Сопротивление при коротком замыкании: «Короткое замыкание или: что — то там замкнуло» — Объявления — Новости, объявления, события

Короткое замыкание — урок. Физика, 8 класс.

Каждый раз, когда вы вставляете вилку электроприбора в розетку, вы замыкаете электрическую цепь, и по ней начинает течь электрический ток.

Потребитель электрического тока преобразует электрическую энергию, которая к нему поступает, в другие виды энергии — механическую (например, в электродвигателях), тепловую (в утюгах, нагревательных приборах), световую (в осветительных приборах).

При создании электроприборов обязательно рассчитываются и указываются в маркировках и технических паспортах оптимальное и максимальное значение силы тока и напряжения. При превышении максимальных значений перегрев элементов прибора может нарушить их электрическую изоляцию, повлиять на работоспособность прибора.

 

Рассмотрим простейшую электрическую цепь, которая состоит из источника тока (1), выключателя (2) и потребителя электроэнергии (3), соединённых между собой проводами (рис. 1).

 

Рис. 1

 

Сила тока в этой цепи определяется по закону Ома:

 

I=UR, где

 

\(U\) — напряжение в сети;

\(R\) — сопротивление потребителя электроэнергии (электроприбора).

Сила тока прямо пропорциональна напряжению в сети и обратно пропорциональна сопротивлению, которое создаёт электроприбор.

Что произойдёт, если цепь замкнуть проводником так, как показано на рисунке 2, то есть между точками \(A\) и \(B\) напрямую?

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.

Короткое замыкание (КЗ) — явление резкого увеличения значения электрического тока в цепи вследствие уменьшения внешнего сопротивления до нуля.

Ток короткого замыкания прямо пропорционален ЭДС цепи и обратно пропорционален внутреннему сопротивлению ЭДС: \(I_{кз}=\frac{\varepsilon}{r}\).

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.

Короткое замыкание | Практическая электроника

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное  соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы.

Определение КЗ из “Элементарного учебника физики” Ландсберга

В результате короткого замыкания выходит из строя электрооборудование, происходят возгорания. О самых разрушительных последствиях коротких замыканий мы регулярно узнаем из новостных рубрик «Чрезвычайные происшествия». Что же именно происходит при КЗ? В результате чего они появляются? Какими могут быть последствия? Давайте рассмотрим подробнее эти и другие вопросы в приведенной ниже статье.

Как образуется короткое замыкание

Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

где

I – сила тока в цепи, А

U – напряжение, В

R – сопротивление, Ом

Давайте рассмотрим вот такую схему

Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления – меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

Закон Джоуля-Ленца

Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи

где

Q – это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки R_н . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.

I – сила тока в этой цепи, А

R_н – сопротивление нагрузки, Ом

t – период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке R_н , секунды

Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.

То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары. 

Существуют еще запланированные  и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.

Основные причины короткого замыкания

Все многообразие причин возникновения коротких замыканий можно свести к следующим:

• Нарушение изоляции
• Внешние воздействия
• Перегрузка сети

Нарушение изоляции вызывается как естественным износом, так и внешним вмешательством. Естественное старение элементов электросети ускоряется за счет длительного теплового воздействия тока (тепловое старение изоляции), агрессивных химических сред.

Внешние воздействия могут быть вызваны грызунами, насекомыми и другими животными. Сюда же относится и человеческий фактор. Это может быть “кривой” электромонтаж, либо несоблюдение техники электробезопасности.

Намного чаще короткое замыкание вызывается перегрузкой сети из-за подключения большого количества потребителей тока. Так, если совокупная мощность одновременно включенных в бытовую сеть электроприборов превышает допустимую нагрузку на проводку, с большой вероятностью произойдет короткое замыкание, так как сила тока в такой цепи начинает превышать допустимое значение.

Такое явление можно часто наблюдать в домах со старой проводкой, где провода чаще всего алюминиевые и не рассчитаны на современные мощные электроприборы.

Ток короткого замыкания

Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

где

I_кз – это ток короткого замыкания, А

E – ЭДС источника питания, В

R_внутр. – внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС  в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания  будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение R_внутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен I_кз =E/R_внутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

Виды коротких замыканий

В цепи постоянного тока

В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.

В цепи переменного тока

Трехфазное замыкание

Это когда три фазных провода коротнули между собой.

Трехфазное на землю

Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

Двухфазное

В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

Двухфазное на землю

Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

Однофазное на землю

Однофазное на ноль

Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю –  60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

Последствия короткого замыкания

Во время КЗ температура в зоне контакта возрастает до нескольких тысяч градусов. Помимо воспламенения изоляции, расплавления и механических повреждений выключателей и розеток и возгорания проводки, следствием замыкания может стать выход из строя компьютерного и телекоммуникационного оборудования и линий связи, которые находятся рядом, вследствие сильного электромагнитного воздействия.

Но падение напряжения и выход из строя оборудования — не самое опасное последствие. Нередко короткие замыкания становятся причиной разрушительных пожаров, зачастую с человеческими жертвами и огромными экономическими потерями.

Из-за удаленности и большого сопротивления до места замыкания защитное оборудование может не сработать. Бывают ситуации, когда ток недостаточен для срабатывания защиты и отключения напряжения, но в месте КЗ его вполне хватает для расплавления проводов и возникновения источников возгорания. Поэтому, токи коротких замыканий очень важны для расчетов аварийных режимов работы.

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа – трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

• Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
• Автоматические выключатели.
• Стабилизаторы напряжения.
• Устройства дифференциального тока.

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

• Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
• Понижающими трансформаторами.
• Распараллеливанием цепей.
• Токоограничивающими реакторами.

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Измерение сопротивления и тока короткого замыкания цепи фаза нуль »

Зачем измерять сопротивление фаза-нуль

 

Сопротивления цепи фаза нуль это полное сопротивление проводников тока от места измерения до трансформаторной подстанции. Для измерения сопротивления петли использовали прибор ИФН-300 с заводской поверкой. Чем меньше сопротивление тем лучше, тем больший ток может протекать от подстанции до потребителя. На сопротивление фаза нуль влияет качество затяжки проводов в клемниках, сечение проводов, сопротивление на автоматах, длина проводов, сопротивление обмотки трансформатора на подстанции. Сравнивая сопротивление в розетках, можем определить, где проводка и соединение качественное, а где нужно проверить проводку.

    

Второе главное назначение измерения сопротивления цепи фаза нуль это вычисление предполагаемого тока короткого замыкания. Ток короткого замыкания вычисляется по формуле: напряжение делить на полное сопротивления цепи, в современных приборах вычисляется автоматически. Знать ток нужно, чтобы понять правильно ли выбран автоматический выключатель. Например в частном доме далеко от подстанции сопротивление линии большое, ток короткого замыкания будет около 100 А. Если установлен автомат на 25 А типа С, то мгновенный (электромагнитный) расцепитель сработает только при пяти кратном превышении тока равным 125 А. А максимальный ток при коротком замыкании только 100 А, тогда при замыкании проводка будет греться, может загореться пока в автомате не сработает биметаллический размыкатель. Автомат в данном случае должен стоять на 16 А типа B и C.

 

Буквы в названии модульных автоматов которые крепятся на din рейку время-токовая характеристика автоматического выключателя означает, что мгновенный электромагнитный расцепитель сработает:

• B при 3…5 кратном превышении номинального тока;
• С при 5…10 кратном превышении номинального тока;
• D при 10…20 кратном превышении номинального тока.

 

В электрических сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью ток короткого замыкания должен быть больше тока отключения мгновенного расцепителя автоматического выключателя в 3 раза согласно ПТЭЭП пункт 3.6. Время отключения автоматического выключателя в сетях 220 В должно быть не более 0,4 с.

 

 

Измерив предполагаемый ток короткого замыкания в удлинителе получили, что ток короткого замыкания через удлинитель меньше, чем в розетке на 100 А. Это говорит о низкой мощности удлинителя из-за малого сечении проводов и некачественных контактов.

