For å sikre sikkerhet når du bruker elektriske husholdningsapparater, er det nødvendig å beregne tverrsnittet av strømkabelen og ledningene riktig. Siden feil valgt kabeltverrsnitt kan føre til brann i ledningene på grunn av kortslutning. Dette truer med å forårsake brann i bygget. Dette gjelder også valg av kabel for tilkobling av elektriske motorer.

Gjeldende beregning

Den nåværende verdien beregnes av kraft og er nødvendig på design- (planleggings)stadiet av en bolig - leilighet, hus.

• Verdien av denne mengden avhenger av valg av strømkabel (ledning), gjennom hvilke strømforbruksenheter kan kobles til nettverket.
• Å kjenne spenningen til det elektriske nettverket og full belastning av elektriske apparater, ved å bruke formelen beregne strømmen som må føres gjennom lederen(ledning). Tverrsnittsarealet til kjernene velges basert på størrelsen.

Hvis de elektriske forbrukerne i leiligheten eller huset er kjent, er det nødvendig å utføre enkle beregninger for å installere strømforsyningskretsen riktig.

Lignende beregninger utføres for produksjonsformål: å bestemme det nødvendige tverrsnittsarealet til kabelkjernene ved tilkobling av industrielt utstyr (ulike industrielle elektriske motorer og mekanismer).

Enfaset nettverksspenning 220 V

Strømstyrke I (i ampere, A) beregnes ved å bruke formelen:

I=P/U,

hvor P er den elektriske fulllasten (må angis i det tekniske databladet for enheten), W (watt);

U – spenning på det elektriske nettverket, V (volt).

Tabellen nedenfor viser belastningsverdier for typiske elektriske husholdningsapparater og deres strømforbruk (for spenning 220 V).

elektrisk apparat	Strømforbruk, W	Nåværende styrke, A
Vaskemaskin	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Jacuzzi	2000 – 2500	9,0 – 11,4
Elektrisk gulvvarme	800 – 1400	3,6 – 6,4
Stasjonær elektrisk komfyr	4500 – 8500	20,5 – 38,6
mikrobølgeovn	900 – 1300	4,1 – 5,9
Oppvaskmaskin	2000 - 2500	9,0 – 11,4
Frysere, kjøleskap	140 - 300	0,6 – 1,4
Elektrisk kjøttkvern	1100 - 1200	5,0 - 5,5
Vannkoker	1850 – 2000	8,4 – 9,0
Elektrisk kaffetrakter	6z0 - 1200	3,0 – 5,5
Juicer	240 - 360	1,1 – 1,6
Brødrister	640 - 1100	2,9 - 5,0
Mikser	250 - 400	1,1 – 1,8
Hårføner	400 - 1600	1,8 – 7,3
Jern	900 - 1700	4,1 – 7,7
Støvsuger	680 - 1400	3,1 – 6,4
Fan	250 - 400	1,0 – 1,8
TV	125 - 180	0,6 – 0,8
Radioutstyr	70 - 100	0,3 – 0,5
Belysningsenheter	20 - 100	0,1 – 0,4

Figuren viser diagram over strømforsyningsenheten for en leilighet med enfasetilkobling til et 220 V-nettverk.

Som det fremgår av figuren, kobles ulike strømforbrukere gjennom tilsvarende maskiner til en elektrisk måler og deretter til en generell maskin, som må være konstruert for belastningen av enhetene som leiligheten skal utstyres med. Ledningen som leverer strøm må også tilfredsstille energiforbrukernes belastning.

Nedenfor er bord for skjult ledning for et enfaset leilighetskoblingsskjema for valg av ledninger med en spenning på 220 V

Trådkjernetverrsnitt, mm 2	Lederkjernediameter, mm	Kobberledere		Ledere i aluminium
		Nåværende, A	Power, W	Nåværende, A	effekt, 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

Som det fremgår av tabellen, avhenger tverrsnittet av kjernene, i tillegg til belastningen, av materialet som ledningen er laget av.

Trefase nettverksspenning 380 V

Med en trefase strømforsyning beregnes strømstyrken I (i ampere, A) av formelen:

I = P /1,73 U,

hvor P er strømforbruk, W;

U - nettverksspenning, V,

siden spenningen i en trefase strømforsyningskrets er 380 V, vil formelen ha formen:

I = P /657,4.

Hvis en trefaset strømforsyning med en spenning på 380 V leveres til huset, vil koblingsskjemaet se ut som følger.

Tverrsnittet av kjernene i strømkabelen ved forskjellige belastninger med en trefasekrets med en spenning på 380 V for skjulte ledninger er presentert i tabellen.

Trådkjernetverrsnitt, mm 2	Lederkjernediameter, mm	Kobberledere		Ledere i aluminium
		Nåværende, A	Power, W	Nåværende, A	effekt, 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

For å beregne strømmen i strømforsyningskretsene til en last preget av høy reaktiv tilsynelatende effekt, som er typisk for bruk av strømforsyning i industrien:

• elektriske motorer;
• choker for belysningsenheter;
• sveising transformatorer;
• induksjonsovner.

