Сила тока при коротком замыкании. Понимание тока короткого замыкания: силы, причины и защита — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое ток короткого замыкания. Как возникает короткое замыкание в электрической цепи. Почему ток короткого замыкания опасен. Какие меры защиты от короткого замыкания существуют. Как рассчитывается и измеряется ток короткого замыкания.

Содержание

Что такое ток короткого замыкания

Ток короткого замыкания — это резкое возрастание силы тока в электрической цепи при непреднамеренном соединении разнопотенциальных точек. При коротком замыкании сопротивление цепи стремится к нулю, что приводит к многократному увеличению силы тока по сравнению с номинальным значением.

Основные характеристики тока короткого замыкания:

Очень большая сила тока, в десятки и сотни раз превышающая номинальную
Кратковременность (доли секунды)
Разрушительное воздействие на элементы цепи
Выделение большого количества тепла
Возникновение электрической дуги

Причины возникновения короткого замыкания

Короткое замыкание может произойти по различным причинам:

Нарушение изоляции проводов и кабелей

Механические повреждения электрооборудования
Ошибки при монтаже электропроводки
Попадание влаги или токопроводящих предметов в электроустановки
Естественное старение изоляционных материалов
Перегрев проводов при перегрузках

Наиболее распространенной причиной коротких замыканий в бытовых условиях является повреждение изоляции проводов. При соприкосновении оголенных проводников разного потенциала происходит резкое снижение сопротивления цепи.

Опасность тока короткого замыкания

Ток короткого замыкания представляет серьезную опасность по нескольким причинам:

Высокая вероятность возникновения пожара из-за перегрева проводов
Разрушение изоляции и оплавление проводников
Механические повреждения электрооборудования
Выход из строя чувствительных электронных устройств

Риск поражения электрическим током
Образование электрической дуги с температурой до 4000°C

При отсутствии эффективной защиты ток короткого замыкания способен вызвать катастрофические последствия вплоть до полного выгорания электропроводки здания.

Защита от токов короткого замыкания

Для предотвращения негативных последствий коротких замыканий применяются различные меры защиты:

Автоматические выключатели
Плавкие предохранители
УЗО (устройства защитного отключения)
Дифференциальные автоматы
Токоограничивающие реакторы
Быстродействующие коммутационные аппараты

Наиболее распространенным средством защиты являются автоматические выключатели, которые отключают цепь при превышении допустимого тока. Их принцип действия основан на электромагнитном или тепловом расцепителе.

Расчет тока короткого замыкания

Расчет ожидаемого тока короткого замыкания необходим для правильного выбора защитных устройств. Он производится по формуле:

I_кз = U / Z_кз

где:

I_кз — ток короткого замыкания
U — напряжение в сети
Z_кз — полное сопротивление цепи короткого замыкания

При расчете учитываются сопротивления всех элементов цепи от источника питания до точки короткого замыкания. Для точного расчета применяются специализированные компьютерные программы.

Измерение тока короткого замыкания

Непосредственное измерение тока короткого замыкания затруднительно из-за его кратковременности. На практике применяются косвенные методы:

Измерение полного сопротивления цепи
Осциллографирование переходных процессов
Использование специальных измерительных комплексов

Для бытовых электроустановок допускается приближенная оценка тока короткого замыкания по мощности питающего трансформатора и длине кабельной линии.

Особенности короткого замыкания в цепях постоянного тока

В цепях постоянного тока короткое замыкание имеет некоторые отличия от переменного тока:

Отсутствие периодической составляющей тока
Большая длительность переходного процесса
Влияние индуктивности цепи на скорость нарастания тока
Сложность гашения электрической дуги

Защита от коротких замыканий в цепях постоянного тока требует применения специальных быстродействующих коммутационных аппаратов.

Влияние тока короткого замыкания на работу электрооборудования

Протекание тока короткого замыкания оказывает негативное воздействие на различные виды электрооборудования:

Электродвигатели: механические повреждения обмоток, деформация валов
Трансформаторы: повреждение изоляции, смещение обмоток
Кабели и провода: разрушение изоляции, оплавление жил
Коммутационные аппараты: приваривание контактов, деформация деталей

Электронное оборудование: выход из строя полупроводниковых элементов

Для минимизации последствий коротких замыканий важно правильно выбирать оборудование по термической и динамической стойкости.

