Se formează un scurtcircuit din cauza scurtcircuitului a două fire ale circuitului, care sunt conectate la contacte diferite (acesta este un plus și un minus). În acest caz, acest lucru se întâmplă printr-o rezistență mică, care poate fi comparată cu rezistența firului în sine. În acest caz, curentul poate depăși de mai multe ori valoarea nominală. Pentru a preveni incendiul, circuitul electric trebuie întrerupt înainte ca firele să atingă o temperatură critică.

Ce este un scurtcircuit?

În fiecare zi, oriunde ne-am afla, închidem circuitul electric. În acest caz, nu se întâmplă nimic periculos, deoarece atunci când conectați ștecherul echipamentului electric la o priză, energia electrică este convertită în:

• energie mecanică;
• putere termala.

Aceste tipuri de închidere pot fi numite condiționat „lung”. Un scurtcircuit este, în termeni simpli, un fel de energie care se exprimă sub forma unei scântei, pop sau foc. Aceasta este o astfel de stare când rezistența sarcinii în sine devine mai mică decât rezistența sursei de alimentare. În cazul unui scurtcircuit, curentul crește instantaneu, ceea ce duce la o eliberare puternică de căldură. Acest lucru - la rândul său - poate duce la topirea cablurilor și la aprinderea ulterioară a acestuia. Un astfel de scurtcircuit nu numai că poate perturba performanța unui element de circuit electric, ci poate duce și la o scădere a tensiunii de intrare a altor consumatori.

În modul normal de funcționare, curentul circulă între firele de fază și neutru numai atunci când este conectată o sarcină, ceea ce o limitează la un nivel sigur pentru cablarea electrică. Cum se întâmplă un scurtcircuit? În cazurile în care există o încălcare a stratului izolator, care duce la un scurtcircuit de plus și minus, curentul ocolește sarcina și curge între aceste fire. Acest tip de contact se numește „scurt”, datorită faptului că ocolește aparatele electrice.

Un scurtcircuit metalic este un scurtcircuit în care rezistența de contact nu este luată în considerare. Este posibil numai dacă este pregătit special prin intermediul unei conexiuni cu șuruburi a pieselor purtătoare de curent.

Curentul de scurtcircuit este un astfel de curent care apare din cauza deteriorării izolației pieselor purtătoare de curent cu potențiale electrice diferite. De asemenea, poate apărea prin simpla conectare accidentală a unor părți conductoare cu aceleași potențiale.

Curentul de scurtcircuit de șoc este curentul maxim care apare în timpul unui scurtcircuit trifazat.

Modul de scurtcircuit este o astfel de stare a unei rețele cu două terminale atunci când ieșirile sale sunt conectate între ele folosind un conductor cu rezistență zero. În acest mod, înfășurarea secundară este scurtcircuitată. La efectuarea unui astfel de experiment, este posibil să se determine cantitatea de pierderi în înfășurările transformatorului însuși.

De asemenea, merită să știți că tensiunea de scurtcircuit a unui transformator este tensiunea care trebuie aplicată înfășurării atunci când a doua este închisă. Și apoi curentul nominal va începe să curgă în ultima înfășurare.

Cum să o detectăm și să o preveniți?

Vă puteți aminti de binecunoscuta lege a lui Ohm, care spune: „Curentul din circuit este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența”. Acesta din urmă merită să acordați o atenție deosebită în acest caz. Datorită faptului că rezistența cablajului este foarte mică, se consideră că este egală cu „0”. În cazul unui scurtcircuit, valoarea acestuia - dimpotrivă - este foarte mare, deoarece curentul începe să curgă într-un circuit închis.

Pentru a preveni un scurtcircuit, este necesar să se măsoare periodic rezistența cablajului. Dacă nu o puteți face singur, atunci ar trebui să căutați ajutor de la specialiști. Aceștia vor efectua în mod profesional toate măsurătorile legate de cablare, precum și vor ajuta la testarea transformatoarelor de curent ale instrumentelor, care, de asemenea, vă vor proteja echipamentul și vor crește siguranța la incendiu.