Dette fenomenet må tas i betraktning ved beregninger. I kraftige enheter og utstyr er andelen reaktiv belastning høyere, og derfor for slike enheter i beregninger tas effektfaktoren lik 0,8.

Innhold:

Bevegelsen av ladede partikler i en leder i elektroteknikk kalles elektrisk strøm. Elektrisk strøm karakteriseres ikke bare av mengden elektrisk energi som passerer gjennom lederen, siden elektrisitet lik 1 Coulomb kan passere gjennom den på 60 minutter, men samme mengde elektrisitet kan føres gjennom lederen på ett sekund.

Hva er strømstyrke

Når mengden elektrisitet som strømmer gjennom en leder over forskjellige tidsintervaller vurderes, er det klart at over en kortere tidsperiode flyter strømmen mer intenst, så en annen definisjon introduseres i egenskapene til elektrisk strøm - dette er strømstyrken, som er karakterisert ved at strømmen flyter i lederen per sekund av tid. Måleenheten for størrelsen på passerende strøm i elektroteknikk er ampere.

Styrken til den elektriske strømmen i en leder er med andre ord mengden elektrisitet som har gått gjennom tverrsnittet i løpet av et sekund, merket med bokstaven I. Strømstyrken måles i ampere - dette er en måleenhet som er lik styrken til en konstant strøm som går gjennom endeløse parallelle ledninger med de minste sirkulære seksjonene adskilt med 100 cm og plassert i et vakuum, som forårsaker en interaksjon på en meter av lengden til lederen med en kraft = 2 * 10 minus 7 grader Newton for hver 100 cm lengde.

Eksperter bestemmer ofte størrelsen på den passerende strømmen; i Ukraina (strum power) er den lik 1 ampere, når 1 coulomb elektrisitet passerer gjennom tverrsnittet av lederen hvert sekund.

I elektroteknikk kan du se hyppig bruk av andre størrelser for å bestemme verdien av den passerende strømmen: 1 milliampere, som er lik en / Ampere, 10 til minus tredje potens av Ampere, en mikroampere er ti til minus sjette kraften til Ampere.

Når du kjenner mengden elektrisitet som passerer gjennom en leder over en viss tidsperiode, kan du beregne strømstyrken (som de sier i Ukraina - strumukraft) ved å bruke formelen:

Når en elektrisk krets er lukket og ikke har noen forgreninger, strømmer samme mengde elektrisitet per sekund på hvert sted i tverrsnittet. Teoretisk forklares dette av umuligheten av å akkumulere elektriske ladninger hvor som helst i kretsen; av denne grunn er strømstyrken den samme overalt.

Denne regelen gjelder også i komplekse kretser når det er grener, men den gjelder for noen deler av en kompleks krets som kan betraktes som en enkel elektrisk krets.

Hvordan måles strøm?

Størrelsen på strømmen måles med en enhet kalt et amperemeter, og også for små verdier - et milliammeter og et mikroammeter, som kan sees på bildet nedenfor:

Det er en oppfatning blant folk at når strømstyrken i en leder måles før belastningen (forbrukeren), vil verdien være høyere enn etter den. Dette er en feilaktig oppfatning, basert på det faktum at det visstnok vil bli brukt en viss mengde makt for å bringe forbrukeren til handling. Elektrisk strøm i en leder er en elektromagnetisk prosess der ladede elektroner deltar; de beveger seg i en retning, men det er ikke elektronene som overfører energi, men det elektromagnetiske feltet som omgir lederen.

Antall elektroner som forlater begynnelsen av kjeden vil være lik antall elektroner etter forbrukeren på slutten av kjeden, de kan ikke brukes opp.

Hvilke typer ledere finnes det? Eksperter definerer konseptet "leder" som et materiale der partikler med en ladning kan bevege seg fritt. Nesten alle metaller, syrer og saltløsninger har slike egenskaper i praksis. Et materiale eller stoff der bevegelsen av ladede partikler er vanskelig eller til og med umulig kalles isolatorer (dielektriske). Vanlige dielektriske materialer er kvarts eller ebonitt, en kunstig isolator.

Konklusjon

I praksis fungerer moderne utstyr med store strømverdier, opptil hundrevis eller til og med tusenvis av ampere, så vel som med små verdier. Et eksempel i hverdagen på strømverdien i forskjellige enheter kan være en elektrisk komfyr, der den når en verdi på 5 A, og en enkel glødelampe kan ha en verdi på 0,4 A; i en fotocelle, verdien av den passerende strømmen måles i mikroampere. I urbane offentlige transportlinjer (trolleybuss, trikk) når verdien av den passerende strømmen 1000 A.