Заключение

Ток короткого замыкания представляет серьезную опасность для электроустановок и требует применения эффективных мер защиты. Правильный расчет ожидаемых токов короткого замыкания и выбор соответствующих защитных устройств позволяет обеспечить надежную и безопасную работу электрооборудования. При проектировании и эксплуатации электрических сетей необходимо уделять особое внимание вопросам защиты от коротких замыканий.

Что такое короткое замыкание по-простому

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ – это электрическое соединение разных фаз или потенциалов электроустановки между собой или с землей, не предусмотренное в нормальном режиме работы, при котором в проводниках, в месте контакта, резко возрастает сила тока, превышая максимально допустимые величины.

Если же говорить простым языком, короткое замыкание – это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи.

Как вы заметили, акцент на том, что короткое замыкание в электрической цепи — это именно незапланированный, не предусмотренный процесс, сделан не зря, ведь, по большому счету, контролируемое замыкание (некоторые еще назывыают его по-аналогии длинным) запускает электроприборы. Все они включаются в розетку, и, так или иначе, фазный провод, посредством электроприбора соединяется с нулевым, но короткого замыкания при этом не происходит, давайте разберемся почему.

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 короткое замыкание так называется

Подключая какую-то нагрузку к сети, например, утюг, телевизор или любой другой электроприбор, мы создаём сопротивление для протекания электрического тока.
Если же мы умышленно или случайно соединим, например, фазу и ноль напрямую, без нагрузки, мы, в каком-то смысле, укорачиваем путь, делаем его коротким.

Поэтому, короткое замыкание и называют коротким, подразумевая движение электронов по кротчайшему пути, без сопротивления.

Чем опасно короткое замыкание

Самая значительная опасность при коротком замыкании – это большая вероятность возникновения пожара.

При значительном увеличении силы тока, которое происходит при КЗ, выделяется большое количество теплоты в проводниках, что вызывает разрушение изоляции и возгорание.
Кроме того, в быту, чаще всего происходит дуговое короткое замыкание, при котором, между проводниками в месте КЗ, возникает мощнейший электрический разряд, который нередко воспламеняет окружающие предметы.

Так же не стоит забывать про опасность поражения электрическим током или резким выделением тепла человека, которая так же достаточно высока.

Из менее опасных последствий, происходящих при КЗ, стоит отменить значительное снижение напряжения в электрической сети особенно в месте его возникновения, что негативно влияет на различные электроприборы, в частности оснащенные двигателями. Также, не стоит забывать про сильное электромагнитное воздействие на чувствительное к этому оборудование.

Как видите, последствия от возникновения короткого замыкания могут быть очень серьезными, поэтому, при проектировании любой электроустановки и монтаже электропроводки, необходимо предусмотреть защиту от короткого замыкания.

Защита от короткого замыкания

Большинство современных способов защиты от короткого замыкания основаны на принципе разрыва электрической цепи, при обнаружении КЗ.

Самые простые устройства, которые есть во многих электроприборах, защищающие от последствий коротких замыканий – это плавкие предохранители.

Чаще всего, плавкий предохранитель представляет собой проводник, рассчитанный на определенный предельный ток, который он сможет пропускать через себя, при превышении этого значения, проводник разрушается, тем самым разрывая электрическую цепь. Плавкий предохранитель — это самый слабый участок электрической цепи, который первый выходит из строя под действием высокого тока, тем самым защищает все остальные элементы.

Для защиты от коротких замыканий в квартире или доме, используются автоматические выключатели -АВ (чаще всего их называют просто автоматы), они устанавливаются на каждую группу электрической сети.

Каждый автоматический выключатель рассчитан на определенный рабочий ток, при превышении которого он разрывает цепь. Это происходит либо с помощью теплового расцепителя, который при нагреве, вследствие протекания высокого тока, механически разъединяет контакты, либо с помощью электромагнитного.

Принцип работы автоматических выключателей — это тема отдельной статьи, о них мы поговорим в другой раз. Сейчас же, хочу еще раз напомнить, что от короткого замыкания далеко не всегда спасает УЗО, его предназначение совсем в другом.

Для того, чтобы правильно выбрать защитный автоматический выключатель, делаются расчеты величины возможного тока короткого замыкания для конкретной электроустановки. Чтобы в случае, если КЗ произойдёт, автоматика сработала оперативно, не пропустив резко возросший ток и не сгорев от него, не успев разорвав цепь.

