zaštititi Vašu opremu i povećati sigurnost od požara.

Razmotrimo poseban slučaj paralelnog spajanja vodiča - tzv kratki spoj. Naziva se paralelnim uključivanjem u krug vodiča s vrlo malim otporom. Razmotrite primjer.
Neka svjetiljke i prekidač budu spojeni kao što je prikazano na dijagramima. Imajte na umu da su prekidač i druga žaruljica spojeni paralelno, a zatvoreni prekidač na desnom dijagramu je vodič s vrlo malim otporom. Stoga, prema definiciji, na desnom dijagramu postoji kratki spoj lampe.

Neka je, na primjer, napon izvora struje odabran tako da kada je sklopka otvorena, obje lampe ne svijetle jako - pri punom prigušenju (dakle, na prvom dijagramu su napola prelakirane). Ako je sklopka zatvorena, tada će lijeva lampica svijetliti jako, a desna lampica će se potpuno ugasiti. Dakle, povećanje svjetline lijeve lampe nam ukazuje na to kod 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 se da kada su vodiči spojeni paralelno, njihov ukupni otpor postaje manji od manjeg od njih, odnosno čak manji od otpora sklopke (koji je već gotovo nula). Prema Ohmovom zakonu, smanjenje otpora dovodi do povećanja struje. A povećanje struje, prema Joule-Lenzovom zakonu, dovodi do jačeg žarenja spirale lijeve lampe.
Objasnimo sada zašto se desna lampica gasi. Budući da je kod paralelnog spajanja vodiča napon na svakom od njih isti, naponi na desnoj svjetiljci i na sklopki su isti. Prema Ohmovom zakonu U=I R. Kao što smo saznali u prethodnom odlomku, otpor ovog spoja je gotovo jednak nuli, odnosno R»0. Zamjenom nule u formulu dobivamo: U=I·0=0. Odnosno, napon na prekidaču i lampi je nula (točnije, vrlo mali). Ovaj napon očito nije dovoljan da lampa nastavi svijetliti, pa se gasi.

Koristi se za zaštitu električnih uređaja od kratkog spoja. prekidači. Njihova je svrha isključiti napajanje ako struja poraste više od dopuštene vrijednosti. Na slici desno vidite auto osigurač s navojnim postoljem poput svjetiljke. Takvi osigurači (kolokvijalno "utikači") uvrću se u posebne patrone koje se montiraju na zid.
Postoje također osigurači. U njima je glavni dio tanka (promjera oko 0,1 mm) žica od kositra ili olova (vidi sliku ispod). U slučaju jakog povećanja struje, ona se topi gotovo trenutno, a krug se otvara, prekidajući struju. Za razliku od "višekratnih" automatskih osigurača, osigurači su jednokratni električni uređaji.

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

Svaka osoba čiji je posao povezan s održavanjem elektrotehnike vrlo je dobro svjesna problema s kojima je kratak spoj (kratki spoj) pun. Ponekad se to smatra oštećenjem. Ovo nije istina. Kratki spoj je proces ili, ako želite, hitni rad dijela električne instalacije. Ali posljedice toga doista dovode do štete. Općeprihvaćena definicija glasi: „Kratki spoj je izravan spoj dviju ili više točaka u električnom krugu s različitim potencijalima. To je nenormalan (nenamjeran) način rada."

Da bismo razumjeli što se točno događa u strujnom krugu u trenutku kada se tamo dogodi kratki spoj, potrebno je prisjetiti se principa funkcioniranja elemenata kruga. Zamislite najjednostavniji krug koji se sastoji od dva vodiča i opterećenja (na primjer, žarulje). U normalnim uvjetima postoji usmjereno kretanje nabijenih elementarnih čestica u vodiču, zbog stalnog utjecaja izvora. Kreću se s jednog pola izvora na drugi kroz dva dijela žice i svjetiljku. Sukladno tome, lampa emitira svjetlost, budući da čestice u njoj obavljaju određeni rad.

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

Ali iz nekog razloga, izolacija u dijelu kruga je oštećena. Na primjer, svjetiljka je bila preplavljena vodom. U ovom slučaju se smanjuje. Kao rezultat toga, struja koja teče kroz krug ograničena je ukupnim otporom izvora napajanja, žica i vodene "istmus" na svjetiljci. Obično je taj iznos toliko beznačajan da se ne uzima u obzir u izračunima (s izuzetkom specijaliziranih izračuna).

