Si forma un cortocircuito a causa del cortocircuito di due fili del circuito, che sono collegati a contatti diversi (questo è un più e un meno). In questo caso, ciò avviene tramite una piccola resistenza, che può essere paragonata alla resistenza del filo stesso. In questo caso, la corrente può superare più volte il valore nominale. Per prevenire incendi, il circuito elettrico deve essere interrotto prima che i fili raggiungano una temperatura critica.

Cos'è un cortocircuito?

Ogni giorno, ovunque ci troviamo, chiudiamo il circuito elettrico. In questo caso non succede nulla di pericoloso, poiché quando si collega la spina di un'apparecchiatura elettrica a una presa, l'energia elettrica viene convertita in:

• energia meccanica;
• Energia termica.

Questi tipi di chiusura possono essere chiamati condizionatamente "lunghi". Un cortocircuito è, in parole povere, un tipo di energia che si esprime sotto forma di scintilla, scoppio o fuoco. Questo è uno stato in cui la resistenza del carico stesso diventa inferiore alla resistenza della fonte di alimentazione. In caso di cortocircuito, la corrente aumenta istantaneamente, il che porta a un forte rilascio di calore. Questo - a sua volta - può portare allo scioglimento del cablaggio e alla sua successiva accensione. Un tale cortocircuito non solo può interrompere le prestazioni di un elemento del circuito elettrico, ma può anche portare a una diminuzione della tensione di ingresso di altri consumatori.

Nella modalità di funzionamento normale, la corrente scorre tra i fili di fase e neutro solo quando è collegato un carico, il che lo limita a un livello di sicurezza per il cablaggio elettrico. Come si verifica un cortocircuito? Nei casi in cui si verifica una violazione del rivestimento isolante, che porta a un cortocircuito di più e meno, la corrente bypassa il carico e scorre tra questi fili. Questo tipo di contatto è chiamato "corto", per il fatto che bypassa gli apparecchi elettrici.

Un cortocircuito metallico è un cortocircuito in cui non viene presa in considerazione la resistenza di contatto. È possibile solo se appositamente preparato mediante un collegamento imbullonato di parti che trasportano corrente.

La corrente di cortocircuito è una tale corrente che appare a causa del danneggiamento dell'isolamento delle parti che trasportano corrente con diversi potenziali elettrici. Può anche sorgere semplicemente collegando accidentalmente parti conduttive con gli stessi potenziali.

La corrente di cortocircuito d'urto è la corrente massima che si verifica durante un cortocircuito trifase.

La modalità di cortocircuito è un tale stato di una rete a due terminali quando le sue uscite sono collegate tra loro utilizzando un conduttore con resistenza zero. In questa modalità, l'avvolgimento secondario è in cortocircuito. Quando si conduce un tale esperimento, è possibile determinare la quantità di perdite negli avvolgimenti del trasformatore stesso.

Vale anche la pena sapere che la tensione di cortocircuito di un trasformatore è la tensione che deve essere applicata all'avvolgimento quando il secondo è chiuso. E quindi la corrente nominale inizierà a fluire nell'ultimo avvolgimento.

Come rilevarlo e prevenirlo?

Puoi ricordare la famosa legge di Ohm, che dice: "La corrente nel circuito è direttamente proporzionale alla tensione e inversamente proporzionale alla resistenza". È su quest'ultimo che vale la pena prestare molta attenzione in questo caso. A causa del fatto che la resistenza del cablaggio è molto piccola, è considerata uguale a "0". Nel caso di un cortocircuito, il suo valore - al contrario - è molto grande, poiché la corrente inizia a fluire in un circuito chiuso.

Per prevenire un cortocircuito, è necessario misurare periodicamente la resistenza del cablaggio. Se non puoi farlo da solo, dovresti cercare l'aiuto di specialisti. Eseguiranno professionalmente tutte le misurazioni relative al cablaggio, oltre a contribuire a testare i trasformatori di corrente per strumenti, che proteggeranno anche le apparecchiature e aumenteranno la sicurezza antincendio.