En gang i tiden ble en dame, lite kunnskapsrik innen elektroteknikk, fortalt av en installatør årsaken til tapet av lys i leiligheten hennes. Det viste seg å være en kortslutning, og kvinnen krevde at den umiddelbart ble forlenget. Du kan le av denne historien, men det er bedre å vurdere dette problemet mer detaljert. Elektriske spesialister, selv uten denne artikkelen, vet hva dette fenomenet er, hva det truer og hvordan man beregner kortslutningsstrømmen. Informasjonen nedenfor er rettet til personer som ikke har teknisk utdannelse, men som alle andre ikke er immune mot problemer knyttet til driften av utstyr, maskiner, produksjonsutstyr og de vanligste husholdningsapparater. Det er viktig for enhver person å vite hva en kortslutning er, hva er dens årsaker, mulige konsekvenser og metoder for å forhindre det. Denne beskrivelsen kan ikke fullføres uten å gjøre deg kjent med det grunnleggende innen elektroteknikk. En leser som ikke kjenner dem kan kjede seg og ikke lese artikkelen til slutt.

Populær presentasjon av Ohms lov

Uansett hva slags strøm i en elektrisk krets er, oppstår det bare hvis det er en potensiell forskjell (eller spenning, det er det samme). Naturen til dette fenomenet kan forklares ved å bruke eksemplet med en foss: hvis det er en forskjell i nivåer, renner vannet i en eller annen retning, og når det ikke er det, står det stille. Selv skolebarn kjenner Ohms lov, ifølge hvilken jo høyere spenning, jo høyere strøm, og jo lavere, jo høyere motstand inkludert i belastningen:

I er størrelsen på strømmen, som noen ganger kalles "strømstyrke", selv om dette ikke er en helt korrekt oversettelse fra tysk. Målt i ampere (A).

Faktisk har strømmen i seg selv ingen kraft (det vil si årsaken til akselerasjonen), som er nettopp det som manifesterer seg under en kortslutning. Dette begrepet har allerede blitt kjent og brukes ofte, selv om lærere ved noen universiteter, etter å ha hørt ordene "nåværende styrke" fra studentens munn, umiddelbart gir det en "fiasko". «Hva med brannen og røyken som kommer fra ledningene under en kortslutning? - den vedvarende motstanderen vil spørre: "Er ikke dette styrke?" Det er et svar på denne bemerkningen. Faktum er at ideelle ledere ikke eksisterer, og oppvarmingen deres skyldes nettopp dette faktum. Hvis vi antar at R=0, vil ingen varme frigjøres, som det fremgår av Joule-Lenz-loven gitt nedenfor.

U er den samme potensialforskjellen, også kalt spenning. Det måles i volt (i vårt land V, i utlandet V). Det kalles også elektromotorisk kraft (EMF).

R er elektrisk motstand, det vil si et materiales evne til å hindre strømgjennomgang. For dielektriske (isolatorer) er det stort, men ikke uendelig, for ledere er det lite. Målt i Ohm, men evaluert som en spesifikk verdi. Det sier seg selv at jo tykkere ledningen er, jo bedre leder den strøm, og jo lengre den er, jo dårligere. Derfor måles resistivitet i ohm multiplisert med en kvadratmillimeter og delt på en meter. I tillegg påvirkes verdien av temperaturen; jo høyere den er, desto større motstand. For eksempel en gullleder 1 meter lang og 1 kvadratmeter i tverrsnitt. mm ved 20 grader Celsius har en total motstand på 0,024 Ohm.

Det er også en formel for Ohms lov for en komplett krets; den interne (egen) motstanden til spenningskilden (EMF) er introdusert i den.

To enkle, men viktige formler

Det er umulig å forstå årsaken til at kortslutningsstrøm oppstår uten å mestre en annen enkel formel. Strømmen som forbrukes av lasten er lik (uten å ta hensyn til reaktive komponenter, men mer om dem senere) produktet av strøm og spenning.

P - effekt, Watt eller Volt-Amp;

U - spenning, Volt;

Jeg - nåværende, Ampere.

Strøm er aldri uendelig, den er alltid begrenset av noe, derfor, med sin faste verdi, når strømmen øker, synker spenningen. Avhengigheten av disse to parameterne til driftskretsen, uttrykt grafisk, kalles strømspenningskarakteristikken.

Og en annen formel som er nødvendig for å beregne kortslutningsstrømmer er Joule-Lenz-loven. Det gir en ide om hvor mye varme som genereres når man motstår en belastning, og er veldig enkelt. Lederen vil varmes opp med en intensitet proporsjonal med spenningen og kvadratet på strømmen. Og selvfølgelig er formelen ikke komplett uten tid; jo lenger motstanden varmes opp, jo mer varme vil den frigjøre.

