Закон короткого замыкания

Что такое ом: Закон Ома

Однако бывает, к сожалению, и так, что медные соединительные провода не только значительно нагреваются, но даже раскаляются и начинают светиться (и может загореться их защитная оболочка – изоляция). Происходит это в тех случаях, когда почему-либо вдруг резко уменьшается и становится очень малым сопротивление цепи и, как следствие этого, многократно возрастает сила тока. В частности, такое явление происходит при коротком замыкании.

Например, если в простой электрической цепи, схема которой показана на изображении выше, выводы-контакты в ламповом патроне случайно соединятся между собой, то ток будет проходить не по нити лампочки, а по образовавшемуся новому, более короткому пути – напрямую, через соединительные провода, от одного полюса батарейки к другому – произойдет короткое замыкание.

Лампочка в этом случае, конечно, сразу погаснет, и энергия батарейки будет передаваться лишь соединительным проводам, которые, таким образом, станут теперь потребителем. Из-за значительно возросшего тока провода быстро нагреются (и могут расплавиться), а батарейка быстро отдаст накопленный в ней запас энергии и разрядится.

Если же подобное короткое замыкание произойдет в электрической цепи с более мощным источником тока, например в городской электросети, то это может привести к пожару или серьезной аварии.

Чтобы такого не случилось, в электрических цепях устанавливают специальные защитные устройства – предохранители. Простейший предохранитель представляет собой тоненькую проволочку из легкоплавкого металла, вставленную в стеклянную трубочку. Вводится он в цепь последовательно с потребителем. Пока сила тока в цепи не превышает допустимой величины, проволочка не препятствует его протеканию. Но как только из-за короткого замыкания или по какой-либо другой причине сила тока заметно увеличится, тоненькая проволочка от нагревания быстро расплавится (более толстые соединительные провода за это время и нагреться-то не успеют!), цепь окажется разомкнутой и ток прекратится – аварии не произойдет.

Подобные «плавкие» предохранители используют в радиоприемниках, телевизорах и других бытовых электротехнических устройствах. А пробки над счетчиком электроэнергии в вашей квартире – это тоже предохранители, но несколько иной конструкции. Они надежно защищают электрическую сеть от всяких случайностей.

Если параллельно соединить в цепи несколько лампочек, то от числа их будет зависеть сила тока в неразветвленной части цепи: чем больше включено лампочек, тем больше и сила тока. Поэтому такую группу параллельно включенных лампочек можно использовать в роли реостата – регулятора силы тока.

На изображении ниже показана схема цепи, в которой яркость свечения лампочки H1 можно регулировать реостатом, составленным из четырех лампочек Н2–Н5.

На схеме каждая из лампочек реостата включается своим ключом S2–S5 (S1 – общий ключ цепи). Но можно обойтись и без них: включать или выключать любую лампочку можно ввинчиванием или вывинчиванием её из патрона.

24. Короткое замыкание

На фиг. 39 показана схема включения электрической лампы накаливания в электрическую сеть. Если сопротивление этой лампы rл = 240 ом, а напряжение сети U=120 в, то ток в цепи лампы будет:

Разберем случай, когда провода, идущие к лампе накаливания, оказались замкнутыми через очень малое сопротивление,

например толстый металлический стержень, случайно попавший на два провода. В этом случае ток сети, подходя к точке А, будет разветвляться по двум путям: одна, большая его часть, пойдет пo металлическому стержню — пути с малым сопротивлением, а другая, небольшая часть тока, будет проходить по пути с большим сопротивлением — лампе накаливания.

Определим ток, текущий по металлическому стержню с сопротивлением r = 0,01 ом.

На самом деле в случае короткого замыкания напряжение сети будет меньше 120 в, так как большой ток создаст в сети большое падение напряжения и поэтому ток, протекающий по металлическому стержню, будет также меньше 12 000 а. Но все же этот ток будет во много раз превышать ток, потреблявшийся ранее лампой накаливания.

