Струм короткого замикання - це зростаючий електричний імпульс ударного типу. Через його появу можуть розплавитися дроти, вийти з ладу деякі електричні прилади.
Чому відбувається коротке замикання?
Струм КЗ виникає в таких випадках:
- За високого рівня напруги. Відбувається різкий стрибок, рівень напруги починає перевищувати допустимі норми, виникає можливість появи електричного пробою ізоляційного покриття провідника або схеми електричного типу. Утворюється витік струму, підвищується температура дуги. Напруга короткого замикання призводить до створення короткочасного дугового розряду.
- За старого ізоляційного покриття. Таке замикання виникає в житлових та промислових будинках, в яких не проводилася заміна проводки. Будь-яке ізоляційне покриття має свій ресурс, який згодом виснажується під впливом факторів зовнішнього середовища. Несвоєчасна заміна ізоляції може спричинити КЗ.
- При зовнішній дії механічного типу. Перетирання захисної оболонки дроту або зняття його ізоляційного покриття, а також пошкодження проводки призводять до займання та КЗ.
- У разі потрапляння сторонніх предметів на ланцюг. Пили, сміття або інші дрібні предмети, що потрапили на провідник, здатні викликати замикання в ланцюгу механізму.
- Під час удару блискавки. Підвищується рівень напруги, пробивається ізоляційне покриття дроту або електричної схеми, через що виникає КЗ в електроланцюзі.
Чому КЗ так називається?
Таке замикання називається коротким, оскільки утворюється, минаючи прилад, тобто. коротким шляхом.
Простим мовою: відбувається з'єднання позитивного та негативного провідника (короткий шлях), що призводить до того, що значення опору стає 0. Для нормального функціонування механізму необхідний опір, а його відсутність викликає збій у роботі джерела напруги, що призводить до замикання.
КЗ - це будь-яке з'єднання провідників з різним потенціалом між собою або із землею. КЗ виникає лише у тому випадку, якщо таке об'єднання не заплановане конструкцією даного приладу чи механізму. Наприклад, з'єднання між будь-якими точками різних фаз або об'єднання фази 0, коли утворюється руйнівний струм, що перевищує всі критичні значення електричної схеми пристрою.
У чому небезпека?
Наслідки короткого замикання можуть бути такими:
- Падає рівень напруги в електроланцюзі. Це може призвести до виходу з ладу та обгорання електричного приладу або збоїв у функціонуванні пристрою.
- Ушкодження механічного та термічного типу: обрив ланцюга, пошкодження проводки або окремих проводів, розеток та вимикачів.
- Залежно від потужності короткого замикання можливе загоряння проводки та розташованих поруч із нею матеріалів та предметів.
- Деструктивна електромагнітна дія на телефонну лінію зв'язку, комп'ютер, телевізор та інші електроприлади.
- Небезпека життя. Якщо момент виникнення замикання людина перебуває поруч із джерелом КЗ, він може отримати опіки.
- Порушується функціонування електропостачальних систем.
- Залежно від параметрів КЗ можливі збої у роботі підземних комунікацій під час електромагнітного впливу.
- Багатьох людей цікавить питання, як порахувати, чому дорівнює сила струму при короткому замиканні. Для цього необхідно скористатися законом Ома: сила струму в ланцюзі прямо пропорційна напрузі на її кінцях і обернено пропорційна повному опору ланцюга.
Обчислення КЗ здійснюється за такою формулою: I= U/R (I — сила струму, U — напруга, R — опір).
Види короткого замикання та їх причини
- Однофазне КЗ. Пошкодження на лініях електропередачі, коли 1 фаз електричної системи замикається на землю або на елемент, який з'єднаний із землею. Причиною замикання може стати неправильне заземлення.
- Двофазне КЗ. Тип замикання, що виникає між 2 фазами з різним потенціалом в електроенергетичному ланцюжку. Причина - порушення ізоляції дротів. Також це може бути одночасне сполучення 2 фаз не між собою, а на землю.
- КЗ трифазне (симетричне). Замикання 3 фаз одна на одну. Причиною може стати механічне пошкодження ізоляційного покриття, перегрів та пробій в ізоляції або схльостування проводів.
- Міжвиткове. Такий тип замикання уражає електричних машин. В цьому випадку відбувається замикання витків механізму статора обмотки, трансформатора або ротного пристрою між собою.
- Замикання на металевий корпус або системи. Таке коротке замикання виникає у разі порушення ізоляції проводки на металевому корпусі.
Варіанти захисту від КЗ
Як захист від виникнення короткого замикання можна використовувати:
- реактори електричного типу, які обмежуватимуть струм;
- розпаралелювання електричного ланцюга;
- відключення секційних вимикачів;
- трансформатори понижуючого типу з розщепленою обмоткою з низьким рівнем напруги;
- швидкодіючі комутаційні апарати, у яких є опція обмеження надходження струму;
- плавкі запобіжні елементи;
- встановлення автоматичних вимикачів;
- своєчасну заміну ізоляційного покриття проводів та регулярний огляд проводки на наявність дефектів;
- пристрої релейного захисту, які відключатимуть пошкоджені ділянки ланцюга.
Автомати можна встановлювати лише на всю систему, а не на окремі фази та ланцюг нуля. В іншому випадку під час замикання вийде з ладу нульовий автомат, а вся електромережа опиниться під напругою, т.к. фазний автомат буде увімкнено. З цієї причини не рекомендується встановлювати провід меншого перерізу, ніж може дозволити автомат.
Використання цього явища
Дане явище знайшло своє застосування у дуговому зварюванні, принцип роботи якого побудований на взаємодії стрижня з металевою поверхнею. Поверхня нагрівається до температури плавки, завдяки чому утворюється нове міцне з'єднання, тобто. зварювальний електрод замикається із заземлюючим контуром.
Такі режими короткого замикання діють нетривалий проміжок часу. У момент зварювання у місці з'єднання стрижня та поверхні виникає нестандартний заряд струму, через що виділяється велика кількість теплоти. Її достатньо для плавки металу та створення зварювального шва.
Також коротке замикання використовується у сфері промислової автоматики, за його допомогою створюються інформаційні системи, що відображають параметри передачі струмового сигналу.
Корисне КЗ застосовується в електродинамічних датчиках. Наприклад, в індукційних віброметрах, сейсмічних приймачах. Коротке замикання дозволяє додатково зменшити кількість коливань рухомої системи.
Режим КЗ можна використовувати при об'єднанні каскадів в електроніці, коли вихід першого активного компонента працює у режимі КЗ.
СХОЖІ СТАТТІ:
- Які види систем заземлення є і що таке захисне заземлення?
- Що таке занулення і для чого воно потрібне?
- Що таке напруга дотику і від чого залежить її величина