Короткие замыкания: Короткие замыкания в электроустановках

Рис. 2

В этом случае основная часть электрического тока потечёт по проводнику \(AB\), минуя потребитель тока, так как сопротивление участка \(AB\) намного меньше, чем сопротивление электроприбора.

При этом общее сопротивление цепи сильно уменьшится, а в результате, согласно закону Ома для участка цепи, сила тока в ней резко возрастёт. Возникнет короткое замыкание.

Коротким замыканием называют соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.

Как известно из закона Джоуля-Ленца, количество теплоты \(Q\), выделяемое на участке цепи \(R\), пропорционально квадрату силы тока \(I\) на этом участке:

Q=I2Rt, где

\(t\) — время протекания тока по цепи.

Согласно этому закону, если при коротком замыкании ток увеличится в \(10\) раз, то количество теплоты, выделяющейся при этом, возрастёт примерно в \(100\) раз (при прочих равных условиях)!

Вот почему короткое замыкание может вызвать расплавление проводов, воспламенение изоляции и в конечном итоге привести к возгоранию горючих предметов вокруг места короткого замыкания и к пожару.
 

Чаще всего причиной короткого замыкания является нарушение изоляции проводов (из-за их износа, неправильной эксплуатации и т.п.). Также причиной короткого замыкания могут быть механические повреждения в электрической цепи или в электроприборе, а также перегрузки сети.

Короткие замыкания и выбор электрооборудования

В книге рассмотрены методы расчета коротких замыканий, простых и сложных несимметричных режимов в электроэнергетических системах, термического и электродинамического воздействия токов короткого замыкания на проводники и электрические аппараты,методы и способы ограничение токов короткого замыкания,особенности расчетов коротких замыканий в электроустановках напряжением до 1кВ.

Краткое содержание:

1.Основные сведения;

2.Расчетные условия коротких замыканий;

3.Параметры элементов электроэнергетической системы,необходимые для расчета коротких замыканий;

4.Составление расчетной схемы и схемы замещения;

5.Расчет трехфазных коротких замыканий в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1кВ;

6.Методы расчетов нессимметричных режимов в трехфазных электрических цепях;

7.Методика составления схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательности;

8.Несимметричные короткие замыкания;

9.Расчет токов и напряжений при продольной несимметрии;

10.Расчет токов и напряжений при сложных несимметричных повреждениях;

11.Сопротивления различных элементов электроэнергетической системы по отношению к токам обратной и нулевой последовательности;

12. Термическое воздействие токов короткого замыкания на проводники и электрические аппараты;

13.Электродинамическое воздействие токов короткого замыкания на проводники и электрооборудование;

14.Методы и средства ограничения  токов короткого замыкания;

15.Выбор электрооборудования;

16.Выбор и проверка шинных конструкций;

17.Короткие замыкания в электроустановках напряжением до 1кВ;

18.Расчет коротких замыканий на компьютере;

19.Устройства защитного отключения — эффективное электрозащитное средство;

Книга предназначена для специалистов электроэнергетиков.

Короткие замыкания в силовой цепи тяговых электродвигателей и в высоковольтной цепи вспомогательных машин

Страница 22 из 27

В зависимости от места к. з. в силовой цепи тяговых электродвигателей и в высоковольтной цепи вспомогательных машин сопровождаются отключением БВ тяговой подстанции, БВ электровоза от тока уставки или под воздействием одного из дифференциальных реле. После срабатывания одного из этих аппаратов перевести главную рукоятку контроллера машиниста на нулевую позицию, выключить вспомогательные машины, электропечи, быстродействующий выключатель. Если снялось напряжение в контактной сети, то следует опустить токоприемники. Затем поднять токоприемники, включить быстродействующий выключатель, поочередно каждую вспомогательную машину и электропечи. Главную рукоятку контроллера машиниста перевести с нулевой позиции на первую и по срабатыванию БВ тяговой подстанции или электровоза, а также по сигнальным лампам «БВ» и дифференциальных реле определить цепь или ее участок с к. з.

Снимается напряжение в контактной сети при подъеме токоприемника или подается и снимается при поднятом токоприемнике

Возможные причины:

1. к. з. в крышевом оборудовнии — перекрытие изоляторов токоприемника, токоведущего угольника, крышевого разъединителя, полиэтиленового шланга цилиндра токоприемника или изолятора главного ввода, пробой конденсатора С1 или грозового разрядника Рр ;
2. к. з. в аппаратах высоковольтной камеры — пробой конденсатора С2, перекрытие изолятора неподвижного контакта заземляющего разъединителя Рз2, стойки шинного разъединителя РзЗ, изолятора предохранителя ПрЗ вольтметра контакной сети или панели резистора R14.

При подаче напряжения на крыше электровоза или в высоковольтной камере возможны отсветы дуги, ее треск или дым.

Порядок действий локомотивной бригады (выписка из инструкции 1ДТ-ЦЭ/860 от 09.10.2001):

1. в интервале до одной минуты, после снятия напряжения, отключают тяговые двигатели, вспомогательные машины, отопление пассажирского поезда и контролируют показание киловольтметра контактной сети. В случае подачи напряжения продолжают движение в тяговом режиме;
2. в интервале от первой до второй минуты в случае неуспешной подачи напряжения на одной (двух) секциях наполняют сжатым воздухом резервуары токоприемников РС7 (примечание авторов) и опускают токоприемники, предварительно выключая вышеуказанные цепи;
3. в интервале от 2 до 4 мин останавливают поезд, если это не было выполнено ранее. Токоприемники поднимать запрещается, так как энергодиспетчер проверяет устройства энергоснабжения на короткое замыкание.

Успешное включение БВ (МВ) тяговой подстанции свидетельствует об исправном состоянии устройств энергоснабжения;

1. в интервале от 4 до 6 мин (от 4 до 10 мин от первоначального снятия напряжения) по указанию ДНЦЛ на перегонах и ДСП на станциях локомотивные бригады поочередно поднимают токоприемники, внимательно наблюдая за состоянием крышевого оборудования с целью визуального обнаружения к.з. по вышеуказанным признакам.

При наличии напряжения в контактной сети возобновляют движение в тяговом режиме. Если же в это время произойдет отключение БВ тяговой подстанции, то это свидетельствует о наличии короткого замыкания на ЭПС;

1. энергодиспетчер по истечении 2 мин с момента этого отключения повторно подает напряжение в контактную сеть. Если вновь произойдет отключение тяговой подстанции, третья подача напряжения производится через 3 мин после предыдущего отключения. После снятия напряжения вновь подача его в контактную сеть прекращается. Машинист опускает токоприемники и сообщает о повреждении электровоза энергодиспетчеру через ДСП.

Действия локомотивной бригады. После вызова вспомогательного локомотива или в ожидании работников ЭЧК в каждой секции осмотреть аппараты высоковольтной камеры, электрически соединенные с крышевым оборудованием, на предмет пробоя или перекрытия по поверхности стоек аппаратов или изоляторов и отключить их от этого оборудования:

1. перекрытие изолятора главного ввода или пробой конденсатора С2 — прогары на его кожухе, копоть на стенке высоковольтной камеры под этим кожухом. При опущенных токоприемниках снять кожух с главного ввода. При перекрытии изолятора главного ввода, что определяется визуально, ожидать прибытие вспомогательного докомотива. При пробое конденсатора С2, в результате которого происходит его вспучивание или разрыв корпуса, отсоединить от конденсатора провод 003 и заизолировать его;
2. перекрытие стойки РзЗ — от верхнего зажима отсоединить два провода 003 и соединить их вместе и заизолировать;
3. перекрытие изолятора ПрЗ — отсоедиить провод 003 и заизолировать;
4. перекрытие панели резистора R14 — отсоединить провод 003 и заизолировать.

Примечание. Главный ввод на монтажной схеме — зажим КЛ1. Он представляет из себя фарфоровый изолятор, напрессованный на латунную шпильку, имеющую резьбу с обоих концов. Верхняя его часть имеет основание, закрепленное на крыше электровоза. На верхнем конце шпильки при помощи гайки закреплена медная луженая пластина, которая при помощи плетеного медного шунта соединяет главный ввод с неподвижным контактом разъединителем Рз1. Нижняя часть изолятора расположена в машинном отделении на стенке высоковольтной камеры справа, вверху от центральной двери высоковольтной камеры вместе с конденсатором С2. Закрыта кожухом, окрашенным в желтый цвет. На нижний конец шпильки навернут держатель, к которому закрепляются подводящие провода к БВ и провод к Рз2.
Для определения к. з. в крышевом оборудовании можно применить следующий метод прозвонки контрольной лампой: при опущенных токоприемниках, выключенном БВ, включенной кнопке «Сигнализация» подключить один провод контрольной лампы к проводу Э801 на верхней блокировке БВ, а другой — к подводящим проводам БВ. Лампа при открытой двери высоковольтной камеры будет гореть полным накалом, так как соединена с корпусом через контакты Рз2.
Выйти из В В К, закрыть двери при отсутствии к.з., лампа должна погаснуть. Если она продолжает гореть, значит, в крышевом оборудовании к.з. Для частичной прозвонки на к.з. поочередно отключают крышевой разъединитель Рз1 каждой секции до погасания контрольной лампы. Оно свидетельствует о к.з. перед крышевым разъединителем Рз1, которое выражается в перекрытие изоляторов токоприемника, в пробоях конденсатора С1, искрового промежутка разрядника Ppi, устройства У1. В этом случае опускают токоприемник поврежденной секции, а Рз1 оставляют в положении «Выключено».
Необходимо отметить, что такой способ прозвонки малоэффективен, так как при помощи его вызваниваются только глухие короткие замыкания: токоведушая часть крышевого оборудования непосредственно касается крыши электровоза или токоведущая часть аппарата, соединенная электрически с крышевым оборудованием, соприкасается со своим каркасом или с одним из каркасов аппаратов высоковольтной камеры.

Отключается БВ одной из секций на электровозах ВЛ11 при включении, после отпускания кнопки «Возврат БВ» возможно снятие напряжения в контактной сети

Данную неисправность устанавливают визуальным осмотром элементов следующих аппаратов на наличие пробоя стоек или перекрытия их поверхности: изоляционных шпилек опорной конструкции БВ, стойки второго от кабины КЭ ПкС, стоек линейных контакторов К10 и К1 под верхними кронштейнами, изоляционной панели датчика напряжения ДкН системы САУРТ, плюсовой отключающей катушки дифференциального реле РДФ2, стоек электромагнитных контакторов К51, К52, К53, К54, К55 со стороны кронштейнов неподвижных контактов.