Luați în considerare un caz special de conectare în paralel a conductorilor - așa-numitul scurt circuit. Se numește includerea paralelă în circuit a unui conductor cu rezistență foarte mică. Luați în considerare un exemplu.
Lasă lămpile și întrerupătorul să fie conectate așa cum se arată în diagrame. Rețineți că întrerupătorul și a doua lampă sunt conectate în paralel, iar întrerupătorul închis din diagrama din dreapta este un conductor cu rezistență foarte mică. Prin urmare, conform definiției, în diagrama din dreapta există un scurtcircuit al lămpii.

Să fie selectată, de exemplu, tensiunea sursei de curent, astfel încât, atunci când întrerupătorul este deschis, ambele lămpi să nu strălucească foarte puternic - la dimmer complet (prin urmare, în prima diagramă sunt pe jumătate pictate). Dacă întrerupătorul este închis, atunci lampa din stânga va arde puternic, iar lampa din dreapta se va stinge complet. Astfel, creșterea luminozității lămpii din stânga ne indică faptul că când există un scurtcircuit în circuit, curentul crește brusc. Conform legii Joule-Lenz, o creștere a curentului poate duce la supraîncălzirea firelor și un incendiu.
Să explicăm de ce lampa din stânga se aprinde mai puternic. Amintiți-vă că atunci când conductoarele sunt conectate în paralel, rezistența lor totală devine mai mică decât cea mai mică dintre ele, adică chiar mai mică decât rezistența comutatorului (care are deja aproape zero). Conform legii lui Ohm, o scădere a rezistenței duce la o creștere a curentului. Iar creșterea curentului, conform legii Joule-Lenz, duce la o incandescență mai puternică a spiralei lămpii din stânga.
Să explicăm acum de ce se stinge lampa potrivită. Deoarece, atunci când conductoarele sunt conectate în paralel, tensiunea de pe fiecare dintre ele este aceeași, tensiunile de pe lampa din dreapta și de pe comutator sunt aceleași. Conform legii lui Ohm U=I R. După cum am aflat în paragraful anterior, rezistența acestei conexiuni este aproape zero, adică R»0. Înlocuind zero în formulă, obținem: U=I·0=0. Adică tensiunea de pe întrerupător și lampă este zero (mai exact, foarte mică). Această tensiune în mod clar nu este suficientă pentru a menține lampa strălucitoare, așa că se stinge.

Folosit pentru a proteja aparatele electrice de scurtcircuite. întrerupătoare de circuit. Scopul lor este de a opri alimentarea dacă curentul crește mai mult decât valoarea admisă. In poza din dreapta vezi auto o siguranță cu o bază cu șurub ca o lampă. Astfel de siguranțe (în mod colocvial „prize”) sunt înșurubate în cartușe speciale care sunt montate pe perete.
Există, de asemenea sigurante.În ele, partea principală este un fir subțire (aproximativ 0,1 mm în diametru) din cositor sau plumb (vezi figura de mai jos). În cazul unei creșteri puternice a curentului, acesta se topește aproape instantaneu, iar circuitul se deschide, întrerupând curentul. Spre deosebire de siguranțele automate „reutilizabile”, siguranțele sunt aparate electrice de unică folosință.

Dacă presupunem că firele care furnizează curent cablajul apartamentului sunt din aluminiu și au un diametru de 1 mm, atunci aria secțiunii transversale a firului de plumb va fi de 100 de ori mai mică. În plus, uitându-ne la tabel, putem observa că rezistivitatea plumbului este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a aluminiului. Prin urmare, rezistența firului este de aproximativ 1000 de ori rezistența unui fir de aluminiu de aceeași lungime.
Deoarece firul și siguranța (adică firul din interiorul său) sunt conectate în serie, puterea curentului în ele este aceeași. Deoarece, conform legii Joule-Lenz, Q \u003d I2Rt, prin urmare, cantitatea de căldură eliberată în fir în fiecare moment de timp este de 1000 de ori mai mare decât în ​​fir. De aceea firul se topește, iar cablajul electric rămâne intact. În prezent, siguranțele practic nu sunt folosite în tehnologie, dând loc celor automate.