Hva skjer i en krets under en kortslutning

Så leseren kan vurdere at han har mestret alle de viktigste fysiske lovene for å forstå hva størrelsen (ok, la det være styrke) på kortslutningsstrømmen kan være. Men først må du bestemme deg for spørsmålet om hva det er. KZ (kortslutning) er en situasjon der belastningsmotstanden er nær null. La oss se på formelen til Ohms lov. Hvis vi vurderer versjonen for en del av kretsen, er det lett å forstå at strømmen vil ha en tendens til uendelig. I fullversjonen vil den være begrenset av motstanden til EMF-kilden. I alle fall er kortslutningsstrømmen veldig stor, og i henhold til Joule-Lenz-loven, jo større den er, jo mer varmes lederen som den går langs. Dessuten er avhengigheten ikke direkte, men kvadratisk, det vil si at hvis jeg øker hundre ganger, vil ti tusen ganger mer varme frigjøres. Dette er faren ved fenomenet, som noen ganger fører til brann.

Ledningene blir rødglødende (eller hvitglødende), og de overfører denne energien til vegger, tak og andre gjenstander de berører, og setter dem i brann. Hvis en fase i en enhet berører nøytrallederen, oppstår det en kortslutningsstrøm fra kilden, lukket for seg selv. Den brennbare basen av elektriske ledninger er et mareritt for branninspektører og årsaken til mange bøter pålagt uansvarlige eiere av bygninger og lokaler. Og feilen er selvfølgelig ikke Joule-Lenz- og Ohm-lovene, men isolasjon som har tørket ut fra alderdom, uforsiktig eller analfabet installasjon, mekanisk skade eller overbelastning av ledningene.

Kortslutningsstrømmen, uansett hvor stor den måtte være, er imidlertid heller ikke uendelig. Mengden problemer det kan forårsake er påvirket av varigheten av oppvarmingen og parametrene til strømforsyningskretsen.

AC-kretser

Situasjonene diskutert ovenfor var av generell karakter eller gjaldt likestrømskretser. I de fleste tilfeller utføres strømforsyning til både bolig- og industrianlegg fra et vekselspenningsnettverk på 220 eller 380 volt. Problemer med DC-ledninger oppstår oftest i biler.

Det er en forskjell mellom disse to hovedtypene strømforsyning, og en betydelig. Faktum er at passasjen av vekselstrøm forhindres av ytterligere motstandskomponenter, kalt reaktive og forårsaket av bølgenaturen til fenomenene som oppstår i dem. Induktanser og kapasitanser reagerer på vekselstrøm. Kortslutningsstrømmen til transformatoren begrenses ikke bare av den aktive (eller ohmske, det vil si en som kan måles med en lommetester) motstand, men også av dens induktive komponent. Den andre typen belastning er kapasitiv. I forhold til den aktive strømvektoren er vektorene til de reaktive komponentene avviket. Den induktive strømmen henger etter, og den kapasitive strømmen leder den med 90 grader.

Et eksempel på forskjellen i oppførselen til en last med en reaktiv komponent er en konvensjonell høyttaler. Noen fans av høy musikk overbelaster den til diffusoren slår magnetfeltet fremover. Spolen flyr av kjernen og brenner umiddelbart ut fordi den induktive komponenten av spenningen reduseres.

Typer kortslutning

Kortslutningsstrøm kan oppstå i forskjellige kretser koblet til forskjellige DC- eller AC-kilder. Den enkleste situasjonen er med det vanlige pluss, som plutselig koblet til minus, omgå nyttelasten.

Men med vekselstrøm er det flere alternativer. Enfase kortslutningsstrøm oppstår når en fase kobles til nøytral eller jordet. I et trefasenett kan det oppstå uønsket kontakt mellom to faser. En spenning på 380 eller mer (ved overføring av energi over lange avstander langs kraftledninger) volt kan også forårsake ubehagelige konsekvenser, inkludert en lysbue på tidspunktet for veksling. Alle tre (eller fire, sammen med de nøytrale) ledningene kan kortsluttes samtidig, og den trefasede kortslutningsstrømmen vil flyte gjennom dem til det automatiske beskyttelsessystemet utløses.

Men det er ikke alt. I rotorene og statorene til elektriske maskiner (motorer og generatorer) og transformatorer oppstår noen ganger et så ubehagelig fenomen som en interturn kortslutning, der tilstøtende ledningsløkker danner en slags ring. Denne lukkede sløyfen har ekstremt lav AC-motstand. Styrken på kortslutningsstrømmen i svingene øker, dette fører til oppvarming av hele maskinen. Faktisk, hvis en slik katastrofe oppstår, bør du ikke vente til all isolasjonen smelter og den elektriske motoren begynner å ryke. Viklene på maskinen må spoles tilbake, dette krever spesialutstyr. Det samme gjelder de tilfeller der det på grunn av "interturn"-kortslutningsstrømmen til transformatoren har oppstått en kortslutningsstrøm. Jo mindre isolasjonen brenner, jo enklere og billigere blir det å spole tilbake.