Возможные причины неисправностей и действия локомотивной бригады
БВ1 — пробой изолированных шпилек опорной конструкции или перекрытие по их поверхности на стальные угольники. В зависимости от повреждений остальных элементов БВ выполнить одну из контакторных защит.
КЭ ПкС второй от кабины — перекрытие по поверхности стойки.
При несправности на головной секции А от среднего 5 (рис. 16.1, а) и нижнего 6 кронштейнов отсоединить провода 008,009, пластину Π1 и соединить провода между собой и заизолировать. От верхнего кронштейна 4 отсоединить провод 125-1 и надежно заизолировать. Следовать на всех соединениях тяговых электродвигателей;

16.1. Монтажная схема режимных переключателей на электровозах ВЛ 11 с № 490

При неисправности на средней секции или на головной секции Б (рис. 16.1, б) от среднего 5 и нижнего 6 кронштейнов отсоединить провода 008 и 009, соединить их вместе и надежно заизолировать. От верхнего кронштейна 4 отсоединить провод 125-1 и также заизолировать. Следовать только на СП- и П-соединениях тяговых электродвигателей.
Для следования только на С-соединении до ближайшей станции, на которой меняют электровоз, от среднего 5 и верхнего 4 кронштейнов отсоединить провода 009 и 125-2, соединить их вместе и надежно заизолировать. От нижнего кронштейна 6 отсоединить провод 008 и также заизолировать.
Линейный контактор К10 — пробой изоляционной стойки под верхним кронштейном или перекрытие по ее поверхности от кронштейна на хомутик крепления стойки к каркасу блока аппаратов № 1. На электровозах с № 490 при втором варианте монтажной схемы — то же самое, но под нижним кронштейном.
На электровозах до № 489 отсоединить от верхнего кронштейна (рис. 16.2) провод 008-1 и надежно заизолировать. У вентиля вынуть якорь или отсоединить провод от его катушки.
На электровозах с № 490 при первом варианте монтажной схемы (рис. 16.3) отсоединить от верхнего кронштейна провода 008-1, 008-3 и 008-4, соединить их вместе и надежно заизолировать. Вынуть якорь у вентиля или отсоединить провод от его катушки.
При втором варианте монтажной схемы (рис. 16.4) от нижнего кронштейна отсоединить провода 008-1, 008-2 и 008-4. Соединить их вместе и заизолировать. Вынуть якорь у вентиля или отсоединить провод от его катушки.
В обоих случаях следовать на всех соединениях тяговых электродвигателей. На П-соединении переходят при скорости не менее 35 км/ч. При выборе реостатных позиций будут провалы и броски тока (в цепь тяговых электродвигателй введена одна группа пускового резистора). Поэтому при больших токах тяговых электродвигателей следовать только на С- и СП-соединениях.
Рис 16.2. Монтажная схема пневматических контакторов на электровозах ВЛ 11 до № 489

Рис 16.3. Первый вариант монтажной схемы пневматических контакторов на электровозах ВЛ 11 с № 490
Линейный контактор К1 — пробой изоляционной стойки под верхним кронштейном или перекрытие по ее поверхности от этого кронштейна на хомутик крепления стойки к каркасу блока аппаратов № 1.
На электровозах до № 489 от верхнего кронштейна отсоединить провод 009 (см. рис. 16.2), от нижего кроншейна контактора КЗ отсоединить и отогнуть перемычку. Провод 009 закрепить на этом кронштейне вместе с проводами 011 и 011-2.
На электровозах с № 490 от верхнего кронштейна отсоединить провод 009 (см. рис. 16.3 и 16.4). От нижнего кронштейна отсоединить провода 011, 011-2 и перемычку. Перемычку отогнуть и соединить с проводами 009, 011 и 011-2. В обоих случаях при больших токах тяговых электродвигателей следовать на С- и СП-соединениях тяговых электродвигателей.
Датчик напряжения ДкН системы С А УРТ (на электровозах с № 490) — перекрытие по панели. Отсоединить от него провод 009 и надежно заизолировать.
Катушки дифференциального реле РДФ2 — пробой изоляции плюсовой отключающей на магнитопровод. От зажимов 12 и 11 (рис. 16.5) отсоединить провода 202, 008-2, соединить вместе и надежно заизолировать. Закоротить контакты реле 405-406 в цепи удерживающей катушки БВ.

Рис 16.4. Второй вариант монтажной схемы пневматических контакторов на электровозах ВЛ 11 с № 490

Контактор К51 — перекрытие по поверхности стойки кронштейна 2 неподвижного контакта.
Головная секция А. От кроштейна 2 (рис. 16.6) отсоединить подводящий провод 202, перемычку 202-1, соединить их вместе, нарастить дополнительной перемычкой с зажимами типа «крокодил» и соедини ть с проводами 203 и 203-1 на кронштейне 1 подвижного контакта. Выключить кнопку «Вентилятор» на ЩПР БлКн7 и включить мотор-вентиляторы на низкую скорость.
Средняя или головная секция Б. От кронштейна 2 отсоединить провод 202 и перемычку 202-1, соединить их вместе и заизолировать. Мотор-вентиляторы включить на низкую скорость.
Контакторы К52 или К54 — перекрытие по поверхностям стоек кронштейнов неподвижных контактов. От кронштейна 1 неисправного контактора отсоединить перемычки 202-1 и соединить вместе. Соответствующую группу электропечей не включать.
При недостаточном обогреве кабины у неисправного контактора отсоединить провод от зажима 2 и соединить его с отсоединенными перемычками. Группа электропечей, включаемая неисправным контактором, будет обогревать кабину после включения БВ.
Контактор К53 — перекрытие по поверхности стойки кронштейна 2 неподвижного контакта. От кронштейна 2 отсоединить перемычки 202-1 и соединить их вместе. Преобразователи не включать.
Контактор К55 — перекрытие по поверхности стойки кронштейна 2 неподвижного контакта. От кронштейна 2 отсоединить провод 202-2 и перемычку 202-1, соединить их вместе и заизолировать. Выключить кнопку «Компрессор « на щитке параллельной работы БлКн7.
На двухсекционном электровозе при недостаточной производительности оставшегося в работе мотор-компрессора на обоих цилиндрах компрессора отвернуть всасывающие фильтры или выполнить п. 17.1.
Примечание. В качестве дополнительных перемычек для наращивания проводов используются перемычка на блоке предохранителей ПР1 и ПР2 (с Nq 490 — ПР1), расположенных на блоке аппаратов № 1 около форкамеры, перемычка между верхними кронштейнами контакторов К23 и К24, шина (с Nq 241 — провод) между десятым КЭ ПкТи КБ45. Кроме того, чтобы удлинить провода, подсоединенные к верхним кронштейнам контакторов, можно подрезать часть шпагата, крепящего провода верхнего пучка силовых проводов. Для удлинения проводов, подсоединенных к нижним кронштейнам контакторов, вывернуть часть болтов, крепящих нижний пучок силовых проводов.
Болты с гайками для соединения силовых проводов снимают по одному с панелей высоковольтных реле, промежуточных реле, низковольтных электромагнитных контакторов и др.

Рис. 16.5. Монтажная схема токовых реле РТЗЗ, РТ34, электромагнитных контакторов К56, К57 (я) и дифференциального реле РДФ2 (б) на электровозах ВЛ 11 и ВЛ11^м

Рис. 16.6. Монтажная схема электромагнитных контакторов (а) и переключателей ПкВ (б) в двухсекционном исполнении на электровозах ВЛ11 и ВЛ11^м
В качестве надежной изоляции используют диэлектрические коврики, резиновые перчатки. Допускаются увязка отдельно отсоединенных проводов своей изоляционной частью к верхнему или нижнему пучку силовых проводов без касания наконечниками корпуса, воздушные промежутки между кронштейном аппарата, отсоединенными перемычками и шинами.

Отключается БВ одной из секций на электровозах ВЛ 11м при включении, после отпускания кнопки «Возврат БВ» возможно снятие напряжения в контактной сети

Данную неисправность определяют визуальным осмотром элементов следующих аппаратов на наличие пробоя стоек или перекрытия по их поверхности: изоляционных шпилек опорной конструкции БВ любой из секций, стоек линейных контакторов К10 и стойки К1 на головной секции А под верхним кронштейном, панели Π1 на головной секции А. Обращают внимание на состояние стоек КЭЗ и 2 ПкП на головной секции А и КЭЗ ПкП на любой средней или головной секции Б под нижними кронштейнами, под одним из кронштейнов КЭ1 ПкП на головной секции А, стойки обходного реостатного контактора К21 на головной секции А под нижним кронштейном, изоляционной панели датчика напряжения ДкН системы САУРТ, отключающей катушки дифференциального реле РДФ2, стоек электромагнитных контакторов К51, К52, К53, К54, К55 со стороны кронштейнов неподвижных контактов.

Возможные причины неисправностей и действия локомотивной бригады

БВ — пробой изолированных шпилек опорной конструкции или перекрытие по их поверхности на стальные угольники этой конструкции. В зависимости от повреждений остальных элементов БВ выполнить одну из контакторных защит.
КЭЗ ПкП головной секции А — пробой изоляционной стойки под нижним кронштейном 2 или перекрытие по ее поверхности от этого кронштейна на хомутик крепления стойки к карасу ПкП. От верхнего кронштейна 1 (рис. 16.7) отсоединить и отогнуть перемычку. От нижнего кронштейна 2 отсоединить провод 008 и перемычку к пластине 1. Провод 008 закрепить на нижнем кронштейне 2 КЭ2. Перемычку заизолировать. Следовать на всех соединениях тяговых электродвигателей.

КЭЗ ПкГ1 средней секции А. Пробой изоляционной стойки под нижним кронштейном 2 или перекрытие по ее поверхности от этого кронштейна на хомутик крепления стойки к карасу ПкГ1.
От верхнего кронштейна 1 (см. рис. 16.7) отсоединить и отогнуть перемычку. От нижнего кронштейна 2 отсоединить провод 008, закрепить его на нижнем кронштейне 2 КЭ2. В контроллере машиниста надеть изоляционные трубки на повижные контакты 51-52 и 47-48 КЭ. На рейке зажимов соединить между собой перемычками провода Э587, 9564 и 9649. С первой позиции соберется схема СП-соединения тяговых электродвигателей. Следовать только на СП- и П-соединениях тяговых электродвигателей.
Для следования только на С-соединении до первой станции, на которой меняют электровоз, от верхнего кронштейна 1 отсоединить и отогнуть перемычку. От нижнего кронштейна 2 отсоединить провод 008 и надежно заизолировать.