Причины короткого замыкания

Чаще всего в бытовых условиях квартиры или частного дома, короткое замыкание возникает по нескольким причинам, основные из которых:

— в следствии нарушения изоляции электрических проводов или мест их соединений. Факторов приводящих к этому достаточно много, здесь и банальное старение материалов, и механическое повреждение, и даже загрязнения изоляторов.

— из-за случайного или преднамеренного соединения проводников с различным потенциалом, чаще всего фазного и нулевого. Это может быть вызвано ошибками при работе с электропроводкой под напряжением, неисправностью электроприборов, случайным попаданием проводников на контактные группы и т.д.

Поэтому, очень важно ответственно относится как к монтажу электроустановки, так и к её эксплуатации и обслуживанию.

Будьте аккуратны и осмотрительны при обращении с электрическими приборами и оборудованием, не включайте их в сеть если они повреждены или открыты. Не хватайтесь за электрические провода, если точно не знаете, что они не под напряжением.

Ну и как всегда, если у вас есть что добавить, вы нашли неточности или ошибки – обязательно пишите в комментариях к статье, кроме того задавайте свои вопросы, делитесь полезным опытом.

Сила — ток — короткое замыкание

Cтраница 3

Когда электроды амальгамного гальванического элемента замкнуты накоротко, нельзя непосредственно измерить силу тока короткого замыкания. Но даже в случае разомкнутых электродов измерение силы протекающего тока затруднительно, так как измерительный прибор, включенный в цепь, всегда имеет собственное сопротивление, которое влияет на силу тока элемента. [31]

Во избежание перегрева обмоток сварочные машины строятся с таким расчетом, чтобы

сила тока короткого замыкания / КОР не превышала силу сварочного тока / св более чем в 1 5 — 2 раза. [32]

Если сравнить эту ф-лу с выражением для эдс, то видно, что сила тока короткого замыкания в этом случае совпадает по фазе с эдс и по характеру своего изменения одинакова с последней. [33]

Вольт-амперная характеристика батареи зависит от ее номинальной емкости: с повышением емкости увеличивается сила тока короткого замыкания батареи. Кроме того, на вольт-амперную характеристику влияют конструкция и материалы пластин и сепараторов, изнашивание батареи и другие факторы. Вольт-амперные разрядные характеристики аккумуляторных батарей получают экспериментальным или расчетным способом. [34]

При выборе привода выключателей 6 — 10 кВ руководствуются коммутационной способностью последних, силой тока короткого замыкания, выдержкой времени релейной защиты в данной точке сети, степенью ответственности питаемых электроприемников и режимом их работы.

[35]

Источник тока, питающий дугу, должен обязательно иметь крутопадающую вольтамперную характеристику, которая ограничивает силу тока короткого замыкания. При сварке постоянно происходят короткие замыкания, например при касании электродной проволокой детали или при переходе капли с электрода на деталь. Обычные силовые источники тока, питающие, например, лампы накаливания или двигатели, не выдерживают токов короткого замыкания: при коротком замыкании в обычных электрических цепях или перегорают предохранители, или нарушается изоляция проводов. [36]

Наибольший эффект достигается при числе разрядов на 1 см2 упрочняемой поверхности, равном 320 — 340, силе тока короткого замыкания 3 8 — 4 0 Аи трехкратной плазменной обработке с погонной мощностью плазменной струи 0 23 — 0 27 кДж / см. В качестве легирующих электродов рекомендуется использовать твердые сплавы или комплекс кар-бидообразующих металлов. [37]

В источниках с падающей внешней характеристикой при коротком замыкании ( точка с на рис. 27) напряжение снижается до нулевого значения и этим ограничивается сила тока короткого замыкания. [38]

Для ручной электродуговой сварки применяют источники с падающей внешней характеристикой, у которых при коротком замыкании напряжение снижается до нуля, что не дает расти силе тока короткого замыкания, а при возбуждении дуги, когда ток очень мал, на дуге обеспечивается повышенное напряжение. [39]

Внешние характеристики источников питания и статические характеристики дуги ( L — длина дуги. [40]