Beregning av strømverdien under en kortslutning

Uansett hvor katastrofalt dette eller det fenomenet kan være, er dets kvantitative vurdering viktig for ingeniørvitenskap og anvendt vitenskap. Kortslutningsstrømformelen er veldig lik Ohms lov, den krever bare litt forklaring. Så:

I kortslutning = Uph / (Zn + Zt),

Jeg kortslutter - kortslutningsstrømverdi, A;

Uph - fasespenning, V;

Zn er den totale (inkludert reaktiv komponent) motstand til den kortsluttede sløyfen;

Zt er den totale (inkludert reaktive komponenten) motstanden til forsyningstransformatoren (strøm), Ohm.

Impedanser er definert som hypotenusen til en rettvinklet trekant, hvis ben representerer verdiene for aktiv og reaktiv (induktiv) motstand. Det er veldig enkelt, du trenger bare å bruke Pythagoras teorem.

Noe oftere enn kortslutningsstrømformelen brukes i praksis eksperimentelt utledede kurver. De representerer avhengighetene av størrelsen på I-kortslutning. på lederens lengde, ledningens tverrsnitt og kraften til krafttransformatoren. Grafene er en samling eksponentielt synkende linjer, der det bare gjenstår å velge den passende. Metoden gir omtrentlige resultater, men dens nøyaktighet er godt egnet til de praktiske behovene til kraftingeniører.

Hvordan fungerer prosessen?

Alt ser ut til å skje umiddelbart. Noe nynnet, lyset dempet seg og slukket så. Faktisk, som ethvert fysisk fenomen, kan prosessen mentalt strekkes, bremses, analyseres og deles inn i faser. Før utbruddet av en nødsituasjon er kretsen preget av en jevn strømverdi som er innenfor nominell modus. Plutselig synker den totale motstanden kraftig til en verdi nær null. Induktive komponenter (elektriske motorer, choker og transformatorer) av lasten ser ut til å bremse prosessen med strømvekst. Således, i de første mikrosekunder (opptil 0,01 sek), forblir kortslutningsstrømmen til spenningskilden praktisk talt uendret og til og med avtar litt på grunn av begynnelsen av transientprosessen. Samtidig når dens EMF gradvis null verdi, passerer deretter gjennom den og etableres til en stabilisert verdi, noe som sikrer forekomsten av en stor I-kortslutning. Selve strømmen i øyeblikket av den forbigående prosessen er summen av periodiske og aperiodiske komponenter. Formen på prosessgrafen analyseres, som et resultat av at det er mulig å bestemme en konstant verdi av tid, avhengig av helningsvinkelen til tangenten til akselerasjonskurven ved bøyningspunktet (den første deriverte) og forsinkelsestiden, bestemt av verdien av den reaktive (induktive) komponenten av den totale motstanden.

Kortslutning sjokkstrøm

Begrepet "kortslutningsstøtstrøm" brukes ofte i teknisk litteratur. Du bør ikke være redd for dette konseptet; det er slett ikke så skummelt og har ingen direkte sammenheng med elektrisk støt. Dette konseptet betyr den maksimale verdien av I kortslutning. i en vekselstrømkrets, som vanligvis når sin verdi en halv syklus etter at en nødsituasjon oppstår. Ved en frekvens på 50 Hz er perioden 0,2 sekunder, og halvparten er henholdsvis 0,1 sekunder. I dette øyeblikket når samspillet mellom ledere som ligger nær hverandre sin største intensitet. Kortslutningsstøtstrømmen bestemmes av en formel som ikke gir mening å presentere i denne artikkelen, som ikke er ment for spesialister eller til og med studenter. Den er tilgjengelig i spesiallitteratur og lærebøker. I seg selv er ikke dette matematiske uttrykket spesielt vanskelig, men det krever ganske omfangsrike kommentarer som utdyper leseren inn i teorien om elektriske kretser.

Nyttig kort varsel

Det ser ut til at det åpenbare faktum er at kortslutning er et ekstremt dårlig, ubehagelig og uønsket fenomen. Det kan i beste fall føre til en blackout av anlegget, nedleggelse av nødverneutstyr, og i verste fall til utbrenthet av ledninger og til og med brann. Derfor må all innsats konsentreres om å unngå denne ulykken. Beregning av kortslutningsstrømmer har imidlertid en veldig reell og praktisk betydning. Mange tekniske midler er oppfunnet som fungerer i høystrømsmoduser. Et eksempel er en konvensjonell sveisemaskin, spesielt en buesveisemaskin, som under drift praktisk talt kortslutter elektroden til jording. Et annet problem er at disse modusene er kortsiktige, og kraften til transformatoren gjør at de tåler disse overbelastningene. Ved sveising passerer store strømmer ved kontaktpunktet til enden av elektroden (de måles i titalls ampere), som et resultat av at det frigjøres nok varme til å lokalt smelte metallet og skape en sterk søm.

