Напряжение при коротком замыкании: причины, последствия и защита от негативного явления, расчет силы тока

причины, последствия и защита от негативного явления, расчет силы тока

Напряжение короткого замыкания — значение напряжения, которое подается на одну из обмоток трансформатора, чтобы в цепи возник электрический ток. Остальные обмотки в это время должны быть закорочены. Это значение определяет падение напряжения на трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток непреднамеренного замыкания. Выражается оно в процентном отношении к номинальному напряжению.

• Причины возникновения
• Опасные последствия
• Определение силы тока
• Методы защиты
• Использование замыкания проводников

Причины возникновения

Замыкание в цепи считается незапланированным, нештатным соединением проводников, при котором возникают разрушающие токи. Любое подключение электрическрго прибора в розетку тоже считается коротким замыканием, но уже плановым. Источник потребления электроэнергии является сопротивлением, которое воспринимает всю нагрузку короткого замыкания.

Если значение этого сопротивления будет стремиться к нулю, то, согласно закону Ома, для электрической цепи, ток возрастает до такой величины, что происходит сильный нагрев и разрушение проводников. Причины возникновения негативного явления:

1. Кратковременное повышение напряжения приводит к пробою изоляции проводов или электрической схемы. Происходит рост силы тока до значения короткого замыкания с появлением дугового разряда.
2. Старая, пришедшая в негодность изоляция становится причиной возникновения спонтанных закорачиваний проводников.
3. Механические повреждения изоляции тоже приводят к нештатным ситуациям. Например, часто сами жильцы во время ремонта нарушают целостность изоляции.
4. Попадание посторонних предметов, мелких животных, элементов соседних узлов вызывают негативное соединение проводов между собой.
5. Удар молнии вызывает кратковременное повышение напряжения в электрической цепи.

Основными признаками такого явления считается появление запаха гари, искрение и горение изоляции проводов. Кроме того, происходит отключение электрической цепи или ее участков.

Опасные последствия

Одним из самых опасных последствий замыкания проводов считается риск появления очага возгорания. Причиной его возникновения становится выделение большого количества тепла, разрушение изоляции и появление открытого огня.

При дуговом кратковременном замыкании, когда проскакивает мощнейший электрический заряд, воспламеняются окружающие вещи и предметы. Кроме того, к негативным последствиям относятся:

• механические и термические повреждения электроустановок;
• снижение значения напряжения, которое приводит к потере производительности или полной остановке электрических механизмов;
• отдельные генераторы и электростанции выпадают из синхронной работы системы, что приводит к созданию аварийной ситуации;
• появление электромагнитных волн, которые влияют на линии связи и коммуникаций.

Эти результаты будут наблюдаться только непосредственно в месте замыкания или рядом с ним, так как по мере удаления от этого участка величина тока будет ослабевать. При планировании и монтаже любой электроустановки принимаются необходимые меры защиты от негативного явления.

Определение силы тока

Чтобы рассчитать ток короткого замыкания, следует обратиться к закону Ома для электрической цепи. Он гласит, что его сила прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

В случае короткого замыкания значение сопротивления очень мало, поэтому отношение напряжения к нему вырастает в несколько раз. Например, в однофазной домашней электрической сети напряжение — 220 В. Если принять, что сопротивление во время короткого замыкания падает до 0,04 Ом, то получается сила тока — 5500 А.

Так как стандартная розетка рассчитана на 16 А, то становится очевидным, что она просто сгорит. Это расчет примерный, так как для других видов этого явления он более сложный. Кроме однофазных, в трехфазных сетях возможны замыкания:

• двухфазное;
• между фаз на землю;
• трехфазное.

При определении значения тока в этих случаях во внимание принимаются: сопротивление всей электрической магистрали, отдельных участков, дополнительного оборудования сети, дуги замыкания проводников и другое. Поэтому его суммарное значение будет гораздо выше, чем в приблизительном расчете.

Методы защиты

Основной метод защиты от этого негативного явления основан на разрыве электрической цепи. Для этого в ней применяются плавкие предохранители. Обычно они представляют собой проводник, который рассчитан на определенный предельный ток.

Предохранители считаются самым слабым звеном в схеме, поэтому, как только значение тока увеличится, то проводник перегорает и разрывает цепь. Таким способом защищаются остальные элементы цепи. Для защиты квартирных и домовых электрических контуров применяются автоматические выключатели.

Главным отличием автоматов от плавких предохранителей считается многоразовое использование. В конструкцию автомата входит расцепитель, который и обеспечивает срабатывание прибора в нештатной ситуации. Выпускается несколько видов этих приборов:

• электромагнитные;
• термические;
• полупроводниковые;
• смешанные.