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

Iako u primjeru razmatramo uklanjanje otpora žarulje iz strujnog kruga zbog ulaska vode u nju, postoji mnogo razloga za kratki spoj. Na primjer, ako govorimo o istoj shemi, onda k.z. Također se može dogoditi ako je izolacija barem jedne žice prekinuta i ona dođe u dodir s tlom. U tom će slučaju struja iz izvora struje ići putem najmanjeg otpora, odnosno u zemlju koja ima ogroman kapacitet. Oštećenje izolacije dvije žice odjednom i njihov kontakt dovest će do istog rezultata.

Gornje se može sažeti: kratki spojevi mogu biti sa uzemljenjem ili bez njega. Ne utječe na procese koji su u tijeku.

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. S dovoljnom snagom izvora kod kratkog spoja. neki dijelovi kruga jednostavno izgore, pretvarajući se u bakrenu prašinu (za bakrene elemente).

Zaštita od kratkog spoja vrlo je jednostavna i učinkovita. Poruke o oštećenjima zbog kratkog spoja nastaju, prije svega, zbog pogrešno odabranih parametara zaštitnih uređaja, nepravilne selektivnosti. Ako govorimo o krugu kućanstva od 220 V, onda ga koriste s prekomjernim povećanjem struje, elektromagnetsko oslobađanje unutar prekida krug.

Pojavljuje se pri spajanju dviju žica kruga spojenih na različite priključke (na primjer, u istosmjernim krugovima to je "+" i "-") izvora kroz vrlo mali otpor, koji je usporediv s otporom samih žica.

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

Kako bi zaštitili žice od pregrijavanja i spriječili paljenje okolnih predmeta, zaštitni uređaji su uključeni u krug - ili.

Do kratkog spoja može doći i zbog prenapona kao posljedica grmljavinskog nevremena, izravnih udara groma, mehaničkih oštećenja izolacijskih dijelova i pogrešnih radnji osoblja za održavanje.

Kod kratkih spojeva struje u kratkospojenom krugu naglo rastu, a napon se smanjuje, što predstavlja veliku opasnost za električnu opremu i može izazvati prekide u opskrbi potrošača strujom.

Kratki spojevi su:

trofazni (simetrični), u kojem su sve tri faze kratko spojene;

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

dvofazno uzemljenje u sustavima s gluho uzemljenim neutralima;

jednofazni neuravnoteženi prema zemlji uzemljeni neutralni.

Struja postiže najveću vrijednost kod jednofaznog kratkog spoja. Kao rezultat uporabe posebnih umjetnih mjera (na primjer, uzemljenje neutralnih vodova kroz, uzemljenje samo dijela neutralnih vodova), najveća vrijednost jednofazne struje kratkog spoja može se smanjiti na vrijednost trofaznog kratkog spoja. - struja kruga, za koju se najčešće provode proračuni.

Uzroci kratkih spojeva

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

Greške u izolaciji uzrokovane su:

1. Prenaponi (osobito u mrežama s izoliranim neutralima),

2. Izravni udar groma,

3. Starenje izolacije,

4. Mehaničko oštećenje izolacije, prolazak ispod užadi predimenzioniranih mehanizama,

5. Loše održavanje opreme.

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

Namjerni kratki spojevi

Pri implementaciji pojednostavljenih dijagrama spajanja za snižene trafostanice koriste se posebni uređaji - koji stvaraju namjerne kratke spojeve kako bi se brzo isključila nastala šteta. Dakle, uz slučajne kratke spojeve u sustavima napajanja postoje i namjerni kratki spojevi uzrokovani djelovanjem kratkih spojeva.

Posljedice kratkih spojeva

Uslijed kratkog spoja dolazi do jakog pregrijavanja dijelova pod strujom, što može dovesti do kvara izolacije, kao i do pojave velikih mehaničkih sila koje pridonose razaranju dijelova električnih instalacija.

U tom je slučaju poremećena normalna opskrba električnom energijom potrošača u neoštećenim dijelovima mreže, budući da hitni način kratkog spoja u jednoj liniji dovodi do općeg pada napona. Na mjestu kratkog spoja konjugacija postaje jednaka nuli, a na svim točkama do mjesta kratkog spoja napon naglo pada, te se onemogućuje normalno napajanje neoštećenih vodova.