Ток, проходя по проводнику, выделяет тепло, и проводник нагревается. В нашем примере сечение проводов электрической цепи было рассчитано на небольшой ток — 0,5 а. При замыкании проводов по цепи будет протекать очень большой ток — 12 000 а. Такой ток вызовет выделение громадного количества тепла, что приведет к обугливанию и сгоранию изоляции проводов, расплавлению материала проводов, порче электроизмерительных приборов, оплавлению контактов выключателей, ножей рубильников и т. д. Источник электрической энергии, питающий такую цепь, также может быть поврежден. Перегрев проводов может вызвать пожар.

Каждая электрическая сеть рассчитывается на свой, нормальный для нее ток.

Аварийный режим работы сети, когда вследствие уменьшения ее сопротивления ток в ней резко увеличивается против нормального, называется коротким замыканием.

Ввиду опасных, разрушительных, а иногда и непоправимых последствий короткого замыкания необходимо соблюдать определенные условия при монтаже и эксплуатации электрических установок. Основные из них следующие:

1) изоляция проводов должна соответствовать своему назначению (напряжению сети и условиям ее работы);

2) сечение проводов должно быть таково, чтобы нагревание их при существующих условиях работы не достигало опасной величины;

3) проложенные провода должны быть надежно защищены от механических повреждении;

4) провода должны быть проложены на изоляторах или ро- . ликах, обладающих достаточной механической и электрической прочностью;

5) места соединений и ответвлений должны быть так же надежно изолированы, как и самые провода;

6) скрещивание проводов должно быть выполнено так, чтобы провода не касались друг друга;

7) через стены, потолки и полы провода должны быть проложены так, чтобы они были защищены от сырости, механических и химических повреждений и хорошо изолированы.

Чтобы избежать внезапного, опасного увеличения тока в электрической цепи при ее коротком замыкании, цепь защищают плавкими предохранителями. Они представляют собой легкоплавкую проволочку, включенную последовательно в сеть. При увеличении тока сверх определенной величины проволочка предохранителя нагревается и плавится, в результате чего электрическая цепь автоматически разрывается и ток в ней прекращается. Более детально предохранители будут описаны ниже, в 54.

Короткое замыкание

Что такое короткое замыкание? Чаще всего эту фразу можно услышать от электриков, а также людей, которые вообще не понимают в электронике и электрике. На любой вопрос, почему пошел дым с какого-либо прибора либо устройства, все как один глаголят:» Произошло короткое замыкание». Очень универсальный отмаз для тех, кто желает показаться умным незнайкой).

Природа короткого замыкания

Давайте рассмотрим простейшую цепь, состоящую из лампочки и автомобильного аккумулятора:

В данном случае, по цепи потечет ток и лампочка будет светиться.

Предположим, что наши провода, которые ведут к лампочке, абсолютно голые. Вдруг каким-то чудом на эти проводки падет еще один такой же голый провод. Этот проводок замыкает наши два оголенных провода и начинается самое интересное — в схеме возникает короткое замыкание (КЗ). Короткое замыкание — это короткий путь для прохождения электрического тока по цепи, где наименьшее сопротивление.

Теперь ток течет и по лампочке, и по проводку. Но у нас сопротивление проводка намного меньше, чем сопротивление лампочки, и почти весь ток потечет туда, где меньшее сопротивление — то есть по проводку. А так как сопротивление у нашего провода очень мало, то и ток, следовательно, потечет очень большой, согласно Закону Ома. А если потечет большой ток, следовательно, и количество теплоты, выделяемое проводком, будет очень большим, согласно Закону Джоуля-Ленца. В конце концов, по цепи, которая выделена красным цветом , будет течь большая сила тока и эта цепь будет очень сильно нагреваться. Нагрев проводов может привести к их выгоранию или даже к возгоранию. Этот случай как раз носит название короткого замыкания.

Вы, наверное, не раз слышали в сводке новостей, что пожар произошел из-за короткого замыкания. В этом случае оголенный провод фазы в каком-то месте задевал оголенный провод нуля, либо фаза задевала землю. Возникало короткое замыкание, и провода стали нагреваться до такой степени, что своим нагревом воспламенили близлежащие предметы. Отсюда пожар.

