Jaká je síla proudu při zkratu? Zkratový proud a jeho výpočet. Zkratový rázový proud. Zkratový rázový proud

Zkratový proud

Obrázek 1 ukazuje schéma zapojení elektrická lampažhavení do elektrické sítě. Pokud je odpor této lampy r l = 240 Ohm a síťové napětí U= 120 V, pak podle Ohmova zákona bude proud v obvodu lampy:

Obrázek 1. Schéma zkratu na svorkách spínače

Podívejme se na případ, kdy jsou vodiče vedoucí k žárovce zkratovány přes velmi malý odpor, například silná kovová tyč s odporem r= 0,01 Ohm, náhodně spadne na dva vodiče. V tomto případě síťový proud procházející do bodu A, se bude větvit po dvou cestách: jedna jeho velká část půjde po kovové tyči - cesta s nízkým odporem a druhá, malá část proudu, bude procházet po cestě s vysokým odporem - žárovka.

Nouzový režim provozu sítě, kdy v důsledku poklesu jejího odporu prudce vzroste proud v ní oproti normálu, se nazývá zkrat.

Určíme sílu zkratového proudu procházejícího kovovou tyčí:

Ve skutečnosti v případě zkratu bude síťové napětí menší než 120 V, protože velký proud vytvoří v síti velký proud a proto proud protékající kovovou tyčí bude menší než 12 000 A. přesto bude tento proud mnohonásobně vyšší než proud spotřebovaný dříve žárovkou.

Zkrat proudu při proudu já zkrat = 12 000 A bude:

P kz = U × já zkrat = 120 × 12 000 = 1 440 000 W = 1 440 kW.

Proud procházející vodičem vytváří teplo a vodič se zahřívá. V našem příkladu byl průřez vodičů elektrického obvodu navržen na malý proud - 0,5 A. Při uzavření vodičů bude obvodem protékat velmi velký proud - 12 000 A. Takový proud způsobí uvolnění obrovského množství tepla, které jistě povede ke zuhelnatění a spálení izolace drátu, roztavení materiálu drátu, poškození elektrických měřicích přístrojů, roztavení spínacích kontaktů, nožových spínačů a podobně. Může být také poškozen zdroj elektrické energie napájející takový obvod. Přehřátí vodičů může způsobit požár.

Každá elektrická síť je navržena pro svůj vlastní normální proud.

Vzhledem k nebezpečným, destruktivním a někdy nenapravitelným následkům zkratu je nutné při instalaci a provozu elektroinstalace dodržovat určité podmínky, aby se odstranily příčiny zkratu. Hlavní jsou následující:
1) izolace vodičů musí odpovídat svému účelu (síťové napětí a provozní podmínky);
2) průřez vodičů musí být takový, aby jejich ohřev za stávajících provozních podmínek nedosáhl nebezpečné hodnoty;
3) uložené vodiče musí být spolehlivě chráněny před mechanickým poškozením;
4) přípojky a odbočky musí být stejně spolehlivě izolovány jako samotné vodiče;
5) křížení drátů musí být provedeno tak, aby se dráty navzájem nedotýkaly;
6) dráty musí být vedeny skrz stěny, stropy a podlahy tak, aby byly chráněny před vlhkostí, mechanickým a chemickým poškozením a byly dobře izolované.

Ochrana proti zkratu

Aby se zabránilo náhlému, nebezpečnému zvýšení proudu v elektrickém obvodu během zkratu, je obvod chráněn tavnými nebo automatickými spínači.

Pojistky jsou vodič s nízkou tavitelností zapojený sériově do sítě. Při zvýšení proudu nad určitou hodnotu se tavný drát zahřeje a roztaví, v důsledku čehož se elektrický obvod automaticky přeruší a proud v něm se zastaví.

Jistič je složitější a dražší ochranné zařízení než pojistka. Nicméně na rozdíl od pojistka je určen pro vícenásobné operace při ochraně obvodů při nouzových provozních podmínkách. Konstrukčně je jistič vyroben v dielektrickém pouzdře s vypínacím mechanismem zabudovaným uvnitř. Uvolňovací mechanismus má pevné a pohyblivé kontakty. Pohyblivý kontakt je odpružený; pružina poskytuje sílu pro rychlé uvolnění kontaktů. Uvolňovací mechanismus se aktivuje jedním ze dvou spouště: tepelným nebo magnetickým.

Tepelná spoušť je bimetalová deska vyhřívaná protékajícím proudem. Když proud teče nad přípustnou hodnotu, bimetalová deska se ohne a aktivuje uvolňovací mechanismus. Doba odezvy závisí na proudu (časově proudová charakteristika) a může se pohybovat od sekund do hodiny. Na rozdíl od pojistky je jistič připraven k dalšímu použití, jakmile deska vychladne.

