Короткое замыкание

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 происходит короткое замыкание?

Ток КЗ возникает в следующих случаях:

  1. При высоком уровне напряжения. Происходит резкий скачок, уровень напряжения начинает превышать допустимые нормы, возникает вероятность появления электрического пробоя изоляционного покрытия проводника или схемы электрического типа. Образуется утечка тока, повышается температура дуги. Напряжение короткого замыкания приводит к созданию кратковременного дугового разряда.
  2. При старом изоляционном покрытии. Такое замыкание возникает в жилых и промышленных зданиях, в которых не проводилась замена проводки. У любого изоляционного покрытия есть свой ресурс, который со временем истощается под воздействием факторов внешней среды. Несвоевременная замена изоляции может стать причиной КЗ.
  3. При внешнем воздействии механического типа. Перетирание защитной оболочки провода или снятие его изоляционного покрытия, а также повреждение проводки приводят к возгоранию и КЗ.
  4. При попадании посторонних предметов на цепь. Попавшие на проводник пыль, мусор или другие мелкие предметы способны вызвать замыкание в цепи механизма.
  5. Во время удара молнии. Повышается уровень напряжения, пробивается изоляционное покрытие провода или электрической схемы, из-за чего и возникает КЗ в электро цепи.

Замыкание электропроводки: случайность или ожидаемая поломка?

замыкание электропроводкиКороткое замыкание – неприятная поломка электрики в плане развития негативного процесса и устранения причин возникновения.

Неисправность в доме возникает внезапно и становится полной неожиданностью для пользователей бытовой техники и электроприборов. В случае скрытой проводки трудно без специальных приборов самостоятельно определить место КЗ.

Почему короткое замыкание так называется

Почему короткое замыкание так называется? Этот процесс выхода устройства или электрической цепи из нормального режима работы получил своё название, благодаря низкому сопротивлению между точками соприкосновения цепи с разным потенциалом. Так как доказано, что электроны двигаются по самому короткому пути с минимальным электрическим сопротивлением, то во время соединения двух проводников в точке КЗ их путь будет кротчайшим, поэтому этот процесс получил соответствующее название.

Как автоматы спасают от короткого замыкания

Принцип их работы построен на тепловом и электромагнитном расцепителях. Тепловой сделан в виде биметаллической пластины, которая при перегрузках на линии деформируется и приводит в действие механизм расцепления.

Электромагнитный — построен на работе магнитного поля, возникающего при прохождении тока в разы превышающего номинальный и срабатывает за доли секунды. Таким образом мгновенный разрыв контактов спасает от серьезных последствий короткого замыкания. Выбирают автоматы по двум параметрам:

  • Номинальному току, который безопасно пропускает тепловой расцепитель;
  • Времятоковой характеристике — задержке перед срабатыванием.

Сделать это не сложно, и можно даже самостоятельно. Так например, многие интернет магазины предлагают хорошие каталоги с детальными характеристиками автоматических вылючателей.

Расчет номинала

Прежде необходимо рассчитать максимальную нагрузку на линии. Например, если нужно защитить розеточную группу с нагрузкой не более 3 кВт нужен номинал 16А. Расчет делается по простой формуле:

  • для однофазной сети I = P/ U;
  • для трехфазной I = P / (U×cosφ),

где I — сила тока (А), P — максимальная нагрузка (Вт), U — сетевое напряжение (В), cosφ — коэффициент мощности, по умолчанию равняется √3 или 1,7.

Расчет времятоковой характеристики

Характеристика расцепления выбирается исходя из набора потребителей. Например, все электрооборудование, работающее на электромоторах издает пусковые токи, в несколько раз превышающие номинальный. Чтобы расцепитель на них не реагировал, ему нужна небольшая задержка перед срабатыванием. Автоматические выключатели делятся на три типа:

  • B — с наименьшей задержкой перед срабатыванием. Ставятся на линии без пусковых токов (освещение, нагревательные приборы и пр.);
  • C — со средней задержкой, для розеток, куда время от времени могут подключаться потребители с электромоторами;
  • D — с наибольшей задержкой, предназначены для линий с высокими пусковыми токами (водяные насосы, холодильники и пр.).

В быту часто ставят автомат по селективному методу, когда самый мощный стоит на вводе, чуть слабее — на розетках и еще слабее — на отдельных потребителях. В таком случае при возникновении КЗ первым сработает АВ наименьшего номинала на линии, а остальные сетевые ветки продолжат работать.

Учитывая, что КЗ возникает за доли секунды, важно также соблюдать селективность времятоковых характеристик.

Например, если стоит хоть один автомат типа D, на вводе должен стоять такой же, не ниже, иначе при аварии вводной АВ сработает первым и вся сеть останется обесточенной. По такому же принципу ставят и УЗО.