В основном короткое замыкание происходит в старых домах от старого кабеля, который трещит по швам и может замкнуть между собой. Поэтому, первое, что надо сделать, покупая квартиру либо дом на вторичном рынке — это посмотреть состояние проводки.

Типичные признаки короткого замыкания

  • сгоревшие предохранители в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА)
  • нагрев цепи, в которой течет ток короткого замыкания
  • низкое напряжение источника напряжения
  • большой ток
  • дым
  • обугленные провода
  • выгоревшие дорожки печатной платы
  • черный нагар в месте, где произошло КЗ

Как же бороться с коротким замыканием? Это, конечно же, устанавливать предохранители, автоматические выключатели и стараться делать аккуратный монтаж проводки.

Короткие замыкания и их классификация. Последствия КЗ на реальных примерах

Добрый день, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».

Давно хотел написать статью про короткое замыкание. Но все как то не доходили руки.

Сегодня решился, потому как повлияли на меня последние события, произошедшие на распределительной подстанции нашего предприятия.

Ранее в статьях мы говорили, что повреждения в электроустановках вызывают короткие замыкания, или сокращенно, к.з.

Короткое замыкание — это одно из самых тяжелых и опасных видов повреждения.

Вы спросите почему? Читайте ниже.

Что же такое короткое замыкание?

Википедия на этот вопрос отвечает, что короткое замыкание — это:

А теперь давайте рассмотрим подробно, что же происходит с параметрами электроустановки в момент короткого замыкания.

При возникновении короткого замыкания, напряжение на источнике питания, а правильнее назвать ЭДС, замыкается «накоротко» через небольшое (малой величины) сопротивление кабельных и воздушных линий, обмоток трансформаторов и генераторов. Отсюда и название «короткое замыкание».

В «накоротко» замкнутой цепи появляется ток очень большой величины, который и называется током короткого замыкания.

Классификация коротких замыканий

Рассмотрим классификацию коротких замыканий.

Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся фаз:

  • трехфазные короткие замыкания
  • двухфазные короткие замыкания
  • однофазные короткие замыкания
  • Короткие замыкания разделяются по замыканию:

    Короткие замыкания разделяются по количеству замкнувшихся точек в сети:

    • в одной точке
    • в двух точках
    • в нескольких точках (более двух)
    • Допустим, что наш потребитель питается с подстанции через воздушную линию (ВЛ) электропередач. Питающая линия является транзитной, поэтому питание потребителя осуществляется отпайкой от линии ВЛ в точке «О».

      Пунктирной линией под номером 2 показан уровень напряжения на протяжении всей воздушной линии до возникновения короткого замыкания.

      По рисунку видно, что напряжение в любой точке электрической сети равно разнице ЭДС источника питания и падения напряжения в электрической цепи до необходимой нам точки.

      Например, напряжение в точке «О» можно рассчитать по формуле:

      Uо = E — I*Zo, где

    • E — ЭДС источника питания, в нашем случае генератора
    • Zo — полное сопротивление воздушной линий от источника питания до точки «О» (состоит из активного и реактивного сопротивления)
    • I — ток, протекающий по воздушной линии в данный момент времени.
    • Аналогично, можно рассчитать напряжение в любой точке нашей воздушной линий.

      Предположим, что по каким-либо причинам произошло короткое замыкание на воздушной линии, но за пределами нашей отпайки. Назовем эту точку короткого замыкания буквой «К».

      Что же произойдет в момент короткого замыкания?

      В момент короткого замыкания по воздушной линии проходит уже не номинальный ток, а ток короткого замыкания большой величины, поэтому возрастает падение напряжения на каждом элементе электрической цепи. А именно на сопротивлении Zo и Zк.

      Самое наибольшее снижение напряжения будет в месте короткого замыкания, т.е. в точке «К». В остальных точках воздушной линии, удаленных от места к.з., напряжение снизится чуть меньше (это видно на рисунке — линия под номером 1).

      В одной из своих статей я привел наглядный пример расчета токов короткого замыкания. Переходите по ссылочке и знакомьтесь с материалами.

