Aký je skratový prúd. Meranie skratového prúdu podľa vzorcov. Ako sa meria prúd

Raz jednej pani, ktorá sa v elektrotechnike veľmi nevyznala, povedal elektrikár príčinu straty svetla v jej byte. Ukázalo sa, že išlo o skrat, a žena požadovala okamžité predĺženie. Na tomto príbehu sa môžete zasmiať, ale je lepšie zvážiť túto nepríjemnosť podrobnejšie. Aj bez tohto článku elektrikári vedia, čo je tento jav, čo ohrozuje a ako vypočítať skratový prúd. Nasledujúce informácie sú určené ľuďom, ktorí nemajú technické vzdelanie, ale rovnako ako všetci ostatní nie sú poistení proti problémom súvisiacim s prevádzkou zariadení, strojov, výrobných zariadení a najbežnejších domácich spotrebičov. Je dôležité, aby každý človek vedel, čo je skrat, aké sú jeho príčiny, možné následky a spôsoby jeho predchádzania. V tomto popise sa nezaobídete bez oboznámenia sa so základmi elektrotechniky. Čitateľ, ktorý ich nepozná, sa môže nudiť a neprečíta si článok až do konca.

Populárna expozícia Ohmovho zákona

Bez ohľadu na to, aká je povaha prúdu v elektrickom obvode, nastáva iba vtedy, ak existuje potenciálny rozdiel (alebo napätie, je rovnaké). Podstata tohto javu sa dá vysvetliť na príklade vodopádu: ak je rozdiel v úrovniach, voda tečie určitým smerom, a ak nie, stojí. Aj školáci poznajú Ohmov zákon, podľa ktorého platí, že čím vyššie napätie a čím nižší prúd, tým vyšší odpor zahrňuje záťaž:

Ja som veľkosť prúdu, ktorá sa niekedy nazýva „sila prúdu“, aj keď to nie je celkom gramotný preklad z nemčiny. Merané v ampéroch (A).

Samotný prúd v skutočnosti nemá silu (to znamená príčinu zrýchlenia), čo je presne to, čo sa prejaví počas skratu. Tento termín sa už stal známym a často sa používa, hoci učitelia niektorých univerzít, keď počuli z úst študenta slová „súčasná sila“, okamžite povedali „nie“. "Ale čo oheň a dym vychádzajúci z vedenia počas skratu?" - pýta sa tvrdohlavého protivníka, - nie je to sila? Na túto poznámku existuje odpoveď. Faktom je, že ideálne vodiče neexistujú a ich ohrev je spôsobený práve touto skutočnosťou. Ak predpokladáme, že R \u003d 0, potom by sa teplo neuvoľňovalo, ako je zrejmé z nižšie uvedeného Joule-Lenzovho zákona.

U je rovnaký potenciálny rozdiel, ktorý sa tiež nazýva napätie. Merané vo voltoch (máme V, v zahraničí V). Tiež sa nazýva elektromotorická sila (EMF).

R - elektrický odpor, to znamená schopnosť materiálu zabrániť prechodu prúdu. Pre dielektrika (izolátory) je veľká, aj keď nie nekonečná, pre vodiče malá. Merané v ohmoch, ale vyhodnotené ako konkrétne množstvo. Je samozrejmé, že čím je drôt hrubší, tým lepšie vedie prúd, a čím je dlhší, tým horšie. Preto sa meria rezistivita v ohmoch vynásobená štvorcovým milimetrom a vydelená metrom. Okrem toho je jeho hodnota ovplyvnená teplotou, čím vyššia je, tým väčší je odpor. Napríklad zlatý vodič dlhý 1 meter a 1 meter štvorcový. mm pri 20 stupňoch Celzia má celkový odpor 0,024 Ohm.

Existuje tiež vzorec pre Ohmov zákon pre úplný obvod, do ktorého sa vnáša vnútorný (vlastný) odpor zdroja napätia (EMF).

Dva jednoduché, ale dôležité vzorce

Nie je možné pochopiť dôvod, prečo dôjde ku skratovému prúdu, bez zvládnutia iného jednoduchého vzorca. Energia spotrebovaná záťažou sa rovná (s výnimkou reaktívnych zložiek, ale o nich neskôr), súčinu produktu prúdu a napätia.

P - výkon, watt alebo voltampér;

U - napätie, Volt;

Ja - prúd, Ampér.

Výkon nie je nikdy nekonečný, je vždy niečím obmedzený, preto s jeho pevnou hodnotou klesá napätie so zvyšujúcim sa prúdom. Závislosť týchto dvoch parametrov pracovného obvodu, vyjadrená graficky, sa nazýva charakteristika prúdového napätia.

A ešte jeden vzorec potrebný na výpočet skratových prúdov je Joule-Lenzov zákon. Poskytuje predstavu o tom, koľko tepla sa generuje pri odolávaní zaťaženiu, a je veľmi jednoduchý. Vodič sa zahreje na intenzitu úmernú napätiu a štvorcu prúdu. A samozrejme, vzorec nie je úplný bez času, čím dlhšie sa odpor zahrieva, tým viac tepla uvoľní.

