Co je zkrat? Zkratový proud a jeho výpočet. Zkratový rázový proud

Určitě mnozí slyšeli takovou frázi jako zkrat, ale jen málo lidí chápe, proč k tomuto jevu dochází, proč je nebezpečný a jaké procesy se vyskytují při zkratu. V tomto článku se budeme touto otázkou podrobně zabývat, protože „zkrat v kabeláži“ je poměrně běžná situace, která je velmi nebezpečná a může vést k nepříznivým následkům. Níže jsme tedy probrali příčiny zkratů, způsoby prevence a důsledky.

Co je to?

Elektrický obvod jsou zpravidla dva vodiče s opačnými potenciály a připojený proudový spotřebič. Každý koncový spotřebitel má svůj vlastní vnitřní odpor, který odolává a omezuje proud, čímž dávkuje jeho množství a hustotu ve vodiči a nutí ho produkovat práci.

V okamžiku, kdy odpor prudce klesne na statickou chybu odporu vodičů, elektrický proud, prakticky ničím neomezený, vzroste na takovou hodnotu, že se průřez vodičů zmenší a při průchodu jimi se ohřeje. vodiče na teplotu destrukce a tání. Častým společníkem zkratu je proto oheň, roztavený kov vodičů a pomocných mechanismů.

Známky zkratu v elektroinstalaci jsou zápach spáleniny, jiskření a pálení vodičů a také výpadek proudu v určité oblasti nebo v celé síti.

Jak vzniká zkrat?

Podívejme se tedy na hlavní příčiny zkratů v elektrických rozvodech a elektrických instalacích.

Vysoké napětí. V okamžiku nad přípustnými parametry existuje možnost elektrického průrazu izolace vodiče nebo elektrického obvodu. V důsledku toho se únik proudu rozvine do velikosti zkratu a vytvoří se krátkodobý stabilní obloukový výboj.

Stará izolace. Obytné a průmyslové budovy, které nevyměnily elektrické rozvody, jsou prvními kandidáty na spontánní zkraty. Jakákoli izolace použitá v elektrickém vedení má svůj vlastní zdroj. V průběhu času je zničen pod vlivem vnějších faktorů, což vede ke vzniku zkratu.

Vnější mechanické vlivy. Odstranění izolace z drátu, jeho tření a další vlivy na ochranný plášť, oslabení jeho vlastností, způsobí dříve nebo později požár a zkrat. Například v běžném životě často vzniká zkrat poškozením elektroinstalace při vrtání do zdí. Přečtěte si o tom v našem článku.

Cizí předměty. Patří sem prach různého původu, drobná zvířata, díly ze sousedních jednotek, které náhodně spadly na elektrické vodiče a tím způsobily a rozvinuly zkrat.

Přímý úder blesku. Stane se to samé jako s (viz výše).

Příklad následků zkratu v elektroinstalaci ukazuje video:

Následkem zkratu jsou spálené části elektroinstalace a požár!

Typy jevů

Nejběžnější je zemní porucha, kdy se buď jedna fáze dotýká země, nebo dvě fáze interagují se zemí v jedné nebo více oblastech. Zkrat k zemi se vyskytuje v systémech s pevně uzemněným neutrálem a tvoří až 70 % všech případů.

Dochází také k mezifázovému zkratu, když se dvě fáze vzájemně ovlivňují. Vyskytuje se v důsledku selhání izolace u třífázových zařízení.

No a poslední typ zkratu je třífázový, kdy se všechny tři fáze vzájemně ovlivňují. Níže uvedený diagram ukazuje hlavní typy zkratů:

Způsoby, jak zabránit

K prevenci vzniku zkratů a ochraně elektrických zařízení a napájecích vedení jsou nejúčinnější metodou pojistky. Pokud dojde ke zkratu, stroj (na obrázku níže) okamžitě vypne napájení, čímž zabrání vzniku nebezpečné situace.

Dalším způsobem, jak zabránit vzniku zkratu, je včasná oprava, díky které můžete vizuálně určit místo roztavení izolace a přistoupit k odstraňování problémů.

Pro 220 V nebo opačné fáze mezi sebou nebo s nulou, které nejsou stanoveny konstrukcí elektrického obvodu nebo elektrických spotřebičů, což narušuje normální provoz elektrické sítě.

