Получава се при свързване на два проводника от една верига, свързани към различни клеми (например в DC вериги това са “+” и “-”) на източника чрез много ниско съпротивление, което е сравнимо със съпротивлението на проводниците себе си.
Токът по време на късо съединение може многократно да надвишава номиналния ток във веригата. В такива случаи веригата трябва да се прекъсне, преди температурата на проводниците да достигне опасни стойности.
За да се предпазят проводниците от прегряване и да се предотврати запалването на околните предмети, защитни устройства - или - са включени във веригата.
Късо съединение може да възникне и поради пренапрежение в резултат на гръмотевични бури, директни удари на мълнии, механични повреди на изолационни части и погрешни действия на персонала по поддръжката.
При късо съединение токовете в късо съединение рязко се увеличават и напрежението намалява, което представлява голяма опасност за електрическото оборудване и може да причини прекъсване на захранването на потребителите.
Случват се къси съединения:
трифазен (симетричен), при който и трите фази са накъсо;
двуфазен (асиметричен), при който само две фази са накъсо;
две фази към земя в системи с плътно заземени неутрали;
еднофазен асиметричен спрямо земята със заземени неутрали.
Токът достига най-голямата си стойност по време на еднофазно късо съединение. В резултат на използването на специални изкуствени мерки (например заземяване на неутралите, заземяване само на част от неутралите), максималната стойност на тока на еднофазно късо съединение може да бъде намалена до стойността на трифазния късо съединение ток на веригата, за който най-често се извършват изчисления.
Причини за късо съединение
Основната причина за късо съединение е дефектната изолация на електрическото оборудване.
Неизправностите в изолацията се причиняват от:
1. Пренапрежения (особено в мрежи с изолирани неутрали),
2. Директни удари на мълния,
3. Стареене на изолацията,
4. Механични повреди на изолацията, преминаване под линиите на извънгабаритни механизми,
5. Лоша поддръжка на оборудването.
Често причината за повреда в електрическата част на електрическите инсталации са неквалифицирани действия на обслужващия персонал.
Умишлени къси съединения
При прилагане на опростени схеми на свързване на понижаващи подстанции се използват специални устройства - които създават умишлени къси съединения, за да изключат бързо всяка възникнала повреда. По този начин, наред със случайните къси съединения в захранващите системи, има и умишлени къси съединения, причинени от действието на къси съединения.
Последици от късо съединение
В резултат на късо съединение тоководещите части се прегряват силно, което може да доведе до повреда на изолацията, както и до появата на големи механични сили, които допринасят за разрушаването на части от електрическите инсталации.
В този случай нормалното захранване на потребителите в неповредени участъци от мрежата е нарушено, тъй като аварийно късо съединение в една линия води до общо намаляване на напрежението. В точката на късо съединение спрежението става нула и във всички точки до точката на късо съединение напрежението пада рязко и нормалното захранване на неповредени линии става невъзможно.
При възникване на късо съединение в захранващата система, нейното общо съпротивление намалява, което води до увеличаване на токовете в нейните клонове в сравнение с токовете в нормален режим, а това води до намаляване на напрежението на отделните точки на захранващата система, което е особено висока в близост до късо съединение. Степента на намаляване на напрежението зависи от работата и разстоянието от мястото на повредата.
В зависимост от локализацията и продължителността на повредата последствията от нея могат да бъдат локални или да засегнат цялата електрозахранваща система.
Ако късото съединение е далече, големината на тока на късо съединение може да бъде само малка част от номиналния ток на захранващите генератори и появата на такова късо съединение се възприема от тях като леко увеличение на товара.
Силен спад на напрежението се получава само в близост до късо съединение, докато в други точки на захранващата система това намаление е по-малко забележимо. Следователно, при разглежданите условия, опасните последици от късо съединение се проявяват само в най-близките до мястото на аварията части от електрозахранващата система.
Токът на късо съединение, въпреки че е малък в сравнение с номиналния ток на генераторите, обикновено е многократно по-висок от номиналния ток на клона, където е възникнало късото съединение. Следователно, дори по време на краткотраен ток на късо съединение, той може да причини допълнителни проводници и проводници, по-високи от допустимото.