Elektromagnetická spoušť je mžiková spoušť, což je cívka vyrobená z vodiče, jejíž pohyblivé jádro může také aktivovat spouštěcí mechanismus. Proud procházející spínačem protéká vinutím elektromagnetu a způsobuje zatažení jádra, když je překročena specifikovaná prahová hodnota proudu. Okamžitá spoušť na rozdíl od tepelné spouště funguje velmi rychle (zlomky sekundy), ale při mnohem vyšším proudu: 2 ÷ 14 násobek jmenovitého proudu.

Video 1. Zkrat

Zkrat.

Zkrat (zkrat) je způsob provozu zdroje elektrické energie, kdy jsou jeho svorky uzavřeny vodičem, jehož odpor lze uvažovat rovna nule. Ke zkratu dochází, když jsou navzájem spojeny vodiče spojující zdroj elektrické energie s přijímačem, protože tyto vodiče mají obvykle malý odpor a lze je považovat za rovné nule. Ke zkratu může dojít i při poškození izolace vodiče.

Možné zkraty

Vzhledem k tomu, že vnitřní odpor zdroje r 0 je obvykle velmi malý a odpor ampérmetru je téměř roven 0, proud v obvodu narůstá na velmi velké hodnoty.

Zkrat je nouzový režim, protože velký proud, který vzniká, může způsobit nepoužitelnost jak samotného zdroje, tak zařízení, zařízení a vodičů obsažených v obvodu. Pouze pro některé speciální typy generátorů, například svařování, zkrat. nepředstavuje nebezpečí a jedná se o normální provozní režim. To se provádí v případech, kdy je mimořádně důležité získat z generátoru co největší proud. Vysoký vnitřní odpor generátoru omezuje proud a nedosahuje hodnot nebezpečných pro generátor

Příklad:

Elektrický přijímač s odporem 109 Ohmů je zapojen do obvodu s napětím 220V. Elektrický odpor vodičů je 1 Ohm. Najděte sílu proudu v tomto obvodu v provozním režimu a v režimu zkratu.

Přečtěte si také

- V případě zkratu síla proudu

Zkrat. Zkrat (zkrat) je způsob činnosti zdroje elektrické energie, kdy jsou jeho svorky uzavřeny vodičem, jehož odpor lze považovat za nulový. Ke zkratu dochází při připojení vodičů...

Obsah:

Pohyb nabitých částic ve vodiči se v elektrotechnice nazývá elektrický proud. Elektrický proud není charakterizován pouze množstvím elektrické energie procházející vodičem, protože za 60 minut jím projde elektřina o hodnotě 1 Coulomb, ale stejné množství elektřiny může projít vodičem za jednu sekundu.

Jaká je aktuální síla

Když se uváží množství elektřiny protékající vodičem v různých časových intervalech, je zřejmé, že za kratší dobu teče proud intenzivněji, proto se do charakteristiky elektrického proudu zavádí další definice - jedná se o sílu proudu, která je protékající proudem. který je charakterizován proudem protékajícím vodičem za sekundu času. Jednotkou měření velikosti procházejícího proudu v elektrotechnice je ampér.

Jinými slovy, síla elektrického proudu ve vodiči je množství elektřiny, které prošlo jeho průřezem za sekundu, označeno písmenem I. Síla proudu se měří v ampérech - jedná se o jednotka měření, která se rovná síle konstantního proudu procházejícího nekonečnými paralelními dráty s nejmenšími kruhovými úseky vzdálenými 100 cm a umístěnými ve vakuu, což způsobuje interakci na metr délky vodiče silou = 2 * 10 minus 7 stupňů Newtona na každých 100 cm délky.

Odborníci často určují velikost procházejícího proudu na Ukrajině (brnkací výkon) rovná se 1 ampéru, když průřezem vodiče projde každou sekundu 1 coulomb elektřiny.

V elektrotechnice se můžete setkat s častým používáním dalších veličin při určování hodnoty procházejícího proudu: 1 miliampér, což se rovná jedné / Ampér, 10 až mínus třetí mocnina Amperu, jeden mikroampér je deset až mínus šestá. síla Ampere.

Když znáte množství elektřiny procházející vodičem za určitou dobu, můžete vypočítat aktuální sílu (jak se říká na Ukrajině - síla strumu) pomocí vzorce:

Když je elektrický obvod uzavřený a nemá žádné odbočky, pak v každém místě jeho průřezu proteče stejné množství elektřiny za sekundu. Teoreticky se to vysvětluje nemožností akumulovat elektrické náboje v libovolném místě obvodu, z tohoto důvodu je síla proudu všude stejná.

Toto pravidlo platí také ve složitých obvodech, kde jsou odbočky, ale platí pro některé úseky složitého obvodu, které lze považovat za jednoduchý elektrický obvod.