      Последствия от короткого замыкания

      Мы уже выяснили, что в момент короткого замыкания происходит резкое увеличение величины тока и снижение напряжения, что приводит к следующим последствиям.

      1. Разрушения

      Вспомним немного физику.

      По закону известного физика Джоуля-Ленца, ток короткого замыкания, протекая по активному сопротивлению электрической цепи в течение некоторого времени, выделяет в нем тепло, которое рассчитывается по формуле:

      В точке короткого замыкания это тепло, а также пламя электрической дуги, производят огромные разрушения. И чем больше ток короткого замыкания и время его прохождения по цепи, тем больше будут разрушения.

      Чтобы было понятно Вам насколько эти разрушения масштабны, ниже приведу примеры из своей практики.

      Короткое замыкание в кабине трансформаторов

      Привод переключающего устройства РПН. Короткое замыкание произошло в обмотке асинхронного двигателя

      2. Повреждение изоляции

      Во время прохождения тока короткого замыкания по неповрежденным линиям, происходит их нагрев выше предельной допустимой температуры, что приводит к повреждению их изоляции.

      Активная часть трансформатора. Короткое замыкание произошло по причине повреждения изоляции

      Повреждение изоляции кабельной линий привело к короткому замыканию

      Короткое замыкание кабеля. Последствия

      3. Потребители и электроприемники

      Снижение напряжения при коротком замыкании нарушает нормальную работу потребителей и электроприемников электрической энергии.

      Например, асинхронный электродвигатель при снижении напряжения сети может вообще остановиться, т.к. момент его вращения может оказаться меньше момента сопротивления и трения механизмов.

      Также нарушается нормальная работа и осветительных остановок. Здесь я думаю объяснять не требуется.

      Смотрите наглядное видео про причины и последствия короткого замыкания в электроустановке 400 (В) на одной из наших подстанций:

      А вот уже случай по-серьезнее — трехфазное короткое замыкание в сети 10 (кВ).

      P.S. В завершении статьи на тему короткое замыкание, хочется подтвердить сказанное в начале своей статьи, что короткое замыкание является самым опасным и тяжелым видом повреждения, которое требует мгновенного и быстрого реагирования и отключения поврежденного участка цепи.

      51 комментариев к записи “Короткие замыкания и их классификация. Последствия КЗ на реальных примерах”

      Где стоял асинхронник, если РПН так разворатило?

      Асинхронный двигатель переключающего устройства стоял в приводе в правом нижнем углу. Там видно оставшиеся секции обмоток. При коротком замыкании произошел пожар внутри привода и сгорело абсолютно все.

      Чёткая и понятная инструкция, что делать если случается короткое замыкание. Спасибо! Берём вместе с мужем в заметки!

      Приехал только что из командировки, здание ТП осело примерно на 30 см, в результате сильных дождей перезамыкало всё что могло (ввод с земли был). Если интересует, могу фото в коллекцию прислать.

      Присылайте. С удовольствием размещу их в данной статье.

      Одно маленькое короткое замыкание — и такие последствия! Как Вы разбираетесь потом в этих руинах.

      Ничего сложного. Все сгоревшее электрооборудование демонтируется, а на его месте монтируется все заново.

      Мда… Я в 2007 году видел последствия короткого замыкания в одном студенческом общежитии. Это было полностью выгоревшее крыло здания — чёрные стены, чёрный потолок и покорёженный расплавленный электрощиток. Зрелище жуткое.

      На фоне этого меня поразило отсутствие какой-либо пожарной безопасности в том общежитии — я не знаю, что там стояли за автоматы, но при коротком замыкании они по прежнему не срабатывали.

      Ещё больше меня поразило то, что у большинства иностранных студентов из Индии, которые учились на 1-м курсе ДГУ, всё понятие об электричестве сводилось к вставлению вилки в розетку и нажатию на кнопки аппаратуры. Всё! И если на шнуре питания будут выглядывать оголённые провода, которые будут ещё и коротить друг с другом, им абсолютно по барабану, на такие вещи они никогда не обращают внимания, даже если прямо на глазах у них бахнет в момент включения прибора в розетку, они не знают, что нужно делать.