Ke zkratu dochází v důsledku porušení izolace elektrických vodičů, kabelů nebo prvků vedoucích proud v elektrických spotřebičích a také v důsledku mechanického kontaktu s neizolovanými prvky, proto je důležité vždy izolovat holé konce elektrické vedení odděleně od sebe pomocí elektrické pásky nebo elektrické pásky s elektricky izolujícím pláštěm, tj. nevodícím elektrický proud.

Když dojde ke zkratu v elektrickém obvodu, hodnota proudu se okamžitě a opakovaně zvyšuje, což vede k vysokému vývinu tepla, v důsledku čehož se elektrické vodiče roztaví, což způsobí vznícení elektrického vedení a rozšíření ohně v místnosti, kde došlo ke zkratu.
V důsledku zkratu je narušeno normální fungování nejen vašeho bytu, ale i vašich sousedů v důsledku poklesu napájecího napětí, což často vede k poruchám elektrických spotřebičů a domácích spotřebičů.

V bytech s 220 V dochází pouze k jednofázovému zkratu (fázový zkrat na nulový vodič nebo na) a v některých soukromých domech nebo garážích s třífázovým příkonem 380 voltů mnohem nebezpečnější dvou- může dojít ke zkratu dvou fází mezi sebou + k „země“ nebo k třífázovému (zkrat tří fází k sobě navzájem + k „zem“)

V elektromotorech a zařízeních jsou v případě poruchy také možné vnitřní zkraty:
Například zákruty, ke kterým dochází při vzájemném spojení závitů vinutí ve statoru nebo rotoru elektromotoru nebo mezi závity ve vinutí transformátoru.

A pokud má elektrický spotřebič kovový kryt, je možný průraz izolace a zkrat na kovovém krytu. V tomto případě ochrání osobu před úrazem elektrickým proudem pouze pouzdro.

Pozor, k požáru jsou náchylnější dráty v polyetylenu a zejména v pryžovém plášti. Proto jako profesionální elektrikář po mnoho let, zabývající se elektroinstalací v Minsku, důrazně doporučuji používat kabel VVG Ng, s nehořlavou izolací, v bytech, domech, garážích atd., pro pokládku skrytou pod omítkou a použití dražší kabel VVG Ng otevřeně na ohnivzdorném podkladu Ls, který při zkratu ani nekouří.

Přetížení elektrické sítě v domě, garáži nebo bytě se často vyskytuje v každodenním životě a je také velmi nebezpečné a nouzové. A jak ukázala praxe, je nebezpečnější než zkratové proudy. Protože elektrické rozvody jsou spolehlivě chráněny resp.

Příčinou přetížení je připojení, zařazení většího počtu elektrických spotřebičů na jednu skupinu elektrických zásuvek nebo poškození spotřebičů elektřiny, při kterých celkový proud procházející elektrickým kabelem nebo vodiči překročí jmenovitou hodnotu, pro kterou jsou určeny. Pro dům nebo byt, kde jsou převážně položeny kabely nebo vodiče o průřezu 1,5 milimetrů čtverečních, by jmenovitý proud neměl být vyšší 16 ampér nebo už ne 3,5 kW.

Je důležité znát a v praxi používat pouze vypínače nebo zásuvky pro připojení elektrického osvětlení nebo elektrického zařízení s hodnotami napětí a proudu, které nejsou menší než hodnoty uvedené na těle elektrické zásuvky nebo vypínače. Například zásuvka říká „10 A; 250 V“, což znamená, že je určen pro jednofázovou síť 220 V a maximální hodnota proudu procházejícího zásuvkou by neměla být vyšší než 10 ampér nebo přibližně ne více než 2 kilowatty výkonu. Do takové zásuvky nelze zapojit výkonný elektrický spotřebič, například s výkonem 2,5-3 kilowattů, což povede k vyhoření kontaktů zásuvky.

Za normální ustálený provozní režim elektrické instalace se považuje takový, jehož parametry jsou v normálních mezích. Zkratový proud (zkratový proud) vzniká při nehodě při provozu elektroinstalace. Nejčastěji se objevuje v důsledku poškození izolace živých částí.