Čo sa stane v obvode počas skratu

Čitateľ teda môže predpokladať, že zvládol všetky hlavné fyzikálne zákony, aby pochopil, aká môže byť veľkosť (v poriadku, nech je to) skratového prúdu. Najprv sa však musíte rozhodnúť o otázke, čo to v skutočnosti je. Skrat (skrat) je situácia, v ktorej je odpor záťaže blízky nule. Pozeráme sa na vzorec Ohmovho zákona. Ak vezmeme do úvahy jeho verziu pre časť obvodu, je ľahké pochopiť, že prúd bude mať tendenciu k nekonečnu. V plnej verzii bude obmedzený odporom zdroja EMF. V každom prípade je skratový prúd veľmi veľký a podľa zákona Joule-Lenz, čím je väčší, tým viac ohrieva vodič, ktorým prechádza. Navyše závislosť nie je priama, ale kvadratická, to znamená, že ak stokrát vzrastiem, uvoľní sa desaťtisíckrát viac tepla. Toto je nebezpečenstvo javu, ktorý niekedy vedie k požiarom.

Drôty žiaria rozžeravené (alebo biele), prenášajú túto energiu na steny, stropy a ďalšie predmety, ktorých sa dotýkajú, a zapaľujú ich. Ak sa fáza v niektorom zariadení dotkne neutrálneho vodiča, dôjde ku skratovému prúdu zdroja, ktorý je sám skratovaný. Horľavá základňa elektroinštalácie je pre požiarnych inšpektorov nočnou morou a dôvodom mnohých pokút uložených nezodpovedným majiteľom budov a priestorov. A chybou samozrejme nie sú zákony Joule-Lenza a Ohma, ale suchá izolácia od staroby, nepresná alebo negramotná inštalácia, mechanické poškodenie alebo preťaženie elektroinštalácie.

Skratový prúd, nech je akokoľvek veľký, tiež nie je nekonečný. Veľkosť problémov, ktoré môže robiť, je ovplyvnená trvaním kúrenia a parametrami napájacieho obvodu.

Striedavé obvody

Vyššie diskutované situácie mali všeobecný charakter alebo sa týkali obvodov jednosmerného prúdu. Napájanie pre obytné aj priemyselné zariadenia sa vo väčšine prípadov vyrába zo siete na striedavé napätie 220 alebo 380 voltov. Problémy s jednosmerným vedením sú najčastejšie v automobiloch.

Medzi týmito dvoma hlavnými typmi napájania je rozdiel, ktorý je podstatný. Faktom je, že prechodu striedavého prúdu bránia ďalšie zložky odporu, ktoré sa nazývajú reaktívne a vzhľadom na vlnovú povahu javov, ktoré v nich vznikajú. Induktory a kapacity reagujú na striedavý prúd. Skratový prúd transformátora je obmedzený nielen aktívnym (alebo ohmickým, tj. Ten, ktorý je možné merať vreckovým testerom) odporom, ale aj jeho indukčnou zložkou. Druhý typ záťaže je kapacitný. Pokiaľ ide o vektor aktívneho prúdu, vektory reaktívnych zložiek sú vychýlené. Induktívny prúd zaostáva a kapacitný prúd ho vedie o 90 stupňov.

Príkladom rozdielu v správaní sa záťaže, ktorá má reaktívnu zložku, je konvenčný reproduktor. Niektorí fanúšikovia hlasnej hudby ju preťažujú, kým difúzny prístroj nie je zrazený magnetickým poľom vpred. Cievka odletí z jadra a okamžite vyhorí, pretože klesá indukčná zložka jej napätia.

Typy KZ

V rôznych obvodoch pripojených k rôznym zdrojom jednosmerného alebo striedavého prúdu môžu vzniknúť skratové prúdy. Najjednoduchší je prípad obvyklého plusu, ktorý sa náhle spojil s mínusom a obišiel užitočné zaťaženie.

Ale so striedavým prúdom existuje viac možností. Jednofázový skratový prúd nastáva, keď je fáza pripojená k neutrálu alebo je uzemnená. V trojfázovej sieti môže dôjsť k nežiaducemu kontaktu medzi týmito dvoma fázami. Napätie 380 alebo viac (pri prenose energie na veľké vzdialenosti cez elektrické vedenie) voltov môže tiež spôsobiť nepríjemné následky vrátane oblúkového výboja v čase prepínania. Môže tiež uzavrieť všetky tri (alebo štyri spolu s nulovým vodičom) súčasne a bude cez ne prúdiť trojfázový skratový prúd, kým nebude fungovať ochranná automatika.

Ale to nie je všetko. V rotoroch a statoroch elektrických strojov (motory a generátory) a transformátoroch sa niekedy vyskytuje taký nepríjemný jav, ako je medzifázový obvod, v ktorom susedné drôtené slučky tvoria akýsi krúžok. Táto uzavretá slučka má extrémne nízky AC odpor. Skratový prúd v zákrutách sa zvyšuje, čo spôsobí zahriatie celého stroja. Ak sa také nešťastie stane, nemali by ste čakať, kým sa všetka izolácia roztopí a elektromotor začne dymiť. Vinutia strojov je potrebné pretočiť, čo si vyžaduje špeciálne vybavenie. To isté platí pre prípady, keď v dôsledku „odbočky“ došlo ku skratovému prúdu transformátora. Čím menej izolácie zhorí, tým ľahšie a lacnejšie bude prevíjanie.