Последствия короткого замыкания

При КЗ должен сработать автоматический выключатель. Обычно именно так и происходит. А если нет, то проводка достаточно быстро перегревается, плавится и начинает гореть. Поэтому короткое замыкание является одной из наиболее частых причин возникновения пожара. Соответствующее предупреждение имеется и на сайте МЧС. По данным этого ресурса, каждый день в России из-за неисправной проводки сгорает 125 строений.

Пожар из-за замыкания проводкиПожар из-за замыкания проводкик содержанию ↑

Что делать если произошло замыкание проводки?

Наши дома и квартиры окутаны проводами, как паутиной. То, что мы, в большинстве случаев, этого не замечаем, только ухудшает ситуацию, поскольку поиск места предполагаемого замыкания может оказаться долгим, а исправление ситуации – трудоемким процессом.

Для информации. Замыкание проводки может возникнуть от того, что провода, которые проложены в квартире или доме, не соответствуют нормам электротехники.

Дело в том, что количество электроприборов в домах значительно увеличилось. Соответственно, увеличилась потребляемая мощность. Провода, проложенные в старых домах, как правило, не были рассчитаны на такие значения и при работе электрических агрегатов – стиральных и посудомоечных машин, микроволновых печей и так далее, начинают сильно нагреваться.

Если вдруг в комнате или во всей квартире внезапно погас свет, то, скорее всего, произошло короткое замыкание. То есть, один провод по каким-то причинам, коснулся другого.

Говоря языком электриков, фаза села на нуль. При этом сила тока в цепи многократно увеличивается, соответственно резко увеличивается отдаваемое тепло. В худшем случае возникает пожар, в лучшем – оплавляются провода, и возникает запах сгоревшей изоляции.

Если это произошло, то немедленно надо отключить все автоматы в распределительной коробке, обесточив квартиру. Если в доме стоит автомат с пробками, то их надо вывернуть. В случае появления пламени в коробке, его надо затушить, используя покрывало или плотную ткань.

Важно. Использовать воду при тушении огня на электропроводах, категорически запрещается. Это большой риск для жизни.

После того, как электропитание отключено, надо найти место, где произошло короткое замыкание. Делают это сначала при помощи обоняния и глаз. Вне зависимости от того, где вы обнаружили следы короткого замыкания, надо обратиться к электрику. Часто бывает, что короткое замыкание происходит в розетке.

Он при этом может обуглиться и даже загореться. Но, это простой вариант. Его легко исправить, причем даже своими руками, если есть определенный опыт. А вот замыкание проводки, которая проложена в стене или полу, определить без участия электрика с определенным прибором, который называется мультиметр, очень трудно.

Существует альтернативный и надежный способ определения места короткого замыкания в стене. Его применяют, когда возникает «плавающее» замыкание, то есть, периодически появляющееся.

Имеется в виду пропадающий дефект. Чтобы определить место, где это происходит, берут обычный УКВ приемник, выставляют его на частоту, где нет никаких радиостанций, и начинают обшаривать им стену. В месте имеющегося переменного контакта, он сильно зашумит.

Короткое замыкание в стене ведет к серьезному ремонту. Для его ликвидации надо будет прокладывать новые провода.

Важно. Чтобы избежать подобных расходных мероприятий, надо заранее укладывать провода, которые соответствуют предполагаемой нагрузке. Диаметр провода легко рассчитать по формулам, которые проходили еще в школе или после консультации у специалиста. Прокладывать их опытные электрики советуют в специальных плинтусах – это избавит от многих проблем в случае выхода их из строя.

Источник: http://fortstroi.com.ua/stroitelstvo/stati/item/1921-chto-delat-esli-proizoshlo-zamykanie-provodki

Причины короткого замыкания

В этой статье я не буду заниматься теорией КЗ. Как-никак, а статья из практического раздела «Ремонт электропроводки». Здесь только практика.

Выявим причины короткого замыкания:

Если электропроводка новая, то есть только что смонтированная, то короткое замыкание результат ошибочного монтажа. Скорее всего, перепутана одна из распаек.  Избежать этого поможет соблюдение единой цветности проводов при монтаже и использование кабеля одного производителя.

Причиной короткого замыкания, может стать неисправный электроприбор. Это короткое замыкание найти проще всего. Включаете поочереди бытовые приборы и смотрите, когда сработает автомат защиты.

«Обнаруживают» короткое замыкание лишь автоматы защиты с электромагнитными расцепителями. Устанавливайте автоматы защиты, которые имеют, как тепловые (перегрузка), так и электромагнитный расцепитель (короткое замыкание). Отмечу, что в продаже практически все автоматы двойной защиты.