Что такое короткое замыкание по-простому — RozetkaOnline.COM

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ – это электрическое соединение разных фаз или потенциалов электроустановки между собой или с землей, не предусмотренное в нормальном режиме работы, при котором в проводниках, в месте контакта, резко возрастает сила тока, превышая максимально допустимые величины.

Если же говорить простым языком, короткое замыкание – это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи.

Как вы заметили, акцент на том, что короткое замыкание в электрической цепи — это именно незапланированный, не предусмотренный процесс, сделан не зря, ведь, по большому счету, контролируемое замыкание (некоторые еще назывыают его по-аналогии длинным) запускает электроприборы. Все они включаются в розетку, и, так или иначе, фазный провод, посредством электроприбора соединяется с нулевым, но короткого замыкания при этом не происходит, давайте разберемся почему.

Почему происходит короткое замыкание

 

Для того чтобы понять почему происходит короткое замыкание, нужно вспомнить закон Ома для участка цепи – «Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению на этом участке», формула при этом следующая:

I=U/R

 где I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление.

Любой электроприбор в квартире, включающийся в розетку, это активное сопротивление (R – в формуле), напряжение в бытовой электросети вам должно быть известно – 220В-230 В и оно практически не меняется. Соответственно, чем выше сопротивление электроприбора (или материала, проводника и т.д.) включаемого в сеть, тем меньше величина тока, так, как зависимость между этими величинами обратно пропорциональная.

Теперь представьте, что мы включаем в сеть электроприбор практически без сопротивления, допустим его величина R=0.05 Ом, считаем, что тогда будет с силой тока по закону Ома.

I=220В(U)/0,05(Ом)=4400А

В результате получается очень высокий ток, для сравнения стандартная электрическая розетка в нашей квартире, выдерживает лишь ток 10-16А, а у нас по расчетам 4,4 кА.

Современные медные провода, используемые в проводке, имеют настолько хорошие показатели электрической проводимости, что их сопротивление, при относительно небольшой длине, можно принять за ноль. Соответственно, прямое соединение фазного и нулевого провода, можно сравнить, с подключением к сети электроприбора, с очень низким сопротивлением. Чаще всего, в бытовых условиях, мы сталкиваемся именно с таким типом короткого замыкания.

Конечно, это очень грубый пример, в реальных условиях, при расчете силы тока при коротком замыкании, учитывать приходится гораздо больше показателей, таких как: сопротивление всей линии проводов, идущих к вам, соединений, дополнительного оборудования сети и даже дуги образующейся при коротком замыкании, а также некоторых других.Поэтому, чаще всего, сопротивление будет выше тех 0,05 Ом, что мы взяли в расчете, но общий принцип возникновения КЗ и его разрушительных эффектов понятен.

Почему короткое замыкание так называется

 

Подключая какую-то нагрузку к сети, например, утюг, телевизор или любой другой электроприбор, мы создаём сопротивление для протекания электрического тока.
Если же мы умышленно или случайно соединим, например, фазу и ноль напрямую, без нагрузки, мы, в каком-то смысле, укорачиваем путь, делаем его коротким.

Поэтому, короткое замыкание и называют коротким, подразумевая движение электронов по кротчайшему пути, без сопротивления.

Чем опасно короткое замыкание

Самая значительная опасность при коротком замыкании – это большая вероятность возникновения пожара.

При значительном увеличении силы тока, которое происходит при КЗ, выделяется большое количество теплоты в проводниках, что вызывает разрушение изоляции и возгорание.
Кроме того, в быту, чаще всего происходит дуговое короткое замыкание, при котором, между проводниками в месте КЗ, возникает мощнейший электрический разряд, который нередко воспламеняет окружающие предметы.

Так же не стоит забывать про опасность поражения электрическим током или резким выделением тепла человека, которая так же достаточно высока.

Из менее опасных последствий, происходящих при КЗ, стоит отменить значительное снижение напряжения в электрической сети особенно в месте его возникновения, что негативно влияет на различные электроприборы, в частности оснащенные двигателями. Также, не стоит забывать про сильное электромагнитное воздействие на чувствительное к этому оборудование.

Как видите, последствия от возникновения короткого замыкания могут быть очень серьезными, поэтому, при проектировании любой электроустановки и монтаже электропроводки, необходимо предусмотреть защиту от короткого замыкания.

Защита от короткого замыкания

 

Большинство современных способов защиты от короткого замыкания основаны на принципе разрыва электрической цепи, при обнаружении КЗ.

Самые простые устройства, которые есть во многих электроприборах, защищающие от последствий коротких замыканий – это плавкие предохранители.

Чаще всего, плавкий предохранитель представляет собой проводник, рассчитанный на определенный предельный ток, который он сможет пропускать через себя, при превышении этого значения, проводник разрушается, тем самым разрывая электрическую цепь. Плавкий предохранитель — это самый слабый участок электрической цепи, который первый выходит из строя под действием высокого тока, тем самым защищает все остальные элементы.

Для защиты от коротких замыканий в квартире или доме, используются автоматические выключатели -АВ (чаще всего их называют просто автоматы), они устанавливаются на каждую группу электрической сети.

Каждый автоматический выключатель рассчитан на определенный рабочий ток, при превышении которого он разрывает цепь. Это происходит либо с помощью теплового расцепителя, который при нагреве, вследствие протекания высокого тока, механически разъединяет контакты, либо с помощью электромагнитного.

Принцип работы автоматических выключателей — это тема отдельной статьи, о них мы поговорим в другой раз. Сейчас же, хочу еще раз напомнить, что от короткого замыкания не спасает УЗО, его предназначение совсем в другом.

Для того, чтобы правильно выбрать защитный автоматический выключатель, делаются расчеты величины возможного тока короткого замыкания для конкретной электроустановки. Чтобы в случае, если КЗ произойдёт, автоматика сработала оперативно, не пропустив резко возросший ток и не сгорев от него, не успев разорвав цепь.

 

Причины короткого замыкания

 

Чаще всего в бытовых условиях квартиры или частного дома, короткое замыкание возникает по нескольким причинам, основные из которых:

— в следствии нарушения изоляции электрических проводов или мест их соединений. Факторов приводящих к этому достаточно много, здесь и банальное старение материалов, и механическое повреждение, и даже загрязнения изоляторов.

— из-за случайного или преднамеренного соединения проводников с различным потенциалом, чаще всего фазного и нулевого. Это может быть вызвано ошибками при работе с электропроводкой под напряжением, неисправностью электроприборов, случайным попаданием проводников на контактные группы и т.д.

Поэтому, очень важно ответственно относится как к монтажу электроустановки, так и к её эксплуатации и обслуживанию.

Будьте аккуратны и осмотрительны при обращении с электрическими приборами и оборудованием, не включайте их в сеть если они повреждены или открыты. Не хватайтесь за электрические провода, если точно не знаете, что они не под напряжением.

Ну и как всегда, если у вас есть что добавить, вы нашли неточности или ошибки – обязательно пишите в комментариях к статье, кроме того задавайте свои вопросы, делитесь полезным опытом.

Суть короткого замыкания электрической цепи. Напряжение (ЭДС) и ток при возникновении КЗ.

Про электрическое короткое замыкание слышали многие, но далеко не всем известна суть этого явления. Давайте же с этим разберемся. Итак, если вникнуть в само словосочетание «короткое замыкание», то можно понять, что происходит какой-то процесс, при котором замыкается нечто по короткому, а именно самому короткому пути протекания электрического тока (электрических зарядов в проводнике). Проще говоря, есть путь, по которому течет электричество, его ток зарядов. Это различные электрические цепи, проводники электроэнергии. Чем длиннее этот путь, тем больше преград нужно преодолеть зарядам, тем больше электрическое сопротивление этого пути. А из закона ома известно, чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем (при определенном значении напряжения). Следовательно, на самом коротком пути, будет максимально возможный ток, а это путь будет коротким в случае замыкания концов самого источника питания.