Рис. 16.7. Монтажная схема группового переключателя ПкП на электровозах ВЛ 11м
КЭЗ ПкГ1 головной Б или средней секции — пробой изоляционной стойки под нижним кронштейном 2 или перекрытие по ее поверхности от кронштейна на хомутик крепления стойки к карасу ПкП.
От верхнего кронштейна 1 (см. рис. 16.7) отсоединить и отогнуть перемычку. От нижнего кронштейна 2 отсоединить провод 008 и закрепить его на нижнем кронштейне 2 К92. В контроллере машиниста надеть изоляционные трубки на подвижные контакты 51-52 и 47-48 КЭ. На рейке зажимов соединить между собой перемычками провода 9587. 9564 и 9649. С первой позиции соберется схема СП-соединения тяговых электродвигателей. Следовать только на СП- и П-соединениях тяговых электродвигателей.
Для следования только на С-соединении до первой станции, на которой меняют электровоз, от верхнего кронштейна 1 отсоединить и отогнуть перемычку. От нижнего кронштейна 2 отсоединить провод 008 и надежно заизолировать.
КЭЗ ПкГ1 головной секции А — пробой изоляционной стойки под нижним кронштейном 2 или перекрытие по ее поверхности от кронштейна на хомутик крепления стойки к карасу ПкП. От верхнего кронштейна 1 (см. рис. 16.7) отсоединить и отогнуть перемычку. Отсоединить перемычку между нижними кронштейнами 2 КЭ1 и КЭ2 и провод 009-2. Провод 009-2 закрепить на нижнем кронштейне 2 КЭ1 вместе с проводом 009. Следовать на всех соединениях тяговых электродвигателей.
Пластина П1 — перекрытие по поверхности или выгорание пластины под крепежными болтами. От каждого зажима (табл. 4) отсоединить все провода и соединить их вне зажима пластины так, как они были соединены на пластине.
КЭ1 ПкГ1 головной секции А — пробой изоляционной стойки под любым из кронштейнов или перекрытие по ее поверхности на хомутик крепления стойки к карасу ПкП. От верхнего кронштейна 1 (см. рис. 16.7) отсоединить провод 040 и надежно заизолировать. От нижнего кронштейна 2 КЭ2 отсоединить провод 009 и перемычку. Перемычку отогнуть и соединить с проводом 009 или отсоединить перемычку и отогнуть от нижнего кронштейна 2 КЭ2, провод 009 закрепить на этом кронштейне.
Таблица 4
Монтаж силовых проводов на пластине П1 и КЭ 1, 2, 3 и 6 ПкП на электровозах ВЛ 11М

В контроллере машиниста надеть изоляционные трубки на подвижные контакты 51-52 и 47-48 КЭ. На рейке перемычками соединить между собой провода Э587, Э564 и Э649. С первой позиции соберется схема СП-соединения тяговых электродвигателей. Следовать только на СП- и П-соединениях тяговых электродвигателей.
Для следования только на С-соединении до первой станции, на которой меняют электровоз, от верхнего кронштейна 1 отсоединить провод 040. От нижнего кронштейна 2 отсоединить провод 009 и перемычку. Перемычку отогнуть и соединить с ней провода 040 и 009.
Обходной реостатный контактор К21 головной секции А — пробой изоляционной стойки под нижним кронштейном или перекрытие по ее поверхности от этого кронштейна на хомутик крепления стойки к карасу блока аппаратов № 1. В зависимости от монтажной схемы существует два варианта выхода.
При первом варианте (рис. 16.8) от верхнего кронштейна 1 отсоединить провода 028, и 028-3 отогнуть шину к кронштейну 2 контактора К18. Провода 028, 028-3 и отогнутую шину соединить вместе и надежно заизолировать. От нижнего кронштейна отсоединить провод 040 и заизолировать.
При втором варианте (рис. 16.9) от верхнего кронштейна 1 отсоединить провод 028. От нижнего кронштейна 2 отсоединить провод 040. Каждый из проводов надежно заизолировать по отдельности.
При любом из вариантов выхода в контроллере машиниста надеть изоляционные трубки на подвижные контакты 51-52 и 47-48 КЭ. На рейке зажимов соединить провода Э587, Э564 и Э649 перемычками. С первой позиции соберется схема СП-соединения тяговых электродвигателей. Следовать на СП- и П-соединениях.
Линейный контактор К10 любой из секций — в зависимости варианта монтажной схемы возможен пробой изоляционной стойки под нижним или верхним кронштейном, перекрытие по ее повехности от этого кронштейна на хомутик крепления стойки к карасу блока аппаратов № 1.
В первом варианте монтажной схемы (см. рис. 16.8) от верхнего кронштейна 1 отсоединить провода 008-1, 008-3 и 008-4. Соединить их вместе и надежно заизолировать.
При втором варианте монтажной схемы (см. рис. 16.9) от нижнего кронштейна 2 отсоединить провода 008-1, 008-3 и 008-4. Соединить их вместе и надежно заизолировать.

Рис. 16.8. Первый вариант монтажной схемы пневматических контакторов и БК на электровозах ВЛ11^м
При обоих вариантах монтажной схемы вынуть якорь вентиля или отсоединить провод от его катушки.
В обоих случаях следовать на всех соединениях тяговых электродвигателей. На П-соединение переходят при скорости не менее 35 км/ч. При выборе реостатных позиций будут провалы и «броски» тока (в цепь тяговых электродвигателей введена одна группа пускового резистора). Поэтому при больших токах тяговых электродвигателей следовать только на С-и СП-соединениях.
Линейный контактор К1 головной секции А — пробой изоляционной стойки под нижним кронштейном или перекрытие по ее поверхности от этого кронштейна на хомутик крепления стойки к каркасу блока аппаратов № 1.
При первом варианте монтажной схемы (см. рис. 16.8) от нижнего кронштейна контактора К1 отсоединить провод 009. От верхнего кронштейна отсоединить провод ОН и перемычку. Перемычку отогнуть, соединить ее с проводами 009 и 11-2 надежно заизолировать.

Рис. 16.9. Второй вариант монтажной схемы пневматических контакторов и БК на электровозах ВЛ11^м
При втором варианте монтажной схемы от нижнего кронштейна 2 контактора К1 (см. рис. 16.9) отсоединить провод 011-2 и шину к нижнему кронштейну 2 контактора КЗ. От верхнего кронштейна 1 отсоединить провод 009. Провод 011, шину, провод 009 соединить дополнительной перемычкой вместе или соединить провод 011-2 и шину, а провод 009 закрепить на нижнем кронштейне контактора КЗ. При больших токах тяговых электродвигателей следовать на С- и СП-соединении.
Датчик напряжения ДкН системы САУРТ — перекрытие по поверхности панели. Отсоединить от него провод 009 и надежно заизолировать.
Катушка дифференциального реле РДФ2 — пробой изоляции плюсовой отключающей. От зажимов 12 и 11 отсоединить провода 202, 008-2, соединить их вместе и надежно заизолировать. Закоротить контакты реле в цепи удерживающей катушки БВ проводах 405-406 (зажимы 3 и 7 на РДФ2).
Контактор К51 — перекрытие по стойке 2 кронштейна неподвижного контакта.
Головная секция А. От кронштейна 2 (см. рис. 16.6) отсоединить подводящий провод 202 и перемычку 202-1, соединить их вместе, нарастить перемычкой и соединить с проводами 203 и 203-1 на кронштейне 1 подвижного контакта. Выключить кнопку «Вентилятор» на щите параллельной работы БлКн7 и включить мотор-вентиляторы на низкую скорость.
Средняя или головная секция Б. От кронштейна 2 (см. рис. 16.6) отсоединить провод 202 и перемычку 202-1, соединить их вместе и заизолировать. Мотор-вентиляторы включить на низкую скорость.
Контакторы К52 или К54 — перекрытие по стойкам кронштейнов неподвижных контактов. От кронштейна 1 (см. рис. 16.6) каждого из контакторов отсоединить перемычки 202-1 и соединить их вместе. Соответствующую группу электропечей не включать. При недостаточном обогреве кабины на неисправном контакторе отсоединить провод от зажима 2 и соединить его с отсоединенными перемычками. Группа электропечей, включаемая неисправным контактором, будет обогревать кабину после включения БВ.
Контактор К53 — перекрытие по стойке кронштейна 2 неподвижного контакта. От кронштейна 2 отсоединить перемычки 202-1 и соединить их вместе. Преобразователи не включать.
Контактор К55 — перекрытие по стойке кронштейна 2 неподвижного контакта. От кронштейна 2 отсоединить провод 202-2 и перемычку 202-1 и соединить их вместе. Выключить кнопку «Компрессор» на щите параллельной работы БлКн7. От выключающей катушки К53 отсоединить провод 717 (см. рис. 1.4) и на его место подсоединить провод 704, отсоединив его от катушки контактора К55. От низа контактора К53 отсоединить силовой провод 224 (их может быть два — отсоединить оба). На его место подсоединить провод 213, отсоединив его от низа контактора К55. Все отсоединенные провода заизолировать. При недостаточной длине нарастить их перемычками или подрезать подмотку пучков проводов и вытянуть их из пучка.
Примечание. В качестве дополнительных перемычек для наращивания проводов используются перемычка на блоке предохранителя ПР 1, шина между верхними кронштейнами контакторов К23 и К24. Кроме того, чтобы удлинить провода, подсоединенные к верхним кронштейнам контакторов, можно подрезать часть шпагата, крепящего провода верхнего пучка силовых проводов. Для удлинения проводов, подсоединенных к нижним кронштейнам контакторов, вывернуть часть болтов, крепящих нижний пучок силовых проводов.
Болты с гайками для соединения силовых проводов снимают по одному с панелей высоковольтных реле, промежуточных реле, низковольтных электромагнитных контакторов и др.
В качестве надежной изоляции используют диэлектрические коврики, резиновые перчатки. Допускаются увязка отдельно отсоединенных проводов своей изоляционной частью к верхнему или нижнему пучку силовых проводов без касания наконечниками корпуса, воздушные промежутки между кронштейном аппарата, отсоединенными перемычками и шинами.

Короткое замыкание. Что это такое и какие они бывают

Короткое замыкание. Каждый слышал это словосочетание. Многие видели надпись «Не закорачивать!» Часто, когда ломается какой-нибудь электроприбор, говорят: «Коротнуло!» И несмотря на негативный оттенок этих слов, профессионалы знают, что короткое замыкание – не печальный приговор. Иногда с коротким замыканием (КЗ) бороться бессмысленно, а порой и принципиально невозможно. В этой статье будут даны ответы на самые важные вопросы: что такое короткое замыкание и какие виды КЗ встречаются в технике.

Начнем рассматривать эти вопросы под необычным углом – узнаем, в каких случаях короткие замыкания неизбежны и где они не играют роль повреждений. Возьмем за оба конца обыкновенный металлический провод. Соединим концы вместе. Провод замкнулся накоротко – произошло КЗ. Но так как в цепи отсутствуют источники электрической энергии и нагрузка, такое короткое замыкание никакого вреда не несет. В некоторых областях электротехники КЗ, которое мы рассмотрели, играет на руку, например, в электрических аппаратах и электрических машинах.