Токовете на късо съединение причиняват големи механични сили между проводниците, които са особено големи в началото на процеса на късо съединение, когато токът достигне максималната си стойност. Ако здравината на проводниците и техните закрепвания е недостатъчна, може да възникне механична повреда.
Внезапното дълбоко намаляване на напрежението по време на късо съединение се отразява на работата на потребителите. На първо място, това се отнася за двигателите, тъй като дори при краткотрайно намаляване на напрежението с 30-40%, те могат да спрат (двигателите спират).
Загасването на двигателя оказва сериозно влияние върху работата на промишлено предприятие, тъй като възстановяването на нормалния производствен процес отнема много време и неочакваното спиране на двигателите може да причини дефектни продукти на предприятието.
Ако разстоянието е малко и късото съединение е с достатъчна продължителност, е възможно паралелно работещи станции да изпаднат от синхрон, т.е. нарушаване на нормалната работа на цялата електрическа система, което е най-опасната последица от късо съединение.
Небалансираните токови системи, които възникват по време на заземяване, могат да създадат магнитни потоци, достатъчни да предизвикат значителни ЕМП в съседни вериги (комуникационни линии, тръбопроводи), които са опасни за оперативния персонал и оборудването на тези вериги.
По този начин последствията от късо съединение са следните:
1. Механични и термични повреди на електрическо оборудване.
2. Пожари в електрически инсталации.
3. Намаляване на нивото на напрежение в електрическата мрежа, което води до намаляване на въртящия момент на електродвигателите, тяхното спиране, намаляване на производителността или дори до преобръщането им.
4. Загуба на синхронизация на отделни генератори, електроцентрали и части от електрическата система и възникване на аварии, включително системни.
5. Електромагнитно въздействие върху комуникационни линии, комуникации и др.
Защо трябва да изчислявате токовете на късо съединение?
Късо съединение във верига предизвиква преходен процес в нея, по време на който токът може да се разглежда като сума от две компоненти: принудена хармонична (периодична, синусоидална) ip и свободна (апериодична, експоненциална) ia. Свободният компонент намалява с времевата константа Tk = Lk/rk = xk/ωrk, докато преходният процес затихва. Максималната моментна стойност iу на общия ток i се нарича ударен ток, а отношението на последния към амплитудата Iпm е ударен коефициент.
Изчисляването на токовете на късо съединение е необходимо за правилния избор на електрическо оборудване, проектиране на релейна защита и автоматизация и избор на средства за ограничаване на токовете на късо съединение.
Късите съединения (SC) обикновено възникват чрез преходни съпротивления - електрически дъги, чужди предмети в точката на повреда, опори и тяхното заземяване, както и съпротивление между фазовите проводници и земята (например, когато проводниците паднат на земята). За опростяване на изчисленията, индивидуалните преходни съпротивления, в зависимост от вида на повредата, се приемат за равни една на друга или равни на нула („метално“ или „мъртво“ късо съединение).
Късото съединение е една от опасностите на техносферата
Дори човек, далеч от електричеството, поне веднъж в живота си се е сблъсквал с феномен, наречен „късо съединение“. За да предпазите себе си, близките си, както и дома и електрическите си уреди от този процес, трябва внимателно да разберете неговата природа, причини и разновидности.
Понятие и характеристики на късо съединение
От гледна точка на електротехниката късо съединение е явление, при което съпротивлението на електрическа верига, състояща се от няколко проводника, е изключително незначително и може да се сравни със съпротивлението на самите проводници. В този случай, според закона на Ом, силата на тока ще надвиши номиналната си стойност няколко пъти наведнъж и това ще се случи почти за миг. Това от своя страна ще доведе до прекъсване на електрическата верига много по-рано от критичното повишаване на температурата на проводниците.
Основни причини за късо съединение
Както показва практиката, късо съединение най-често възниква поради факта, че по някаква причина външната изолация на проводници или електрическо оборудване е нарушена. Това от своя страна може да се дължи на постепенното стареене на основните елементи на електрическата верига, нейните механични повреди и дори удар на мълния. Освен това през последните години има все повече случаи в предприятията, при които късо съединение е резултат от безскрупулна поддръжка на електрическото оборудване от съответните служби.