В общем, у нас есть, к примеру, обычный автомобильный аккумулятор (в заряженном состоянии). Если к нему подключить лампочку, рассчитанную на напряжение аккумулятора (12 вольт), то в результате прохождения тока определенной величины через эту лампу мы получим излучение света и тепла. Лампа имеет определенное электрическое сопротивление, которое и ограничивает силу тока, идущего по этой цепи. Чтобы намеренно сделать короткое замыкание нам просто нужно взять кусок провода и подсоединить его к концам выводов аккумулятора (параллельно лампе). У этого провода сопротивление очень мало, по сравнению с лампой. Следовательно и нет особого ограничения, которое бы препятствовало движению заряженных частиц. И как только мы замкнем такую вот цепь, получим наше КЗ. По проводу потечет сразу большое ток, который может просто раскалить и расплавить этот кусок провода.

В результате такого вот короткого замыкания будет возгорание проводника (его изоляции), вплоть до пожара, если этот проводник своим воспламенением переносит огонь на легковоспламеняющиеся вещи, что находятся поблизости. Кроме этого такое вот резкое, скачкообразное течение тока может быть вредным для самого аккумулятора. Он также в это время начинает нагреваться. А как известно аккумуляторы очень сильно не любят чрезмерного нагрева. Как минимум у них значительно после этого сокращается срок службы, а как максимум — выходят из строя и даже загораются и взрываются. Если такое короткое замыкание происходит, к примеру, с литиевым аккумулятором в телефоне (у которого нет электронной защиты внутри), в течении нескольких секунд происходит сильный нагрев, далее образуется пламя и взрыв.

Есть некоторые аккумуляторы, которые изначально рассчитаны на отдачу больших токов (тяговые аккумуляторы), но и у них полное короткое замыкание может привести к большим неприятностям. Ну, а что же происходит с напряжением во время короткого замыкания? Из школьной физики должно быть известно, что чем больше сила тока, тем большее падение напряжения на этом участке цепи. Следовательно, когда к источнику электропитания не подсоединено никакой нагрузки, на нем можно увидеть максимальное значение напряжения (это и есть ЭДС источника питания, его электродвижущая сила). Как только мы нагрузили этот источник питания, тут же появляется некое падение напряжения. И чем больше будет нагрузка, тем сильнее будет падение напряжения. Так как при коротком замыкании сопротивление цепи практически равно нулю, а сила тока при этом будет максимально возможной, то и падение напряжение на источнике питания также будет максимальной (около нуля).

Это мы рассмотрели вариант полного короткого замыкания, который происходит непосредственно на выводах источника питания. Да, вот, что еще стоит добавить про это. В случае аккумулятора будет происходит большая токовая нагрузка на внутренние части и химические вещества самого аккумулятора (электролит, пластины, выводы). В случае короткого замыкания на таких источниках питания как электрогенераторы токовая нагрузка ложится на обмотки этих генераторов, что приводит к ее чрезмерному нагреву и испорченности (ну и те цепи, что работают в генераторе после этой обмотки). Короткое замыкание на выводах различных блоков питания приводит к перегреву и выходу из строя самих электрических схем источников тока и вторичной обмотки трансформатора.

Короткое замыкание может случаться в самой электрической цепи проводки, схемы. В этом случае последствия также имеют крайне негативный характер. Но при этом сила тока уже будет, как правило, чуть меньше, чем в случае замыкания на выходе источника питания. К примеру, есть схема усилителя звука. Вдруг из-за плохой изоляции самих динамиков происходит короткое замыкание на звуковом выходе этого усилителя. В итоге, скорее всего выгорят выходные транзисторы, микросхемы, стоящей в последних каскадах усиления звука. Сам источник питания в этом случае может даже не пострадать, так как до него чрезмерная токовая нагрузка может не дойти. Думаю вы суть короткого замыкания уловили.

P.S. В любом случае явление электрического короткого замыкания приводит к плачевным последствиям. Для защиты от этого как правило применять обычные плавкие предохранители, автоматические выключатели, защитные схемы и т.д. Их задача заключается в быстром разрыве электрической цепи при резком увеличении силы тока. То есть, обычный предохранитель как бы является самым слабым звеном во всех электрической цепи. Как только сила тока резко возросла плавкая вставка просто плавится и разрывает цепь. Это в большинстве случаев приводит к тому, что прочие другие цепи в схеме остаются не поврежденными.

Короткое замыкание и перегрузка, в чем их различие

Короткое замыкание и перегрузка, в чем их различие

Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.

Если фазу и ноль электрической сети соединить под напряжением друг с другом не через потребитель, а напрямую, то возникнет короткое замыкание, сокращенно КЗ.

Коротким замыканием называется соединение проводников отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании.

Никакая сеть не предназначена для длительной работы в таком режиме. Однако данный аварийный режим иногда возникает. Так, короткое замыкание может случиться из-за нарушения изоляции электропроводки или из-за случайного замыкания разноименных проводников проводящими частями электрооборудования. Нормальная работа электрической сети будет нарушена. Чтобы это нежелательное явление предотвратить, электрики используют клеммники либо просто изолируют соединения.

Проблема режима КЗ заключается в том, что в момент его возникновения в сети многократно увеличивается ток (до 20 раз превышает номинал), что приводит к выделению огромного количества джоулева тепла (до 400 раз превышает норму), поскольку количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату тока и сопротивлению потребителя.

Теперь представьте: сопротивление потребителя здесь — доли ома проводки, а ток, как известно, тем выше, чем меньше сопротивление. В итоге, если мгновенно не сработает защитное устройство, произойдет чрезмерный перегрев проводки, провода расплавятся, изоляция воспламенится, и может случиться пожар в помещении. В соседних помещениях, питаемых этой же сетью, упадет напряжение, и некоторые электроприборы могут выйти из строя.

Типичный вид короткого замыкания для жилых квартир — однофазное короткое замыкание, когда фаза смыкается с нулем. Для сетей трехфазных, например в цеху или в гараже, возможно трехфазное или двухфазное короткое замыкание (две фазы между собой, три фазы между собой, или несколько фаз на ноль).

Для трехфазного оборудования, такого как асинхронный двигатель или трехфазный трансформатор, характерно межвитковое замыкание, когда витки замыкаются накоротко внутри обмотки статора или внутри обмотки трансформатора, шунтируя остальные рабочие витки и выводя таким образом прибор из строя.

Или замыкание может случиться через проводящий корпус прибора. Вообще проводящие корпуса следует заземлять, дабы защитить персонал от случайного поражения током, а провода в квартирах использовать те, что в негорючей изоляции.

Есть еще один вид аварийного режима нагрузки электрической сети, связанный с превышением нормального тока. Это так называемая перегрузка. Перегрузки иногда возникают в квартирах, в домах, на предприятиях. Это опасный режим, порой более опасный, чем короткое замыкание. Ведь короткое замыкание в квартире может быть на корню остановлено мгновенно сработавшим автоматическим выключателем в щитке. А вот токовая перегрузка — случай более хитрый.

Представьте себе, что в одну единственную розетку вы решили понавтыкать множество электроприборов через тройник да через удлинители. Что нежелательного может в этом случае произойти? Если жила проводки, подведенный к розетке, не рассчитана на ток более 16 ампер, то при включении в такую розетку нагрузки более 3500 ватт начнется перегрев электропроводки чреватый пожаром.

Вообще тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20°С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50°С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно.

И тепловое старение изоляции наиболее часто возникает именно из-за перегрузки электросетей токами, превышающими длительно допустимые для данного вида и сечений проводников. Также нельзя в розетку, на которой указано 250 В 10 А, включать потребителей более чем на 2500 Вт, ибо может начаться перегрев контактов, ведущий к их ускоренному окислению.