Взглянем на однофазное реле или пускатель, в конструкции которых есть магнитная система с подвижными частями — электромагнит, притягивающий якорь. Из-за постоянно меняющейся полярности тока, текущего в обмотках электромагнита, его магнитный поток периодически становится равен нулю, что вызывает дребезжание якоря, появляются вибрации и характерное, знакомое всем электрикам гудение. Чтобы избавиться от этого явления, на торец сердечника электромагнита или якоря прикрепляют короткозамкнутый виток – кольцо или прямоугольник из меди или алюминия. Из-за явления электромагнитной индукции в витке создается ток, создающий свой магнитный поток, компенсирующий пропадание основного магнитного потока, создаваемого электромагнитом, что приводит к уменьшению или исчезновению вибраций, разрушающих конструкцию.

Так же на руку играет короткое замыкание и в роторе асинхронного электродвигателя. Благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого обмотками статора, с короткозамкнутым ротором, в роторе по уже упомянутому закону появляются свои токи, создающие свое поле, что приводит ротор во вращение. Конечно, важно грамотное проектирование электродвигателя или электрического аппарата, чтобы токи, протекающие в короткозамкнутых элементах, не приводили к перегреву и порче изоляции основных обмоток.  

Подобным образом понятие «короткое замыкание» используется применительно к трансформаторам. Люди, так или иначе связанные с энергетикой, знают, что одна из важнейших характеристик трансформатора – это напряжение короткого замыкания, U_КЗ, измеряемое в процентах. Возьмем трансформатор. Одну из его обмоток, скажем, низшего напряжения (НН) закоротим амперметром, сопротивление которого, как известно, принимается равным нулю. Обмотку высшего напряжения (ВН) подключаем к источнику напряжения. Повышаем напряжение на обмотке ВН до тех пор, пока ток в обмотке НН не станет равным номинальному, фиксируем это напряжение. Делим его на номинальное напряжение высшей стороны, умножаем на 100%, получаем U_КЗ. Эта величина характеризует потери мощности в трансформаторе и его сопротивление, от которого зависит ток короткого замыкания, ведущий к повреждениям.

Поговорим наконец о коротких замыканиях, несущих негативные последствия. Такие короткие замыкания появляются, когда ток от источника питания протекает не через нагрузку, а только через провода, обладающие ничтожно маленьким сопротивлением. Например, трехфазный кабель питается от трансформатора, и одним неосторожным движением ковша экскаватора происходит его повреждение – две фазы закорачиваются через ковш. Такое КЗ называют двухфазным. Аналогично по количеству замкнутых фаз называют другие КЗ. Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью не является коротким, но может представлять угрозу жизни живых существ. Металлическим называют КЗ, в котором переходное сопротивление равно нулю – например, при болтовом или сварочном соединении. Токи КЗ в зависимости от напряжения и вида повреждения могут достигать тысяч и сотен тысяч ампер, приводить к пожарам и колоссальным электродинамическим усилиям, «выворачивающим» шины и провода. Защита от КЗ может осуществляться автоматическими выключателями или предохранителями, а в высоковольтных сетях – средствами релейной защиты и автоматики.

Главное же средство от повреждающих коротких замыканий – грамотное проектирование, эксплуатация, и своевременная проверка средств защиты от КЗ.

Короткие замыкания можно обнаружить при помощи нового малопотребляющего устройства

При этом сигнал возбуждения появляется благодаря маломощному DC/DC регулятору U1. Выходное напряжение данной схемы — 100 мВ, а максимальный ток не превышает 100 мА за счёт выходного резистора 1 Ом. Важно, что напряжение не должно быть высоким, т.к. в противном случае возможно появление дефектов полупроводниковых компонентов и нарушение корректного функционирования чувствительных цепей.

Поскольку величины напряжений весьма малы, для их измерения применяются четырехпроводные щупы с зажимами Кельвина, при этом вторые провода подключены таким образом, чтобы располагаться недалеко от наконечников. Ток смещения проходит через щупы и закороченный участок схемы, что вызывает незначительное падение напряжения между наконечниками щупов.

Это низкое напряжение поступает на преобразователь напряжение-частота по схеме Кельвина через измерительные провода. С ростом сопротивления цепи происходит и увеличение частоты, которую можно настроить необходимым образом используя потенциометр VR1.

Выходной сигнал преобразователя напряжение-частота подается на триггер U4 с целью формирования прямоугольных выходных импульсов, управляющих звуковым излучателем SP1.

В период, когда щупы не находятся в контакте со схемой, выходная частота возрастает до 6 кГц, а для выключения звука применяется выход усилителя ошибки U2.

Для настройки щупов перед первым измерением ими прикасаются к схеме в точке короткого замыкания, вращая при этом подстроечный резистор VR1. Так устанавливается «ноль щупов». Теперь при движении щупов вдоль проводника частота начнёт расти или уменьшаться по мере того, как щуп будет удаляться от проводника или приближаться к нему соответственно. Потенциометр даёт возможность использовать немаленький диапазон частот, значение которых пользователь выбирает самостоятельно. Так, при настройке закороченных щупов на нулевую частоту чувствительность прибора составит 100 Гц на миллиом. А если при 0 Ом значение частоты будет равным 1 кГц, то чувствительность схемы составить 1 кГц на миллиом.

При этом в разомкнутом состоянии щупов ток, необходимый для корректной работоспособности устройства составит не более 10мА от источника питания (батареи) в 9В, хотя и при звуке нормальной громкости ток тем не менее не увеличивается более 20мА.

Источник: rlocman.ru

Короткие замыкания в системах электроснабжения.: fraukorps — LiveJournal

Каково определение КЗ? Пожалуй, выскажусь просторечно, чтобы легче разъяснить смысл, так вот, это непредусмотренное электрическое соединение точек в любой электроустановке (будь то утюг или телевизор) при котором ток превышает допустимый. В связи с этим короткие замыкания могут быть трёхфазными, когда замыкание произошло между тремя фазами, двухфазным – между двумя, и наиболее частое однофазное, наблюдаемое в 60-92% случаев. При однофазном замыкании происходит соединение фазы с нулевым (нейтральным) проводником, в том случае когда он заземлён, кстати на основе этого существует распространённый способ защиты от поражений электрическим током, который называется занулением, но о нём в другой раз.

Причины коротких замыканий разнообразны, часто это механическое повреждение изоляции – проколы, разрезы кабеля при земляных работах, сверлении отверстий, пробивке борозд, неправильной обрезке изоляции при монтаже проводки, поломка фарфоровых изоляторов, падение опор высоковольтных линий, старение и увлажнение изоляции, набросы на высоковольтные линии, перекрытие фаз животными или вследствие атмосферных перенапряжений. При отключении нагруженной линии разъединителем возникающая дуга может перекрыть изоляцию между фазами.

Фото 2. Дуга при отключении разъединителем.

Короткое замыкание может быть устойчивым, в случае когда условия для его возникновения сохраняются во время бестоковой паузы, то есть во время снятия напряжения с установки или ещё проще её отключения от сети. Такие неустранимые КЗ вызваны механическими повреждениями, например оплавление изоляции из-за длительного перегрева, из-за чего фазные провода расположенные рядом постоянно контактируют друг с другом. При неустойчивом типе КЗ ликвидируются самостоятельно во время бестоковой паузы, например перекрытие изоляторов высоковольтных линий из-за атмосферных перенапряжений.

Последствия коротких замыканий это увеличение силы тока в том самом непредусмотренном соединении и снижение напряжения в различных точках электроустановки. Возникшая короткозамкнутая цепь сопровождается формированием дуги в этом месте, которая и выводит из строя установку, а высокие токи вызывают нагрев токоведущих частей и изоляторов, которые могут загореться. Снижение напряжения приводит к нарушению работы механизмов, при падении напряжения ниже 70% от номинального происходит остановка электродвигателей.

Фото 3. Последствия короткого замыкания для розетки.

Понимая сам механизм формирования КЗ и исходящую от него опасность несложно догадаться, что первостепенной задачей становится отключение повреждённого участка, то есть в случае возгорания бытового прибора его надо немедленно выключить из розетки. Тушить водой горящие устройства подключенные к сети бесполезно, если же пожар распространяется в электроустановочных изделиях, например внутри розетки, то лучше временно обесточить всю квартиру и спокойно разбираться в причинах. Дожидаться появления огня конечно не стоит, если есть запах перегретого пластика, то лучше отключить устройство и вызвать специалиста. С целью борьбы с последствиями КЗ существуют и промышленные методы, которыми необходимо воспользоваться, речь идёт об использовании релейной защиты и автоматических выключателей различной конструкции устанавливаемых в электрических щитках. Специализированные выключатели, которые часто именуют «автоматами» имеют быстродействующий механизм срабатывающий за миллисекунды, что предохраняет электроустановки от поломки, а человека от удара электрическим током. Задача предохранения электросетей от КЗ заключается в расчёте величин в ходе проектирования, при этом во время выбора аппаратуры за расчётный ток КЗ принимают ток трёхфазного замыкания, так как он вызывает наибольшие значения.

4 основных причины короткого замыкания

Короткое замыкание возникает, когда электричество отклоняется от намеченного пути и завершает свой путь более коротким путем — маршрутом с меньшим сопротивлением. Это происходит, когда подача электричества прерывается из-за неисправности установленной проводки. Если короткое замыкание в вашей электрической системе не будет обнаружено и своевременно устранено, оно может вызвать искры, дым, пожар или поражение электрическим током.

Прежде чем мы перейдем к распространенным причинам короткого замыкания в доме, краткий урок естествознания поможет вам лучше понять, как работают электрические цепи.

Провода для электрических цепей

Для замыкания цепи требуются два провода: горячий провод (несущий отрицательный электрический заряд) и нейтральный провод (несущий положительный электрический заряд). Если в системе есть неисправность и ток выходит из любого из этих проводов, то в дело вступает заземляющий провод. Заземляющий провод проходит параллельно горячему и нейтральному проводу и, по сути, является резервным проводом, который направляет ток обратно на землю, если он отклоняется от предполагаемого пути.Если в вашем доме нет системы заземления, повышается риск возгорания.

Короткое замыкание и замыкание на землю

Короткое замыкание и замыкание на землю — это термины, относящиеся к электрическим коротким замыканиям. Когда электрики используют термин «короткое замыкание», они обычно имеют в виду ситуацию, когда горячий провод касается нейтрального провода. С другой стороны, «замыкание на землю» происходит, когда горячий провод касается заземленной части вашей электрической системы, такой как металлическая настенная коробка или прибор.В обоих случаях большой ток выходит за намеченный путь.