Considera un caso speciale di collegamento in parallelo di conduttori - il cosiddetto corto circuito. Si chiama inclusione parallela nel circuito di un conduttore con pochissima resistenza. Considera un esempio.
Collegare le lampade e l'interruttore come mostrato negli schemi. Si noti che l'interruttore e la seconda lampada sono collegati in parallelo e l'interruttore chiuso nel diagramma a destra è un conduttore con pochissima resistenza. Pertanto, secondo la definizione, sullo schema di destra c'è un cortocircuito della lampada.

Lascia, ad esempio, selezionare la tensione della sorgente di corrente in modo che quando l'interruttore è aperto, entrambe le lampade non si accendono in modo molto luminoso - al massimo della luminosità (quindi, nel primo diagramma sono dipinte a metà). Se l'interruttore è chiuso, la lampada di sinistra si accenderà intensamente e la lampada di destra si spegnerà del tutto. Pertanto, l'aumento della luminosità della lampada di sinistra ce lo indica quando c'è un cortocircuito nel circuito, la corrente aumenta bruscamente. Secondo la legge Joule-Lenz, un aumento della corrente può causare il surriscaldamento dei fili e un incendio.
Spieghiamo perché la lampada di sinistra si illumina di più. Ricordiamo che quando i conduttori sono collegati in parallelo, la loro resistenza totale diventa minore di quella più piccola, cioè anche minore della resistenza dell'interruttore (che già ha quasi zero). Secondo la legge di Ohm, una diminuzione della resistenza porta ad un aumento della corrente. E l'aumento di corrente, secondo la legge di Joule-Lenz, porta ad una più forte incandescenza della spirale della lampada di sinistra.
Spieghiamo ora perché la lampada giusta si spegne. Poiché, quando i conduttori sono collegati in parallelo, la tensione su ciascuno di essi è la stessa, le tensioni sulla lampada di destra e sull'interruttore sono le stesse. Secondo la legge di Ohm U=IR. Come abbiamo scoperto nel paragrafo precedente, la resistenza di questa connessione è quasi nulla, cioè R»0. Sostituendo zero nella formula, otteniamo: U=I·0=0. Cioè, la tensione sull'interruttore e sulla lampada è zero (più precisamente, molto piccola). Questa tensione chiaramente non è sufficiente per mantenere la lampada accesa, quindi si spegne.

Utilizzato per proteggere gli apparecchi elettrici dai cortocircuiti. interruttori. Il loro scopo è quello di spegnere l'alimentazione se la corrente aumenta oltre il valore consentito. Nella foto a destra vedete auto un fusibile con una base a vite come una lampada. Tali fusibili (colloquialmente "spine") sono avvitati in cartucce speciali che sono montate sul muro.
Ci sono anche micce. In essi, la parte principale è un filo sottile (circa 0,1 mm di diametro) fatto di stagno o piombo (vedi figura sotto). In caso di forte aumento della corrente, si scioglie quasi istantaneamente e il circuito si apre interrompendo la corrente. A differenza dei fusibili automatici "riutilizzabili", i fusibili sono apparecchi elettrici usa e getta.

Se assumiamo che i fili che forniscono corrente al cablaggio dell'appartamento siano realizzati in alluminio e abbiano un diametro di 1 mm, l'area della sezione trasversale del cavo sarà 100 volte più piccola. Inoltre, guardando la tabella, possiamo notare che la resistività del piombo è circa 10 volte maggiore di quella dell'alluminio. Pertanto, la resistenza del filo è circa 1000 volte la resistenza di un filo di alluminio della stessa lunghezza.
Poiché il filo e il fusibile (cioè il filo al suo interno) sono collegati in serie, l'intensità della corrente in essi è la stessa. Poiché, secondo la legge di Joule-Lenz, Q \u003d I2Rt, quindi, la quantità di calore rilasciata nel filo in ogni momento è 1000 volte maggiore rispetto al filo. Ecco perché il filo si scioglie e il cablaggio elettrico rimane intatto. Attualmente, i fusibili non sono praticamente utilizzati nella tecnologia, lasciando il posto a quelli automatici.