Для защиты от перегрузок в квартире, а также для мгновенного купирования режима КЗ, используйте автоматические выключатели. 

Ранее ЭлектроВести писали, что ДТЭК Киевские электросети возобновил подачу электроэнергии потребителям Печерского района в Киеве. Благодаря оперативным действиям специалистов компании электроснабжение возобновлено на более 20 улицах центральной части Киева.

По материалам: electrik.info.

Как избежать перегрузку и короткое замыкание проводку

Как избежать перегрузку и короткое замыкание проводку

Электрическая проводка – это комплекс, состоящий из кабелей либо проводов, разнообразного крепежа и прочих элементов (зажимы, клеммы), защищающих и поддерживающих конструкций и деталей.

Главная задача электрика – сделать проводку надёжной и безопасной. В результате аварий может произойти возгорание или людей ударит током. Аварии возникают из-за повышенного тока и коротких замыканий. В результате через проводники протекает слишком большой ток, они греются и на них плавится изоляция, возникает искрение или дуга. В этой статье я расскажу о том, как защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания.

Почему перегрузка короткое замыкание опасны — теория

Чтобы понять опасность протекания повышенного тока через провода нужно вспомнить два важных закона физики из курса «электричество и магнетизм». Первый — это закон Ома:

Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Это значит, что если в цепи малое сопротивление – ток будет большим, а если большое – то маленьким, а также при повышении напряжения ток растёт вместе с ним. Это кажется очевидным, но у новичков часто возникает вопрос «почему замыкание называют коротким? А что бывает длинное?». Вот как раз потому что при коротком замыкании сопротивление замкнутой цепи приблизительно равняется:

RКЗ=RЛИНИИ+r+RКОНТАКТ,

где RЛИНИИ — это сопротивление проводников, зависит от их сечения и длинны (R=po*L/S).

r — внутреннее сопротивление источника питания. Если сказать простым языком, то зависит от конструкции если это гальванический элемент, или от сечения провода в обмотке трансформатора. RКОНТАКТ — переходное или контактное сопротивление – его величина зависит от площади касания двух замкнутых проводников.

Также стоит учитывать реактивные индуктивные и емкостные сопротивления, но в бытовой проводке можно опустить этот вопрос.

В результате при замыкании цепи ток ограничен только приведенными выше сопротивлениями, а они в большинстве случаев ничтожно малы (доли Ом, в домашней электросети), даже при сопротивлении 1 Ом при напряжении в 220В в цепи будет протекать ток 220В, против вашей проводки рассчитанной обычно на 16-40А. А на практике ток короткого замыкания составляет сотни и тысячи ампер!

Второй закон, о котором нужно сказать — это закон Джоуля-Ленца, в учебниках о нём сказано:

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.

Что это значит? То, что, чем больше сопротивление проводника или ток через него – тем больше тепла выделится на нём. То есть когда через провода протекает ток – они греются. У каждого проводника есть определенное сопротивление.

Чтобы проводник не перегревался подбирают нужное сечение под определенный ток. Чтобы жила не грелась — тепло должно рассеиваться в окружающую среду, рассеивается оно тем быстрее, чем больше площадь, с которой оно рассеивается.

В связи с этим тонкие провода под большой нагрузкой начинают греться и становятся горячими, а толстые – успевают отдать тепло наружу, и их температура остаётся почти неизменной. Если температура проводника будет слишком высокой, вплоть до покраснения жилы – изоляция оплавится.

Сечение проводника — первый шаг к защите от перегрузки

Вы наверняка знаете, что под каждую нагрузку выбирают провод или кабель с жилами определенного поперечного сечения, например, для оценки правильности выбора сечения жил популярного кабеля марки ВВГ-НГ-ls используют таблицу 1.3.4 из ПУЭ. В ней описаны требования для проводов и кабелей с резиновой или поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией. Также она учитывает способ прокладки и количество проводников.

Так как проводники выбирают с запасом, то электрики руководствуются простым правилом: для розеток провод 2.5 мм², а для освещения – 1.5 мм². В большинстве случае этого достаточно.

Согласно этой таблице вы проверяете расчетные значения сечения и выдержат ли жилы такую плотность тока без перегрева и других неприятностей.

Итак, первым шагом к защите от перегрузок является прокладка хорошей проводки из медного кабеля типа ВВГ-НГ-ls или NYM. При этом учтите, что при покупке кабельных изделий «на рынке» вас может ждать продукция, изготовленная не по ГОСТ, а это значит, что реальное сечение, скорее всего, будет меньше указанного. В результате получается, что вроде бы и кабель проложили «какой надо», но в результате соединения отгорают, жилы греются, а изоляция плавится.

Защитная аппаратура

Автоматический выключатель – это основной коммутационный аппарат для защиты проводки от перегрузки и коротких замыканий. В народе их называют автоматами и ошибочно «пакетниками» (что в корне неверно). О том как он устроен мы рассказывали в статье Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Главное, что нужно запомнить – автоматический выключатель защищает КАБЕЛЬ, ШНУР или ПРОВОД от возгорания или перегорания, но никак не оборудование или людей.

Если кратко, то в автоматическом выключателе есть два расцепителя – электромагнитный и тепловой. Электромагнитный срабатывает при сильном превышении тока (в единицы и десятки раз больше номинального тока), например, при коротком замыкании, а тепловой при незначительной перегрузке, например, на 20-50%.

Таким образом если вы включите много электроприборов – нагреется тепловой расцепитель, это биметаллическая пластина, которая при нагреве изгибается. Изгибаясь она приведет в движение механизм отключения автоматического выключателя, таким образом цепь обесточится.

Электромагнитный расцепитель – это соленоид внутри которого есть сердечник. При протекании большого тока – соленоид выталкивает сердечник и приводит в движение механизм отключения. Это своего рода реле тока.

От правильности выбора номинала и типа время-токовой, характеристики зависит безопасность его использования.

Номинальный ток автоматического выключателя выбирают исходя из пропускной способности самого слабого места в проводке. Например, какой бы вы кабель не проложили на розетки, посмотрите, что на ней написано, в большинстве бытовых розеток вы увидите 16 ампер, а иногда и 10 ампер.

Поэтому и номинал автоматического выключателя выбирают на 16А. Если допустим вы решили поставить автомат с номинальным током в 32А, исходя из соображений «розеток же несколько, да и кабель выдержит, он же 2,5-4 мм²», то при подключении в одну розетку через удлинитель обогревателя и фена – через неё пойдёт ток больше 16А, в результате её контакты начнут греться, а корпус плавится.

Если вы вовремя не отключите приборы – то, нагреваясь, контакты покроются нагаром, части корпуса оплавятся, а металлические шинки, удерживающие вилку, расширятся и контакт ослабнет. Из-за чего контактное сопротивление возрастёт и нагрев будет происходить еще интенсивнее, розетка начнет искрить и дымится, вплоть до возгорания обоев или стен, в которых она установлена.

Время-токовая характеристика, если говорить простыми словами, то это характеристика, которая показывает как быстро отключится автомат в случае перегрузки. В домашнем электрощите зачастую используют автоматы класса B и C.

Второе правило – устанавливайте автоматические выключатели с номинальным током, не превышающим самое слабое звено в электропроводке. Если вам нужно чтобы больше потребителей могли одновременно работать – делите розетки на группы в каждой комнате и прокладывайте к ним отдельный кабель (радиальная схема разводки).

Дифференциальная защита от утечек

И по сей день обыватели, установив УЗО почему-то считают, что оно защитит от перегрузки или короткого замыкания, это также ошибочно.

УЗО – устройство защитного отключения, создано для защиты при утечке тока. Это нужно для: защиты человека при случайном касании токопроводящих частей под напряжением (оголенные провода, корпус поврежденного электроприбора), а также утечки тока на заземленные корпуса, трубопроводы, элементы строительных конструкций и прочего.

УЗО отслеживает сколько тока прошло по фазному и сколько по нулевому проводнику, если есть разница между проводами – значит произошла утечка и силовые контакты размыкаются.