Beskyttelsesmetoder

I de aller første årene av den raske utviklingen av elektroteknikk, da menneskeheten fortsatt modig eksperimenterte, introduserte galvaniske enheter, oppfant ulike typer generatorer, motorer og belysning, oppsto problemet med å beskytte disse enhetene mot overbelastning og kortslutningsstrømmer. Den enkleste løsningen var å installere smelteelementer i serie med lasten, som ble ødelagt under påvirkning av motstandsvarme hvis strømmen oversteg den innstilte verdien. Slike sikringer tjener fortsatt folk i dag; deres viktigste fordeler er enkelhet, pålitelighet og lave kostnader. Men de har også ulemper. Selve enkelheten til "pluggen" (som innehaverne av smeltehastigheter kalte den for sin spesifikke form) provoserer brukere etter at den brenner ut til ikke å filosofere, men å erstatte de mislykkede elementene med de første ledningene, bindersene eller til og med spiker som komme til hånden. Er det verdt å nevne at slik beskyttelse mot kortslutningsstrømmer ikke oppfyller sin edle funksjon?

I industribedrifter begynte automatiske brytere å bli brukt til å deaktivere overbelastede kretsløp tidligere enn i boligtavler, men de siste tiårene har "trafikkkorker" i stor grad blitt erstattet av dem. "Automatiske maskiner" er mye mer praktiske; du trenger ikke å endre dem, men slå dem på etter å ha eliminert årsaken til kortslutningen og ventet på at de termiske elementene avkjøles. Kontaktene deres brenner noen ganger ut, i så fall er det bedre å erstatte dem og ikke prøve å rengjøre eller reparere dem. Mer komplekse differensialbrytere, til en høy pris, varer ikke lenger enn konvensjonelle, men deres funksjonelle belastning er bredere; de ​​slår av spenningen i tilfelle minimal strømlekkasje "til siden", for eksempel når en person er elektrisk støtet.

I hverdagen anbefales det ikke å eksperimentere med kortslutninger.

Elektrisk energi medfører en ganske høy fare, som verken arbeidere ved individuelle transformatorstasjoner eller husholdningsapparater er beskyttet mot. Kortslutningsstrøm er en av de farligste typene elektrisitet, men det finnes metoder for å kontrollere, beregne og måle den.

Hva det er

Kortslutningsstrøm (SCC) er en kraftig økende elektrisk sjokkimpuls. Dens største fare er at slik energi i henhold til Joule-Lenz-loven har en veldig høy varmeavgivelseshastighet. Som et resultat av en kortslutning kan ledninger smelte eller visse elektriske apparater brenne ut.

Foto - tidsdiagram

Den består av to hovedkomponenter - den aperiodiske strømkomponenten og den tvungne periodiske komponenten.

Formel – periodisk Formel - aperiodisk

I henhold til prinsippet er det vanskeligste å måle energien til aperiodisk forekomst, som er kapasitiv, pre-emergency. Det er tross alt i ulykkesøyeblikket at forskjellen mellom fasene har størst amplitude. Dessuten er dens særegenhet den ikke-typiske forekomsten av denne strømmen i nettverk. Diagrammet over dannelsen vil bidra til å vise prinsippet om driften av denne strømmen.

Motstanden til kildene på grunn av høyspenningen under en kortslutning er kortsluttet over en kort avstand eller "kortslutning" - det er derfor dette fenomenet fikk navnet sitt. Det er en kortslutningsstrøm av trefase, tofase og enfase - her skjer klassifiseringen i henhold til antall lukkede faser. I noen tilfeller kan kortslutningen være kortsluttet mellom fasene og til jord. Deretter, for å bestemme det, må du separat ta hensyn til jording.

Foto – resultat av kortslutning

Du kan også fordele kortslutninger i henhold til type elektrisk utstyrstilkobling:

1. Med jording;
2. Uten ham.

For å forklare dette fenomenet fullt ut, foreslår vi å vurdere et eksempel. La oss si at det er en spesifikk strømforbruker som er koblet til en lokal kraftledning ved hjelp av en kran. Med riktig krets er den totale spenningen i nettverket lik forskjellen i EMF ved strømkilden og spenningsreduksjonen i lokale elektriske nettverk. Basert på dette kan Ohms formel brukes til å bestemme kortslutningsstrømmen:

R = 0; Ikz = Ɛ/r

Her er r kortslutningsmotstanden.

Hvis du erstatter visse verdier, kan du bestemme feilstrømmen når som helst langs hele kraftledningen. Det er ikke nødvendig å kontrollere kortslutningsmangfoldet her.

Beregningsmetoder

La oss anta at en kortslutning allerede har oppstått i et trefasenettverk, for eksempel ved en transformatorstasjon eller på viklingene til en transformator, hvordan beregnes kortslutningsstrømmene:

Formel - trefase feilstrøm

Her er U20 spenningen til transformatorviklingene, og Z T er motstanden til en bestemt fase (som ble skadet i kortslutningen). Hvis spenningen i nettverkene er en kjent parameter, må motstand beregnes.