      И вот однажды прямо на моих глазах так и произошло — один студент из Индии захотел включить электрокипятильник, на котором у рукоятки провод был повреждён, и вставил вилку в розетку. Тут как бахнет с яркой вспышкой, смотрю на студента, тот сидит перепуганный, не знает что делать, я ему кричу «выдёргивай из розетки. » Вилку он выдернул, ну а свет в комнате конечно же не погас, т.е. никакой защиты от короткого замыкания не было либо она не сработала.

      Студент из Индии смотрит на меня перепуганным взглядом и спрашивает, что произошло ? Я показываю ему на чёрную от сажи розетку, вилку и на чёрный обугленный провод в месте короткого замыкания. Тут и выяснилось, что он ничего не знал на эту тему, попытался ему объяснить, что такое короткое замыкание, чем оно грозит, и почему нужно всегда обращать внимание на отсутствие повреждений проводов всего того, что включается в розетку.

      М-да, жесть…и не только из Индии, половина Азии в том числе.

      Закон короткого замыкания

      28 августа СРОЧНО!
      11 сентября в Москве суд над Дмитрием Гущиным за сообщение об утечках на ЕГЭ-2018. Ищем средства на юриста. ОТЧЁТ О ДЕНЬГАХ.

      1 сентября Каталоги заданий по всем предметам приведены в соответствие с проектами демоверсий ЕГЭ-2019.

      31 августа Бесплатные полезные материалы для ЕГЭ-2019.

      − Учитель Думбадзе В. А.
      из школы 162 Кировского района Петербурга.

      Наша группа ВКонтакте
      Мобильные приложения:

      По закону Ома для полной цепи сила тока, измеряемая в амперах, равна , где — ЭДС источника (в вольтах), Ом — его внутреннее сопротивление, — сопротивление цепи (в омах). При каком наименьшем сопротивлении цепи сила тока будет составлять не более от силы тока короткого замыкания ? (Ответ выразите в омах.)

      Задача сводится к решению неравенства при известном значении внутреннего сопротивления Ом:

      Ом.

      Значит, наименьшее сопротивление цепи должно быть равно 9 Ом.

      Смотрите так же:

      • Трудовая пенсия в апреле повысится или нет Прибавка к пенсии в 2018-2019 году: последние новости о повышении Основные этапы повышения пенсии в 2018 году - страховых (трудовых) и социальных (по старости) - уже завершились. Остался только перерасчет пенсий работающим пенсионерам, который пройдет в августе. Большинство наших […]
      • Как оформить дом после смерти мужа Как оформить дом после смерти мужа Эта страница отображается в тех случаях, когда автоматическими системами Google регистрируются исходящие из вашей сети запросы, которые нарушают Условия использования. Страница перестанет отображаться после того, как эти запросы прекратятся. До этого […]
      • Не платить штраф испании Последствия за неоплаченный штраф за превышение скорости в Испании 8000 рублей), а 100% (16000 рублей, спасибо, капитан), если я не оплачу штраф во время? Может с получением визы проблемы будут? Если с визой проблем не будет, может при въезде в саму страну какие-то проблемы? Или еще […]
      • Как получить разрешение на хранение ношение оружия Получаем лицензии на травматическое и гладкоствольное оружие Вы можете спросить зачем нужно получать лицензию на оба вида оружия. На то есть три довода: 1 — Практичность. Травматические оружие единственно эффективное легальное средство самообороны, а гладкоствольное — для охоты и для […]
      • У женщины нет правил только настроение У женщины нет правил, есть только настроение. Какое настроение - такие и правила. Рейтинг — суммарное количество голосов за созданные тобой открытки. Твой рейтинг 0 . Лимит в сутки на создание открыток зависит от твоего рейтинга. Твой лимит на создание аткрыток: 1 в день Сегодня ты […]
      • Отказалась от иска как вернуть госпошлину Как вернуть госпошлину при отказе от иска? Подано исковое заявление в суд о признании права собственности. Уплачена госпошлина. Судом назначена дата заседания. Обстоятельства изменились (причины личного характера) и хотелось бы иск отозвать. 1. Какова процедура отказа от иска? 2. […]