Výpočet skratového prúdu

Bez ohľadu na to, aký katastrofický môže byť ten alebo onen jav, jeho kvantitatívne hodnotenie je dôležité pre strojárstvo a aplikovanú vedu. Vzorec skratového prúdu je veľmi podobný Ohmovmu zákonu, vyžaduje si len určité vysvetlenie. Takže:

I skrat \u003d Uph / (Zn + Zt),

Ja krátkodobo - hodnota skratového prúdu, A;

Uph - fázové napätie, V;

Zn - celkový odpor (vrátane reaktívnej zložky) skratovanej slučky;

Zt je celkový (vrátane reaktívnej zložky) odpor výkonového transformátora (výkonu), Ohm.

Impedancie sú definované ako prepona pravouhlého trojuholníka, ktorého ramená sú hodnotami aktívneho a reaktívneho (indukčného) odporu. Je to veľmi jednoduché, musíte použiť Pytagorovu vetu.

O niečo častejšie ako vzorec skratového prúdu sa v praxi používajú experimentálne odvodené krivky. Predstavujú závislosť hodnoty I skratu. na dĺžke vodiča, priereze drôtu a výkone výkonového transformátora. Grafy sú zbierkou exponenciálne zostupných čiar, z ktorých stačí zvoliť ten pravý. Metóda poskytuje približné výsledky, ale jej presnosť je vhodná pre praktické potreby energetických inžinierov.

Ako prebieha proces

Všetko sa zdá, že sa deje okamžite. Niečo bzučalo, svetlo stlmilo a potom zhaslo. V skutočnosti, ako každý fyzikálny jav, môže byť proces psychicky natiahnutý, spomalený, analyzovaný a rozdelený do fáz. Pred nástupom núdzového momentu je obvod charakterizovaný hodnotou ustáleného prúdu, ktorá je v nominálnom režime. Zrazu impedancia prudko poklesne takmer na nulu. Induktívne komponenty (elektrické motory, tlmivky a transformátory) záťaže akoby spomalili proces súčasného rastu. Takže v prvých mikrosekundách (do 0,01 sekundy) zostáva skratový prúd zdroja napätia prakticky nezmenený a dokonca sa o niečo zmenší v dôsledku nástupu prechodného procesu. Zároveň jeho EMF postupne dosahuje nulu, potom ním prechádza a je nastavený na určitú stabilizovanú hodnotu, ktorá zaisťuje tok veľkého skratu I. Samotný prúd v okamihu prechodného procesu je súčtom periodických a neperiodických zložiek. Analyzuje sa tvar procesného grafu, v dôsledku čoho je možné určiť konštantnú hodnotu času v závislosti od uhla sklonu dotyčnice k krivke zrýchlenia v mieste jej skloňovania (prvá derivácia) a času oneskorenia určeného hodnotou reaktívnej (indukčnej) zložky celkového odporu.

Skratový nárazový prúd

V odbornej literatúre sa často vyskytuje pojem „skratový nárazový prúd“. Nemali by ste sa báť tohto konceptu, nie je to vôbec také hrozné a nemá priamy vzťah k výpadku elektriny. Tento koncept znamená maximálnu hodnotu I skratu. v obvode striedavého prúdu dosahuje svoju hodnotu zvyčajne pol periódy po vzniku núdzovej situácie. Pri frekvencii 50 Hz je perióda 0,2 sekundy, jej polovica je 0,1 sekundy. V tomto okamihu interakcia vodičov umiestnených blízko seba dosahuje najvyššiu intenzitu. Skratový nárazový prúd je určený vzorcom, ktorý nemá zmysel uvádzať v tomto článku, ktorý nie je určený pre odborníkov a dokonca ani pre študentov. Je k dispozícii v odbornej literatúre a učebniciach. Tento matematický výraz sám o sebe nie je nijak zvlášť zložitý, vyžaduje si však dosť rozsiahle komentáre, ktoré čitateľa prehĺbia v teórii elektrických obvodov.

Užitočné KZ

Zdalo by sa, že je zrejmé, že skrat je mimoriadne nepríjemný, nepríjemný a nežiaduci jav. To môže viesť v najlepšom prípade k vypnutiu napájania zariadenia, vyradeniu núdzových ochranných prostriedkov z prevádzky a v najhoršom prípade k vyhoreniu elektroinštalácie a dokonca k požiaru. Všetky sily sa preto musia sústrediť na to, aby sa tejto metle vyhli. Výpočet skratových prúdov má však veľmi reálny a praktický význam. Bolo vynájdených veľa technických prostriedkov, ktoré pracujú v režime vysokých hodnôt prúdu. Príkladom je konvenčný zvárací stroj, najmä oblúkový, ktorý v čase činnosti prakticky skratuje uzemnenú elektródu. Ďalším problémom je, že tieto režimy sú krátkodobé a výkon transformátora umožňuje odolávať týmto preťaženiam. Pri zváraní prechádzajú v mieste dotyku s koncom elektródy obrovské prúdy (merajú sa v desiatkach ampérov), v dôsledku čoho sa uvoľňuje dostatok tepla na miestne roztavenie kovu a vytvorenie silného švu.