Hver elektrisk kilde, det være seg en transformator, en batteriterminal eller elektriske ledninger, har sitt eget nominelle motstandsnivå. Med andre ord, alle har sin egen Z. Men de er preget av en kombinasjon av aktive motstander og induktive. Det finnes også kapasitive, men de er ikke viktige ved beregning av høye strømmer. Derfor bruker mange elektrikere en forenklet metode for å beregne disse dataene: en aritmetisk beregning av likestrømsmotstanden i seriekoblede seksjoner. Når disse egenskapene er kjent, vil det ikke være vanskelig å beregne impedansen for en seksjon eller et helt nettverk ved å bruke formelen nedenfor:

Full jordingsformel

Hvor ε er emk, og r er motstandsverdien.

Tatt i betraktning at under overbelastning er motstanden null, har løsningen følgende form:

I = e/r = 12/10-2

Basert på dette er kortslutningsstyrken til dette batteriet 1200 Ampere.

På denne måten er det også mulig å beregne kortslutningsstrømmen for en motor, generator og andre installasjoner. Men i produksjon er det ikke alltid mulig å beregne akseptable parametere for hver enkelt elektrisk enhet. I tillegg bør det tas i betraktning at ved asymmetriske kortslutninger har lastene en annen rekkefølge, noe som krever å kjenne cos φ og motstand for å ta hensyn til. For beregningen brukes en spesiell tabell GOST 27514-87, der disse parametrene er angitt:

Det er også konseptet med en kortslutning på ett sekund, her bestemmes formelen for strømstyrken under en kortslutning ved hjelp av en spesiell koeffisient:

Formel – kortslutningskoeffisient

Det antas at, avhengig av kabelens tverrsnitt, kan en kortslutning passere ubemerket av ledningene. Den optimale kortslutningsvarigheten er opptil 5 sekunder. Hentet fra Nebrats bok "Beregning av kortslutninger i nettverk":

Seksjon, mm 2	Kortslutningsvarighet tillatt for en bestemt type ledning
	PVC isolasjon		Polyetylen
	Kobberårer	Aluminium	Kobber	Aluminium
1,5	0,17	Nei	0,21	Nei
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

Denne tabellen vil hjelpe deg med å finne ut den forventede betingede varigheten av en kortslutning i normal drift, strømstyrken på samleskinnene og ulike typer ledninger.

Hvis det ikke er tid til å beregne data ved hjelp av formler, brukes spesialutstyr. For eksempel er Shch41160-indikatoren veldig populær blant profesjonelle elektrikere - dette er en 380/220V fase-til-null kortslutningsstrømmåler. Den digitale enheten lar deg bestemme og beregne kortslutningsstyrken i husholdnings- og industrinettverk. En slik måler kan kjøpes i spesielle elektriske butikker. Denne teknikken er bra hvis du raskt og nøyaktig må bestemme gjeldende nivå av en sløyfe eller seksjon av krets.

Programmet "Emergency Emergency" brukes også, som raskt kan bestemme den termiske effekten av en kortslutning, tapsrate og strømstyrke. Kontrollen utføres automatisk, kjente parametere legges inn og den beregner alle dataene selv. Dette er et betalt prosjekt, lisensen koster rundt tusen rubler.

Video: beskytter det elektriske nettverket mot kortslutninger

Retningslinjer for beskyttelse og valg av utstyr

Til tross for faren ved dette fenomenet, er det fortsatt en måte å begrense eller minimere sannsynligheten for nødsituasjoner. Det er veldig praktisk å bruke et elektrisk apparat for å begrense kortslutninger; dette kan være en strømbegrensende reaktor, som reduserer den termiske effekten av høye elektriske impulser betydelig. Men dette alternativet er ikke egnet for hjemmebruk.

Foto - diagram over

Hjemme kan du ofte finne bruk av automatsikringer og relévern. Disse utgivelsene har visse begrensninger (maksimal og minimum nettverksstrøm), hvis overskredet, slås strømmen av. Maskinen lar deg bestemme det tillatte amperenivået, noe som bidrar til å øke sikkerheten. Valget gjøres blant utstyr med høyere beskyttelsesklasse enn nødvendig. For eksempel, i et 21-amp-nettverk, anbefales det å bruke en 25-amp-bryter.

Kortslutning

Figur 1 viser et diagram for tilkobling av en elektrisk glødelampe til et elektrisk nettverk. Hvis motstanden til denne lampen r l = 240 Ohm, og nettspenningen U= 120 V, så i henhold til Ohms lov vil strømmen i lampekretsen være:

Figur 1. Kortslutningsskjema ved bryterklemmene

La oss se på et tilfelle der ledningene som går til en glødelampe er kortsluttet gjennom en veldig liten motstand, for eksempel en tykk metallstang med motstand r= 0,01 Ohm, fallende ved et uhell på to ledninger. I dette tilfellet går nettverksstrømmen til punktet EN, vil forgrene seg langs to baner: en stor del av den vil gå langs metallstangen - en bane med lav motstand, og den andre, en liten del av strømmen, vil passere langs en bane med høy motstand - en glødelampe.

