Mnoho lidí slyšelo o elektrickém zkratu, ale ne každý zná podstatu tohoto jevu. Pojďme na to přijít. Pokud se tedy ponoříte do samotného slovního spojení „zkrat“, pochopíte, že dochází k nějakému druhu procesu, při kterém je něco zkratováno, konkrétně nejkratší dráha toku elektrického proudu (elektrické náboje ve vodiči). Jednoduše řečeno, existuje cesta, po které proudí elektřina, její proud nábojů. Jedná se o různé elektrické obvody, vodiče elektřiny. Čím delší je tato dráha, tím více překážek musí náboje překonat, tím větší je elektrický odpor této dráhy. A z Ohmova zákona je známo, že čím větší je odpor obvodu, tím menší proud v něm bude (při určité hodnotě napětí). Po nejkratší cestě bude tedy proudit maximální možný proud a tato cesta bude krátká, pokud budou zkratovány konce samotného napájecího zdroje.
Obecně máme např. běžnou autobaterii (v nabitém stavu). Pokud k ní připojíme žárovku určenou pro napětí baterie (12 voltů), pak v důsledku průchodu určitého množství proudu touto lampou obdržíme emisi světla a tepla. Lampa má určitý elektrický odpor, který omezuje sílu proudu procházejícího tímto obvodem. K úmyslnému zkratování stačí vzít kus drátu a připojit jej ke koncům svorek baterie (paralelně k lampě). Tento drát má velmi malý odpor ve srovnání s lampou. V důsledku toho neexistuje žádné zvláštní omezení, které by bránilo pohybu nabitých částic. A jakmile takový okruh uzavřeme, dostaneme zkrat. Drátem okamžitě proteče velký proud, který může tento kus drátu jednoduše zahřát a roztavit.
V důsledku takového zkratu dojde ke vznícení vodiče (jeho izolace) až k požáru, pokud tento vodič svým zapálením přenese oheň na hořlavé věci, které jsou v blízkosti. Navíc takový ostrý, náhlý tok proudu může být škodlivý pro samotnou baterii. V této době se také začíná zahřívat. A jak víte, baterie nemají příliš rády nadměrné teplo. Minimálně se poté jejich životnost výrazně sníží a maximálně selžou a dokonce se vznítí a explodují. Pokud k takovému zkratu dojde například u lithiové baterie v telefonu (který nemá uvnitř žádnou elektronickou ochranu), dojde během pár sekund k silnému zahřátí, následovanému plamenem a výbuchem.
Existují některé baterie, které jsou původně navrženy tak, aby dodávaly vysoké proudy (trakční baterie), ale i u nich může úplný zkrat vést k velkým problémům. Co se stane s napětím při zkratu? Ze školní fyziky by mělo být známo, že čím větší proud, tím větší úbytek napětí v tomto úseku obvodu. Pokud tedy ke zdroji není připojena žádná zátěž, je na něm vidět maximální hodnota napětí (to je EMF zdroje, jeho elektromotorická síla). Jakmile tento zdroj energie zatížíme, okamžitě se objeví určitý pokles napětí. A čím větší zátěž, tím větší úbytek napětí. Protože během zkratu je odpor obvodu prakticky nulový a intenzita proudu bude maximální možná, pokles napětí na napájecím zdroji bude také maximální (blízko nuly).
Zvažovali jsme možnost úplného zkratu, ke kterému dojde přímo na svorkách napájecího zdroje. Ano, to je to, co ještě stojí za to dodat. V případě baterie dojde k velké proudové zátěži vnitřních částí a chemikálií samotné baterie (elektrolyt, desky, vývody). V případě zkratu na zdrojích energie, jako jsou elektrické generátory, proudové zatížení dopadá na vinutí těchto generátorů, což vede k jejich nadměrnému zahřívání a poškození (dobře těch obvodů, které pracují v generátoru po tomto vinutí). Zkrat na svorkách různých napájecích zdrojů vede k přehřátí a selhání elektrických obvodů zdrojů proudu a sekundárního vinutí transformátoru.
V samotném obvodu elektrického vedení může dojít ke zkratu. V tomto případě jsou důsledky také extrémně negativní. Ale v tomto případě bude proudová síla zpravidla o něco menší než v případě zkratu na výstupu zdroje energie. Například existuje obvod zesilovače zvuku. Najednou dojde vlivem špatné izolace samotných reproduktorů ke zkratu na zvukovém výstupu tohoto zesilovače. V důsledku toho s největší pravděpodobností vyhoří výstupní tranzistory, mikroobvody umístěné v posledních stupních zesílení zvuku. V tomto případě nemusí dojít ani k poškození samotného napájecího zdroje, protože nadměrná proudová zátěž jej nemusí dosáhnout. Myslím, že jste pochopili podstatu zkratu.