Ochranné metódy

Hneď v prvých rokoch rýchleho rozvoja elektrotechniky, keď ľudstvo ešte odvážne experimentovalo, zavádzalo galvanické zariadenia, vynašlo rôzne typy generátorov, motorov a osvetlenia, nastal problém ochrany týchto zariadení pred preťažením a skratovými prúdmi. Jeho najjednoduchším riešením bola inštalácia tavných prvkov do série so záťažou, ktoré sa vplyvom odporového tepla zničili, ak prúd prekročil nastavenú hodnotu. Takéto poistky dnes slúžia ľuďom, ich hlavnými výhodami sú jednoduchosť, spoľahlivosť a nízke náklady. Majú však aj nevýhody. Samotná jednoduchosť „korku“ (ako sa držiteľom pohyblivých sadzieb hovorilo pre ich konkrétny tvar) provokuje používateľov po tom, čo vyhoreli, aby nefalšovane filozofovali, ale aby nahradili zlyhané prvky prvými drôtmi, sponkami na papier alebo dokonca nechtami, ktoré im prídu po ruke. Stojí za zmienku, že takáto ochrana proti skratovým prúdom neplní svoju ušľachtilú funkciu?

V priemyselných podnikoch sa na vypnutie preťažených obvodov začali ističe používať skôr ako v bytových paneloch, ale v posledných desaťročiach boli „zástrčky“ nimi nahradené. "Automatické zariadenia" sú oveľa pohodlnejšie, nemožno ich meniť, ale zapnúť, čím sa eliminuje príčina skratu a čaká sa na ochladenie tepelných prvkov. Ich kontakty niekedy vyhoria, v takom prípade je lepšie ich vymeniť a nepokúšať sa ich vyčistiť alebo opraviť. Zložitejšie diferenciálne automaty pri vysokých nákladoch nevydržia dlhšie ako bežné, ale ich funkčné zaťaženie je širšie, vypínajú napätie v prípade minimálneho úniku prúdu „do strany“, napríklad keď je človek zasiahnutý elektrickým prúdom.

V každodennom živote sa neodporúča experimentovať so skratmi.

Na zaistenie bezpečnosti pri prevádzke domácich elektrických spotrebičov je potrebné správne vypočítať prierez napájacieho kábla a vedenia. Pretože nesprávne zvolený prierez kábla môže v dôsledku skratu spôsobiť požiar v elektroinštalácii. Hrozí nebezpečenstvo založenia požiaru v budove. To platí aj pre výber káblov na pripojenie elektromotorov.

Aktuálny výpočet

Aktuálna hodnota sa počíta z výkonu a je nevyhnutná vo fáze projektovania (plánovania) obydlia - bytu, domu.

• Hodnota tohto množstva závisí od výber napájacieho kábla (drôty), prostredníctvom ktorého je možné pripojiť zariadenia na spotrebu energie k sieti.
• Ak poznáte napätie v elektrickej sieti a plné zaťaženie elektrických spotrebičov, môžete použiť vzorec vypočítajte prúd, ktorý potrebujete na prechod cez vodič (drôt, kábel). Podľa jeho veľkosti sa vyberie prierezová plocha žíl.

Ak sú známe elektrické spotrebiče v byte alebo dome, je potrebné vykonať jednoduché výpočty, aby ste správne namontovali napájací obvod.

Podobné výpočty sa vykonávajú na účely výroby: stanovenie požadovanej prierezu káblových žíl pri pripájaní priemyselných zariadení (rôzne priemyselné elektrické motory a mechanizmy).

Jednofázová sieť s napätím 220 V

Súčasná sila I (v ampéroch, A) sa vypočíta podľa vzorca:

I \u003d P / U,

kde P - elektrické plné zaťaženie (musí byť uvedené v technickom pase zariadenia), W (watt);

U je napätie elektrickej siete, V (volty).

Nasledujúca tabuľka zobrazuje hodnoty zaťaženia typických domácich elektrických spotrebičov a ich prúdová spotreba (pre napätie 220 V).

Elektrický spotrebič	Príkon, W	Sila prúdu, A
Podložka	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Jacuzzi	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Elektrické podlahové kúrenie	800 – 1400	3,6 – 6,4
Stacionárny elektrický sporák	4500 – 8500	20,5 – 38,6
mikrovlnka	900 – 1300	4,1 – 5,9
Umývačka riadu	2000 - 2500	9,0 – 11,4
Mrazničky, chladničky	140 - 300	0,6 – 1,4
Elektrický mlynček na mäso	1100 - 1200	5,0 - 5,5
Rýchlovarná kanvica	1850 – 2000	8,4 – 9,0
Elektrický kávovar	6z0 - 1200	3,0 – 5,5
Odšťavovač	240 - 360	1,1 – 1,6
Hriankovač	640 - 1100	2,9 - 5,0
Mixér	250 - 400	1,1 – 1,8
Fén	400 - 1600	1,8 – 7,3
Žehliť	900 - 1700	4,1 – 7,7
Vysávač	680 - 1400	3,1 – 6,4
Ventilátor	250 - 400	1,0 – 1,8
TV set	125 - 180	0,6 – 0,8
Rádiové zariadenie	70 - 100	0,3 – 0,5
Osvetľovacie zariadenia	20 - 100	0,1 – 0,4

Obrázok ukazuje schéma napájacieho zariadenia bytu s jednofázovým pripojením k sieti 220 V.

Ako je zrejmé z obrázku, rôzni spotrebitelia elektriny sú pripojení prostredníctvom vhodných strojov k elektromeru a potom k spoločnému stroju, ktorý musí byť navrhnutý pre zaťaženie zariadení, ktoré budú vybavené bytom. Vodič, ktorý dodáva energiu, musí tiež zodpovedať zaťaženiu spotrebičov energie.

