Многие наслышаны о проблемах с электросетями и устройствами, возникающих вследствие короткого замыкания (КЗ). Для предотвращения печальных последствий электрические сети в домах, производственных цехах, офисах и прочих электрифицированных зданиях защищены от нештатных ситуаций. Разберёмся, что называется коротким замыканием, как оно происходит, чем характеризуется. Поговорим о способах его предотвращения, расчёте тока в момент КЗ.
Что такое короткое замыкание по-простому
Короткое замыкание – это процесс прямого взаимодействия проводников с противоположными потенциалами, проход электрического тока по непредназначенному для него пути, маршруту, где отсутствуют потребители, например, сопротивление. Часто возникает вследствие повреждения изоляции жилы внутри кабеля, контакта неизолированных компонентов схемы.Короткое замыкание — это, простым языком, состояние электрической сети, при котором сопротивление источника электропитания выше сопротивления нагрузки.
Что такое КЗ в электрике: виды явлений
Классификация коротких замыканий:- 1-фазное: соприкосновение фазы – провод с потенциалом 220 В соприкасается с «землей» либо нейтральным проводником – имеющим нулевой потенциал.
- Двухфазные:
- Соприкосновение проводов обеих фаз.
- Двухфазное на землю – предыдущее плюс контакт фаз с землёй.
- Трёхфазное – взаимодействие трёх контактов.
Режим короткого замыкания в цепи электрических устройств возникает, когда:
- Между собой контактируют обмотки статора либо ротора электрического двигателя.
- Обмотка замыкается на металлический корпус.
Формула силы тока при КЗ
Из определения короткого замыкания понятно: это явление сопровождается снижением напряжения (падением разницы потенциалов) на зажимах источника питания. Параллельно ему растёт сила электрического тока в цепи. Когда сопротивление внешней цепи снижается (из неё убирается потребитель электрической энергии, например, резистор), напряжение на зажимах источника питания падает до нуля – происходит короткое замыкание, ток при этом растёт до максимума.Ток КЗ вычисляется по закону Ома. Мизерным внешним сопротивлением R пренебрегают.
Формула силы тока короткого замыкания имеет вид:
Imax = E : r, где:
- E – значение ЭДС (электродвижущая сила) в замкнутой цепи;
- R – сопротивление источника электрического питания.
Значение ЭДС для замкнутой цепи всегда меньше напряжения на зажимах источника электропитания. E равно U только в случае, когда ток цепи падает до нуля I = 0 А.
Задача
Вычислить ток КЗ бытовой сети, сопротивление которой упало до 0,05 Ом.Imax = E : r = 220 : 0,05 = 4,4 кА.
Получается огромное значение, ведь бытовые розетки рассчитаны на 10, максимум 16 А.
Методы защиты
Для гальванических элементов КЗ угрозы не несут: из-за малой ЭДС компонентов они обладают высоким сопротивлением, поэтому токи короткого замыкания в них малы, не вызывают заметных повреждений в цепи, разрушений её компонентов.Элементы силовых и осветительных цепей с напряжением от 100 В с малым сопротивлением могут плавиться, выгорать, даже вызывать пожары. К их изоляции предъявляют особые требования; в цепи встраиваются автоматические выключатели, предохранители. В промышленности для предотвращения КЗ применяют понижающие трансформаторы, шиносоединительные выключатели, релейную защиту.
Как вы считаете, материал был полезен?