Во время образования тока критической величины автомат отключается с помощью теплового или электромагнитного расцепителя. Для защиты от высокого тока нельзя использовать устройство защитного отключения, так как у него совсем другие задачи.

Другим методом защиты является использование токоограничивающего реактора. Этот агрегат устанавливается в цепях с высоким напряжением, где сила тока может достигнуть больших размеров, и невозможно подобрать соответствующее защитное устройство.

Реактор представляет собой катушку индуктивности, которая последовательно подключается в электрическую сеть. При аварийной ситуации этот агрегат принимает на себя всю силу тока.

Использование замыкания проводников

Кроме отрицательных свойств, это негативное явление приносит пользу. Существует немало устройств, работающих на высоких значениях тока. Самым популярным из них считается сварочный агрегат. При его работе образуется электрическая дуга между сварочным электродом и заземляющим контуром.

Принцип работы аппарата основан на снижении напряжения и увеличении силы тока, которая может достигать до 250 А. Температура дуги составляет до нескольких тысяч градусов, что позволяет расплавлять свариваемые детали в месте касания.

Такие режимы используются кратковременно, а мощность сварочного агрегата позволяет выдержать перегрузки. Это использование замыкания проводников при сварочных работах позволяет получить прочные и надежные металлические конструкции.

Короткое замыкание — фаза — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Короткое замыкание фазы осуществляется шунтированием нагрузки одной из фаз А, В или С при включенных нагрузках двух других фаз.
 [1]

К задаче.| К задачам и.  [2]

Короткое замыкание фаз АВ в точке / Сз — Через место установки рассматриваемой защиты проходит ток короткого замыкания.
 [3]

При коротком замыкании фазы А потенциалы точек А и N одинаковы фл флг — Это означает, что нейтральная точка N на топографической диаграмме смещается в вершину А.
 [4]

Топографическая диаграм.  [5]

При коротком замыкании фазы а нагрузки ( рис. 5 — 103) нулевая точка о переместится в точку а ( см. рис. 5 — 102) и фазные напряжения двух других одинаково нагруженных фаз возрастут до значений линейного напряжения. При полном обрыве одной из фаз ( рис. 5 — 104) трехфазная цепь превращается в однофазную, в которой нагрузки двух оставшихся в работе фаз оказываются включенными последовательно.
 [6]

Векторные диаграммы токов и напряжений при несимметричной нагрузке и соединении потребителей звездой.  [7]

В случае короткого замыкания фазы ток в ней сильно возрастает, а напряжение на этой фазе потребителя станет равным нулю. Зато напряжения на двух других фазах увеличатся до линейного. На рис. 6.13, а показана векторная диаграмма напряжений потребителя при коротком замыкании фазы.
 [8]

Токи в фазах приемника.  [9]

Следовательно, при коротком замыкании фазы напряжение на этой фазе равно нулю, а напряжение на двух других фазах равно линейному напряжению.
 [10]

Схема автоматического регулятора АРДГ.  [11]

Пороговый элемент DT2 контролирует режим короткого замыкания фазы печи и совместно с логическим элементом DD обеспечивает автономность регулирующих воздействий при коротких замыканиях: при коротком замыкании в одной из фаз ДСП выдается запрет на подъем электрода в отстающей по направлению вращения векторов напряжения фазе.
 [12]

Схема защитного заземления в четырехпроводной линии.  [13]

Теперь пробой изоляции приводит к короткому замыканию фазы генератора. Соответствующая плавкая вставка в течение долей секунды перегорает и отключает от сети поврежденный участок.
 [14]

Указание: ответ справедлив при коротком замыкании фазы А.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

электричество — Измерение напряжения при коротком замыкании

Предположим простое короткое замыкание щупами мультиметра в любой точке цепи:

ОК, но источник питания 5 В должен перейти на ограничение по току. У вас не может быть 5 В и короткого замыкания.

Можем ли мы предположить, что считанное напряжение будет равно 0 В, так как все точки на проводе имеют одинаковое напряжение?

Да.

Если мы затем добавим резистор и измерим напряжение на резисторе, при каком сопротивлении вы зарегистрируете 5 В?

Зависит от текущей мощности источника питания. Например, если он может обеспечить 2 А при 5 В, то …

Как это подтверждает закон Ома?

… \$ R = \frac {V}{I} = \frac {5}{2} = 2,5 \\Omega \$ и это минимальное сопротивление цепи, которое блок питания может управлять при поддержании 5 В.

Работает всегда.