PS V každém případě má jev elektrického zkratu katastrofální následky. K ochraně proti tomu zpravidla používejte konvenční pojistky, jističe, ochranné obvody atd. Jejich úkolem je rychle přerušit elektrický obvod prudkým nárůstem proudu. To znamená, že obyčejná pojistka je jakoby nejslabším článkem celého elektrického obvodu. Jakmile se proud prudce zvýší, pojistková vložka se jednoduše roztaví a přeruší obvod. To ve většině případů vede k tomu, že zbývající ostatní obvody v obvodu zůstanou nedotčeny.
7. června 2012 Kategorie: Ochrana a automatizace relé, Elektrolaboratoř
Dobré odpoledne, milí čtenáři webu Zápisky elektrikáře.
Už dlouho jsem chtěl napsat článek o zkratech. Ale nějak se k tomu nedostali.
Dnes jsem se rozhodl, protože mě ovlivnily poslední události, které se staly na distribuční rozvodně našeho podniku.
Dříve v článcích jsme řekli, že poškození v elektrických instalacích způsobuje zkraty nebo zkraty.
Zkrat je jedním z nejzávažnějších a nejnebezpečnějších typů poškození.
Budete se ptát proč? Čtěte níže.
Wikipedia na tuto otázku odpovídá, že zkrat je:
Nyní se podíváme blíže na to, co se děje s parametry elektroinstalace v okamžiku zkratu.
Když dojde ke zkratu, napětí na zdroji energie, nebo přesněji nazývané EMF, je zkratováno přes malý (malý) odpor kabelů a venkovních vedení, vinutí transformátorů a generátorů. Odtud název „zkrat“.
V „zkratovém“ obvodu se objevuje velmi velký proud, který se nazývá zkratový proud.
Obsah
- Klasifikace zkratů
- příklad
- Následky zkratu
- 57 komentářů k heslu „Zkraty a jejich klasifikace. Důsledky zkratu na skutečných příkladech“
Klasifikace zkratů
Podívejme se na klasifikaci zkratů.
Zkraty se dělí počtem uzavřených fází:
- třífázové zkraty
- dvoufázové zkraty
- jednofázové zkraty
Zkraty se dělí podle obvodů:
Zkraty se dělí počtem zkratovaných bodů v síti:
- v jednu chvíli
- ve dvou bodech
- v několika bodech (více než dvou)
příklad
Předpokládejme, že náš spotřebič je napájen z rozvodny přes nadzemní elektrické vedení (OHL). Napájecí vedení je tranzitní, takže spotřebitel je napájen odbočkou z venkovního vedení v bodě „O“.
Tečkovaná čára číslo 2 ukazuje úroveň napětí podél celého venkovního vedení před tím, než dojde ke zkratu.
Obrázek ukazuje, že napětí v kterémkoli bodě elektrické sítě se rovná rozdílu mezi EMF zdroje energie a poklesem napětí v elektrickém obvodu do bodu, který potřebujeme.
Například napětí v bodě „O“ lze vypočítat pomocí vzorce:
U® = E – I*Zo, kde
- E – EMF zdroje energie, v našem případě generátoru
- Zo je celkový odpor venkovního vedení od zdroje energie do bodu „O“ (skládá se z aktivního a reaktivního odporu)
- I je proud protékající venkovním vedením v daném čase.
Podobně můžeme vypočítat napětí v libovolném bodě našich venkovních vedení.
Předpokládejme, že z nějakého důvodu došlo ke zkratu na trolejovém vedení, ale mimo náš kohoutek. Nazvěme tento bod zkratu písmenem “K”.
V okamžiku zkratu to již není jmenovitý proud, který prochází nadzemním vedením, ale zkratový proud velké velikosti, proto se zvyšuje úbytek napětí na každém prvku elektrického obvodu. Totiž na odpor Zo a Zk.
Největší úbytek napětí bude v místě zkratu, tzn. v bodě “K”. V ostatních bodech venkovního vedení, vzdálených od zkratu, bude napětí klesat o něco méně (je to vidět na obrázku – vedení číslo 1).
V jednom ze svých článků jsem uvedl jasný příklad výpočtu zkratových proudů. Klikněte na odkaz a seznamte se s materiály.
Následky zkratu
Již jsme zjistili, že v okamžiku zkratu dochází k prudkému nárůstu hodnoty proudu a poklesu napětí, což vede k následujícím důsledkům.
1. Ničení
Podle zákona slavného fyzika Joule-Lenze zkratový proud, protékající po určitou dobu aktivním odporem elektrického obvodu, v něm uvolňuje teplo, které se vypočítá podle vzorce:
V místě zkratu toto teplo, stejně jako plamen elektrického oblouku, způsobí obrovskou destrukci. A čím větší je zkratový proud a čas potřebný k průchodu obvodem, tím větší bude zničení.