V důsledku zkratu je nepřerušené napájení spotřebitelů přerušeno a vede k poruchám a selhání zařízení. V důsledku toho je při výběru prvků a zařízení s proudem nutné vypočítat je nejen pro běžný provoz, ale také je zkontrolovat za podmínek očekávaného nouzového režimu, který může být způsoben zkratem.

Příčiny poškození izolace

• Vliv na izolaci mechanicky.
• Elektrické selhání živých částí v důsledku nadměrného zatížení nebo přepětí.
• Podobně jako selhání izolace může být za příčinu poškození považováno bičování neizolovaných vodičů venkovního vedení od silného větru.
• Házení kovových předmětů na čáru.
• Dopad zvířat na vodiče pod napětím.
• Chyby v práci personálu údržby v elektrických instalacích.
• Selhání ve fungování ochrany a automatizace.
• Technické stárnutí zařízení.
• Záměrné jednání zaměřené na poškození izolace.

Následky zkratu

Zkratový proud je mnohonásobně vyšší než proud při běžném provozu zařízení. Možné důsledky takového zkratu mohou být:

• Přehřátí živých částí.
• Nadměrné dynamické zatížení.
• Zastavení dodávek elektrické energie spotřebitelům.
• Narušení normálního fungování ostatních propojených přijímačů, které jsou připojeny ke zdravým částem obvodu v důsledku prudkého poklesu napětí.
• Narušení systému napájení.

Typy zkratů

Koncept zkratu znamená elektrické spojení, které není zajištěno provozními podmínkami zařízení mezi body různých fází, buď neutrálním vodičem s fází nebo zemí s fází (pokud existuje neutrální zemnící obvod zdroj energie).

Při provozu spotřebičů lze napájecí napětí připojit různými způsoby:

• Podle schématu třífázové sítě 0,4 kilovoltů.
• Jednofázová síť (fáze a nula) 220 V.
• Zdroj konstantního napětí s kladnými a zápornými potenciálovými svorkami.

V každém jednotlivém případě může v určitých bodech dojít k selhání izolace, což má za následek zkratový proud.

U 3fázové sítě střídavého proudu existují typy zkratu:

1. Třífázový obvod.
2. Dvoufázový obvod.
3. Jednofázové zemní spojení.
4. Jednofázové zemní spojení (izolovaný nulový vodič).
5. Dvoufázové zemní spojení.
6. Třífázové zemní spojení.

Při realizaci projektu pro dodávku elektrické energie do podniku nebo zařízení vyžadují takové režimy určité výpočty.

Princip činnosti zkratu

Před vznikem zkratu měla hodnota proudu v elektrickém obvodu ustálenou hodnotu i p Při prudkém zkratu v tomto obvodu vlivem silného poklesu celkového odporu obvodu výrazně vzroste elektrický proud na a hodnota i p Zpočátku, když je čas t nulový, nemůže se elektrický proud prudce změnit na jinou ustálenou hodnotu, protože v uzavřeném obvodu existuje kromě aktivního odporu R také indukční odpor L. Tím se proces zvyšuje. zvýšení proudu v průběhu času při přepnutí do nového režimu.

Výsledkem je, že v počáteční periodě zkratu si elektrický proud zachová svou původní hodnotu, tj K= já ne. Chvíli trvá, než se proud změní. V prvních okamžicích této doby proud stoupá na maximální hodnotu, poté mírně klesá a po určité době přechází do ustáleného stavu.

Časový úsek od začátku poruchy do ustáleného stavu je považován za přechodný proces. Zkratový proud lze vypočítat pro jakýkoli okamžik během přechodového procesu.

Zkratový proud v přechodovém režimu je nejlépe uvažovat jako součet složek: periodický proud i pt s největší periodickou složkou I pt a aperiodický proud i at (jeho největší hodnota je I am).

Aperiodická složka zkratového proudu při poruše postupně slábne až k nule. V tomto případě k jeho změně dochází podle exponenciální závislosti.

Za možný maximální zkratový proud se považuje rázový proud i y. Pokud v počátečním okamžiku obvodu není žádný útlum, určí se rázový proud:

já y- i p m+ já a t=0 ', Kde i p m je amplituda periodické složky proudu.