Qualsiasi persona il cui lavoro sia correlato alla manutenzione dell'ingegneria elettrica è molto ben consapevole dei problemi di cui è irto un cortocircuito (cortocircuito). A volte è considerato un danno. Questo non è vero. Un cortocircuito è un processo o, se lo si desidera, un'operazione di emergenza di una sezione di un impianto elettrico. Ma le conseguenze di ciò portano davvero a danni. La definizione generalmente accettata recita: “Un cortocircuito è una connessione diretta di due o più punti in un circuito elettrico con potenziali diversi. È una modalità di funzionamento anormale (non intenzionale)."

Per capire cosa succede esattamente nel circuito nel momento in cui si verifica un cortocircuito, è necessario ricordare i principi di funzionamento degli elementi del circuito. Immagina il circuito più semplice composto da due conduttori e un carico (ad esempio una lampadina). In condizioni normali, c'è un movimento diretto di particelle elementari cariche nel conduttore, dovuto all'influenza costante della sorgente. Si spostano da un polo all'altro della sorgente attraverso due sezioni di filo e una lampada. Di conseguenza, la lampada emette luce, poiché le particelle svolgono una certa quantità di lavoro al suo interno.

Quando la direzione del movimento cambia continuamente, ma in questo caso non è importante. Il numero di elettroni che passano attraverso una determinata sezione del circuito per unità di tempo è limitato dalla resistenza della lampada, dei conduttori, della sorgente EMF. In altre parole, la corrente non cresce indefinitamente, ma corrisponde a uno stato stazionario.

Ma per qualche motivo, l'isolamento nella sezione del circuito è danneggiato. Ad esempio, la lampada è stata inondata d'acqua. In questo caso diminuisce. Di conseguenza, la corrente che scorre attraverso il circuito è limitata dalla resistenza totale della fonte di alimentazione, dai fili e dall'"istmo" d'acqua sulla lampada. Di solito questo importo è così insignificante da non essere preso in considerazione nei calcoli (ad eccezione dei calcoli specializzati).

Il risultato è un aumento pressoché infinito della corrente, determinato dalla classica legge di Ohm. In questo caso viene spesso menzionata la potenza di cortocircuito. È determinato dal valore limite della corrente elettrica che la fonte di alimentazione è in grado di fornire prima del guasto. A proposito, ecco perché è vietato cablare (cortocircuitare) i contatti opposti delle batterie.

Sebbene nell'esempio stiamo considerando di rimuovere la resistenza della lampada dal circuito a causa dell'ingresso di acqua su di essa, ci sono molte ragioni per un cortocircuito. Ad esempio, se parliamo dello stesso schema, k.z. Può verificarsi anche se l'isolamento di almeno un filo è rotto e viene a contatto con il terreno. In questo caso, la corrente dalla fonte di alimentazione seguirà il percorso di minor resistenza, cioè nel terreno, che ha un'enorme capacità. Danni all'isolamento di due fili contemporaneamente e il loro contatto porterà allo stesso risultato.

Quanto sopra si può riassumere: i cortocircuiti possono essere con o senza terra. Non influisce sui processi in corso.

Che tipo di danno è stato discusso all'inizio dell'articolo? Come sapete, maggiore è il valore della corrente che scorre attraverso le sezioni del circuito, maggiore è il loro riscaldamento. Con sufficiente alimentazione in cortocircuito. alcune sezioni del circuito semplicemente si bruciano, trasformandosi in polvere di rame (per elementi in rame).

La protezione da cortocircuito è abbastanza semplice ed efficace. I messaggi sui danni dovuti a un cortocircuito sorgono, prima di tutto, a causa di parametri dei dispositivi di protezione selezionati in modo errato, selettività errata. Se stiamo parlando di un circuito domestico a 220 V, lo usano con un aumento eccessivo della corrente, il rilascio elettromagnetico all'interno interrompe il circuito.

Si verifica quando si collegano due fili del circuito collegati a terminali diversi (ad esempio, nei circuiti CC è "+" e "-") della sorgente attraverso una resistenza molto bassa, paragonabile alla resistenza dei fili stessi.