Kada dođe do kratkih spojeva u sustavu napajanja, njegov ukupni otpor se smanjuje, što dovodi do povećanja struja u njegovim granama u odnosu na struje normalnog načina rada, a to uzrokuje smanjenje napona pojedinih točaka sustava napajanja, što je posebno velika u blizini kratkog spoja. Stupanj smanjenja napona ovisi o radu i udaljenosti od kvara.

Ovisno o mjestu i trajanju oštećenja, njegove posljedice mogu biti lokalne ili zahvatiti cijeli sustav napajanja.

Ako je kratki spoj daleko, struja kratkog spoja može biti samo mali dio nazivne struje opskrbnih generatora, a pojavu takvog kratkog spoja oni doživljavaju kao lagano povećanje opterećenja.

Jak pad napona postiže se samo u blizini kratkog spoja, dok je na drugim mjestima u sustavu napajanja to smanjenje manje vidljivo. Posljedično, u promatranim uvjetima, opasne posljedice kratkog spoja pojavljuju se samo u dijelovima sustava napajanja koji su najbliži mjestu nesreće.

Struja kratkog spoja, iako mala u usporedbi s nazivnom strujom generatora, obično je višestruko veća od nazivne struje grane u kojoj je nastao kratki spoj. Stoga i kod kratkotrajne struje kratkog spoja može uzrokovati dodatne i vodiče iznad dopuštene.

Struje kratkog spoja uzrokuju velike mehaničke sile između vodiča, koje su posebno velike na početku procesa kratkog spoja, kada struja dostiže najveću vrijednost. Uz nedovoljnu čvrstoću vodiča i njihovih pričvršćenja, može doći do mehaničkih kvarova.

Nagli duboki pad napona tijekom kratkog spoja utječe na rad potrošača. Prije svega, to se odnosi na motore, jer čak i pri kratkotrajnom padu napona od 30-40%, oni se mogu zaustaviti (motori se prevrću).

Prevrtanje motora ima ozbiljan utjecaj na rad industrijskog poduzeća, budući da je potrebno mnogo vremena za ponovno uspostavljanje normalnog proizvodnog procesa, a neočekivano zaustavljanje motora može uzrokovati odbacivanje proizvoda poduzeća.

Kod malog razmaka i dovoljnog trajanja kratkog spoja moguće je ispadanje paralelnih radnih stanica iz sinkronizma, tj. poremećaj normalnog rada cijelog električnog sustava, što je najopasnija posljedica kratkog spoja.

Sustavi neuravnotežene struje koji nastaju tijekom zemljospoja sposobni su stvoriti magnetske tokove dovoljne da induciraju značajan EMF u susjednim krugovima (komunikacijski vodovi, cjevovodi), opasni za operativno osoblje i opremu tih krugova.

Dakle, posljedice kratkih spojeva su sljedeće:

1. Mehanička i toplinska oštećenja električne opreme.

2. Požari u električnim instalacijama.

3. Smanjenje razine napona u električnoj mreži, što dovodi do smanjenja okretnog momenta elektromotora, njihovog kočenja, smanjenog učinka ili čak prevrtanja.

4. Gubitak sinkronizacije pojedinih generatora, elektrana i dijelova elektroenergetskog sustava te pojava nesreća, uključujući i kvarove sustava.

5. Elektromagnetski utjecaj na komunikacijske vodove, komunikacije itd.

Čemu služi proračun struja kratkog spoja?

Kratki spoj kruga uzrokuje prijelazni proces u njemu, tijekom kojeg se struja može smatrati zbrojem dviju komponenti: prisilne harmonijske (periodične, sinusne) ip i slobodne (aperiodične, eksponencijalne) ia. Slobodna komponenta opada s vremenskom konstantom Tk = Lk/rk = xk/ωrk kako prijelazni proces opada. Najveća trenutna vrijednost iu ukupne struje i naziva se udarna struja, a omjer potonje prema amplitudi Ipm je udarni koeficijent.

Proračun struja kratkog spoja neophodan je za pravilan izbor električne opreme, projektiranje relejne zaštite i automatike te izbor sredstava za ograničenje struja kratkog spoja.

Kratki spojevi (kratki spojevi) obično nastaju kroz prolazne otpore - električni lukovi, strani predmeti na mjestu oštećenja, nosači i njihovo uzemljenje, kao i otpor između faznih žica i zemlje (npr. kada žice padnu na zemlju ). Kako bi se pojednostavili proračuni, pojedinačni prijelazni otpori, ovisno o vrsti oštećenja, uzimaju se jednaki jedni drugima ili jednaki nuli ("metalni" ili "gluhi" kratki spoj).