Užitečný zkrat

Předpokládá se, že zkrat je negativní a nežádoucí jev, který způsobuje destruktivní důsledky v elektrických instalacích. Může vytvořit podmínky pro požár, odstavení ochranných prostředků, zatemnění objektů a další následky.

Zkratový proud však může být v praxi skutečným přínosem. Existuje mnoho zařízení, která pracují v režimu vysokého proudu. Můžete například zvážit. Nejnápadnějším příkladem je svařování elektrickým obloukem, při kterém je svařovací elektroda zkratována zemní smyčkou.

Takové zkratové režimy fungují po krátkou dobu. Výkon svařovacího transformátoru zajišťuje provoz při takto výrazném přetížení. Při svařování vzniká v místě kontaktu elektrody velmi velký proud. V důsledku toho se uvolňuje značné množství tepla, dostatečné k roztavení kovu v místě kontaktu a vytvoření svaru dostatečné pevnosti.

Způsoby ochrany

Již na počátku rozvoje elektrotechniky vyvstával problém ochrany elektrických zařízení před nadměrným proudovým zatížením včetně zkratů. Nejjednodušším řešením byla instalace, které vlivem proudu překračujícího určitou hodnotu vyhořely kvůli jejich zahřívání.

Takové pojistkové vložky jsou v provozu dodnes. Jejich hlavní výhodou je spolehlivost, jednoduchost a nízká cena. Existují však i nevýhody. Jednoduchá konstrukce pojistky vybízí člověka, aby ji po spálení tavné vložky nahradil improvizovanými materiály v podobě kancelářských spon, drátů a dokonce hřebíků.

Taková ochrana není schopna zajistit nezbytnou ochranu proti zkratu, protože není navržena pro konkrétní zátěž. Ve výrobě jej využívají k odpojování obvodů, ve kterých došlo ke zkratu. Jsou mnohem pohodlnější než běžné pojistky a nevyžadují výměnu spáleného prvku. Po odstranění příčiny zkratu a ochlazení tepelných prvků lze stroj jednoduše zapnout, čímž se do obvodu přivede napětí.

Ve formuláři jsou i složitější ochranné systémy. Mají vysokou cenu. Taková zařízení vypnou napětí obvodu v případě minimálního úniku proudu. K takovému úniku může dojít, pokud je pracovník zasažen elektrickým proudem.

Další metodou ochrany proti zkratu je proud omezující tlumivka. Používá se k ochraně obvodů ve vysokonapěťových sítích, kde velikost zkratového proudu může dosáhnout takové velikosti, že nelze vybrat ochranná zařízení, která by odolávala velkým elektrodynamickým silám.

Reaktor je cívka s indukční reaktancí. Je zapojen do obvodu v sériovém obvodu. Při normálním provozu má reaktor úbytek napětí asi 4 %. V případě zkratu dopadá hlavní část napětí na reaktor. Existuje několik typů reaktorů: beton, olej. Každý z nich má své vlastní vlastnosti.

Ohmův zákon pro zkrat

Základem pro výpočet uzávěrů obvodu je princip, který určuje výpočet proudu z napětí jeho dělením připojeným odporem. Stejný princip funguje při určování jmenovitého zatížení. Rozdíl je tento:

• Když dojde k mimořádné události, proces probíhá náhodně a spontánně. Hodí se však k některým výpočtům pomocí metod vyvinutých specialisty.
• Během normálního provozu elektrického obvodu jsou odpor a napětí v rovnovážném režimu a mohou se v rámci provozních rozsahů v normálních mezích mírně lišit.

Napájení napájení

Na základě tohoto výkonu se provede posouzení energetického potenciálu destruktivní akce, kterou může provést zkratový proud, a provede se analýza doby toku a velikosti.

Uvažujme například, že kus měděného vodiče o průřezu 1,5 mm 2 a délce 50 cm byl nejprve připojen přímo k baterii Krona. A v jiném případě byl stejný kus drátu vložen do domácí zásuvky.

V případě Krony bude vodičem protékat zkratový proud, který bude tuto baterii zahřívat až do jejího selhání, jelikož výkon baterie nestačí na zahřátí a roztavení připojeného vodiče k přerušení obvodu.