Источники питания дуги для ручной сварки должны удовлетворять следующим требованиям: напряжение холостого хода ( не выше 75 В) должно быть достаточным для зажигания дуги и относительно безопасным для работы сварщика; сила тока короткого замыкания не должна превышать сварочный ( рабочий) ток более чем на 40 — 50 %; необходимо, чтобы источник питания обладал хорошими динамическими свойствами и быстро реагировал на все изменения режима дуги; эксплуатация источника должна быть простой и надежной, а регулирование тока должно осуществляться ступенчато и плавно. [41]

Ллч обеспечения вые к-лго качества сварных изделий при этом способе сварки необходимо соблюдать следующие условия: изменения сварочного тока должны быть минимальными, напряжение холостого хода источника питания должно быть больше напряжения дуги, а сила тока короткого замыкания не должна превышать удвоенное значение сварочного тока. Этим условиям отвечает крутопадающая характеристика источника питания. [42]

Механические характеристики ДПТ.| Включение в обмотку возбуждения переменного резистора.| Питание обмотки возбуждения от преобразователя. [43]

В соответствии с уравнением механической характеристики ( 16) уменьшение потока возбуждения Фв приводит, во-первых, к увеличению скорости идеального холостого хода ш0; во-вторых, момент короткого замыкания Мкз СМФВ / КЗ при уменьшении магнитного потока Фв будет также снижаться, так как сила тока короткого замыкания / кз ия / Кя от магнитного потока не зависит и будет оставаться постоянной. [44]

Примерная зависимость напряжения на ячейке электролизера от продолжительности его работы.| Примерная кривая спада напряжения на ячейке при отключении электролизера. [45]

Страницы: 1 2 3 4

Номинальный ток короткого замыкания (SCCR) VS. Доступный ток короткого замыкания: понимание лабиринта и новинки 2020 года

Номинальный ток короткого замыкания (SCCR) VS. Доступный ток неисправности: понимание лабиринта и новые возможности 2020 года

Национальный электротехнический кодекс 2020 года

Автор: Джерри Дарем | 03 июня 2020 г.

Раздел 408.6: совершенно новое дополнение к разделу 408.6 NEC

NEC 2020 года гласит: ток неисправности. В жилых единицах, кроме одно- и двухквартирных, доступный ток короткого замыкания и дата выполнения расчета должны быть отмечены на корпусе в точке подачи. Маркировка должна соответствовать 110.21(B)(3).

Упрощение NEC 408.6

Этот новый раздел Кодекса просто означает, что электрические панели, включая панели главного выключателя и силового наконечника, а также распределительные щиты и распределительное оборудование должны быть рассчитаны (в амперах), чтобы выдерживать высокие уровни тока, которые будет течь, если на оборудовании произойдет короткое замыкание на землю или другая неисправность. Во ВСЕХ местах , кроме жилых единиц , этот ожидаемый ток короткого замыкания должен быть отмечен на корпусе оборудования рядом с входом питающих проводов вместе с датой, когда был выполнен расчет, дающий это число. В новом разделе Кодекса также говорится, что маркировка на оборудовании должна соответствовать 110.21(B)(3). Раздел 110.21(B)(3) говорит нам, что маркировка должна быть достаточно прочной, чтобы противостоять окружающей среде.

Этот новый раздел Кодекса, требующий от электриков маркировать все распределительные щиты, распределительные устройства и щиты, аналогичен существующему разделу NEC (110. 24), который требует такой же маркировки, но только для сервисного оборудования. Сервисное оборудование (первое средство отключения) — это оборудование, которое содержит главный выключатель (например, главный выключатель), отключающий питание всей проводки в помещении.

Раздел 110.24 требует, чтобы доступный ток неисправности был отмечен только на сервисном оборудовании (например, на панелях главного выключателя и аналогичных панелях главного выключателя). Но недавно добавленный раздел 408.6 расширяет это требование, включив в него пункт 9.0013 для каждого типа щита/распределительного щита/распределительного устройства, во всех местах, кроме жилых единиц. В дополнение к требованию иметь маркировку «Доступный ток неисправности» на всех названных корпусах, 408.6 требует, чтобы ДАТА расчета также была указана на корпусе. (Примечание: НЕ говорится, что расчет должен быть отмечен на оборудовании, только ДАТА, когда был выполнен расчет. Это большая разница.)0009 Используется в 408. 6

Раздел 408.6 в NEC 2020 говорит нам: НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (SCCR) ОТКАЗА оборудования может быть не менее 1 VAILCUENT .