Nasleduje tabuľka pre skryté vedenie pre schému zapojenia jednofázového bytu na výber drôtu pri 220 V

Prierez drôtu, mm 2	Priemer jadra vodiča, mm	Medené vodiče		Hliníkové vodiče
		Aktuálne, A	Výkon, W	Aktuálne, A	výkon, kWt
0,50	0,80	6	1300
0,75	0,98	10	2200
1,00	1,13	14	3100
1,50	1,38	15	3300	10	2200
2,00	1,60	19	4200	14	3100
2,50	1,78	21	4600	16	3500
4,00	2,26	27	5900	21	4600
6,00	2,76	34	7500	26	5700
10,00	3,57	50	11000	38	8400
16,00	4,51	80	17600	55	12100
25,00	5,64	100	22000	65	14300

Ako je zrejmé z tabuľky, prierez jadier závisí okrem zaťaženia aj od materiálu, z ktorého je drôt vyrobený.

Trojfázová sieť s napätím 380 V

Pri trojfázovom napájaní sa prúdová sila I (v ampéroch, A) počíta podľa vzorca:

I \u003d P / 1,73 U,

kde P je spotreba energie, W;

U - sieťové napätie, V,

pretože napätie v schéme trojfázového napájania je 380 V, vzorec bude mať formu:

I \u003d P / 657,4.

Ak je k domu pripojený trojfázový zdroj napájania 380 V, schéma zapojenia bude vyzerať takto.

Prierez žíl v prívodnom kábli pri rôznych zaťaženiach s trojfázovým obvodom s napätím 380 V pre skryté vedenie je uvedený v tabuľke.

Prierez drôtu, mm 2	Priemer jadra vodiča, mm	Medené vodiče		Hliníkové vodiče
		Aktuálne, A	Výkon, W	Aktuálne, A	výkon, kWt
0,50	0,80	6	2250
0,75	0,98	10	3800
1,00	1,13	14	5300
1,50	1,38	15	5700	10	3800
2,00	1,60	19	7200	14	5300
2,50	1,78	21	7900	16	6000
4,00	2,26	27	10000	21	7900
6,00	2,76	34	12000	26	9800
10,00	3,57	50	19000	38	14000
16,00	4,51	80	30000	55	20000
25,00	5,64	100	38000	65	24000

Výpočet prúdu v napájacích obvodoch záťaže charakterizovanej veľkým jalovým zdanlivým výkonom, ktorý je typický pre použitie napájacieho zdroja v priemysle:

• elektrické motory;
• tlmivky osvetľovacích zariadení;
• zváracie transformátory;
• indukčné pece.

Pri výpočte je potrebné zohľadniť tento jav. Vo výkonných zariadeniach a zariadeniach je podiel reaktívneho zaťaženia vyšší, a preto sa pre tieto zariadenia vo výpočtoch berie účinník rovný 0,8.

Elektrická energia predstavuje pomerne vysoké nebezpečenstvo, pred ktorým nie sú chránení pracovníci jednotlivých rozvodní ani domáce spotrebiče. Skratový prúd je jedným z najnebezpečnejších druhov elektriny, existujú však spôsoby, ako ho ovládať, vypočítať a zmerať.

Čo to je

Skratový prúd (TKZ) je prudko sa zvyšujúci impulz elektrického šoku. Jej hlavným nebezpečenstvom je, že podľa zákona Joule-Lenz má táto energia veľmi vysokú rýchlosť uvoľňovania tepla. V dôsledku skratu sa môžu drôty roztaviť alebo zhorieť určité elektrické spotrebiče.

Foto - časový diagram

Skladá sa z dvoch hlavných zložiek - neperiodickej zložky súčasného a núteného periodického členu.

Vzorec - periodický Vzorec - neperiodický

Podľa princípu je najťažšie presne zmerať energiu neperiodického výskytu, ktorá je kapacitná, pred havarijná. Rozdiel medzi fázami má skutočne najväčšiu amplitúdu v okamihu nehody. Jeho vlastnosť tiež nie je typickým výskytom tohto prúdu v sieťach. Schéma jeho formovania pomôže ukázať princíp fungovania tohto toku.

Odolnosť zdrojov v dôsledku vysokého napätia pri skratu je na krátku vzdialenosť uzavretá alebo „skratovaná“ - preto dostal tento jav taký názov. Existuje trojfázový skratový prúd, dvojfázový a jednofázový - tu sa klasifikácia vyskytuje podľa počtu uzavretých fáz. V niektorých prípadoch môže dôjsť ku skratu medzi fázami a zemou. Potom, aby ste to mohli určiť, bude potrebné osobitne zohľadniť uzemnenie.

Foto - výsledok skratu

Skrat môžete tiež rozdeliť podľa typu elektrického pripojenia:

1. S uzemnením;
2. Bez neho.

Pre úplné vysvetlenie tohto javu navrhujeme zvážiť príklad. Povedzme, že existuje konkrétny súčasný spotrebiteľ, ktorý je pripojený k miestnemu elektrickému vedeniu pomocou kohútika. Pri správnej schéme sa celkové napätie v sieti rovná rozdielu v EMF pri zdroji energie a poklesu napätia v miestnych elektrických sieťach. Na základe toho možno použiť Ohmov vzorec na určenie sily skratového prúdu:

R \u003d 0; Ikz \u003d Ɛ / r

Tu r je skratová odolnosť.