Таким образом обеспечивается безопасность людей, а также снижение риска дальнейшего развития утечки до короткого замыкания, при повреждениях изоляции, что особенно важно в деревянном доме, например.

Другой тип защитных приборов – дифавтомат, совмещает в себе функции УЗО и автоматического выключателя. На рисунке ниже вы видите, как отличить дифавтомат (слева) от УЗО (справа), отличия на схеме и в маркировке.

УЗО и дифавтоматы всегда выполняются в двухполюсном или четырёхполюсном виде однофазных и трёхфазных цепей соответственно. Согласно ПУЭ п. 1.7.80, должны использоваться только если есть заземление, то есть в двухпроводной сети их использовать запрещено. Однако это спорный вопрос в этой статье рассматривать не будем.

Ограничитель мощности

Следующий прибор отключает нагрузку в случае превышения мощности. Это Реле ограничения мощности. Примером такого устройства является однофазный ОМ-110 или трёхфазный ОМ-310, есть и другие модели – эти приведены просто для примера.

Хоть это устройство и не является по своей сути защитным и его используют в большей степени энергосбытовые или сетевые компании для контроля и ограничения потребления электроэнергии, свыше установленной в нормальной или уменьшения этой величины в аварийной ситуации. Изделие отслеживает потребляемую мощность и в случае её превышения отключает потребителя.

Тем не менее устройство не допустит перегрузок электропроводки если вы правильно установите параметры его работы. Если вам интересно узнать подробнее о таких устройствах – пишите в комментариях и мы обязательно о них расскажем.

Заключение – 3 правила чтобы не было КЗ и перегрузок

Безопасность и долговечность работы электропроводки лежит на трёх китах:

1. Правильный выбор сечения кабельных изделий.

2. Установка автоматических выключателей и других приборов защиты нужных номиналов. Покупайте их только в сертифицированных магазинах, чтобы не нарваться на подделку, отдавайте предпочтение таким брендам, как ABB, Schneider Electric, а из более дешевых — отечественный КЭАЗ (г. Курск).

3. Правильная эксплуатация электрообрудования.

Под «правильной эксплуатацией» я имею в виду:

1. Своевременную замену и протяжку клеммников электроустановочных изделий — автоматов, УЗО, выключателей света, розеток.

2. Рационального распределения нагрузки по розеткам — не вставляйте в тройники и удлинители мощные электроприборы, таким образом вы можете перегрузить розетку или кабель, который её питает.

3. Аккуратное обращение с электроприборами — не допускайте попадание воды, металлических предметов внутрь бытовой техники, чтобы не произошло замыкание. Ведь даже если автоматы и кабель установлены хорошие нужно помнить, что автоматы иногда залипают или срабатывают медленно, в результате чего отгорают соединения в распредкоробках.

4. При ремонте приборов и монтаже или обслуживании проводки используйте качественную изоляцию, которая хорошо липнет или термоусадочные трубки. Избегайте скруток — соединяйте провода пайкой, сваркой, гильзованием или клеммниками. Таким образом вы избежите коротких замыканий в результате плохой изоляции или нагрева соединений в распределительных коробках.

Ранее ЭлектроВести писали, что 18 марта в с. Великие Низгорцы Бердичевского района произошел пожар на солнечной электростанции.

По материалам: electrik.info.

Обрыв и короткое замыкание

Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем

---

Особое поведение при двух крайностях сопротивления: нуле и бесконечности. Читать 4 мин

Обрыв цепи и короткое замыкание — два специальных термина, которые представляют противоположные крайние значения числовой линии сопротивления.

Мы можем посмотреть на схему, посмотрев на любую пару открытых клемм:

В контексте любых двух выводов цепи:

Короткое замыкание означает, что две клеммы подключены извне с сопротивлением R = 0 , так же, как идеальный провод.Это означает, что для любого значения тока существует нулевая разница напряжений. (Обратите внимание, что настоящие провода имеют ненулевое сопротивление!)

Разрыв цепи означает, что две клеммы являются точками, внешне отключены , что эквивалентно сопротивлению R = ∞ . Это означает, что между двумя выводами может течь нулевой ток, независимо от разницы напряжений. (Обратите внимание, что очень высокое напряжение может вызвать протекание дуги тока даже через большие воздушные или вакуумные зазоры!)

Концепция рассмотрения двух выводов цепи и изучения поведения этих двух крайностей является мощной.

Как в теории, так и на практике слово «внешне» не имеет особого значения. Это произвольная граница, отделяющая «исходное» поведение схемы от нового поведения, когда мы вносим определенные изменения в любую пару узлов. Эта искусственная граница рассматривает остальную часть схемы, внутренние части черного ящика, как немодифицированные. Сделав это предположение, мы можем сделать только одно небольшое изменение вне черного ящика и увидеть его влияние на черный ящик.

---

Идеальный вольтметр на обрыв.Обрыв цепи — это ограничивающее приближение для реального вольтметра, который будет иметь некоторое большое (но не бесконечное) сопротивление.

Идеальный амперметр — короткозамкнутый. Короткое замыкание — это ограничивающее приближение для реального амперметра, который будет иметь небольшое (но не нулевое) сопротивление.

Подробнее см. В разделе «Мультиметры и измерения».

---

Подобно тому, как вольтметр и амперметр измеряют, подключая два щупа к цепи, теоретический анализ часто выполняется, глядя только на два узла цепи.

Обрыв и короткое замыкание обеспечивают две полезные точки на кривой V-I.

В частности:

• Напряжение разомкнутой цепи — это разница напряжений, измеренная между двумя клеммами, когда ток не подается и не подается.
• Ток короткого замыкания — это ток, который протекает, когда клеммы вынуждены иметь нулевую разность напряжений.

Мы будем использовать эти два значения в эквивалентных схемах Thevenin и Norton Equivalent Circuits.

---

На практике мы хотели бы, чтобы схемы, которые мы строим, выдерживали как нормальные условия, для которых они предназначены, так и некоторые необычные условия, которые случаются время от времени, но не должны приводить к необратимым повреждениям.

Обрыв цепи случается даже тогда, когда он нежелателен. Например, всякий раз, когда что-то отключается или отключается, у нас возникает состояние разомкнутой цепи.

Короткие замыкания случаются даже тогда, когда они нежелательны. Например, если разъем на мгновение закорачивает между двумя клеммами при установке или крошечная металлическая стружка оказывается в неправильном месте, мы имеем дело с коротким замыканием.

По возможности, мы должны спроектировать так, чтобы обрыв и короткое замыкание происходили в различных местах в цепи, особенно на любых открытых входах и выходах. Мы должны проектировать так, чтобы любые отказы были временными и / или устраняемыми, например, с автоматическим выключателем.

---

Преднамеренное R = 0 Ом резисторы (короткое замыкание) иногда добавляются к печатной плате, потому что разработчик хочет гибкости для изменения значения без необходимости перепроектировать печатную плату позже, если они хотят добавить некоторое ненулевое последовательное сопротивление (или другой последовательный компонент) в будущем .

Точно так же иногда добавляются преднамеренные перемычки (разомкнутая цепь), потому что разработчик хочет гибкости для подключения секции позже, возможно, для добавления параллельного сопротивления.

Оба они позволяют гибко вносить изменения, разделяя при этом одни и те же производственные накладные расходы. Это снижает затраты на единицу и позволяет избежать дорогостоящих затрат времени на реконструкцию.

---

В следующем разделе, Эквивалентные схемы Thevenin и Norton Equivalent Circuits, мы увидим, как двухконтактную концепцию можно применить для упрощенного приближения того, что находится в «схеме черного ящика», помеченной выше.

---

Роббинс, Майкл Ф. Ultimate Electronics: Практическое проектирование и анализ схем. CircuitLab, Inc., 2021, ultimateelectronicsbook.com. Доступно. (Авторское право © CircuitLab, Inc., 2021)

Что означает «сопротивление» в коротких замыканиях?