Orice persoană a cărei muncă este legată de întreținerea ingineriei electrice este foarte conștientă de problemele cu care este plin un scurtcircuit (scurtcircuit). Uneori este considerat a fi deteriorare. Nu este adevarat. Un scurtcircuit este un proces sau, dacă doriți, o operare de urgență a unei secțiuni a unei instalații electrice. Dar consecințele acesteia duc cu adevărat la pagube. Definiția general acceptată spune: „Un scurtcircuit este o conexiune directă a două sau mai multe puncte dintr-un circuit electric cu potențiale diferite. Este un mod anormal (neintenționat) de funcționare.”

Pentru a înțelege ce se întâmplă exact în circuit în momentul în care apare un scurtcircuit acolo, este necesar să ne amintim principiile funcționării elementelor circuitului. Imaginați-vă cel mai simplu circuit format din doi conductori și o sarcină (de exemplu, un bec). În condiții normale, există o mișcare direcționată a particulelor elementare încărcate în conductor, datorită influenței constante a sursei. Se deplasează de la un pol al sursei la celălalt prin două secțiuni de sârmă și o lampă. În consecință, lampa emite lumină, deoarece particulele fac o anumită cantitate de muncă în ea.

Când direcția de mișcare se schimbă constant, dar în acest caz nu este important. Numărul de electroni care trec printr-o anumită secțiune a circuitului pe unitatea de timp este limitat de rezistența lămpii, conductorilor, sursei EMF. Cu alte cuvinte, curentul nu crește la infinit, ci corespunde unei stări de echilibru.

Dar din anumite motive, izolația din secțiunea circuitului este deteriorată. De exemplu, lampa a fost inundată cu apă. În acest caz, scade. Ca urmare, curentul care curge prin circuit este limitat de rezistența totală a sursei de alimentare, a firelor și a „istmului” apei de pe lampă. De obicei, această sumă este atât de nesemnificativă încât nu este luată în considerare în calcule (cu excepția calculelor de specialitate).

Rezultatul este o creștere aproape infinită a curentului, determinată de legea lui Ohm clasică. În acest caz, puterea de scurtcircuit este adesea menționată. Este determinată de valoarea limită a curentului electric pe care sursa de alimentare este capabilă să o furnizeze înainte de defecțiune. Apropo, de aceea este interzisă cablarea (scurtizarea) contactelor opuse ale bateriilor.

Deși în exemplu luăm în considerare eliminarea rezistenței lămpii din circuit din cauza pătrunderii apei pe aceasta, există multe motive pentru un scurtcircuit. De exemplu, dacă vorbim despre aceeași schemă, atunci k.z. Poate apărea și dacă izolația a cel puțin unui fir este ruptă și acesta intră în contact cu pământul. În acest caz, curentul de la sursa de alimentare va urma calea cu cea mai mică rezistență, adică în pământ, care are o capacitate uriașă. Deteriorarea izolației a două fire simultan și contactul lor va duce la același rezultat.

Cele de mai sus pot fi rezumate: scurtcircuitele pot fi cu sau fără pământ. Nu afectează procesele în curs.

Ce fel de daune s-a discutat la începutul articolului? După cum știți, cu cât valoarea curentului care curge prin secțiunile circuitului este mai mare, cu atât încălzirea acestora este mai mare. Cu o sursă de putere suficientă la scurtcircuit. unele secțiuni ale circuitului pur și simplu se ard, transformându-se în praf de cupru (pentru elemente de cupru).

Protecția la scurtcircuit este destul de simplă și eficientă. Mesajele despre daune din cauza unui scurtcircuit apar, în primul rând, din cauza parametrilor selectați incorect ai dispozitivelor de protecție, a selectivității incorecte. Dacă vorbim despre un circuit de uz casnic de 220 V, atunci îl folosesc cu o creștere excesivă a curentului, eliberarea electromagnetică din interior rupe circuitul.

Apare la conectarea a două fire de circuit conectate la terminale diferite (de exemplu, în circuitele DC este „+” și „-”) a sursei printr-o rezistență foarte scăzută, care este comparabilă cu rezistența firelor în sine.