Распространенные причины короткого замыкания

1. Плохие соединения

Если крепления проводов ослабнут и провисают, два провода могут столкнуться друг с другом и вызвать короткое замыкание. Если вы заметили, что горячий провод и нейтральный провод соприкасаются, не затягивайте провода самостоятельно; вы можете быть сильно шокированы. Вызовите электрика, чтобы решить проблему за вас.

2. Старение и устаревшая проводка

Провода и изоляция проводов со временем изнашиваются.Типичный срок службы электрической системы составляет 30–40 лет. Если ваша система старше этой, она может быть небезопасной.

Если ваш дом был построен в 1970-х годах или ранее, в нем все еще может быть алюминиевая проводка. Алюминий быстрее изнашивается и легче перегревается, чем медь, что подвергает ваш дом большему риску возгорания. Кроме того, старые системы электропроводки не были рассчитаны на то, чтобы справляться с количеством электроэнергии, которое требуется современным домам.

Если электрическая система вашего дома устаревает, возможно, пришло время обновить ее.Вызовите доверенного электрика, который проведет осмотр и порекомендует лучший способ действий.

3. Неисправность электропроводки прибора

Короткие замыкания могут возникать в приборах из-за неисправной вилки, неисправного шнура питания или неисправности самого прибора.

4. Поврежденная изоляция

Горячий и нейтральный провода имеют изоляцию, предотвращающую соприкосновение двух проводов и возникновение короткого замыкания. Однако со временем эта изоляция может изнашиваться или повредиться.Будьте осторожны, чтобы случайно не проткнуть электрические провода, проделав отверстия для гвоздей и шурупов в стене. Также следите за признаками того, что вредители прогрызают изоляцию и проводку, регулярно проверяя рабочие места и ремонтируя любые трещины или дыры, которые вы видите по всему дому.

Как определить короткое замыкание

Короткое замыкание в электрической системе обычно довольно очевидно. Могут перегореть предохранители или прерыватель цепи может срабатывать неоднократно. Часто, когда происходят эти события, вы будете слышать громкий хлопок.Если вы часто сталкиваетесь с этими событиями, как можно скорее вызовите электрика, чтобы он проверил вашу систему.

Если вы считаете, что в вашей домашней электрической системе где-то произошло короткое замыкание, обратитесь к электрику, имеющему опыт устранения этих проблем. Чтобы получить дополнительную информацию, советы и рекомендации по электричеству в вашем доме или на работе, подпишитесь на наш блог!

Что такое короткие замыкания | Дэвид Грей Электротехнические услуги

Короткое замыкание — это когда электрический ток течет по неправильный или непреднамеренный путь с небольшим электрическим сопротивлением или без него.Это может вызвать серьезные повреждения, возгорание и даже небольшие взрывы. Фактически, короткие замыкания являются одной из основных причин структурного пожары по всему миру. Если вы когда-нибудь видели искры в электрическая панель, скорее всего, это короткое замыкание, вызвавшее их.

Что вызывает короткое замыкание?

Существует ряд факторов, которые могут привести к короткому замыканию. Вот некоторые из наиболее частых причин.

• В проводке попала вода или другая жидкость.
• Неисправная изоляция или ненадежные соединения могут привести к и нейтральные провода, контактирующие друг с другом.
• Проколы гвоздями и винтами, вызывающие ухудшаться.
• Ненормальное нарастание электрического тока в помещении вашего дома. система электропроводки.
• Распространенные вредители, такие как крысы, мыши и белки, жуют провода.

Старые или неисправные приборы с поврежденными вилками или электропитанием шнуры также могут вызвать короткое замыкание.Это потому, что когда устройство подключено к розетке электросети по сути становится продолжением схемы.

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание создает опасность поражения электрическим током или возгорания. К счастью, в системе электропроводки вашего дома предусмотрены различные средства защиты против этих опасностей.

• Схема выключатели или предохранители используют внутреннюю систему пружин или сжатый воздух для обнаружения изменений электрического тока.Они предназначены для разрыва цепи соединения при любой неровности имеет место.
• Прерыватели цепи замыкания на землю, или GFCI, как они обычно известные, обеспечивают аналогичную функцию автоматических выключателей. Они тоже чувствуют изменения в текущем потоке, но гораздо более чувствительны, чем автоматические выключатели, автоматически отключающие ток в малейшее чувство колебания.
• Прерыватели цепи дугового замыкания (AFCI) защищают от дугового разряда, явление, возникающее при слабых электрических соединениях и вызывающее электричество прыгать между металлическими контактами.Эти устройства предвидеть короткое замыкание и отключать питание, прежде чем оно сможет достичь состояния короткого замыкания. Где GFCI защищают от шока, AFCI — лучшее решение для предотвращения пожаров, вызванных: дуга.

Как устранить короткое замыкание

Эту работу лучше доверить профессионалам, но есть кое-что. вы можете проверить самостоятельно. Например, если автоматический выключатель регулярно отключается сразу после сброса, возможно, у вас проблема с проводкой где-то в цепи или в приборе что с этим связано.Взгляните на всю мощь шнуры подключены к розеткам в цепи срабатывания. Если вы заметили повреждения или похоже, что пластиковая изоляция распалась, отключите прибор от сети, а затем снова включите автоматический выключатель. Если цепь теперь остается активной, вы можете быть уверены, что прибор был проблемой.

Устранение неисправности проводки цепи обычно должно выполняться профессиональный электрик. Ремонт предполагает отключение цепи, открыв розетку и распределительные коробки для проверки проводов и подключения и произвести необходимый ремонт.Вам также могут потребоваться изменения в вашем электрическая панель дома. Это определенно не работа для большинство мастеров!

Если вы подозреваете, что у вас короткое замыкание в Джексонвилл, штат Флорида, дом, наша команда высококвалифицированных электриков здесь, чтобы помочь. Связаться с David Gray Electrical Услуги онлайн сегодня или позвоните нам по телефону (904) 724-7211, чтобы узнать более.

Короткое замыкание | Определение короткого замыкания на Dictionary.com

существительное Электричество.

ненормальное, обычно непреднамеренное состояние относительно низкого сопротивления между двумя точками с разным потенциалом в цепи, обычно приводящее к протеканию избыточного тока.

ВИКТОРИНЫ

ВИКТОРИНА ДЛЯ СЕБЯ НА «БЫЛ» ПРОТИВ. «МЫ»!

Вы были готовы к викторине по этой теме? Ну вот оно! Посмотрите, насколько хорошо вы можете различать использование слов «было» и «было» в этой викторине.

Вопрос 1 из 7

«Было» используется для обозначения прошедшего времени «быть», а «был» — только для сослагательного наклонения прошедшего времени.

Происхождение короткого замыкания

Впервые зарегистрировано в 1875–80

Слова рядом с коротким замыканием

Определение короткого замыкания (2 из 2)

короткое замыкание

[shawrt-sur-kit] SHOW IPA

/ ˌʃɔrtˈsɜr kɪt / PHONETIC RESPELLING

глагол (используется с объектом)

1. , чтобы вывести из строя (прибор, выключатель и т. Д.) Путем короткого замыкания.
2. для передачи (тока) в виде короткого замыкания.

, чтобы обойти, помешать, помешать или расстроить: плохая погода помешала моим планам на отпуск.

глагол (используется без объекта)

Электричество. вызвать короткое замыкание или выйти из строя из-за короткого замыкания.

Происхождение короткого замыкания

Впервые зарегистрировано в 1870–75

Dictionary.com Несокращенный На основе Несокращенного словаря Random House, © Random House, Inc.2021

Слова, относящиеся к короткому замыканию

Примеры предложений из Интернета для короткого замыкания

• Как показано в этом списке наказание обычно сводится к краткосрочному тюремному заключению и / или умеренно значительному штрафу.

• Точность, необходимая для создания такой сплоченной, абсолютно убедительной работы за 12 лет, просто замечательна.

• Короче говоря, отцовству уделяется мало внимания в политических дебатах.

• Но качества, которые Марио Куомо привнес в общественную жизнь — сострадание, порядочность, приверженность принципам, — по-прежнему остаются дефицитными.

• Короче говоря, мы нашли способы передать сообщения о неудачах или несоответствиях.

• Иногда стебли совсем голые; в других случаях они частично разветвлены; в любом случае ветви короткие.

• Многие из их пушечных ядер, которые не дотянули до нас, были собраны и возвращены им с мощным эффектом.

• Он был высок и имел знакомую фигуру, и свет костра играл в взъерошенных кудрях его коротких светлых волос.

• Они имеют яйцевидную форму и лежат парами встык, часто образуя короткие цепочки.

• И поскольку он был очень быстрым бегуном на короткие дистанции, он встретил Дедушку Крота как раз в тот момент, когда старик полз по берегу.



Изучить Dictionary.com

Британский словарь определений для короткого замыкания

существительное

неисправное или случайное соединение между двумя точками с разным потенциалом в электрической цепи, обход нагрузки и установление пути с низким сопротивлением через по которому может течь чрезмерный ток.Это может вызвать повреждение компонентов, если цепь не защищена предохранителем

глагол короткое замыкание

вызвать или вызвать короткое замыкание

(tr) для обхода (процедура, регулирование и т. Д.)

(tr) препятствовать или расстраивать (планы и т. д.)

Иногда (для смыслов 1, 2) сокращается до: short

Collins English Dictionary — Complete & Unabridged 2012 Digital Edition © William Collins Sons & Co. Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Publishers 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Научные определения короткого замыкания

Электрический путь в цепи, который заставляет большую часть тока течь вокруг или от другого пути в схема.Случайные короткие замыкания, особенно между высоким и низким напряжением источника питания, могут вызвать протекание очень сильного тока, что может привести к повреждению или перегреву цепи.

Научный словарь американского наследия® Авторские права © 2011. Издано издательской компанией Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения короткого замыкания

Электрическая цепь, в которой цепь с очень низким сопротивлением была открыта, как правило, случайно.Когда сопротивление падает, электрический ток (см. Также ток) в цепи становится очень высоким и может вызвать повреждение цепи и вызвать возгорание.

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторские права © 2005 издательской компании Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Что такое короткое замыкание? И почему это опасно?

Короткое замыкание может произойти случайно и повредить ваш дом и бытовую технику. Вот некоторая информация, которая поможет вам понять, что такое короткое замыкание и почему оно опасно.

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание происходит, когда часть провода, по которому проходит ток, касается другого провода и дает электричеству путь с меньшим сопротивлением.Вкратце, короткое замыкание дает электрическому пути наименьшего сопротивления между двумя точками, что означает, что короткое замыкание будет производить больше тепла и приведет к ожогам и пожарам.

Что вызывает короткое замыкание?

Шорты могут быть результатом множества проблем. Обратите внимание на некоторые из наиболее распространенных причин короткого замыкания.