Изкуствено затваряне
Въпреки това, в работата на фабриките и заводите може да дойде време, когато ще има нужда да се предизвика това явление изкуствено. По-специално, умишлено късо съединение често се използва във веригата на трансформаторни подстанции, които работят чрез намаляване на тока. За тази цел се използва специално оборудване - устройства за късо съединение, които действат като своеобразни контролери. Ако възникне повреда на линията или в самия трансформатор, това устройство изкуствено ще предизвика късо съединение, веригата ще бъде прекъсната и няма да има сериозни последствия (например пожар).
Последици от късо съединение
Това явление води до много сериозни последствия. Първо, доста често е придружено от повреда на електрически инсталации и възникване на пожари в тях. Второ, поради рязко увеличаване на тока във веригата, отделни части на кабела могат да бъдат подложени на механично напрежение, което води до механични и термични повреди. Трето, доста често късо съединение е придружено от значителен спад на напрежението във веригата или в нейните отделни секции. Това от своя страна води до влошаване на работата на електрическото оборудване. И накрая, четвърто, това явление има изключително негативно въздействие върху близките устройства, проводници и друго електрическо оборудване.
Методи за защита от късо съединение
Защитата от късо съединение включва цял набор от мерки, чиято отправна точка е предотвратяването на повреда на електропроводи и оборудване. В допълнение, за предотвратяване на пожар се използват специални устройства - стопяеми ключове, които при късо съединение изгарят и отварят електрическата верига.
Спазването на правилата за безопасност е основният начин за предотвратяване на късо съединение
Силата на късо съединение зависи от много фактори, основният от които е силата на тока във веригата. В същото време трябва да се помни, че всяко подобно явление представлява потенциална опасност за хората, следователно, когато работите с електричество, трябва стриктно да спазвате правилата за безопасност.
Електрическите вериги винаги са проектирани да носят определен ток. Ако поради тази или друга причина токът във веригата стане по-голям от допустимото, проводниците могат да се нагреят значително и изолацията, която ги покрива, може да се запали.
Причината за значително увеличение на тока в мрежата може да бъде или едновременното включване на мощни потребители на ток (например електрически печки), или късо съединение.
Късо съединение
Късо съединение е свързването на краищата на участък от веригата с проводник, чието съпротивление е много малко в сравнение със съпротивлението на участъка от веригата.
Късо съединение може да възникне например при ремонт на живи проводници или когато открити проводници случайно влязат в контакт.
Съпротивлението на веригата по време на късо съединение е незначително, така че във веригата възниква голям ток и проводниците могат да се нагорещят много и да причинят пожар. За да се избегне това, в мрежата са включени предпазители.
Целта на предпазителите е незабавно да изключат линията, ако токът внезапно надхвърли допустимата граница. Предпазват електроуредите от повреда поради претоварване в електрическата мрежа. Външният вид на предпазителя е показан на фиг. 1.
Ориз. 1. Външен вид на предпазителя
Всички предпазители, каквито и да са те, са схематично обозначени по същия начин:
Ориз. 2. Символ на предпазителя на диаграмата
Това е правоъгълник, през който е прекаран проводник. Моля, имайте предвид, че в този случай този проводник е изолиран, тоест той е тънък и провежда електричество доста добре.
Предпазители се монтират на входа на електрически и радиоуреди и инсталации. Обикновено се изработват от медна тел, покрита с калай. Ако токът надвишава допустимата стойност, жицата ще се стопи и веригата ще бъде отворена.
Предпазителите с топящ се проводник се наричат предпазители.
Предпазителите, използвани в апартаментното окабеляване, се намират на специален панел, монтиран на самия вход на проводниците в апартамента. Отделен предпазител е свързан последователно към всеки от проводниците.
На фиг. 3 показва предпазител, чието действие се основава не на топенето, а на топлинното разширение на телата при нагряване. Ако възникне повреда във веригата, това устройство се изключва автоматично.