Ak nahradíte určité hodnoty, bude možné určiť poruchový prúd v ktoromkoľvek bode celého elektrického vedenia. Nie je potrebné kontrolovať multiplicitu skratu.

Metódy výpočtu

Predpokladajme, že ku skratu už došlo v trojfázovej sieti, napríklad v rozvodni alebo na vinutí transformátora, pretože potom sa vykoná výpočet skratových prúdov:

Vzorec - trojfázový prúd

Tu U20 je napätie vinutí transformátora a Z T je odpor určitej fázy (ktorá bola poškodená skratom). Ak je napätie v sieťach známym parametrom, na výpočet sa vyžaduje odpor.

Každý elektrický zdroj, či už je to transformátor, kontakt batérie, elektrické vodiče - má svoju vlastnú nominálnu úroveň odporu. Inými slovami, každý má svoju vlastnú Z. Ale vyznačujú sa kombináciou aktívneho odporu a indukčného odporu. Existujú aj kapacitné, ale pri výpočte vysokých prúdov to nevadí. Preto veľa elektrikárov používa zjednodušený spôsob výpočtu týchto údajov: aritmetický výpočet jednosmerného odporu v sekciách zapojených do série. Ak sú tieto charakteristiky známe, nie je ťažké vypočítať impedanciu pre určitý úsek alebo celú sieť pomocou nižšie uvedeného vzorca:

Úplné uzemnenie

Kde ε je EMF ar je hodnota odporu.

Ak vezmeme do úvahy, že počas preťaženia je odpor rovný nule, riešenie má nasledujúcu formu:

I \u003d ε / r \u003d 12/10 -2

Na základe toho je skratová sila tejto batérie 1200 Ampérov.

Týmto spôsobom môžete tiež vypočítať skratový prúd pre motor, generátor a ďalšie inštalácie. Ale vo výrobe nie je vždy možné vypočítať prípustné parametre pre každé jednotlivé elektrické zariadenie. Ďalej je potrebné mať na pamäti, že pri asymetrických skratoch majú záťaže inú postupnosť, pre ktorú potrebujete poznať cos φ a odpor. Na výpočet sa používa špeciálna tabuľka GOST 27514-87, kde sú uvedené tieto parametre:

Existuje tiež koncept jednosekundového skratu, tu sa vzorec pre prúdovú silu počas skratu určuje pomocou špeciálneho koeficientu:

Vzorec - skratový faktor

Predpokladá sa, že v závislosti od prierezu kábla môže skrat pre kabeláciu prebehnúť nepozorovane. Optimálne trvanie je až 5 sekúnd. Prevzaté z knihy Nebrat „Výpočet skratu v sieťach“:

Prierez, mm 2	Pre konkrétny typ vodičov je prípustná doba skratu
	Izolácia z PVC		Polyetylén
	Medené pramene	Hliník	Meď	Hliník
1,5	0,17	č	0,21	č
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

Táto tabuľka vám pomôže zistiť predpokladané trvanie podmieneného skratu v normálnej prevádzke, merania ampérmetrov na zberniciach a rôzne typy vodičov.

Ak nie je čas na výpočet údajov pomocou vzorcov, použije sa špeciálne zariadenie. Napríklad indikátor Shch41160 je veľmi obľúbený u profesionálnych elektrikárov - ide o elektromer skratového prúdu 380 / 220V s fázovou nulou. Digitálne zariadenie umožňuje určiť a vypočítať odolnosť proti skratu v domácich a priemyselných sieťach. Takýto meter je možné zakúpiť v špeciálnych obchodoch s elektrickou energiou. Táto technika je dobrá, keď potrebujete rýchlo a presne určiť aktuálnu úroveň slučky alebo sekcie obvodu.

Používa sa tiež program „Avral“, ktorý dokáže rýchlo určiť tepelný efekt skratu, mieru strát a silu prúdu. Kontrola sa vykonáva automaticky, zadajú sa známe parametre a sama sa spočíta všetky údaje. Toto je platený projekt, licencia stojí asi tisíc rubľov.

Video: ochrana proti skratu elektrickej siete

Pokyny na ochranu a výber zariadenia

Napriek všetkému nebezpečenstvu tohto javu stále existuje spôsob, ako obmedziť alebo minimalizovať pravdepodobnosť nehôd. Na obmedzenie skratov je veľmi vhodné použiť elektrické zariadenie; môže to byť reaktor obmedzujúci prúd, ktorý významne znižuje tepelný efekt vysokých elektrických impulzov. Ale pre domáce použitie táto možnosť nebude fungovať.

Foto - bloková schéma ochrany proti skratu

Doma môžete často nájsť použitie automatického stroja a ochrany relé. Tieto spúšte majú určité limity (maximálny a minimálny sieťový prúd), v prípade ich prekročenia sa napájanie preruší. Stroj umožňuje určiť prípustnú úroveň ampéra, čo pomáha zvyšovať bezpečnosť. Vyberá sa medzi zariadeniami s vyššou triedou ochrany, ako je potrebné. Napríklad v sieti s 21 ampérmi sa odporúča použiť istič na odpojenie 25 A.