• Неисправная изоляция: Старая или неисправная изоляция позволяет контактировать нейтралью и проводам под напряжением, что может вызвать короткое замыкание.
• Ослабленные соединения: Электрические крепления могут ослабнуть, и иногда нейтраль и провода под напряжением могут соприкасаться, что приводит к короткому замыканию.
• Домашние вредители: Домашние вредители, такие как мыши, крысы и белки, иногда могут грызть провода. Это также может привести к перекрещиванию нейтральных и находящихся под напряжением проводов и вызвать короткое замыкание.
• Приборы: В старых или сломанных приборах со временем могут возникать короткие замыкания. Поэтому рекомендуется регулярно проверять их у специалиста.

Короткое замыкание — это ненормальное электрическое соединение, которое позволяет дополнительному электричеству проходить через ваши переключатели, приборы и розетки. Дополнительное тепло, генерируемое дополнительным электричеством, также может вызвать возгорание поврежденных проводов и достичь легковоспламеняющихся частей вашего дома.

Оголенные или оборванные провода, а также пережеванные или поврежденные шнуры также могут стать причиной короткого замыкания. Поэтому, если вы заметили оборванный или поврежденный шнур, вы должны немедленно отключить его.

Также убедитесь, что ваши токопроводящие материалы хорошо изолированы и нет риска, что ваше электрическое оборудование приведет к короткому замыканию. Также важно регулярно проверять электрооборудование. Избегайте плотной намотки или складывания проводов, а также не перегружайте цепи слишком большим количеством подключаемых или электрических устройств.

В случае короткого замыкания или любой другой угрозы безопасности вашего дома домашняя система безопасности может оказаться действительно полезной.Система безопасности может предупредить вас, как только произойдет короткое замыкание, чтобы вы могли принять меры, чтобы избежать большего ущерба. Кроме того, система безопасности защитит вас и вашу семью от многих других угроз безопасности.

Если вам нужна дополнительная информация о коротких замыканиях или системах безопасности, свяжитесь с нашими дружелюбными сотрудниками сегодня!

10 советов по выявлению и устранению короткого замыкания

Устранение короткого замыкания может показаться сложной задачей, но это не обязательно.Для большинства людей схема короткого замыкания выглядит как схема ракетного корабля. Если вы когда-либо сталкивались с коротким замыканием без какого-либо предыдущего опыта, вы, вероятно, знаете, насколько это неприятно. Информация, представленная в этой статье, поможет вам определить короткое замыкание и что делать при его обнаружении. Прочтите наши 10 советов по выявлению и устранению короткого замыкания ниже.

Короткое замыкание в цепи

Электроэнергия течет по цепи. Короткое замыкание возникает, когда поток энергии выходит за пределы предполагаемого потока.Какой бы ни была причина этого прерывания, вы должны немедленно устранить короткое замыкание. В противном случае короткое замыкание может быть опасным для вас, устройства или автоматического выключателя, а также стать причиной пожара.

Короткое замыкание можно определить по перегоревшим предохранителям, срабатыванию автоматического выключателя или трескающемуся звуку при включении прибора. Как только вы определите, что есть короткое замыкание, вы можете приступить к поиску причины и решения.

Изолировать цепь

При устранении короткого замыкания сначала попытайтесь изолировать цепь.Каждая розетка в вашем доме получает питание от автоматического выключателя. У каждого выключателя есть розетки и приборы в одной цепи. Например, ваш холодильник, плита и приборы вдоль одной стены могут принадлежать к одной цепи. Устройства и розетки на соседней стене могут принадлежать другой цепи. Идентификация цепи потенциально поможет определить, с каким выключателем вы можете иметь дело в процессе. Конечно, отключение соответствующего прерывателя может уменьшить ваш страх получить удар током или потратить больше предохранителей.

Проверьте устройства в затронутой цепи

Проверьте все устройства, подключенные к одной цепи. Отключите каждый из них и осмотрите их на предмет видимых повреждений, например:

• Изоляция плавленого провода
• Дым идет от двигателя прибора

После того, как вы отключите их все, устранить короткое замыкание может быть так же просто, как сбросить автоматический выключатель. В противном случае, возможно, придется заменить предохранитель. Обычно это доходит до самой проблемы, но бывают случаи, когда вам нужно выйти за рамки этого набора действий.

Вам нужны подходящие инструменты

Для исправления короткого замыкания требуется несколько специальных инструментов, которых нет в обычном ящике для инструментов. Также требуется несколько общих инструментов. Прежде чем приступить к устранению короткого замыкания, убедитесь, что у вас под рукой есть следующее:

• Вольт / омметр — Также называемый мультиметром, он может измерять сопротивление, напряжение и Ом.
• Отвертка — В зависимости от вашей розетки и рассматриваемого устройства вам может потребоваться обычная отвертка с плоской или крестообразной головкой.
• Плоскогубцы — Вы можете использовать их для удаления проводов и других элементов, с которыми вы работаете.
• Инструмент для зачистки проводов — Возможно, вам придется обнажить большую часть провода, чтобы получить лучшее соединение.

Наличие всего вышеперечисленного может ускорить ваш проект. Кроме того, вы можете использовать их в любое время, когда у вас возникнет проблема с электричеством, которую нужно решить в будущем.

Снимите провода

Выключите цепь, нажав выключатель. В противном случае можно вынуть предохранитель.Измените настройку мультиметра на вольт. Убедитесь, что внешний вид прибора показывает нулевое напряжение, поместив в него металлические щупы. Затем вы можете удалить емкость с помощью отвертки и плоскогубцев. После этого удалите провода.

Проверьте провода

Любопытно, как мультиметром найти короткое замыкание? Вы можете проверить, поступает ли какая-либо мощность по отдельному проводу, используя вольт / омметр, установив на инструменте Ом. Возможно, вам придется использовать инструменты для зачистки проводов, чтобы обнажить оголенный участок провода.Подключите один вывод измерителя к черному проводу, а другой — к белому проводу. Показание бесконечного сопротивления (O.L.) означает, что розетка является причиной, и вы должны заменить ее. Если ваш мультиметр показывает обрыв, возможно, короткое замыкание связано с проводом или автоматическим выключателем.

Снимите провода прерывателя

Чтобы продолжить устранение короткого замыкания, отключите питание главного выключателя. Снимите крышку с коробки, а также провода с неисправного выключателя. Не забудьте также отключить белый провод.

Проверить выключатель

Повторите процесс проверки выключателя и проводов внутри выключателя. Если ваш мультиметр показывает бесконечное сопротивление, замените прерыватель. Если сопротивление провода выключателя равно нулю, значит, короткое замыкание произошло именно из-за этого провода. Замените провод, чтобы устранить короткое замыкание.

Шорты можно предотвратить

Вы можете избежать устранения короткого замыкания, приняв меры предосторожности. Время от времени проверяйте блок выключателя, приборы и розетки на предмет повреждений.Если вы заметили повреждение розетки или автоматического выключателя, прекратите их использование. Обратитесь к электрику, чтобы сразу устранить проблему. Проверьте электроприборы на наличие разъемных шнуров и не используйте их, если видны оголенные провода.

Не бойтесь звонить специалисту

Если устранение короткого замыкания происходит не в вашей рулевой рубке, мы понимаем. При попытке определить и исправить короткое замыкание необходимо выполнить множество действий и проводов. Если у вас нет времени, знаний или инструментов для его устранения, обратитесь к нашим специалистам-электрикам.Мы позаботимся о ваших авариях с электричеством, когда они возникнут, чтобы вы могли заниматься своим днем ​​(или ночью), не беспокоясь о проблемах с питанием. Помните о круглосуточной службе экстренной помощи Suncoast, когда вам нужно устранить проблемы с питанием.

Выявление и предотвращение коротких замыканий

Благодаря огромному прогрессу в технологиях и широкому спектру других инновационных изобретений сегодня мы больше полагаемся на электричество, чем когда-либо прежде. Когда-то считавшееся роскошью, электричество теперь считается основной необходимостью просто потому, что сегодня почти все работает на электроэнергии.Хотя электричество имеет свою ценность и важность, оно также является причиной многих домашних пожаров и даже смертей из-за коротких замыканий. Вот несколько быстрых советов по выявлению короткого замыкания в вашем доме.

Что такое короткие замыкания?

Короткое замыкание происходит в вашем доме, когда горячий провод соприкасается с любым другим проводом, расположенным в коробке предохранителей вашего дома. Когда это происходит, создается дополнительный ток, который течет по цепи и вызывает перегорание предохранителя.Другими источниками короткого замыкания являются существующие проблемы со шнурами или переключателями, неисправная проводка в вашем доме или электрическая перегрузка.

Меры по выявлению коротких замыканий

Для начала, пытаясь определить короткое замыкание, всегда выключайте все выключатели и свет, а также отсоединяйте все электроприборы. Затем вам нужно найти сработавший автоматический выключатель и сбросить его. Если вы обнаружите, что предохранитель напрямую поврежден, обязательно замените предохранитель.

Если после сброса выключатель снова срабатывает, то есть вероятность, что короткое замыкание произошло внутри переключателя или розетки.Чтобы определить, какой из переключателей вызывает срабатывание прерывателя, вам нужно включить переключатели в доме один за другим. Когда прерыватель срабатывает в результате включения определенного переключателя, вы можете с уверенностью предположить, какой переключатель имеет короткое замыкание, требующее внимания.

Затем, если вы определили, что проблема не в переключателе, потому что вы перепробовали их все, а прерыватель не сработал, скорее всего, проблема кроется в электрическом устройстве. Выполните ту же процедуру, что и с переключателями, проверяя каждый электроприбор по очереди.Когда вы обнаружите, что выключатель срабатывает, вы определите прибор, который вызывает короткое замыкание .

Как избежать короткого замыкания

• Избегайте одновременного использования нескольких розеток и не допускайте перегрузки одной вилки. При перегрузке легко может возникнуть пожар.

• Возьмите за привычку проверять защиту цепи . Независимо от того, живете ли вы в своем доме в течение определенного периода времени или переезжаете в новый дом, всегда полезно проверить блок предохранителей или выключателей, чтобы убедитесь, что все выглядит в порядке.Возможно, будет разумно воспользоваться услугами профессионального электрика, чтобы подтвердить, что у вас нет проблем с блоком предохранителей или выключателя в вашем доме, и что он обновлен и соответствует надлежащим отраслевым стандартам.

• Обратите особое внимание на состояние электрических проводов. Провода могут изнашиваться, или резиновое покрытие, которое защищает провод, может со временем сломаться, что приведет к оголению проводов. Это может быть довольно опасно и может привести к пожару в доме. Обязательно регулярно проверяйте электрическую проводку, чтобы убедиться, что она находится в надлежащем рабочем состоянии, без повреждений или поломок.