Ориз. 3. Термичен автоматичен предпазител
Трябва също така да се отбележи, че във всеки случай човек, който е проводник, трябва да работи много внимателно и точно с електрическите вериги. И въпреки че се наблюдава пълна защита с предпазители и различни защитни вериги, въпреки това токовият удар може да бъде доста сериозен. Изложената електрическа верига е много опасна.
Библиография
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Физика 8 / Изд. Орлова V.A., Roizena I.I. - М.: Мнемозина.
- Перишкин А.В. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
- Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.
- Class-fizika.narod.ru ().
- Forca.ru ().
- Ivatv.narod.ru ().
- Fiz.1september.ru ().
Домашна работа
- Обяснете причините за късото съединение.
- Разкажете ни за защитата от късо съединение.
Здравейте всички. Много се радвам, че посетихте сайта ми. И днес ще говорим за това какво е късо съединение и какви къси съединения има.
Късо съединение е свързване (контакт) на две или повече точки (проводници) от електрическа верига с различни потенциални стойности.
Различни потенциали има, когато има фаза и нула в AC мрежа или плюс и минус в DC мрежа.
Сега нека да разгледаме какви видове късо съединение има.
В еднофазна мрежа може да има само два вида късо съединение:
1. фаза и нула - този тип късо съединение много често се случва в прости ежедневни условия. Например, с настъпването на зимата става студено и много хора се опитват да се затоплят с помощта на електрически нагреватели.
Но малко хора обръщат внимание на гнездата, в които са включени същите тези нагреватели. Често се случва гнездата да не са предвидени за токовете, които консумират нагревателите или често гнездата да имат лош контакт.
Поради това гнездата и щепселите започват да се нагряват. В резултат на продължително нагряване изолацията на проводниците се разрушава. И в един прекрасен момент може да се докоснат два, вече оголени, проводника и да се получи късо съединение.
2. фаза и заземяване - това е, когато фазовият проводник по някакъв начин започва да контактува със заземеното тяло на всяко електрическо оборудване. Било то електрически бойлер, лампа, машинен инструмент и т.н.
Също така се случва, че корпусът може да бъде нулиран, тогава такова късо съединение може да се припише на първия случай.
Но в ситуации, при които възниква късо съединение, може да бъде много повече:
1. монофазна верига - фаза и нула. Вече описах този тип по-горе, така че нека преминем към следващия.
2. двуфазен - това е когато две фази са свързани помежду си. Често се случва на въздушни електропроводи. Това явление вероятно е виждал всеки човек в живота си. Когато има силен вятър навън и започва да разхлабва кабелите, и не получава много фойерверки. В промишлените предприятия такова късо съединение често се случва в електрически вериги.
3. двуфазен и земен - това, разбира се, се случва по-рядко, но все пак се случва. Пример, когато две фази могат да се свържат една с друга и в същото време да се свържат със земята.
4. трифазен - това е, когато и трите фази са някак затворени заедно. Такова късо съединение ще възникне, когато някакъв проводящ обект падне или докосне трите фази едновременно.
Какви могат да бъдат последствията от токове на късо съединение?
По време на късо съединение токът моментално се увеличава, което води до силно нагряване и топене на метали. Пръски от този метал се разпръскват във всички посоки и всичко това е придружено от ярка светкавица и огън. Което лесно може да доведе до пожар и много тежки последствия.
В обикновени домашни условия, ако не изберете правилната защита от късо съединение, можете наистина да загубите много. Като се започне от вашия дом и мебели и се стигне до вашия собствен живот и живота на хората, които живеят с вас под един покрив.
В предприятията токовете на късо съединение могат да доведат до аварийни ситуации, повреда на оборудването и хората също могат да страдат от това. Но предприятията обикновено използват няколко защити наведнъж, което практически елиминира появата на късо съединение.
Това е всичко, което исках да кажа. Ако имате въпроси, задайте ги в коментарите. Ако статията е била полезна за вас, споделете я с приятелите си в социалните мрежи и се абонирайте за актуализации. До следващия път.
С уважение, Александър!