La corrente di cortocircuito può superare molte volte la corrente nominale nel circuito. In tali casi, il circuito deve essere interrotto prima che la temperatura dei fili raggiunga valori pericolosi.

Per proteggere i fili dal surriscaldamento e prevenire l'accensione di oggetti circostanti, nel circuito sono inclusi dispositivi di protezione - o.

I cortocircuiti possono verificarsi anche a causa di sovratensioni dovute a temporali, fulmini diretti, danni meccanici alle parti isolanti e azioni errate del personale addetto alla manutenzione.

Durante i cortocircuiti, le correnti nel circuito cortocircuitato aumentano notevolmente e la tensione diminuisce, il che rappresenta un grave pericolo per le apparecchiature elettriche e può causare interruzioni dell'alimentazione ai consumatori.

I cortocircuiti sono:

trifase (simmetrico), in cui tutte e tre le fasi sono cortocircuitate;

bifase (asimmetrico), in cui vengono cortocircuitate solo due fasi;

bifase a terra in sistemi con neutri con messa a terra sorda;

monofase sbilanciato a neutri con messa a terra.

La corrente raggiunge il suo valore massimo con un cortocircuito monofase. A seguito dell'uso di speciali misure artificiali (ad esempio, messa a terra dei neutri, messa a terra solo di una parte dei neutri), il valore più grande della corrente di cortocircuito monofase può essere ridotto al valore del cortocircuito trifase -corrente di circuito, per la quale vengono eseguiti più spesso i calcoli.

Cause di cortocircuito

Il motivo principale del verificarsi di cortocircuiti è una violazione dell'isolamento delle apparecchiature elettriche.

I difetti di isolamento sono causati da:

1. Sovratensioni (soprattutto in reti con neutro isolato),

2. Fulmini diretti,

3. Isolamento di invecchiamento,

4. Danni meccanici all'isolamento, passaggio sotto le linee di meccanismi sovradimensionati,

5. Scarsa manutenzione delle apparecchiature.

Spesso la causa dei danni nella parte elettrica degli impianti elettrici sono le azioni non qualificate del personale addetto alla manutenzione.

Cortocircuiti intenzionali

Quando si implementano schemi di collegamento semplificati per sottostazioni step-down, vengono utilizzati dispositivi speciali, che creano cortocircuiti deliberati per spegnere rapidamente il danno che si è verificato. Pertanto, insieme ai cortocircuiti casuali nei sistemi di alimentazione, ci sono anche cortocircuiti intenzionali causati dall'azione dei cortocircuiti.

Conseguenze dei cortocircuiti

A causa di un cortocircuito, le parti che trasportano corrente si surriscaldano notevolmente, il che può portare a un guasto dell'isolamento, nonché al verificarsi di grandi forze meccaniche che contribuiscono alla distruzione di parti degli impianti elettrici.

In questo caso, la normale alimentazione elettrica ai consumatori nelle sezioni non danneggiate della rete viene interrotta, poiché la modalità di emergenza di un cortocircuito in una linea porta a una diminuzione generale della tensione. Al posto di un cortocircuito, la coniugazione diventa uguale a zero, e in tutti i punti fino al luogo di un cortocircuito, la tensione diminuisce bruscamente e diventa impossibile la normale alimentazione di linee non danneggiate.

Quando si verificano cortocircuiti nel sistema di alimentazione, la sua resistenza totale diminuisce, il che porta ad un aumento delle correnti nei suoi rami rispetto alle correnti di modo normale, e questo provoca una diminuzione della tensione dei singoli punti del sistema di alimentazione, che è particolarmente grande vicino al cortocircuito. Il grado di riduzione della tensione dipende dall'opera e dalla distanza dal guasto.

A seconda della posizione e della durata del danno, le sue conseguenze possono essere locali o interessare l'intero sistema di alimentazione.

Se il cortocircuito è lontano, la corrente di cortocircuito può essere solo una piccola parte della corrente nominale dei generatori di alimentazione e il verificarsi di un tale cortocircuito viene percepito da loro come un leggero aumento del carico.