Когда говорят о сопротивлении в электрической цепи, это означает меру сопротивления току. Он измеряется в омах и обычно измеряется для обозначения состояния конкретного компонента или цепи.Но что подразумевается под «сопротивлением» при коротком замыкании?

Обзор коротких замыканий

Что такое короткое замыкание?

У Spruce есть хороший учебник по этой теме. Как правило, короткое замыкание происходит, когда электрический поток проходит на более коротком расстоянии, чем при установленном письме.

Электричество должно вернуться на землю, и в цепи, которая функционирует нормально, ток будет течь через электрическую цепь к сервисной панели, а затем через электрические провода.

Однако, если соединения порваны или ослаблены, электрический ток может протекать по более короткому пути. Горячие провода под напряжением могут коснуться нейтрального провода, что может вызвать потрескивание или дым. Короткое замыкание может быть опасным и привести к возгоранию или поражению электрическим током.

Как узнать о коротком замыкании?

Наиболее частые признаки короткого замыкания — это срабатывание автоматического выключателя и отключение цепи.

Как работает сопротивление?

Чем выше сопротивление, тем меньше ток. Если сопротивление будет чрезмерно высоким, проводники могут быть повреждены в результате ожога или коррозии. Проводники обычно выделяют некоторое количество тепла, но если они перегреваются, то обычно это происходит из-за сопротивления.

Если сопротивление низкое, ток будет выше. Это может быть вызвано повреждением изоляторов, влажных или перегретых.

Общие сведения об электричестве

Понять, как работает электричество, бывает непросто.Необходимо учитывать множество факторов: высокое напряжение, источник напряжения, цепь сопротивления, разомкнутые цепи, сопротивление потоку, бесконечное сопротивление, как они влияют на остальную часть цепи.

Если вы считаете, что у вас короткое замыкание и вам нужно его устранить, не пытайтесь устранить его самостоятельно. Важно знать, как работает сопротивление, и определить лучший вариант ремонта. Опытный электрик сможет это сделать безопасно.

Наша надежная команда в Prairie Electric позаботится о том, чтобы электричество в вашем доме или офисе работало должным образом, чтобы вы могли оставаться в безопасности.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы записаться на прием.

Что означает «сопротивление» в коротких замыканиях? 2020-04-162020-07-09 https://www.prairielectric.com/wp-content/uploads/logo-full-white.svgPrairie Electrich https://www.prairielectric .com / wp-content / uploads / ing_33704_00683.jpg200px200px

Разница между обрывом и коротким замыканием

Обрыв и короткое замыкание — это две особые конфигурации, которые заслуживают особого внимания при изучении основ электротехники. Ниже приведены различия между обрывом и коротким замыканием 5.

1. Ток, проходящий через разомкнутую цепь, равен нулю, тогда как ток через короткое замыкание бесконечен.
2. Обрыв цепи имеет бесконечное сопротивление, а короткое замыкание имеет нулевое сопротивление.
3. Напряжение в цепи короткого замыкания равно нулю, а напряжение в цепи короткого замыкания — максимальное.
4. Омметр, подключенный к короткому замыканию, показывает «0», тогда как омметр, подключенный к разомкнутой цепи, отображает «бесконечность» или «0L».
5. На практике короткое замыкание происходит, когда провод с низким сопротивлением подключается к цепи, а разрыв цепи возникает, когда цепь размыкается в какой-то точке.

Основные определения

Обрыв цепи — это цепь, в которой происходит отключение компонентов. На рисунке ниже показан открытый:

Короткое замыкание — это замыкание, при котором компоненты соединяются очень маленьким проводом или проводом с нулевым сопротивлением. На рисунке ниже показан идеальный шорт.

Сопротивление

Обрыв цепи имеет бесконечное сопротивление, а короткое замыкание — нулевое сопротивление.

Ом для открытого → бесконечного

Ом для краткости → Ноль

Омметр, подключенный к короткому замыканию, показывает «0» Ом или очень малые значения Ом. Омметр в открытом положении покажет 1 или 0L. (Большинство производителей мультиметров показывают 0L для разомкнутого состояния).

Текущий

Ток всегда требует пути прохождения. Если он открыт, электроны не будут течь от одного вывода к другому, и результирующий ток будет равен нулю.Точно так же сопротивление является другим регулирующим фактором тока. По закону Ома большее сопротивление означает меньший ток. В случае открытия бесконечное сопротивление означает нулевой ток, а нулевое сопротивление означает бесконечный ток.

По закону Ома I = V / R.

Ток для открытия → I = V / R = V / Infinite = 0

Кратковременный ток → I = V / R = V / 0 = бесконечный

Напряжение

Напряжение на коротком замыкании равно нулю.Однако напряжение на открытых клеммах равно напряжению питания.

Как это происходит

Обрыв цепи возникает, когда цепь разрывается в какой-то точке, а короткое замыкание возникает, когда между двумя точками возникает путь с низким сопротивлением.

Практический чемодан:

1. Вы вставляете вилку телевизора в розетку, но один провод внутри вилки не подсоединен. Это открыто.
2. Изоляция двух проводов в вашей внутренней линии нарушена. Это коротко.

OptiFuse — токи короткого замыкания

Я много говорю о защите от короткого замыкания и перегрузки. Однако на днях я разговаривал с продавцом-дистрибьютором OptiFuse, который не понимал, как токи короткого замыкания могут стать такими высокими (может быть, в 10-1000 раз выше, чем нормальный ток цепи).

Позвольте мне предложить следующее простое для понимания объяснение:

Существует очень мало «законов», регулирующих электричество, но одним из наиболее важных и наиболее часто используемых является «закон Ома».Этот принцип назван в честь немецкого физика Георга Ома, который в 1826 году описал взаимосвязь между напряжением и током.

Его закон в основном гласит, что напряжение в любой цепи равно сопротивлению цепи, умноженному на ток.

Следующая диаграмма иллюстрирует закон Ома

Если вы знаете напряжение (например, 120 В, выходящее из стены в большинстве домов в Северной Америке), и внутреннее сопротивление устройства, подключенного к стене (скажем, 12 Ом для вашего телевизора с большим экраном).Затем вы можете вычислить ток, который будет протекать через шнур питания и через телевизор с большим экраном (10 ампер).

Итак, теперь давайте рассмотрим случай короткого замыкания …

Короткое замыкание происходит, когда нормальная нагрузка обходится с помощью более низкого менее резистивного пути. Это может произойти, если шнур питания случайно перерезать ножницами по металлу, чтобы два провода соприкоснулись друг с другом. Когда это происходит, более высокое сопротивление (телевизор с большим экраном) заменяется гораздо более низким сопротивлением (металлические ножницы касаются медных проводов).

Вот как может выглядеть короткое замыкание:

Сопротивление (от металлических ножниц до медных проводов) теперь составляет всего 0,12 Ом, а не 12 Ом, как у телевизора с большим экраном. Теперь ток будет проходить по пути с наименьшим сопротивлением (ножницы по металлу), а не по пути с более высоким сопротивлением (TV).

Закон Ома все еще применим в случае короткого замыкания …

То есть:

Напряжение = сопротивление x ток или

120 Вольт = 0.12 Ом x 1000 ампер

Там, где нормальный ток составлял 10 ампер, теперь он составляет 1000 ампер, когда происходит короткое замыкание (в этом примере)

Ток в 1000 ампер теперь будет пытаться проходить через провода и другие элементы схемы, предназначенные только для нести 10 ампер. Провод и другие элементы схемы быстро выходят из строя (обычно в течение нескольких миллисекунд) и с высокой вероятностью могут нанести большой вред оборудованию и людям.

Защитное устройство, такое как плавкий предохранитель или автоматический выключатель, должно быть помещено в цепь, чтобы предотвратить это повреждение.Предохранитель или автоматический выключатель специально спроектирован так, чтобы выходить из строя (он действительно срабатывает, когда выходит из строя), очень быстро размыкая цепь и предотвращая дальнейшие повреждения.