En nøddriftsmodus for et nettverk, når strømmen i det på grunn av en reduksjon i motstanden øker kraftig sammenlignet med normalt, kalles kortslutning.

La oss bestemme styrken til kortslutningsstrømmen som strømmer gjennom metallstangen:

Faktisk, ved en kortslutning vil nettverksspenningen være mindre enn 120 V, siden en stor strøm vil skape en stor strøm i nettverket og derfor vil strømmen som går gjennom metallstangen være mindre enn 12 000 A. Men fortsatt vil denne strømmen være mange ganger høyere enn strømmen som tidligere ble forbrukt en glødelampe.

Kortslutt strøm ved strøm Jeg kortslutning = 12 000 A vil være:

P kz = U × Jeg kortslutning = 120 × 12.000 = 1.440.000 W = 1.440 kW.

Strøm som går gjennom en leder genererer varme, og lederen varmes opp. I vårt eksempel ble tverrsnittet av ledningene til den elektriske kretsen designet for en liten strøm - 0,5 A. Når ledningene er lukket, vil en veldig stor strøm flyte gjennom kretsen - 12 000 A. En slik strøm vil føre til at frigjøring av en enorm mengde varme, som helt sikkert vil føre til forkulling og brenning av ledningsisolasjonen, smelting av ledningsmateriale, skade på elektriske måleinstrumenter, smelting av bryterkontakter, knivbrytere, og så videre. Kilden til elektrisk energi som driver en slik krets kan også bli skadet. Overoppheting av ledningene kan forårsake brann.

Hvert elektrisk nettverk er designet for sin egen normale strøm.

På grunn av de farlige, destruktive og noen ganger uopprettelige konsekvensene av en kortslutning, er det nødvendig å observere visse forhold ved installasjon og drift av elektriske installasjoner for å eliminere årsakene til en kortslutning. De viktigste er følgende:
1) isolasjonen til ledningene må samsvare med formålet (nettverksspenning og driftsforhold);
2) tverrsnittet av ledningene må være slik at oppvarmingen under eksisterende driftsforhold ikke når en farlig verdi;
3) lagt ledninger må være pålitelig beskyttet mot mekanisk skade;
4) koblinger og grener må være like pålitelig isolert som selve ledningene;
5) kryssende ledninger må gjøres slik at ledningene ikke berører hverandre;
6) ledninger skal legges gjennom vegger, tak og gulv slik at de er beskyttet mot fukt, mekaniske og kjemiske skader og er godt isolert.

Kortslutningsbeskyttelse

For å unngå en plutselig, farlig økning i strøm i en elektrisk krets under en kortslutning, er kretsen beskyttet med smeltesikring eller automatiske brytere.

Sikringer er en lavsmeltbar ledning koblet i serie til nettverket. Når strømmen øker over en viss verdi, varmes sikringstråden opp og smelter, som et resultat av at den elektriske kretsen automatisk bryter og strømmen i den stopper.

En effektbryter er en mer kompleks og kostbar beskyttelsesenhet enn en sikring. I motsetning til en sikring er den imidlertid designet for gjentatte operasjoner for å beskytte kretser under nøddriftsforhold. Strukturelt er strømbryteren laget i et dielektrisk hus med en utløsermekanisme innebygd. Utløsermekanismen har faste og bevegelige kontakter. Den bevegelige kontakten er fjærbelastet, fjæren gir kraft for rask utløsning av kontaktene. Utløsermekanismen aktiveres av en av to utløsere: termisk eller magnetisk.

Den termiske utløsningen er en bimetallisk plate som varmes opp av flytende strøm. Når en strøm flyter over tillatt verdi, bøyer bimetallplaten seg og aktiverer utløsningsmekanismen. Responstiden avhenger av strømmen (tids-strømkarakteristikk) og kan variere fra sekunder til en time. I motsetning til en sikring er en strømbryter klar til neste bruk når platen er avkjølt.

En elektromagnetisk utløsning er en øyeblikkelig utløsning, som er en spole laget av en leder, hvis bevegelige kjerne også kan aktivere utløsermekanismen. Strømmen som går gjennom bryteren flyter gjennom solenoidviklingen og får kjernen til å trekke seg tilbake når den spesifiserte strømterskelen overskrides. En øyeblikkelig utløsning, i motsetning til en termisk utløsning, fungerer veldig raskt (brøkdeler av et sekund), men med en betydelig høyere strøm: 2 ÷ 14 ganger merkestrømmen.

Video 1. Kortslutning