Curentul de scurtcircuit poate depăși de mai multe ori curentul nominal din circuit. În astfel de cazuri, circuitul trebuie întrerupt înainte ca temperatura firelor să atingă valori periculoase.

Pentru a proteja firele de supraîncălzire și pentru a preveni aprinderea obiectelor din jur, dispozitivele de protecție sunt incluse în circuit - sau.

Scurtcircuitele pot apărea și din cauza supratensiunii ca urmare a furtunilor, a loviturilor directe cu fulgere, a deteriorării mecanice a pieselor izolatoare și a acțiunilor eronate ale personalului de întreținere.

În timpul scurtcircuitelor, curenții din circuitul în scurtcircuit cresc brusc, iar tensiunea scade, ceea ce prezintă un mare pericol pentru echipamentele electrice și poate provoca întreruperi în alimentarea cu energie a consumatorilor.

Scurtcircuitele sunt:

trifazat (simetric), în care toate cele trei faze sunt scurtcircuitate;

bifazic (asimetric), în care doar două faze sunt scurtcircuitate;

bifazic la masă în sistemele cu neutri împământați surd;

monofazat dezechilibrat la neutru împământat.

Curentul atinge cea mai mare valoare cu un scurtcircuit monofazat. Ca urmare a utilizării unor măsuri artificiale speciale (de exemplu, împământarea neutrelor prin împământare, împământarea doar unei părți a neutrelor), cea mai mare valoare a curentului de scurtcircuit monofazat poate fi redusă la valoarea scurtcircuitului trifazat. -curent de circuit, pentru care se efectuează cel mai adesea calcule.

Cauzele scurtcircuitelor

Principalul motiv pentru apariția scurtcircuitelor este o încălcare a izolației echipamentelor electrice.

Defecțiunile de izolație sunt cauzate de:

1. Supratensiuni (în special în rețelele cu neutri izolați),

2. Fulgerul direct,

3. Izolație îmbătrânită,

4. Deteriorări mecanice ale izolației, trecere sub liniile mecanismelor supradimensionate,

5. Întreținere slabă a echipamentului.

Adesea, cauza deteriorării părții electrice a instalațiilor electrice este acțiunile necalificate ale personalului de întreținere.

Scurtcircuite intenționate

La implementarea schemelor de conexiune simplificate pentru substații descendente, se folosesc dispozitive speciale - care creează scurtcircuite intenționate pentru a opri rapid daunele care au avut loc. Astfel, alături de scurtcircuite aleatorii în sistemele de alimentare cu energie electrică, există și scurtcircuite intenționate cauzate de acțiunea scurtcircuitelor.

Consecințele scurtcircuitelor

Ca urmare a unui scurtcircuit, piesele purtătoare de curent se supraîncălzi foarte mult, ceea ce poate duce la defectarea izolației, precum și la apariția unor forțe mecanice mari care contribuie la distrugerea unor părți ale instalațiilor electrice.

În acest caz, alimentarea normală a consumatorilor din secțiunile nedeteriorate ale rețelei este întreruptă, deoarece modul de urgență al unui scurtcircuit într-o linie duce la o scădere generală a tensiunii. La locul unui scurtcircuit, conjugarea devine egală cu zero și în toate punctele până la locul unui scurtcircuit, tensiunea scade brusc și alimentarea normală a liniilor nedeteriorate devine imposibilă.

Când apar scurtcircuite în sistemul de alimentare, rezistența sa totală scade, ceea ce duce la o creștere a curenților în ramurile sale în comparație cu curenții în modul normal și acest lucru determină o scădere a tensiunii punctelor individuale ale sistemului de alimentare, care este mai ales mare în apropierea scurtcircuitului. Gradul de reducere a tensiunii depinde de lucru și de distanța de la defecțiune.

În funcție de locația și durata deteriorării, consecințele acesteia pot fi locale sau pot afecta întregul sistem de alimentare cu energie.

Dacă scurtcircuitul este departe, curentul de scurtcircuit poate fi doar o mică parte din curentul nominal al generatoarelor de alimentare, iar apariția unui astfel de scurtcircuit este percepută de ei ca o ușoară creștere a sarcinii.