Aby vám bylo jasné, jak rozsáhlé tyto destrukce jsou, níže uvedu příklady ze své praxe.
Zkrat v kabině transformátoru
Pohon přepínače odboček pod zatížením. Ve vinutí asynchronního motoru došlo ke zkratu
2. Poškození izolace
Při průchodu zkratového proudu nepoškozeným vedením se zahřejí nad maximální přípustnou teplotu, což vede k poškození jejich izolace.
Aktivní část transformátoru. Ke zkratu došlo v důsledku poškození izolace
Poškození izolace kabelových vedení vedlo ke zkratu
Zkrat kabelu. Důsledky
3. Spotřebiče a napájecí přijímače
Snížení napětí při zkratu narušuje normální provoz spotřebitelů a elektrických přijímačů elektrické energie.
Například asynchronní elektromotor se může při poklesu síťového napětí úplně zastavit, protože moment jeho otáčení může být menší než moment odporu a tření mechanismů.
Narušen je i běžný provoz zastávek osvětlení. Zde si myslím, že není třeba vysvětlovat.
Podívejte se na názorné video o příčinách a důsledcích zkratu v elektroinstalaci 400 (V) na jedné z našich rozvoden:
Zde je ale závažnější případ – třífázový zkrat v síti 10 (kV).
Zde jsou další fragmenty nehody, ke které došlo v důsledku zkratu v 10 (kV) kabelu:
PS Na konci článku na téma zkrat bych chtěl potvrdit to, co bylo řečeno na začátku mého článku, že zkrat je nejnebezpečnější a nejzávažnější typ poškození, který vyžaduje okamžitou a rychlou reakci a odpojení poškozené části obvodu.
57 komentářů k heslu „Zkraty a jejich klasifikace. Důsledky zkratu na skutečných příkladech“
Kde byla asynchronní jednotka umístěna, když byl přepínač odboček takto otočen?
Asynchronní motor spínacího zařízení stál v pohonu v pravém dolním rohu. Zde můžete vidět zbývající části vinutí. Při zkratu došlo k požáru uvnitř pohonu a shořelo naprosto vše.
Jasné a srozumitelné pokyny, co dělat, když dojde ke zkratu. Děkuji! Pojďme si dělat poznámky s mým manželem!
Zrovna jsem přijel ze služební cesty, budova transformátoru se propadla asi o 30 cm a v důsledku silných dešťů znovu zapojila vše, co se dalo (byly tam vstupy ze země). V případě zájmu mohu zaslat foto do sbírky.
Odeslat. Rád je zveřejním v tomto článku.
Jeden malý zkrat – a takové následky! Jak později pochopíte tyto ruiny?
Nic složitého. Veškeré vyhořelé elektrozařízení je demontováno a vše je znovu instalováno na své místo.
Hmm. V roce 2007 jsem viděl následky zkratu na jedné studentské koleji. Bylo to úplně vyhořelé křídlo budovy – černé stěny, černý strop a zmačkaný, roztavený elektrický panel. Podívaná je to strašná.
Na tomto pozadí mě zarazilo, že v té koleji není žádná požární bezpečnost – nevím, jaké stroje tam byly, ale v případě zkratu stále nefungovaly.
O to víc mě zarazilo, že pro většinu zahraničních studentů z Indie, kteří studovali v 1. ročníku DSU, se celý koncept elektřiny omezil na zasunutí zástrčky do zásuvky a mačkání tlačítek na zařízení. Všechno! A pokud jim na napájecím kabelu vykukují holé dráty, které se navíc mezi sebou zkratují, je jim to úplně jedno, nikdy si na takové věci nevšímají, i když se jim přímo před očima ozve rána, když zařízení je zapojeno do zásuvky, nevědí, co mají dělat.
A pak se jednoho dne, přímo před mýma očima, stalo toto – jeden student z Indie chtěl zapnout elektrický kotel, na kterém byl poškozený drát u rukojeti, a zastrčil zástrčku do zásuvky. Pak se ozve rána s jasným zábleskem, podívám se na studenta, on tam vyděšeně sedí, neví, co má dělat, křičím na něj: „Vytáhni to ze zásuvky. “Vytáhl zástrčku, ale světlo v místnosti samozřejmě nezhaslo, tzn. nebyla tam ochrana proti zkratu nebo to nefungovalo.
Student z Indie se na mě dívá vyděšeným pohledem a ptá se, co se stalo? Ukazuji mu saze-černou zásuvku, zástrčku a černý, ohořelý drát, kde došlo ke zkratu. Pak se ukázalo, že o tomto tématu nic neví, snažil jsem se mu vysvětlit, co je to zkrat, co hrozí a proč byste měli vždy dbát na to, aby nedošlo k poškození vodičů všeho, co je zapojeno do vývod.