---

Примечания:

При использовании кнопки CircuitLab на панели инструментов редактора редактируемые схемы сохраняются в соответствии с вашим вопросом. Аккаунт не нужен. Скриншоты и загрузка не нужны.

Символы электрических единиц, названные в честь человека, пишутся с заглавной буквы в форме символа и строчными буквами при написании. Итак, «V» — вольт, «A» — ампер, «W» — ватт, «K» — кельвин (тогда как маленькая «k» — килограмм) и заглавная \$ \Omega \$ — ом.

---

Что меня смущает, так это то, что контакт на GND внезапно показывает 0, даже когда сопротивление увеличивается > 2,5? Почему бы ему не прочитать его с более низким сопротивлением, даже если схема «требовала» большего тока, чем мог выдержать блок питания?

GND в цепи — это просто точка отсчета. Вы можете думать об этом как о том, где мы обычно подключаем черный провод мультиметра, который переключается на V DC. Поскольку рассматриваемый провод толстый и сделан из хорошего проводника, все точки вдоль провода будут иметь потенциал земли при измерении красным щупом измерителя. В реальной цепи с током вы получите увеличение показаний в милливольтах, чем дальше вы отодвинете красный провод от черного.

Рисунок 1. Реостат. Обратите внимание на намотанный провод сопротивления и открытую полосу с подвижным контактом. Источник: Руководство по резисторам.

Теперь, если мы добавим резистор, ситуация изменится. Ток уменьшается, и если бы мы могли прикоснуться к красному щупу в разных точках резистора, мы бы увидели, как напряжение возрастает до 1 В при 20% вверх снизу, 2 В при 40% и т. д., пока мы не достигнем вершины. и мы бы измерили 5 В. Мы могли бы использовать реостат на фотографии, подключив один конец к +5 В, а другой к GND. Затем подключите красный щуп к дворнику и двигайте его вдоль.

Действительно, я спрашиваю, если ток одинаков во всей цепи, как один контакт узнает, что он выше резистора, и поэтому считывает 5 В, а другой вниз и читает 0 В. Я спрашиваю это в теории и на практике.

Штифт не знает, но вольтметр может его измерить. Разность потенциалов с GND уменьшается по мере продвижения вниз по резистору.

законы Кирхгофа. Ток, протекающий при коротком замыкании с источником напряжения

спросил
2 года 11 месяцев назад

Изменено
3 месяца назад

Просмотрено
954 раза

\$\начало группы\$

Я хочу рассчитать ток, протекающий в узле A следующей цепи:

^{смоделировать эту цепь – Схема создана с помощью CircuitLab}

Это можно сделать несколькими способами.

1. Напряжение при коротком замыкании равно 0, а как быть с током? По закону Ома \$I = {V \over R} \$, если R стремится к 0 и \$V > 0\$, то я приближаюсь к бесконечности. Если \$V = 0\$, как при коротком замыкании, то это приводит к \${0\over 0}\$. Обе формы не имеют значения в математике и не определены.

2. Из формулы параллельных резисторов резистор, включенный параллельно с коротким замыканием, эквивалентен короткому замыканию, поэтому вся цепь эквивалентна закороченному источнику напряжения. Напряжение, обеспечиваемое источником, равно \$V > 0\$, но при коротком замыкании \$V = 0\$. Итак, снова неопределенное рациональное число.

3. По KCL сумма токов в узле B должна быть равна 0. Возможно, мы можем рассмотреть V1 и R1 последовательно, если короткое замыкание игнорируется. Если это так, то сумма токов выглядит примерно так: \$I — I + I_s = 0 \Rightarrow I_s = 0 \$. Верно ли это рассуждение?

Как решить эту проблему?

• короткое замыкание
• закон Кирхгофа
• закон Ома

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Схема, которую вы представляете, является недействительной и не может быть проанализирована с использованием наших обычных правил и законов.

Идеальный источник ненулевого напряжения должен иметь постоянное ненулевое напряжение на нем. Идеальное короткое замыкание должно иметь нулевой вольт. При параллельном соединении двух элементов они должны иметь на одинаковое напряжение.

Ваша схема должна нарушать одно из этих правил. Следовательно, ваша схема недействительна, и любой анализ, который вы попытаетесь провести, будет бессмысленным.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если V1 является идеальным источником напряжения, его напряжение не будет падать даже при бесконечном токе. Ток в точке A будет бесконечным, а V1 будет отдавать бесконечную мощность при номинальном напряжении.

Однако нет особого смысла рассматривать короткозамкнутые идеальные источники напряжения.

Для очень точных: читать «приближаться к бесконечности» или «стремиться к бесконечности» вместо «бесконечность».