• Когда дело доходит до вашей техники, всегда обращайтесь к руководству пользователя. При покупке, установке и использовании электроприбора важно проконсультироваться с руководством и ознакомиться с допустимой нагрузкой на электроприбор. Это важно понимать, поскольку перегрузка устройства может привести к короткому замыканию.

Электричество жизненно необходимо каждому и каждому дому.Однако, если возникла проблема с электрической системой вашего дома, не пытайтесь решить ее самостоятельно. Обратитесь к высококвалифицированным и сертифицированным электрикам в Gervais Electric, Inc., чтобы определить вашу проблему и предложить эффективное решение. Заработав узнаваемое положение лидера на рынке, наша команда готова удовлетворить все ваши потребности в электричестве и предоставить первоклассные услуги, которые просто не могут быть сопоставлены ни с одним из наших конкурентов.

Доверьте свое доверие одним из лучших в отрасли. Запланируйте домашний осмотр вашей электрической системы сегодня!

Градиенты проводимости и литиофильности направляют осаждение лития для смягчения коротких замыканий.

Структурная характеристика DRS

На рис. 2a, b показаны изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) полученных образцов BNS и DRS, соответственно. Пористость BNS достигает 90,4%, что обеспечивает большой объем для покрытия Li.Все поры BNS связаны между собой, потому что шаблон Cu был отожжен для образования спеченных шеек, что привело к непрерывной сети, как показано на дополнительном рис. 1. Взаимосвязанные поры BNS могут способствовать массопереносу ионов Li. Толщина BNS может быть легко настроена путем изменения толщины Cu-шаблона (см. Дополнительный рис. 2). На рис. 2в представлено СЭМ-изображение поперечного сечения типичного ДРС толщиной ~ 70 мкм. Как показано на изображениях, полученных методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) (рис.2d), Al и Au были локально распределены в верхней и нижней областях никелевого каркаса соответственно. Это свидетельствует об успешном изготовлении DRS.

Исследование BNS и DRS с помощью СЭМ и оптической микроскопии. СЭМ-изображения верхней поверхности a BNS и b DRS, а также c поперечного сечения DRS. d EDS-график и элементарное отображение Al, Au и Ni в поперечном сечении DRS. e — l Схематическая иллюстрация и изображения поперечного сечения процесса Li-плакирования, полученные на сканирующем электронном микроскопе: Гальваника снизу вверх в DRS с емкостью e 3, f — h 5 и i 8 мАч см ⁻² соответственно (желтыми пунктирными линиями обозначены края областей с осаждением лития). j — l Покрытие поверхности в BNS емкостью приблизительно 3 мАч см ⁻² . m Изображения поперечного сечения DRS, полученные с помощью оптической микроскопии, которые показывают процесс лития с течением времени (красная стрелка указывает направление роста лития). Фотографии n BNS и o DRS, соответственно, до и после покрытия Li. p. СЭМ и изображения элементарного картирования EDS для Li-plated DRS, который был обработан раствором CuCl ₂ в диметоксиэтане.Масштабные линейки: ( a , c , e , f , i , j , p ), 25 мкм; ( b , g , h , k , l ), 5 мкм

Протокол с ограниченной емкостью использовался для планшетов и полосок Li на DRS и BNS (конфигурация ячейки показана на Дополнительный рис. 3). На рис. 2e-i показаны изображения поперечного сечения, полученные на сканирующем электронном микроскопе Li-plated DRS-электродов с разной емкостью (3, 5 и 8 мАч см ^-2 ), а также соответствующие схематические иллюстрации нанесения Li снизу вверх.Внимательно изучив изображение поперечного сечения при минимальной емкости (рис. 2e), можно увидеть, что нижняя часть электрода DRS была почти полностью покрыта твердым Li. Однако верхняя часть оставалась пористой. По мере увеличения емкости (рис. 2f-i) Li постепенно заполнял поры, указывая на режим осаждения снизу вверх. Голая поверхность наверху (рис. 2g) и твердый Li внизу (рис. 2h) указывают на то, что Li предпочтительно наносился на нижнюю часть, где был нанесен слой золота.При увеличении емкости до 12,5 мАч см ⁻² , DRS был полностью заполнен металлическим литием (дополнительный рис. 4). Напротив, BNS демонстрирует принципиально иной механизм образования лития. Как показано на рис. 2j, верх BNS предпочтительно был осажден Li, а нижняя часть BNS оставалась инертной (рис. 2k, l). СЭМ-изображения вида сверху на дополнительном рисунке 5 дополнительно подтверждают восходящий рост для BNS и восходящий режим для DRS, которые сохранялись при циклической смене, как показано на дополнительном рисунке.6. Для типичного электрода из медной фольги дендриты лития были нанесены на верхнюю часть медной фольги (дополнительный рис. 7). В отличие от медной фольги и BNS, DRS демонстрировал осаждение Li, оторванное от границы раздела анод / сепаратор.

Чтобы визуализировать процесс нанесения покрытия снизу вверх, мы использовали оптический микроскоп для визуализации процесса нанесения покрытия. Рис. 2m показывает, что серебристо-серый металлический Li наносился постепенно снизу вверх. На рис. 2n, o показаны оптические фотографии верхней и нижней поверхностей Li-plated BNS и DRS емкостью ~ 5 мАч см ⁻² (верхняя поверхность указывает сторону, которая касается сепаратора).Эти изображения согласуются с результатами SEM, демонстрируя, что DRS преимущественно индуцировал осаждение Li снизу вверх, потому что слой Au снижает барьер зародышеобразования. Напротив, Li был нанесен на верхнюю часть BNS из-за концентрационной поляризации Li-иона. Чтобы подтвердить, что нанесенный на покрытие материал был Li, и чтобы проверить его точное местоположение, мы пропитали Li-plated DRS в растворе диметоксиэтана, содержащем CuCl ₂ , для замещения Li на Cu (см. Реакцию Li и CuCl ₂ в Дополнительных материалах). Инжир.8), поскольку Cu легче отображается с помощью технологии EDX, чем Li ³³ . Рис. 2p показывает, что Cu наблюдалась только в нижней области, что подтверждает, что твердая фаза, которая заполняла нижние поры, была металлическим Li, который находился в областях, покрытых Au.

Кулоновская эффективность

Мы измерили электрохимические свойства Li-plated DRS, а также Li-plated BNS и Cu фольги для сравнения (рис. 3). Li помещали в каждую ячейку емкостью от 1 до 7.5 мАч см ⁻² при различной плотности тока. Эти циклические испытания с ограничением мощности продемонстрировали, что DRS сохраняет более высокий CE, чем электроды из BNS и медной фольги в широком диапазоне рабочих условий. В первые несколько циклов КЭ трех образцов постепенно увеличивались до ~ 98% (рис. 3а). Однако CE клеток из Cu-фольги быстро снижается в течение следующих 80 циклов, тогда как CE клеток BNS снижается ниже 50% после ~ 190 циклов. DRS сохранял CE ∼98,1% до 500 циклов при 1 мАч ⁻² в ячейке 1 мАч см ^−2, и ∼97.0% до 350 циклов при 0,5 мАч ⁻² в ячейке 2 мАч см ⁻² . В целом КЭ DRS намного превосходит таковые у ячеек BNS и Cu-фольги. Даже при высокой плотности тока (до 5 мА · см ⁻² ) и высокой емкости (до 7,5 мА · ч · см ⁻² ) DRS сохраняет стабильный CE в течение гораздо большего числа циклов, чем BNS и медная фольга ( Рис. 3б). Высокая емкость (т. Е. Высокая загрузка Li) и скорость значительно ухудшают электрохимические характеристики анодов из BNS и Cu-фольги.Напротив, DRS может сохранять стабильный CE в этих жестких условиях испытаний, что важно для разработки безопасных высокоэнергетических батарей.

Электрохимические свойства токосъемников DRS, BNS и Cu-фольги. a , b CE для покрытия / снятия лития при различной плотности тока и мощности. c Перенапряжение нуклеации для покрытия Li в трех электродах при ~ 0,15 мА · см ⁻² . d Профили напряжения покрытия / снятия лития на DRS при различных плотностях тока. e Зазор между профилями заряда / разряда при разных плотностях тока

Чтобы понять различия в характеристиках трех анодов, кривые заряда-разряда были тщательно измерены при низком токе ~ 0,15 мА · см. ⁻² для изучения зародышеобразования. процесс. Профили потенциала на рис. 3c показывают, что фольга BNS и Cu требует приблизительно дополнительного перенапряжения ~ 40 мВ (как показано падениями кривых) для зародышеобразования по сравнению с DRS. Объяснение низкого перенапряжения заключается в том, что слой Au в DRS снижает барьер зародышеобразования для осаждения Li, что является результатом схожих структур решетки между Li ₁₅ Au ₄ и Li в системе сплава Au-Li ²³ .Как показано на рис. 3d, перенапряжения покрытия для DRS возрастают с увеличением плотности тока от 0,5 до 10 мА · см ⁻² . Однако перенапряжение зародышеобразования остается почти нулевым, что указывает на низкий барьер зародышеобразования даже при высоких токах. На рис. 3д представлен потенциальный зазор между плато покрытия и снятия изоляции. Анод из медной фольги требует более высоких перенапряжений для управления реакциями лития, чем аноды BNS и DRS, потому что медная фольга имеет значительно меньшую площадь поверхности для нанесения покрытия, чем BNS и DRS.Интересно отметить, что перенапряжения покрытия на BNS почти такие же, как и на DRS, хотя их циклические свойства значительно различаются, что означает, что режим осаждения на самом деле не выявляется только с использованием макроскопических электрических параметров (таких как общая плотность тока, перенапряжение , и сопротивление), от которых в значительной степени зависят современные методы мониторинга безопасности. Микроструктуры металлических Li-электродов играют важную роль в режимах гальваники и склонности к короткому замыканию ³⁴ .