V případě domácí zásuvky budou fungovat ochranná zařízení. Představme si, že tyto ochrany selhaly a nefungovaly. V tomto případě bude zkratový proud protékat domácí elektroinstalací, poté elektroinstalací celého vchodu, domu a následně venkovním vedením nebo kabelem. Takže dorazí do rozvodny.

V důsledku toho je k transformátoru připojen dlouhý obvod s mnoha kabely, dráty a různými spoji. Výrazně zvýší elektrický odpor našeho experimentálního kusu drátu. I v tomto případě je však velká pravděpodobnost, že se tento kus drátu roztaví a spálí.

Odpor obvodu

Úsek elektrického vedení od zdroje energie ke zkratu má určitý elektrický odpor. Jeho hodnota ovlivňuje velikost zkratového proudu. Vinutí transformátorů, cívek, tlumivek a kondenzátorových desek přispívají k celkovému odporu obvodu ve formě kapacitních a indukčních reaktancí. V tomto případě jsou vytvořeny aperiodické složky, které narušují symetrii hlavních forem harmonických kmitů.

Pro výpočet zkratového proudu se používá mnoho různých metod. Umožňují vypočítat zkratový proud s požadovanou přesností pomocí dostupných informací. V praxi je možné měřit odpor stávajícího obvodu metodou fáze nula. Tento odpor zpřesňuje výpočet a provádí příslušné úpravy při výběru ochrany proti zkratu.

Zkrat vzniká v důsledku zkratu dvou vodičů obvodu, které jsou připojeny k různým kontaktům (to je plus a mínus). V tomto případě se to děje prostřednictvím malého odporu, který lze porovnat s odporem samotného drátu. V tomto případě může proud několikrát překročit jmenovitou hodnotu. Aby se zabránilo požáru, musí být elektrický obvod přerušen dříve, než dráty dosáhnou kritické teploty.

Co je zkrat?

Každý den, ať jsme kdekoli, uzavíráme elektrický okruh. V tomto případě se nestane nic nebezpečného, ​​protože když připojíte zástrčku elektrického zařízení do zásuvky, elektrická energie se přemění na:

• mechanická energie;
• tepelný výkon.

Tyto typy uzávěrů lze běžně nazývat „dlouhé“. Zkrat je zjednodušeně řečeno druh energie, který je vyjádřen jako jiskra, třesk nebo oheň. To je stav, kdy odpor samotné zátěže je menší než odpor zdroje energie. Když dojde ke zkratu, proud se okamžitě zvýší, což vede k silnému uvolnění tepla. To zase může vést k roztavení elektroinstalace a jejímu následnému požáru. Takový zkrat může nejen narušit funkčnost prvku elektrického obvodu, ale také vést ke snížení vstupního napětí pro ostatní spotřebiče.

V normálním provozním režimu proud teče mezi fázovým a nulovým vodičem pouze tehdy, když je připojena zátěž, což jej omezuje na bezpečnou úroveň pro elektrické vedení. Jak vzniká zkrat? V případech, kdy dojde k porušení izolačního povlaku, což vede ke zkratu mezi plus a mínus, proud obchází zátěž a protéká mezi těmito dráty. Tento typ kontaktu se nazývá „krátký“, protože obchází elektrické spotřebiče.

Kovový zkrat je zkrat, u kterého se nebere v úvahu přechodový odpor. To je možné pouze v případě, že je speciálně připraven pomocí šroubových spojů živých částí.

Zkratový proud je proud, který se objevuje v důsledku poškození izolace živých částí, které mají různé elektrické potenciály. Může také vzniknout jednoduše náhodným spojením vodivých částí se stejnými potenciály.

Zkratový rázový proud je maximální hodnota proudu, která nastane během třífázového zkratu.

Zkratový režim je stav dvousvorkové sítě, kdy jsou její výstupy vzájemně propojeny vodičem s nulovým odporem. V tomto režimu je sekundární vinutí zkratováno. Při provádění takového experimentu je možné určit velikost ztrát ve vinutí samotného transformátoru.

Také stojí za to vědět, že zkratové napětí transformátoru je napětí, které musí být aplikováno na vinutí, když je druhé uzavřeno. A pak začne v posledním vinutí protékat jmenovitý proud.