Jak se měří proud?

Velikost proudu se měří pomocí zařízení zvaného ampérmetr a také pro malé hodnoty - miliampérmetr a mikroampérmetr, které lze vidět na fotografii níže:

Mezi lidmi panuje názor, že když se změří síla proudu ve vodiči před zátěží (spotřebitelem), bude hodnota vyšší než po ní. Toto je chybný názor, založený na skutečnosti, že k uvedení spotřebitele do akce bude údajně vynaloženo určité množství síly. Elektrický proud ve vodiči je elektromagnetický proces, kterého se účastní nabité elektrony, pohybují se ve směru, ale energii nepřenášejí elektrony, ale elektromagnetické pole, které obklopuje vodič.

Počet elektronů opouštějících začátek řetězce se bude rovnat počtu elektronů za spotřebitelem na konci řetězce, nelze je spotřebovat.

Jaké typy vodičů existují? Odborníci definují pojem „vodič“ jako materiál, ve kterém se částice s nábojem mohou volně pohybovat. Takové vlastnosti mají v praxi téměř všechny kovy, kyseliny a solné roztoky. Materiál nebo látka, ve které je pohyb nabitých částic obtížný nebo dokonce nemožný, se nazývá izolanty (dielektrika). Běžnými dielektrickými materiály jsou křemen nebo ebonit, umělý izolant.

Závěr

V praxi moderní zařízení pracují s velkými hodnotami proudu, až stovky nebo dokonce tisíce ampér, stejně jako s malými hodnotami. Příkladem v každodenním životě hodnoty proudu v různých zařízeních může být elektrický sporák, kde dosahuje hodnoty 5 A, a jednoduchá žárovka může mít ve fotobuňce hodnotu 0,4 A, hodnotu procházejícího proudu se měří v mikroampérech. V liniích města hromadnou dopravou(trolejbus, tramvaj) hodnota procházejícího proudu dosahuje 1000 A.

Elektrická energie s sebou nese poměrně vysoké nebezpečí, před kterým nejsou chráněni pracovníci jednotlivých rozvoden ani domácí spotřebiče. Zkratový proud je jedním z nejnebezpečnějších typů elektřiny, ale existují metody, jak jej ovládat, vypočítat a měřit.

Co je to

Zkratový proud (SCC) je prudce rostoucí rázový elektrický impuls. Jeho hlavním nebezpečím je, že podle Joule-Lenzova zákona má taková energie velmi vysokou rychlost uvolňování tepla. V důsledku zkratu se mohou roztavit vodiče nebo spálit některé elektrické spotřebiče.

Foto - časový diagram

Skládá se ze dvou hlavních složek – aperiodické proudové složky a vynucené periodické složky.

Vzorec – periodický

Vzorec – aperiodický

Podle principu je nejobtížněji měřitelná energie aperiodického výskytu, která je kapacitní, předhavarijní. Vždyť právě v okamžiku havárie má rozdíl mezi fázemi největší amplitudu. Také jeho zvláštností je netypický výskyt tohoto proudu v sítích. Diagram jeho tvorby pomůže ukázat princip fungování tohoto toku.

Odpor zdroje kvůli vysokého napětí zkratem se uzavře na krátkou vzdálenost nebo „zkrat“ - proto tento jev dostal své jméno. Existuje zkratový proud třífázový, dvoufázový a jednofázový - zde dochází ke klasifikaci podle počtu uzavřených fází. V některých případech může dojít ke zkratu mezi fázemi a kostrou. Poté, abyste to určili, budete muset samostatně vzít v úvahu uzemnění.

Foto – výsledek zkratu

Zkraty můžete také rozdělit podle typu připojení elektrického zařízení:

S uzemněním;
Bez něj.

Pro úplné vysvětlení tohoto jevu doporučujeme zvážit příklad. Řekněme, že existuje konkrétní proudový spotřebič, který je připojen k místnímu elektrickému vedení pomocí odbočky. Při správném obvodu se celkové napětí v síti rovná rozdílu EMF u zdroje energie a snížení napětí v místních elektrických sítích. Na základě toho lze k určení zkratového proudu použít Ohmův vzorec:

R = 0; Ikz = Ɛ/r

Zde r je zkratová odolnost.

Pokud dosadíte určité hodnoty, můžete určit poruchový proud v libovolném bodě celého elektrického vedení. Zde není potřeba kontrolovat násobnost zkratu.

Metody výpočtu

Předpokládejme, že již došlo ke zkratu v třífázové síti, například v rozvodně nebo na vinutí transformátoru, jak se potom vypočítají zkratové proudy:

Vzorec - třífázový poruchový proud

Zde U20 je napětí vinutí transformátoru a Z T je odpor určité fáze (která byla poškozena při zkratu). Pokud je napětí v sítích známým parametrem, je třeba vypočítat odpor.