Я приношу извинения своим друзьям-инженерам, которые регулярно читают мои блоги по средам за их более технический уклон. Я понимаю, что вы уже полностью осведомлены о многих обсуждаемых принципах, однако я думаю, что образование хорошо и для тех, кто не так технически подготовлен. Спасибо за терпение на этой неделе.

Всем… вам большое за вашу постоянную поддержку OptiFuse, где мы стараемся дать образование каждому.

Джим Калб
Президент
OptiFuse
[email protected]

Что вызывает короткое замыкание?

Термин «короткое замыкание» часто используется несколько неправильно для обозначения любой проблемы с проводкой в ​​электрической цепи. Истинное короткое замыкание происходит, когда провода электрической цепи или соединения проводов обнажены или повреждены; они должны быть диагностированы и отремонтированы как можно скорее.

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание относится к определенному состоянию, при котором электричество выходит за пределы установленного пути электрической цепи. Короткое замыкание происходит, когда электрический поток завершает свой круговой путь через более короткое расстояние, чем присутствует в установленной проводке.

Определение короткого замыкания

По своей природе электричество стремится к тому, чтобы вернулся на землю , и в правильно функционирующей цепи это означает, что ток течет через установленную электрическую цепь обратно к сервисной панели, а затем обратно через электрические провода.Однако, если соединения внутри проводки ослабнут или разорвутся, электрический ток может «протечь». В этом случае электрический ток немедленно стремится вернуться к земле по более короткому пути. Этот путь вполне может проходить через легковоспламеняющиеся материалы или даже через человека, поэтому короткое замыкание представляет опасность пожара или смертельного шока.

Причина, по которой это происходит, заключается в том, что эти другие материалы предлагают путь с меньшим сопротивлением, чем присутствует в медной проводке цепи.Например, в выключателе света с неисправной проводкой или ненадежным соединением проводов, если оголенный медный горячий провод касается металлической распределительной коробки или металлической лицевой панели на переключателе, ток будет прыгать в направлении любого пути с наименьшим сопротивлением, что вполне может проходить через палец, руку и тело того, кто прикасается к переключателю.

2 типа короткого замыкания

В общих чертах, короткое замыкание — это любое состояние, при котором установленная электрическая цепь прерывается из-за дефекта проводки или электрических соединений.На самом деле, есть две ситуации, которые квалифицируются как короткие замыкания, хотя имеют разные названия.

Короткое замыкание

Термин короткое замыкание чаще всего используется электриками для обозначения ситуации, когда горячий провод, по которому идет ток, касается нейтрального провода. Когда это происходит, сопротивление мгновенно уменьшается, и большой объем тока протекает неожиданным путем. Когда происходит это классическое короткое замыкание, иногда разлетаются искры, вы можете услышать треск, а иногда возникает дым и пламя.

Заземление

Замыкание на землю — это тип короткого замыкания, которое возникает, когда ток, по которому проходит горячий провод, входит в контакт с какой-либо заземленной частью системы, например, с оголенным медным проводом заземления, заземленной металлической коробкой на стене или заземленной частью прибора. Как и в случае с классическим коротким замыканием, замыкание на землю вызывает мгновенное уменьшение сопротивления, что позволяет большому количеству беспрепятственного тока проходить по неожиданному пути. Здесь меньше шансов на возгорание и возгорание, но больше шансов на шок.

3 причины короткого замыкания

Есть несколько причин короткого замыкания, в том числе три, которые чаще всего виноваты.

Неисправность изоляции провода цепи

Старая или поврежденная изоляция может привести к соприкосновению нейтрали и горячих проводов, что может вызвать короткое замыкание. Неизолированные скобы, проколы гвоздей и шурупов, а также старение могут привести к повреждению оболочки проводов или изоляции и возникновению коротких замыканий. Или, если животные-вредители, такие как мыши, крысы или белки, грызут проводку цепи, внутренние проводники могут быть оголены, что вызовет короткое замыкание.

Свободные соединения проводов

Крепления могут ослабнуть, иногда позволяя касаться нейтрального и токоведущего проводов. Исправить неисправные соединения проводов непросто, и с этим лучше всего справятся те, кто хорошо знаком с электромонтажными работами.

Неисправная проводка устройства

Когда устройство подключено к розетке, его проводка становится продолжением цепи, а любые проблемы в проводке устройства становятся проблемами цепи. В старых или сломанных приборах со временем может возникнуть внутреннее короткое замыкание.Короткое замыкание в электроприборах может происходить в вилках, шнурах питания или внутри самого устройства. Лучше попросить техника взглянуть на шорты в более крупных приборах, таких как духовки и посудомоечные машины. Меньшие приборы, такие как лампы, часто можно перемонтировать самостоятельно.

3 средства защиты от коротких замыканий

Поскольку как классические короткие замыкания, так и замыкания на землю представляют опасность поражения электрическим током и возгорания, ваша система электропроводки имеет различные средства защиты от этих опасностей.

Автоматические выключатели или предохранители

С 1960-х годов практически все новые или обновленные системы электропроводки защищены главной сервисной панелью, на которой размещены отдельные автоматические выключатели, управляющие отдельными цепями в доме. В старых установках проводки аналогичная защита обеспечивается предохранителями. В автоматических выключателях используется внутренняя система пружин или сжатого воздуха, чтобы определять изменения в протекании тока и разрывать соединение цепи при возникновении нарушений, таких как внезапное беспрепятственное протекание тока, возникающее во время короткого замыкания.

Прерыватели цепи при замыкании на землю (GFCI)

Начиная с 1971 года, электрические коды начали требовать защиты от замыкания на землю либо с помощью специальных автоматических выключателей GFCI, либо с помощью розеток GFCI. Эти устройства выполняют те же функции, что и автоматические выключатели, в том смысле, что они обнаруживают изменения тока, но они намного более чувствительны, чем автоматические выключатели, и перекрывают ток, когда они обнаруживают очень незначительные колебания тока. GFCI являются наиболее ценными для защиты от ударов, которые могут возникнуть при коротких замыканиях типа замыкания на землю.

Смотреть сейчас: разница между розеткой GFCI и автоматическим выключателем GFCI

Прерыватели цепи при дуговом замыкании (AFCI)

Начиная с 1999 года, электрические правила начали требовать новый тип защиты от дуги — искрение, которое возникает при скачках электричества между металлическими контактами, например, когда проводное соединение ослаблено, но не разъединено полностью. Вы можете думать о AFCI как об устройстве, которое предупреждает короткое замыкание и отключает питание до того, как оно достигнет состояния короткого замыкания.В отличие от GFCI, которые предназначены для защиты от ударов, AFCI наиболее полезны для предотвращения пожаров, вызванных дуговым разрядом. Защита AFCI может быть обеспечена как автоматическими выключателями AFCI, так и розетками AFCI.

Устранение коротких замыканий

Наиболее распространенным признаком короткого замыкания является срабатывание автоматического выключателя и отключение цепи. Однако существуют и другие условия, которые могут вызвать срабатывание автоматического выключателя, например, перегрузка по мощности, поэтому важно определить, почему срабатывает автоматический выключатель.Если автоматический выключатель продолжает срабатывать сразу после сброса, это явный признак того, что есть проблема с проводкой где-то в цепи или в одном из приборов, подключенных к этой цепи.