Jak to odhalit a předejít?

Můžete si vzpomenout na známý Ohmův zákon, který říká: "Proud v obvodu je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu." Právě na poslední jmenované se v tomto případě vyplatí věnovat zvýšenou pozornost. Vzhledem k tomu, že odpor vodiče je velmi malý, je obvykle považován za rovný „0“. V případě zkratu je jeho hodnota naopak velmi velká, protože v uzavřeném obvodu začíná protékat proud.

Aby se zabránilo zkratu, je nutné pravidelně měřit odpor vedení. Pokud to nemůžete udělat sami, měli byste vyhledat pomoc specialistů. Na profesionální úrovni provedou veškerá měření související s elektroinstalací a pomohou také otestovat přístrojové transformátory proudu, které zároveň ochrání vaše zařízení a zvýší požární bezpečnost.

Jednou z hlavních příčin požáru je zkrat. Tato fráze je neustále slyšet, ale co to znamená?

Jedná se o spojení zemnícího vodiče nebo nulového vodiče s fázovým vodičem nebo dvěma fázovými vodiči. To má za následek interakci dvou vodičů s různými potenciály. Říká se tomu zkrat, protože k němu došlo bez elektrického spotřebiče.

Při připojení takových vodičů dojde k malé explozi. To se vysvětluje prudkým skokem v síle proudu, který dosahuje nepřijatelné hodnoty. Takový rychlý nárůst proudu vede k přehřátí vodičů a vytvoření elektrického oblouku mezi nimi, jehož teplota dosahuje 5000 stupňů C.

Zvláště efektní je zkrat fázových vodičů v třífázové elektrické síti. Pokud člověk zkratuje fáze šroubovákem, může být odmrštěn několik metrů daleko a může utrpět vážná zranění a popáleniny. Šroubovák se jednoduše vypaří. V každodenních podmínkách nemusí dojít k velkému výbuchu, ale je zaručeno roztavení drátu a izolace, a to je přímá cesta k vznícení předmětů, které jsou poblíž.

Je důležité pamatovat na to, že při přerušení elektrického vedení (elektrického vedení) v důsledku zkratu může dojít ke skutečné explozi s elektromagnetickým výbojem. V žádném případě se proto nepřibližujte k místu, kde se čára láme.

Příčiny zkratu jsou známé: staré nebo poškozené elektrické rozvody, nesprávná instalace (to je typické pro amatéry, kteří mají malé znalosti elektřiny), vadná izolace, elektrické spotřebiče, které nesplňují podmínky elektrické bezpečnosti (opět staré nebo poškozené) , uvolnění spojení vodičů, náhodné přerušení vedení.

Se všemi výše uvedenými důvody lze úspěšně bojovat, pokud budete dodržovat některá pravidla:

1. Nepoužívejte staré vodiče s nedostatečnou izolací.

2. Při provádění elektroinstalačních prací buďte opatrní. Nevrtejte, neklepejte ani neřežte stěny v místech, kde je položen napájecí kabel.

3. Izolaci při instalaci odstraňujte velmi opatrně, drát podél drátů neřežte nožem.

4. Při práci s ní se ujistěte, že je síť vypnutá. Na ceduli musíte umístit cedulku s nápisem „probíhají práce, nezapínejte elektřinu“ nebo nechte osobu ve službě.

5. Nainstalujte ochranná vypínací zařízení – automatická ical spínače, proudové chrániče, automaty.

6. Pravidelně sledujte stav elektrických bodů - zásuvek a vypínačů. V případě potřeby je ihned vyměňte.

7. Neprovozujte poškozené elektrospotřebiče, od kterých létají jiskry, s výjimkou např. některých nástrojů, které mají uhlíkové kartáčky - při provozu trochu jiskří (to se stává ve vrtačce, skládačce a jiném nářadí).

8. Při instalaci elektroinstalace neveďte vodiče v jednom velkém svazku, je lepší je vést paralelně vedle sebe nebo použít speciální krabice.

Dodržováním těchto jednoduchých pravidel výrazně snížíte riziko zkratu a požáru. A je důležité si uvědomit, že práci s elektřinou je lepší svěřit profesionálnímu elektrikáři. Pak bude život klidnější a bezpečnější!