Každý elektrický zdroj, ať je to transformátor, kontakt baterie, elektrické vodiče - má svou vlastní nominální úroveň odporu. Jinými slovy, každý má své vlastní Z. Vyznačují se ale kombinací aktivních odporů a indukčních. Existují i kapacitní, ale ty nejsou důležité při výpočtu vysokých proudů. Proto mnoho elektrikářů používá pro výpočet těchto údajů zjednodušenou metodu: aritmetický výpočet odporu stejnosměrného proudu v sériově zapojených sekcích. Když jsou tyto charakteristiky známy, nebude obtížné vypočítat impedanci pro úsek nebo celou síť pomocí níže uvedeného vzorce:

Kompletní uzemňovací vzorec

Kde ε je emf a r je hodnota odporu.

Vzhledem k tomu, že při přetížení je odpor nulový, řešení má následující podobu:

I = e/r = 12/10-2

Na základě toho je zkratová síla této baterie 1200 ampér.

Tímto způsobem je také možné vypočítat zkratový proud pro motor, generátor a další instalace. Ale ve výrobě není vždy možné vypočítat přijatelné parametry pro každé jednotlivé elektrické zařízení. Kromě toho je třeba vzít v úvahu, že v případě asymetrických zkratů mají zátěže jiný sled, což vyžaduje znát cos φ a odpor, který je třeba vzít v úvahu. Pro výpočet se používá speciální tabulka GOST 27514-87, kde jsou uvedeny tyto parametry:

Existuje také koncept jednosekundového zkratu, zde je vzorec pro sílu proudu při zkratu určen pomocí speciálního koeficientu:

Vzorec – koeficient zkratu

Předpokládá se, že v závislosti na průřezu kabelu může zkrat projít kabeláží bez povšimnutí. Optimální doba trvání zkratu je do 5 sekund. Převzato z Nebratovy knihy „Výpočet zkratů v sítích“:

Sekce, mm 2	Doba trvání zkratu přípustná pro určitý typ vodiče
	PVC izolace		Polyethylen
	Měděné žíly	Hliník	Měď	Hliník
1,5	0,17	Žádný	0,21	Žádný
2,5	0,3	0,18	0,34	0,2
4	0,4	0,3	0,54	0,36
6	0,7	0,4	0,8	0,5
10	1,1	0,7	1,37	0,9
16	1,8	1,1	2,16	1,4
25	2,8	1,8	3,46	2,2
35	3,9	2,5	4,8	3,09
50	5,2	3	6,5	4,18
70	7,5	5	9,4	6,12
95	10,5	6,9	13,03	8,48
120	13,2	8,7	16,4	10,7
150	16,3	10,6	20,3	13,2
185	20,4	13,4	25,4	16,5
240	26,8	17,5	33,3	21,7

Tato tabulka vám pomůže zjistit předpokládanou podmíněnou dobu trvání zkratu v normálním provozu, proud na přípojnicích a různé typy dráty

Pokud není čas vypočítat data pomocí vzorců, použijte speciální vybavení. Například indikátor Shch41160 je velmi oblíbený mezi profesionálními elektrikáři - jedná se o 380/220V fázový měřič zkratového proudu. Digitální zařízení umožňuje určit a vypočítat zkratovou sílu v domácích a průmyslových sítích. Takový měřič lze zakoupit ve speciálních elektroprodejnách. Tato technika je dobrá, pokud potřebujete rychle a přesně určit aktuální úroveň smyčky nebo části obvodu.

Používá se také program „Emergency Emergency“, který dokáže rychle určit tepelný účinek zkratu, ztrátovost a sílu proudu. Kontrola se provádí v automatický režim, zadají se známé parametry a všechna data vypočítá sama. Jedná se o placený projekt, licence stojí asi tisíc rublů.

Video: ochrana elektrické sítě před zkratem

Pokyny pro ochranu a výběr zařízení

Navzdory nebezpečí tohoto jevu stále existuje způsob, jak omezit nebo minimalizovat pravděpodobnost mimořádných situací. K omezení zkratů je velmi vhodné použít elektrický přístroj, může to být proud omezující tlumivka, která výrazně snižuje tepelný účinek vysokých elektrických impulsů. Tato možnost však není vhodná pro domácí použití.

Foto - schéma jednotky ochrany proti zkratu

Doma se často můžete setkat s využitím automatických jističů a reléových ochran. Tyto spouště mají určitá omezení (maximální a minimální síťový proud), při překročení se vypne napájení. Stroj umožňuje určit přípustnou úroveň ampér, což pomáhá zvýšit bezpečnost. Volba se provádí mezi zařízeními s vyšší třídou ochrany, než je nutné. Například na 21 ampérové síti se doporučuje použít 25 A jistič.