Профилактика неисправностей и аварий

В перечне мероприятий, связанных с короткими замыканиями, большое внимание уделяется ликвидации последствий подобных случаев. Из них наиболее важными являются следующие:

  • Ликвидация участка электропроводки, получившего повреждения. После этого выполняются новые контактные соединения с последующей надежной изоляцией.
  • Сгоревшие розетки и выключатели не рекомендуется ремонтировать и восстанавливать. Гораздо целесообразнее произвести полную замену и установить новое надежное изделие.
  • Замена не только сгоревшей проводки, но и других устаревших изношенных линий, расположенных рядом.
  • Проверка исправности электрооборудования и срочное устранение выявленных недостатков.

В качестве профилактики следует регулярно обследовать сети и оборудование силовой группы. Сигналом к замене служат подгоревшие провода, искрение розеток, пожелтевшие корпуса с поврежденными участками. Все сети в обязательном порядке защищаются УЗО и автоматическими выключателями. Эффективно противостоять аварийным ситуациям можно лишь хорошо зная виды, причины и последствия коротких замыканий.

Как итог – надо ли бояться короткого замыкания

Обычно сам процесс возникновения полноценного короткого замыкания электропроводки проходит очень быстро – все происходит в течение долей секунды, после чего срабатывает защита. У электриков старой школы даже есть черный юмор на эту тему: «Включай – если оно коротит, то мы это сразу увидим». Это значит, что все необходимые меры безопасности надо применять до возникновения нештатной ситуации, а если она все-таки произошла, то остается только устранять последствия.

Расчет и измерение токов короткого замыкания

При коротком замыкании вся мощность электрической сети сосредотачивается на маленьком участке. Если бы кабели, провода и коммутационные аппараты не имели бы собственных сопротивлений, ток КЗ достигал бы огромных величин. Но на самом деле он ограничивается суммарным сопротивлением линии от источника питания (трансформатора на подстанции, генераторов энергосистемы) до точки КЗ.

При проектировании электроустановок величину этого тока обязательно рассчитывают. Для этого используются данные о сопротивлениях (активных и реактивных) всего электрооборудования, установленного на пути КЗ. Ток считается для самой удаленной от источника точки, чтобы проверить, отключит ли его защита.

В эксплуатации или после монтажа ток КЗ измеряют специальными приборами: измерителями петли фаза-нуль. Делается это для того, чтобы удостовериться в правильности расчетов или в местах, для которых этот расчет выполнить невозможно.

Причины короткого замыкания

Прибор MZC-200 для измерения петли фаза-нуль

Чем дальше точка КЗ от источника, тем ток замыкания меньше. При определенном удалении может получиться ситуация, когда тока будет не хватать для срабатывания отсечек автоматических выключателей. В этом случае:

  • вместо модульных выключателей с характеристикой «С» (кратность отсечки 5-10) применяют «В» (кратность 3-5);
  • увеличивают сечение питающих кабелей.

Использование этого явления

Данное явление нашло свое применение в дуговой сварке, принцип работы которой построен на взаимодействии стержня с металлической поверхностью. Поверхность нагревается до температуры плавки, благодаря чему появляется новое прочное соединение, т.е. сварочный электрод замыкается с заземляющим контуром.

Такие режимы короткого замыкания действуют непродолжительный промежуток времени. В момент сварки в месте соединения стержня и поверхности возникает нестандартный заряд тока, из-за чего выделяется большое количество теплоты. Ее достаточно для плавки металла и создания сварочного шва.

Также короткое замыкание используется в сфере промышленной автоматики, с его помощью создаются информационные системы, которые отражают параметры передачи токового сигнала.

Полезное КЗ применяется в электродинамических датчиках. Например, в индукционных виброметрах, сейсмических приемниках. Короткое замыкание дает возможность дополнительно уменьшить количество колебаний подвижной системы.

Режим КЗ может использоваться при объединении каскадов в электронике, когда выход первого активного компонента работает в режиме КЗ.

Высокое напряжение в сети

Как я уже сказал ранее, иногда случаются скачки напряжения, из-за которых проводка не выдерживает. В таких случаях можно поставить автомат, а можно позаботиться о каком-то трансформаторе, который устанавливается лично вам в квартиру или сразу на весь дом, дабы в случае аварийных ситуаций получать дополнительную защиту бытовой техники от поломок. Думаю, если заняться всеми этими моментами, то короткое замыкание вы просто забудете как понятие.

Полезное видео

Фото последствий короткого замыкания


Заключение

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Более подробную информацию о том, что такое короткое замыкание и как обеспечить безопасность, можно узнать из материала Расчет токов короткого замыкания. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.

Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.elektrik-korolev.rul

www.tmr-power.com

www.electropara.ru

www.electrik.info

www.evrasgi.ru

www.orenburgelectro.ru

Предыдущая

ТеорияЭлектрическая цепь и ее элементы

Следующая

ТеорияВсе о законе Ома: простыми словами с примерами для «чайников»

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Электрик в Дом