Что означают эти два термина?

Номинальный ток короткого замыкания (SCCR)

Номинальный ток короткого замыкания (SCCR) — это рейтинг оборудования. Этот номинал (в амперах) представляет собой способность оборудования выдерживать высокие уровни тока, который будет течь по заземленному металлу оборудования в случае короткого замыкания на землю или другой неисправности. Оборудование должно быть способно выдерживать этот «ток неисправности», не подвергаясь расплавлению, взрыву или подобной катастрофе.

Доступный ток неисправности

Доступный ток неисправности составляет N OT . возникает ошибка.

Теперь, когда мы понимаем эти два термина, легко понять, что имеется в виду в первом предложении нового Кодекса: Распределительные щиты, распределительные устройства и щиты должны иметь номинальный ток короткого замыкания (SCCR) не ниже доступного ток неисправности.

«Доступный ток короткого замыкания» — это лишь один из многих терминов, используемых NEC для описания неуправляемого тока в части оборудования. NEC использует и другие термины, так что не запутайтесь, если увидите их. К ним относятся Максимальный ток короткого замыкания и Доступный ток короткого замыкания. Все это просто означает «Доступный ток неисправности», как он используется в этом новом разделе кода, 408.6.

Простое правило

Только помните, что из всех этих разных и запутанных терминов только один из них содержит слово рейтинг. Когда вы видите «номинальное значение» как часть термина, например, Номинальное значение тока короткого замыкания (SCCR), , оно относится к оборудованию, в частности к способности оборудования выдерживать взрывоопасный ток короткого замыкания. Другие термины — это просто множество способов обозначения этого взрывного тока короткого замыкания, который высвобождается на оборудование при возникновении неисправности.

Ток короткого замыкания

Доля

Ток короткого замыкания — это ток, проходящий через солнечный элемент , когда напряжение на солнечном элементе равно нулю, что происходит при коротком замыкании солнечного элемента. Обычно его обозначают I _sc .

Как создается _sc

Ток короткого замыкания является результатом сбора и генерации световых несущих . Для идеального солнечного элемента с высокоэффективными механизмами потерь , и ток короткого замыкания , и свет , генерируемый , будут совпадать. Следовательно, ток короткого замыкания является наибольшим током, который может быть отведен от солнечного элемента.

Факторы, влияющие на I

_sc

Это зависит от нескольких факторов, как указано ниже:

Площадь солнечного элемента : для устранения зависимости от площади солнечного элемента обычно используется плотность тока короткого замыкания , Дж _sc в единицах мА/см ² вместо тока короткого замыкания;
Число фотонов , которое описывает мощность источника падающего света. Isc солнечного элемента прямо пропорционален интенсивности света;
Спектр падающего света .
Поглощение и отражение и другие оптические свойства солнечного элемента
Вероятность сбора солнечного элемента , которые в основном зависят от времени жизни неосновных носителей в основе и пассивации поверхности.

Для сравнения солнечных элементов, изготовленных из одного и того же типа материала, наиболее важными материальными факторами являются пассивация поверхности и длина диффузии . В ячейке, имеющей идеально пассивированную поверхность и однородную генерацию, уравнение тока короткого замыкания может быть приблизительно таким:0118 Где: G: скорость генерации L _n и L _p : длины диффузии электронов и дырок соответственно. Хотя для этого уравнения сделано несколько предположений, которые не обязательно верны для условий в большинстве солнечных элементов, приведенное выше уравнение по-прежнему показывает, что ток короткого замыкания сильно зависит от диффузионной длины и скорости генерации. Лабораторные устройства измеряли короткое замыкание. токи для коммерческого солнечного элемента в диапазоне от 28 мА/см ² и 35 мА/см ² . Освещенный ток и ток короткого замыкания I _L это ток, генерируемый светом внутри солнечного элемента, и это точный термин для использования в уравнении солнечного элемента. Внешне измеренный ток короткого замыкания равен I _{sc .} Поскольку I _sc обычно равно I _L , эти два термина взаимозаменяемы, и для простоты в уравнении солнечного элемента используется I _sc вместо I _L . В случае действительно высокого последовательного сопротивления ( больше 10 Ом·см ² ) I _sc меньше, чем I _L , а уравнение солнечного элемента с использованием I sc неверно.