Следуйте этой процедуре, если вы подозреваете короткое замыкание:

1. Найдите сработавший автоматический выключатель: На главной сервисной панели найдите отдельный автоматический выключатель с ручкой, которая защелкнулась в положении ВЫКЛ. Некоторые выключатели могут иметь красный или оранжевый индикатор в виде окна, чтобы их было легче обнаружить.Этот сработавший прерыватель идентифицирует цепь, в которой существует проблема. При осмотре цепи оставьте выключатель выключенным.
2. Проверьте шнуры питания устройства: Проверьте все шнуры питания, подключенные к розеткам в цепи, которая отключилась. Если вы обнаружите что-либо, что повреждено или пластиковая изоляция расплавилась, велика вероятность, что короткое замыкание произошло внутри самого прибора или устройства. Отключите эти приборы от электрической сети. Если вы обнаружите подозрительные устройства, снова включите автоматический выключатель после отключения их от сети.Если цепь теперь остается активной без повторного отключения, вполне вероятно, что проблема возникла в приборе. Однако, если автоматический выключатель сразу же снова сработает, переходите к следующему шагу.
3. Выключите все выключатели света и приборов в цепи. Затем верните автоматический выключатель в положение ВКЛ.
4. Включите каждый выключатель света или выключатель прибора по одному. Если вы дойдете до переключателя, который снова вызывает срабатывание автоматического выключателя, вы определили участок электрической проводки, где имеется слабое соединение или проблема с проводкой.
5. Устранить проблему с проводкой. На этом этапе может потребоваться помощь профессионального электрика. Не пытайтесь сделать это, если вы не уверены в своих знаниях и уровне навыков. Этот ремонт будет включать отключение цепи, затем открытие розеток и распределительных коробок для проверки проводов и соединений проводов и выполнения любого необходимого ремонта.

Если вы не можете найти очевидную проблему в одном из подключаемых устройств или в соединениях проводки прибора, проблема, скорее всего, скрыта где-то в настенной проводке.Для решения этой проблемы вам потребуется вызвать квалифицированного электрика. Не включайте цепь повторно до тех пор, пока проблема не будет выявлена ​​и устранена — это создает риск пожара и поражения электрическим током для вас и вашей семьи. Любой запах дыма, следы обугливания или расплавленного пластика — признак серьезной проблемы.

Состояние короткого замыкания

— обзор

1.4.6 Эквивалентность источника и преобразование

С точки зрения нагрузочного резистора несущественно, подает ли ток или источник напряжения питание на R _L .Если, например, 10 Вт подается на сопротивление нагрузки от источника, заключенного в черный ящик, невозможно узнать, является ли скрытый источник источником напряжения или источника тока. Следовательно, между источниками тока и напряжения должна существовать эквивалентность, которую мы теперь определяем, заявляя, что если два отдельных источника производят одинаковые значения ν и i в R _L , то для электрических целей эти два источника являются эквивалент. Эквивалентность должна соблюдаться для любого сопротивления нагрузки, включая R _L = 0 и R _L = ∞; другими словами, если два источника производят одинаковый ток короткого замыкания, I _sc , когда R _L = 0, и одинаковое напряжение холостого хода, В _oc , когда R _L = ∞, то источники эквивалентны.

С приведенным выше заявлением об эквивалентности теперь у нас есть удобный и быстрый способ преобразования между источниками. Например, если мы начнем с практического источника напряжения на рис. 1.13a, мы легко увидим, что I _sc = V / R , и из уравнения. (1,25), В _oc = В . Следовательно, эквивалентный практический источник тока, показанный на рис. 1.13a, имеет источник тока силой I = В / R , подключенный параллельно с сопротивлением R .Точно так же, если мы начнем с источника тока и хотим найти эквивалентный источник напряжения, рис. 1.13b показывает, что источник тока силой I , подключенный параллельно с R , дает I _sc = I при коротком замыкании и В _oc = IR при обрыве. Следовательно, эквивалентный источник напряжения легко получить и он показан на рис. 1.13b.

Рисунок 1.13. (а) Источник напряжения и его эквивалент источника тока.(b) Источник тока и его эквивалент источника напряжения.

Подводя итог, мы видим, что в условиях холостого хода В _oc всегда дает элемент напряжения (ЭДС) эквивалентного источника напряжения, тогда как в условиях короткого замыкания I _sc всегда дает текущий элемент эквивалентного источника тока. Кроме того, мы легко можем сделать вывод, что сопротивление источника всегда равно R = V _oc / I _sc .Если мы рассмотрим рис. 1.13, то заметим, что сопротивление источника составляет R и одинаково для всех четырех эквивалентов. То есть, оглядываясь назад на клеммы источника напряжения, мы видим только сопротивление R , потому что элемент источника напряжения, который включен последовательно с R , эквивалентен короткому замыканию (см. Рис. 1.9c). Точно так же, глядя на клеммы источника тока, мы видим R , потому что сам элемент источника тока, который включен параллельно с R , эквивалентен разомкнутой цепи.

Условия разомкнутой цепи и короткого замыкания, таким образом, предоставляют нам мощный инструмент для представления сложных источников простыми эквивалентными источниками, показанными на рис. 1.13. Например, аудиоусилитель — это источник, который обеспечивает усиленный звук и, следовательно, может быть представлен на выходных клеммах усилителя одним из эквивалентных источников. Возможность рассматривать сложный элемент оборудования, такой как усилитель, просто как источник напряжения, соединенный последовательно с сопротивлением, помогает в понимании и анализе сложной электроники.В случае аудиоусилителя эквивалентное сопротивление источника — это выходное сопротивление усилителя, которое для максимальной выходной мощности на громкоговорители должно быть согласовано ¹⁴ с импедансом громкоговорителей, которые будут питаться от аудиоусилителя.

Что происходит при коротком замыкании резистора?

Короткое замыкание — это ненормальное соединение между двумя узлами электрической цепи, рассчитанное на разное напряжение. Это приводит к тому, что электрический ток ограничивается только эквивалентным сопротивлением Тевенина остальной части сети, что может вызвать повреждение цепи, перегрев, пожар или взрыв.Хотя, как правило, это результат неисправности, бывают случаи, когда короткое замыкание вызывается намеренно, например, для защиты ударных цепей для датчиков напряжения.

В анализе цепей короткое замыкание определяется как соединение между двумя узлами, которое заставляет их находиться под одинаковым напряжением. В «идеальном» коротком замыкании это означает отсутствие сопротивления и, следовательно, отсутствие падения напряжения в соединении. В реальных схемах результатом является соединение почти без сопротивления.В таком случае ток ограничивается только сопротивлением остальной цепи.

Например: Короткое замыкание общего типа возникает, когда положительный и отрицательный полюсы батареи подключаются к проводнику с низким сопротивлением, например к кабелю. При низком соединительном усилии будет течь большой ток, что приведет к подаче большого количества энергии за короткий период времени.

Сильный ток, протекающий через батарею, может вызвать быстрое повышение температуры, что может привести к взрыву с выделением газообразного водорода и электролитов (кислоты или основания), которые могут сжечь ткань и вызвать слепоту или даже смерть.Перегруженные провода перегреются, что приведет к повреждению изоляции проводов или возгоранию. Сильноточные условия также могут возникать при нагрузках электродвигателей в стационарных условиях, например, когда ротор насоса с электрическим приводом заблокирован обломками; Это не коротко, хотя может иметь аналогичные эффекты.

В электрических устройствах непреднамеренное короткое замыкание обычно происходит при разрыве изоляции кабеля или при введении другого основного материала, позволяющего нагрузке течь по пути, отличному от желаемого.

В сетевых цепях короткие замыкания могут возникать между двумя фазами, между фазой и нейтралью или между фазой и землей. Вероятно, что такие короткие замыкания генерируют очень высокий ток и, следовательно, быстро активируют устройство защиты от перегрузки по току. Однако короткое замыкание может произойти между нулевым проводом и землей, а также между двумя проводниками в одной фазе.

Эти короткие замыкания могут быть опасными, особенно потому, что они не могут вызвать большой ток и, следовательно, с меньшей вероятностью будут обнаружены.Возможные эффекты включают неожиданную активацию цепи, которая должна быть изолирована. Чтобы уменьшить негативные последствия коротких замыканий, силовые распределительные трансформаторы специально разработаны с учетом определенного реактивного сопротивления утечки.