Solo in prossimità del corto circuito si ottiene una forte caduta di tensione, mentre in altri punti del sistema di alimentazione tale riduzione è meno evidente. Di conseguenza, nelle condizioni in esame, le pericolose conseguenze di un cortocircuito si manifestano solo nelle parti del sistema di alimentazione più vicine al luogo dell'incidente.

La corrente di cortocircuito, anche se piccola rispetto alla corrente nominale dei generatori, è solitamente molte volte superiore alla corrente nominale del ramo in cui si è verificato il cortocircuito. Pertanto, anche con una corrente di cortocircuito a breve termine, può causare conduttori aggiuntivi e superiori a quelli consentiti.

Le correnti di cortocircuito provocano grandi forze meccaniche tra i conduttori, particolarmente elevate all'inizio del processo di cortocircuito, quando la corrente raggiunge il suo valore massimo. Con una resistenza insufficiente dei conduttori e dei loro fissaggi, possono verificarsi guasti meccanici.

Un'improvvisa caduta di tensione profonda durante un cortocircuito influisce sul funzionamento dei consumatori. Innanzitutto, questo vale per i motori, poiché anche con una caduta di tensione a breve termine del 30-40%, possono fermarsi (i motori si ribaltano).

Il ribaltamento dei motori ha un grave impatto sul funzionamento di un'impresa industriale, poiché richiede molto tempo per ripristinare il normale processo di produzione e un arresto imprevisto dei motori può causare il rifiuto dei prodotti dell'impresa.

Con una piccola distanza e una durata sufficiente di un cortocircuito, è possibile che le stazioni operative parallele cadano fuori sincronismo, ad es. interruzione del normale funzionamento dell'intero sistema elettrico, che è la conseguenza più pericolosa di un cortocircuito.

I sistemi di corrente sbilanciata che si verificano durante i guasti a terra sono in grado di creare flussi magnetici sufficienti a indurre EMF significativi nei circuiti vicini (linee di comunicazione, condotte), pericolosi per il personale operativo e le apparecchiature di questi circuiti.

Pertanto, le conseguenze dei cortocircuiti sono le seguenti:

1. Danni meccanici e termici alle apparecchiature elettriche.

2. Incendi negli impianti elettrici.

3. Ridurre il livello di tensione nella rete elettrica, portando ad una diminuzione della coppia dei motori elettrici, alla loro frenatura, a prestazioni ridotte o addirittura al loro ribaltamento.

4. Perdita di sincronizzazione dei singoli generatori, centrali elettriche e parti dell'impianto elettrico e insorgenza di incidenti, anche di impianto.

5. Influenza elettromagnetica sulle linee di comunicazione, comunicazioni, ecc.

A cosa serve il calcolo delle correnti di cortocircuito?

Un cortocircuito del circuito provoca in esso un processo transitorio, durante il quale la corrente può essere considerata come la somma di due componenti: armonica forzata (periodica, sinusoidale) ip e libera (aperiodica, esponenziale) ia. La componente libera diminuisce con la costante di tempo Тk = Lk/rk = xk/ωrk mentre il processo transitorio decade. Il valore istantaneo massimo iу della corrente totale i è chiamato corrente di shock e il rapporto di quest'ultima con l'ampiezza Ipm è il coefficiente di shock.

Il calcolo delle correnti di cortocircuito è necessario per la corretta scelta delle apparecchiature elettriche, la progettazione della protezione e dell'automazione dei relè e la scelta dei mezzi per limitare le correnti di cortocircuito.

I cortocircuiti (cortocircuiti) di solito si verificano attraverso resistenze transitorie: archi elettrici, corpi estranei nel punto danneggiato, supporti e loro messa a terra, nonché resistenza tra i fili di fase e la terra (ad esempio, quando i fili cadono a terra ). Per semplificare i calcoli, le singole resistenze transitorie, a seconda del tipo di danno, vengono prese uguali tra loro o uguali a zero (cortocircuito “metallico” o “sordo”).