Испытания симметричных ячеек

Чтобы исключить влияние разнородных противоэлектродов, были использованы симметричные ячейки, состоящие из двух идентичных электродов, для дальнейшего изучения того, как Li был нанесен на три токосъемника (BNS, DRS и Cu фольга, см. Рис.9 для их изображений SEM). На рис. 4а показаны длительные циклические свойства симметричных ячеек емкостью 3,5 мАч см ⁻² и плотностью тока 2 мА · см ⁻² (см. Дополнительный рис.10 для увеличенных деталей кривых напряжения). Ячейка, состоящая из электродов из медной фольги, показывает почти стабильный профиль напряжения в первые несколько циклов. Его напряжение начинает колебаться после ~ 100 циклов (~ 350 ч). Средние зазоры напряжения между профилями Li-покрытия и снятия изоляции значительно увеличиваются с увеличением количества циклов. Для ячейки BNS разрывы напряжения медленно увеличиваются от ~ 0,086 до ~ 0,104 В за ~ 240 циклов. Профили напряжения начинают быстро колебаться между циклами 250 ^-го и 360 ^-го .Случайные изменения напряжения как для BNS, так и для ячеек с медной фольгой можно отнести к нестабильной границе раздела Li / электролит ^35,36 . Более конкретно, непрерывное образование дендритов Li приводит к чрезмерному слою пассивирования или SEI ³⁷ , который может увеличивать общее электрическое сопротивление. После нескольких циклов в элементе из медной фольги происходит внезапное падение напряжения, которое может быть связано с короткими замыканиями, вызванными дендритами ^15,38,39 . Напротив, профили напряжения ячейки DRS показывают очень постоянные плато в течение каждого цикла.Промежутки напряжения обычно поддерживаются на уровне ~ 0,07 В в течение более 500 циклов (1750 ч, см. Рис. 4a и Дополнительный Рис. 11). Когда плотность тока увеличивается до 10 мА · см ⁻² , элемент DRS может работать в течение 130 циклов, что превышает срок службы элементов из Cu-фольги или BNS (рис. 4b). Коротких замыканий в ячейке DRS не наблюдалось. При плотности тока 30 мА · см ^–2 , ячейка DRS все еще может демонстрировать определенную цикличность (см. Дополнительный рис. 12). Это означает превосходное снижение проникновения дендрита Li через сепаратор.При чрезвычайно высокой емкости 40 мАч / см ⁻² (рис. 4c) элемент DRS также циклически работает намного лучше, чем элементы BNS и Cu-фольги. Мы суммировали некоторые важные отчеты по металлическим Li-анодам на дополнительном рис. 13. По сравнению с предыдущими исследованиями, DRS демонстрирует отличные электрохимические характеристики с точки зрения высокого тока и / или большой емкости.

Электрохимические свойства симметричных ячеек при циклировании с высокими скоростями и емкостями. Профили напряжения покрытия / снятия лития емкостью 3.5 мАч см ⁻² при различных плотностях тока a 2 мА · см ⁻² и b 10 мА · см ⁻² . c Профили напряжения при сверхвысокой емкости 40 мАч см ⁻² при 5 мА см ⁻² . d Оцените свойства ячеек емкостью 2 мАч см ⁻² (единица измерения каждого тока — мА см ⁻² ). Графики Найквиста трех ячеек на e 5 ^th и f 50 ^th циклах, соответственно

Затем мы измерили профили напряжения трех ячеек при различных плотностях тока (рис.4г). Гистерезис напряжения ячейки DRS увеличивается лишь незначительно с 18 до 114 мВ, когда плотность тока увеличивается с 0,5 до 5 мА · см ⁻² . Напротив, элемент из медной фольги демонстрирует гистерезис напряжения более ~ 384 мВ при высоком токе 5 мА · см ⁻² . Форма напряжения в виде пика в конце каждого цикла указывает на быстрое нарастание перенапряжения, которое может быть вызвано нестабильным SEI или аномальным истощением Li ^33,40,41 . Нестабильный профиль напряжения элемента из медной фольги подразумевает образование избыточного SEI, что также увеличивает гистерезис напряжения при больших плотностях тока.Следует отметить, что локальные плотности тока в ячейке с медной фольгой выше, чем в ячейках DRS и BNS, из-за малой площади поверхности медной фольги, которая дополнительно способствует очень большому гистерезису напряжения (дополнительный рис. ).

Для подтверждения сделанных выше выводов, основанных на профилях напряжения, мы исследовали изменение сопротивления во время циклирования с помощью спектроскопии электрохимического импеданса (EIS). На рис. 4e, f показаны графики Найквиста трех ячеек для 5 циклов ^-го и 50 ^-го .Сопротивление переносу заряда можно оценить по диаметру полукругов, который обратно пропорционален площади поверхности ⁴² . Большой диаметр полукруга элемента из медной фольги указывает на высокое сопротивление переносу заряда. Соответствующие результаты в дополнительной таблице 1 показывают, что R _ct элемента из медной фольги увеличивается более значительно во время цикла, чем у элементов DRS и BNS. Увеличение связано с образованием избыточного SEI на ячейке из Cu-фольги.Интересно отметить, что результаты EIS ячеек DRS и BNS аналогичны в 5 циклах ^-го и 50 ^-го . Однако после 200 циклов (дополнительный рисунок 15) ячейка DRS демонстрирует гораздо более низкий импеданс, чем ячейка BNS, что указывает на то, что DRS является преимуществом для длительной езды на велосипеде.

Низкотемпературные свойства

Короткие замыкания, вызванные дендритами, особенно распространены при низких рабочих температурах в литиевых батареях ^27,29,30 . Таким образом, помимо того, что было установлено выше, что DRS успешно предотвращает образование дендритов при комнатной температуре, мы исследовали его характеристики при более низких температурах.На рис. 5а, б показаны оптические фотографии верхней и нижней поверхностей DRS и BNS, которые были покрыты Li при 5 ° C и -15 ° C. Изменения цвета указывают на то, что Li предпочтительно наносится на нижнюю часть DRS как при 5 ° C, так и при -15 ° C. СЭМ-изображения (рис. 5c, d и дополнительный рис. 16) дополнительно подтверждают, что даже при низких температурах DRS индуцировало Li-покрытие снизу вверх. Напротив, Li в основном наносился на верхнюю часть BNS. Особенно при -15 ° C блестящий серебристый цвет (рис.5b) указывает на большее осаждение Li в верхней части BNS, чем при 5 ° C (рис. 5e, f). Как упоминалось выше, образование дендритов обычно благоприятно при низкой температуре. Это связано с тем, что низкая подвижность ионов Li вызывает поляризацию с высокой концентрацией, что приводит к неравномерному осаждению Li. Таким образом, нанесение покрытия снизу вверх в DRS указывает на то, что наша стратегия успешно противодействует неблагоприятному влиянию концентрационной поляризации на покрытие Li при низкой температуре.

Низкотемпературные характеристики и электрохимические свойства. Оптические изображения верхней и нижней поверхностей a DRS и b BNS до и после лития при 5 ° C и -15 ° C. c — f Поперечные СЭМ-изображения верхних областей при большом увеличении ( c , d ) DRS и ( e , f ) поверхностей BNS при 5 ° C и −15 ° С. г Профили напряжения Li-покрытия / снятия изоляции на DRS при 0.25 мА см ⁻² . Циклические свойства симметричных ячеек, состоящих из DRS, BNS или медной фольги при 0,5 мА · см ⁻² с ограниченной емкостью 1 мА · ч · см ⁻² при ч 5 ° C и i −15 ° C. Масштабные линейки: верхние изображения ( c — f ), 5 мкм; нижние изображения ( c — f ), 25 мкм

Температура также влияет на другие ключевые электрохимические свойства, такие как перенапряжение и устойчивость к циклам ^29,30,31 .Низкие температуры снижают кинетику переноса заряда на границе раздела и увеличивают сопротивление переносу ионов лития в жидком электролите, что приводит к большим перенапряжениям покрытия, как показано на вставке к рис. 5g. На кривых напряжения все еще нет провалов ниже 0 В, что указывает на то, что перенапряжение для зародышеобразования при 5 ° C и -15 ° C почти такое же, как и при комнатной температуре. На рис. 5h показаны циклические свойства трех симметричных ячеек при 5 ° C. Ячейка из медной фольги имеет шумный профиль напряжения, что указывает на нестабильный SEI.Ячейка BNS имеет относительно стабильный профиль напряжения до цикла 88 ^-го , при котором напряжение внезапно падает примерно до нуля, что означает, что дендриты лития проникли в сепаратор и вызвали короткое замыкание. Ячейка DRS поддерживает стабильный профиль напряжения более 180 циклов. Постепенно увеличивающееся напряжение после ~ 180 циклов указывает на накопление SEI без коротких замыканий. Даже при -15 ° C (рис. 5i) ячейка DRS могла бы работать 50 раз без резких изменений напряжения.Напротив, ячейки BNS и Cu-фольги показывают случайные изменения или колебания напряжения после первых нескольких циклов. Хотя при повышенной плотности тока (дополнительный рис. 17) все три элемента значительно деградируют по сравнению с рис. 5h, i, ячейка DRS превосходит ячейки BNS и Cu-фольги. Тем не менее, мы продемонстрировали, что механизм настройки покрытия Li все еще работает при низких температурах.

Анализ роста дендритов и разрушения ячеек

Чтобы изучить рост дендритов через сепаратор и помочь визуализировать разрушение ячеек в тяжелых условиях эксплуатации, мы собрали симметричные ячейки с двумя сложенными друг на друга стекловолоконными сепараторами и провели посмертный анализ после циклов с высокой скоростью и низкие температуры (рис.6) ⁴³ . Число циклов разборки ячеек примерно определялось временем выхода из строя худшей ячейки. Хорошим ячейкам разрешили еще несколько циклов (или до тех пор, пока мы не сможем визуализировать разницу в производительности). На рис. 6a – d показана внутренняя сторона одного сепаратора, используемого для наблюдения за дендритами. При комнатной температуре после ~ 150 циклов при 2 мА · см ⁻² (рис. 6а) внутренняя сторона сепаратора в ячейке из медной фольги была почти полностью покрыта черными пятнами (по сравнению с изображением свежего сепаратора. на дополнительном рис.18), что свидетельствует о проникновении большого количества дендритов лития в сепаратор ⁴² . В ячейке BNS дендриты Li появлялись по краю сепаратора после ~ 250 циклов. Напротив, для ячейки DRS на сепараторе не наблюдались дендриты даже после 300 циклов. Когда плотность тока была увеличена до 10 мА · см ^-2 (рис. 6b), дендриты Li появились на сепараторе в ячейке с медной фольгой после 50 циклов и в ячейке BNS после 100 циклов, тогда как в DRS дендриты отсутствовали. наблюдались после 100 циклов.При более низкой температуре (рис. 6в, г) разделители ячеек DRS также оставались чистыми без видимых дендритов (рис. 6д). Эти результаты предоставляют дополнительные доказательства того, что DRS может регулировать рост дендритов и уменьшать проникновение дендритов в сепаратор. Этот смягчающий механизм DRS повысит безопасность батарей в практических приложениях.

Обнаружение дендритов с использованием симметричных ячеек, включая два разделителя. Оптические изображения контактных поверхностей двух перекрывающихся разделителей после циклирования: a при 2 мА · см ⁻² и комнатной температуре (медная фольга для 150 циклов, BNS для 250 циклов и DRS для 300 циклов), b при 10 мА см ⁻² и комнатной температуре (медная фольга для 50 циклов, BNS для 100 циклов и DRS для 130 циклов), c при 5 ° C и 0.