Obsah:

Pohyb nabitých častíc vo vodiči v elektrotechnike sa nazýva elektrický prúd. Elektrický prúd nie je charakterizovaný iba hodnotou množstva elektrickej energie prechádzajúcej vodičom, pretože ním môže prejsť elektrina rovná 1 Coulomb za 60 minút, ale rovnaké množstvo elektriny môže vodičom prejsť za jednu sekundu.

Aká je súčasná sila

Pri zvažovaní množstva elektriny pretekajúcej vodičom v rôznych časových intervaloch je zrejmé, že v kratšom časovom období prúdi prúd intenzívnejšie, preto sa do charakteristiky elektrického prúdu zavádza iná definícia - to je prúdová sila, ktorá sa vyznačuje prúdom prúdiacim vo vodiči za sekundu času. Jednotkou na meranie veľkosti prechádzajúceho prúdu v elektrotechnike je ampér.

Inými slovami, sila elektrického prúdu vo vodiči je množstvo elektriny, ktoré prešlo jeho prierezom za sekundu, pričom je označené písmenom I. Sila prúdu sa meria v ampéroch - ide o jednotku merania, ktorá sa rovná sile konštantného prúdu prechádzajúceho nekonečnými paralelnými drôtmi s najmenším kruhovým tvarom. s úsekom vzdialeným od seba 100 cm a umiestneným vo vákuu, ktoré spôsobuje interakciu na metre dĺžky vodiča so silou \u003d 2 * 10 mínus 7 Newtonových stupňov na každých 100 cm dĺžky.

Odborníci často určujú hodnotu prechádzajúceho prúdu, na Ukrajine (sila strumy) sa rovná 1 ampéru, keď každú sekundu prechádza úsekom vodičov 1 coulomb elektriny.

V elektrotechnike môžete vidieť časté použitie iných veličín pri určovaní hodnoty sily prechádzajúceho prúdu: 1 miliampér, čo sa rovná jednému / ampér, 10 až mínus tretí stupeň ampéra, jeden mikroampér je desať až mínus šiesty výkon ampéra.

Ak poznáte množstvo elektriny prechádzajúcej vodičom za určité časové obdobie, môžete vypočítať súčasnú silu (ako sa hovorí na Ukrajine - sila strumy) podľa vzorca:

Keď je elektrický obvod uzavretý a nemá žiadne vetvy, potom na každom mieste jeho prierezu prúdi rovnaké množstvo elektriny za sekundu. Teoreticky sa to vysvetľuje nemožnosťou akumulácie elektrických nábojov kdekoľvek v obvode, z tohto dôvodu je prúdová sila všade rovnaká.

Toto pravidlo platí aj v zložitých obvodoch, keď existujú vetvy, ale vzťahuje sa na niektoré časti zložitého obvodu, ktoré možno považovať za jednoduchý elektrický obvod.

Ako sa meria prúd

Veľkosť prúdu sa meria prístrojom nazývaným ampérmeter, ako aj malými hodnotami - miliampérmeter a mikroampérmeter, ktoré je možné vidieť na fotografii nižšie:

Medzi ľuďmi existuje názor, že keď sa prúd vo vodiči meria pred záťažou (spotrebiteľom), hodnota bude vyššia ako po ňom. Toto je mylná predstava založená na predpoklade, že na uvedenie spotrebiteľa do činnosti bude vynaložená určitá hodnota sily. Elektrický prúd vo vodiči je elektromagnetický proces, na ktorom sa podieľajú nabité elektróny, pohybujú sa smerovo, ale energia sa prenáša nie elektrónmi, ale elektromagnetickým poľom, ktoré vodič obklopuje.

Počet elektrónov opúšťajúcich začiatok reťazca sa bude rovnať počtu elektrónov a po ich spotrebovaní na konci reťazca ich nemožno minúť.

Čo sú to za vodiče? Odborníci definujú pojem „vodič“ - materiál, v ktorom sa môžu častice s nábojom voľne pohybovať. Takmer všetky kovy, kyseliny a soľné roztoky majú v praxi také vlastnosti. Materiál alebo látka, v ktorej je pohyb nabitých častíc vôbec ťažký alebo nemožný, sa nazýva izolátory (dielektrika). Často sa vyskytujúcim dielektrickým materiálom je kremeň alebo ebonit, umelý izolátor.

Záver

V praxi moderné zariadenie pracuje s veľkými prúdmi, až stovkami alebo dokonca tisíckami ampérov, ako aj s malými hodnotami. Príkladom v každodennom živote o veľkosti prúdu v rôznych zariadeniach môže byť elektrický sporák, kde dosahuje hodnotu 5 A, a jednoduchá žiarovka môže mať hodnotu 0,4 A, vo fotobunke sa hodnota prechádzajúceho prúdu meria v mikroampéroch. V linkách mestskej hromadnej dopravy (trolejbus, električka) dosahuje hodnota prechádzajúceho prúdu 1 000 A.