O cădere puternică de tensiune se obține doar în apropierea scurtcircuitului, în timp ce în alte puncte ale sistemului de alimentare această reducere este mai puțin vizibilă. În consecință, în condițiile luate în considerare, consecințele periculoase ale unui scurtcircuit apar doar în părțile sistemului de alimentare cu energie electrică cele mai apropiate de locul accidentului.

Curentul de scurtcircuit, deși mic în comparație cu curentul nominal al generatoarelor, este de obicei de multe ori mai mare decât curentul nominal al ramurii în care a avut loc scurtcircuitul. Prin urmare, chiar și cu un curent de scurtcircuit de scurtă durată, poate provoca conductori suplimentari și peste cel permis.

Curenții de scurtcircuit provoacă forțe mecanice mari între conductori, care sunt deosebit de mari la începutul procesului de scurtcircuit, când curentul atinge valoarea maximă. Cu o rezistență insuficientă a conductorilor și a fixărilor acestora, pot apărea defecțiuni mecanice.

O cădere bruscă de tensiune în timpul unui scurtcircuit afectează munca consumatorilor. În primul rând, acest lucru se aplică motoarelor, deoarece chiar și cu o cădere de tensiune pe termen scurt de 30-40%, acestea se pot opri (motoarele se răsturnează).

Răsturnarea motoarelor are un impact grav asupra funcționării unei întreprinderi industriale, deoarece este nevoie de mult timp pentru a restabili procesul normal de producție și o oprire neașteptată a motoarelor poate provoca respingerea produselor întreprinderii.

Cu o distanță mică și o durată suficientă a unui scurtcircuit, este posibil ca stațiile de operare în paralel să nu se sincronizeze, de exemplu. întreruperea funcționării normale a întregului sistem electric, care este cea mai periculoasă consecință a unui scurtcircuit.

Sistemele de curent dezechilibrat care apar în timpul defecțiunilor la pământ sunt capabile să creeze fluxuri magnetice suficiente pentru a induce CEM semnificative în circuitele învecinate (linii de comunicație, conducte), periculoase pentru personalul de exploatare și echipamentele acestor circuite.

Astfel, consecințele scurtcircuitelor sunt următoarele:

1. Deteriorări mecanice și termice ale echipamentelor electrice.

2. Incendii in instalatii electrice.

3. Reducerea nivelului de tensiune în rețeaua electrică, ducând la scăderea cuplului motoarelor electrice, frânarea acestora, scăderea performanțelor, sau chiar răsturnarea acestora.

4. Pierderea sincronismului generatoarelor individuale, centralelor electrice și părților sistemului electric și apariția accidentelor, inclusiv a defecțiunilor sistemului.

5. Influența electromagnetică asupra liniilor de comunicații, comunicații etc.

Pentru ce se calculează curenții de scurtcircuit?

Un scurtcircuit al circuitului determină un proces tranzitoriu în el, în timpul căruia curentul poate fi considerat ca suma a două componente: armonică forțată (periodic, sinusoidal) ip și liber (aperiodic, exponențial) ia. Componenta liberă scade cu constanta de timp Tk = Lk/rk = xk/ωrk pe măsură ce procesul tranzitoriu scade. Valoarea maximă instantanee iy a curentului total i se numește curent de șoc, iar raportul dintre acesta din urmă și amplitudinea Ipm este coeficientul de șoc.

Calculul curenților de scurtcircuit este necesar pentru alegerea corectă a echipamentelor electrice, proiectarea protecției și automatizării releelor ​​și alegerea mijloacelor de limitare a curenților de scurtcircuit.

Scurtcircuite (scurtcircuite) apar de obicei prin rezistențe tranzitorii - arcuri electrice, obiecte străine în punctul de deteriorare, suporturi și împământarea acestora, precum și rezistența între firele de fază și pământ (de exemplu, atunci când firele cad la pământ ). Pentru a simplifica calculele, rezistențele tranzitorii individuale, în funcție de tipul de deteriorare, sunt luate egale între ele sau egale cu zero (scurtcircuit „metalic” sau „surd”).