Skratový prúd

Obrázok 1 zobrazuje schému na pripojenie elektrickej žiarovky k elektrickej sieti. Ak odpor tejto žiarovky r l \u003d 240 Ohm a sieťové napätie U \u003d 120 V, potom podľa Ohmovho zákona bude prúd v obvode žiarovky:

Obrázok 1. Schéma skratu na svorkách spínača

Poďme preskúmať prípad, keď sa drôty smerujúce k žiarovke ukázali byť uzavreté cez veľmi nízky odpor, napríklad silnú kovovú tyč s odporom r \u003d 0,01 Ohm, ktorý náhodne zasiahne dva vodiče. V tomto prípade sieťový prúd prechádza do bodu A, sa bude rozvetvovať pozdĺž dvoch ciest: jedna veľká časť pôjde po kovovej tyči - cesty s nízkym odporom a druhá, malá časť prúdu, bude prechádzať po ceste s veľkým odporom - žiarovka.

Núdzový režim prevádzky siete, keď v dôsledku zníženia jej odporu prúd v nej prudko stúpne oproti normálu, sa nazýva skrat.

Určte, aký je skratový prúd pretekajúci kovovou tyčou:

V skutočnosti bude v prípade skratu napätie v sieti menšie ako 120 V, pretože veľký prúd vytvorí v sieti veľký prúd, a preto bude prúd pretekajúci kovovou tyčou menší ako 12 000 A. Ale stále bude tento prúd mnohonásobne vyšší ako spotrebovaný prúd. predtým žiarovka.

Skratový prúd pri prúde Ja kz \u003d 12 000 A bude:

P kz \u003d U × Ja kz \u003d 120 × 12 000 \u003d 1 440 000 W \u003d 1 440 kW.

Prúd prechádzajúci vodičom generuje teplo a vodič sa zahrieva. V našom príklade bol prierez vodičov elektrického obvodu vypočítaný pre malý prúd - 0,5 A. Keď sú vodiče zatvorené, bude obvodom pretekať veľmi veľký prúd - 12 000 A. Takýto prúd spôsobí enormné množstvo uvoľňovania tepla, čo určite povedie k zuhoľnateniu a spáleniu izolácie drôtu. , tavenie materiálu drôtov, poškodenie elektrických meracích prístrojov, tavenie kontaktov spínačov, nožových spínačov a pod. Môže sa tiež poškodiť zdroj elektrickej energie dodávajúci takýto obvod. Prehriatie vodičov môže spôsobiť požiar.

Každá elektrická sieť sa pre ňu počíta pre svoj vlastný normálny prúd.

Kvôli nebezpečným, deštruktívnym a niekedy nenapraviteľným následkom skratu musia byť pri inštalácii a prevádzke elektrických inštalácií dodržané určité podmienky, aby sa eliminovali príčiny skratu. Hlavné sú tieto:
1) izolácia vodičov musí zodpovedať ich účelu (sieťové napätie a podmienky jeho prevádzky);
2) prierez vodičov musí byť taký, aby ich ohrev za existujúcich prevádzkových podmienok nedosahoval nebezpečnú hodnotu;
3) položené vodiče musia byť spoľahlivo chránené pred mechanickým poškodením;
4) miesta spojov a odbočiek musia byť rovnako spoľahlivo izolované ako samotné vodiče;
5) kríženie drôtov by sa malo vykonať tak, aby sa drôty navzájom nedotýkali;
6) cez steny, stropy a podlahy by mali byť drôty uložené tak, aby boli chránené pred vlhkosťou, mechanickými a chemickými poškodeniami a aby boli dobre izolované.

Ochrana proti skratovému prúdu

Aby sa zabránilo náhlemu a nebezpečnému zvýšeniu prúdu v elektrickom obvode počas jeho skratu, je obvod chránený poistkami alebo ističmi.

Poistky sú taviteľný vodič zapojený do série do siete. Keď prúd stúpne nad určitú hodnotu, poistkový drôt sa zahreje a roztaví, v dôsledku čoho sa elektrický obvod automaticky preruší a prúd v ňom sa zastaví.

Istič je zložitejšie a nákladnejšie ochranné zariadenie ako poistka. Na rozdiel od poistky je však určená na viacnásobné vypínanie na ochranu obvodov počas núdzovej prevádzky. Konštrukčne je istič vyrobený v dielektrickom puzdre so zabudovaným vypínacím mechanizmom. Uvoľňovací mechanizmus má pevné a pohyblivé kontakty. Pohyblivý kontakt je zaťažený pružinou, pružina poskytuje silu na rýchle uvoľnenie kontaktov. Vypínací mechanizmus sa aktivuje jedným z dvoch uvoľnení: tepelným alebo magnetickým.

Tepelným uvoľnením je bimetalová doska ohrievaná prúdiacim prúdom. Keď prúd preteká nad prípustnú hodnotu, bimetalová doska sa ohne a aktivuje uvoľňovací mechanizmus. Čas odozvy závisí od prúdu (charakteristika čas-prúd) a môže sa meniť od sekúnd do hodiny. Na rozdiel od poistky je vypínač po ochladení dosky pripravený na ďalšie použitie.

Elektromagnetické uvoľnenie - okamžité uvoľnenie, je (cievka vyrobená z vodiča), ktorej pohyblivé jadro môže tiež aktivovať uvoľňovací mechanizmus. Prúd prechádzajúci spínačom preteká cez vinutie solenoidu a pri prekročení nastavenej prahovej hodnoty prúdu spôsobí vtiahnutie jadra. Okamžité uvoľnenie, na rozdiel od tepelného uvoľnenia, vypne veľmi rýchlo (zlomky sekundy), ale s výrazne väčším prebytkom prúdu: 2 až 14-násobkom menovitého prúdu.

Video 1. Skrat