ความแรงของกระแสไฟฟ้าลัดวงจร การคำนวณขนาดของกระแสในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร สาเหตุของความเสียหายของฉนวน

ครั้งหนึ่ง ช่างตัดเสื้อคนหนึ่งบอกผู้หญิงคนหนึ่งซึ่งไม่ค่อยมีความรู้ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าถึงสาเหตุของการสูญเสียไฟในอพาร์ตเมนต์ของเธอ มันกลับกลายเป็นว่าไฟฟ้าลัดวงจร และผู้หญิงคนนั้นก็เรียกร้องให้ยืดเวลาออกไปทันที คุณสามารถหัวเราะเยาะเรื่องนี้ได้ แต่ควรพิจารณาปัญหานี้โดยละเอียดให้มากขึ้นจะดีกว่า ผู้เชี่ยวชาญด้านไฟฟ้าแม้จะไม่มีบทความนี้ก็รู้ว่าปรากฏการณ์นี้คืออะไร สิ่งที่คุกคาม และวิธีคำนวณกระแสลัดวงจร ข้อมูลด้านล่างนี้ส่งถึงผู้ที่ไม่มีการศึกษาด้านเทคนิค แต่เหมือนกับคนอื่นๆ ที่ไม่มีภูมิคุ้มกันจากปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของอุปกรณ์ เครื่องจักร อุปกรณ์การผลิต และเครื่องใช้ในครัวเรือนทั่วไป เป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่จะต้องรู้ว่าไฟฟ้าลัดวงจรคืออะไร สาเหตุคืออะไร ผลที่อาจเกิดขึ้น และวิธีการป้องกัน คุณไม่สามารถทำในคำอธิบายนี้ได้โดยไม่ต้องทำความคุ้นเคยกับพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ไฟฟ้า ผู้อ่านที่ไม่รู้จักพวกเขาอาจรู้สึกเบื่อและอ่านบทความไม่จบ

นี่คือสูตรนี้ ซึ่งบอกว่าแรงดันที่ขั้วของไดโพลไฟฟ้าเท่ากับผลคูณของความต้านทานของไดโพลนี้และกระแสที่ไหลผ่านไดโพลนี้ ควรเพิ่มว่าสูตรนี้ใช้ได้กับอุปกรณ์ที่แปลงไฟฟ้าเป็นความร้อนเท่านั้น กฎของโอห์มใช้ไม่ได้กับมอเตอร์

อิทธิพลของกฎโอห์มในการติดตั้งระบบไฟฟ้า: การแยกและการลัดวงจร

กฎของโอห์มมีประโยชน์หรือไม่?

คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ การแยก และการลัดวงจรเล็กน้อย ด้วยการทำคณิตศาสตร์เล็กน้อยด้วยสูตรกฎของโอห์ม เราสามารถอธิบายปรากฏการณ์สองอย่าง: การแยกตัวและไฟฟ้าลัดวงจร เมื่อวงจรไฟฟ้าสองวงจรไม่ได้เชื่อมต่อกันทางกายภาพ วงจรเหล่านี้เรียกว่าเป็นฉนวน: ความต้านทานระหว่างวงจรทั้งสองนี้จึงไม่มีที่สิ้นสุด: อันที่จริงโดยใช้กฎของโอห์มและค่าความต้านทานไม่มีที่สิ้นสุดเราจะเห็นว่ากระแสสุดท้ายเป็นศูนย์: เรา ก็กำลังพูดถึงความโดดเดี่ยว วงจรไฟฟ้า. ศูนย์กระแสสุดท้ายในทางทฤษฎีจะไม่มีที่สิ้นสุด: เรากำลังพูดถึง ไฟฟ้าลัดวงจร. ในทางปฏิบัติ เมื่อนำสายไฟที่มีไฟฟ้าสองเส้นมาสัมผัสกัน จะมีความต้านทานระหว่างทั้งสองน้อยมาก นั่นคือเหตุผลที่ในบางกรณีมีการปล่อยพลังงานอย่างแรง ประกายไฟ หรือการระเบิด ส่วนที่สามนี้อุทิศให้กับการควบคุม การติดตั้งไฟฟ้าจะถูกประมวลผลเป็นสามส่วนแยกกัน

การแสดงนิยมของกฎของโอห์ม

ไม่ว่ากระแสในวงจรไฟฟ้าจะเป็นอย่างไร กระแสจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีความต่างศักย์ (หรือแรงดันก็เป็นสิ่งเดียวกัน) ธรรมชาติของปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ด้วยตัวอย่างของน้ำตก: หากระดับน้ำต่างกัน น้ำจะไหลไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง และเมื่อไม่เป็นเช่นนั้น น้ำตกจะหยุดนิ่ง แม้แต่เด็กนักเรียนก็รู้กฎของโอห์มตามกระแสที่มากกว่า แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น และค่าที่น้อยกว่า ความต้านทานที่รวมอยู่ในโหลดจะสูงขึ้น:

การวัดกระแสลัดวงจร

วัตถุประสงค์ของการวัดนี้คือสามครั้ง ขั้นแรก เพื่อให้แน่ใจว่าการป้องกันได้รับการประกันหากไม่มีการป้องกันอีกสองวิธีที่รู้จักแล้ว - ละเว้น แรงดันไฟฟ้าติดต่อสูงถึง 50 โวลต์หรือลดกระแสสัมผัสให้มีค่าสูงสุด 0.5 mA ประการที่สอง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฉนวนของตัวนำที่ใช้ไม่ร้อนเกินไปในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร เป้าหมายที่สามคือเพื่อให้แน่ใจว่าไฟฉายกระแสเกินถูกสร้างขึ้นเพื่อลดกระแสลัดวงจรแม้ว่าจะมีความสำคัญมากก็ตาม

I คือขนาดของกระแส ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "ความแรงของกระแส" แม้ว่าจะไม่ใช่การแปลที่มีความสามารถอย่างสมบูรณ์จากภาษาเยอรมันก็ตาม มีหน่วยวัดเป็นแอมแปร์ (A)

อันที่จริงกระแสเองไม่มีกำลัง (นั่นคือสาเหตุของการเร่งความเร็ว) ซึ่งเป็นสิ่งที่ปรากฏออกมาอย่างชัดเจนในระหว่างการลัดวงจร คำนี้คุ้นเคยแล้วและมักใช้แม้ว่าอาจารย์ของมหาวิทยาลัยบางแห่งจะได้ยินคำว่า "กำลังในปัจจุบัน" จากริมฝีปากของนักเรียนก็ใส่คำว่า "ไม่ดี" ทันที “แล้วไฟและควันที่มาจากสายไฟระหว่างไฟฟ้าลัดวงจรล่ะ? - คู่ต่อสู้ที่ดื้อรั้นจะถามว่า - นี่ไม่ใช่ความแข็งแกร่งเหรอ? มีคำตอบสำหรับความคิดเห็นนี้ ความจริงก็คือว่าไม่มีตัวนำในอุดมคติและความร้อนของพวกมันเกิดจากข้อเท็จจริงนี้อย่างแม่นยำ หากเราคิดว่า R=0 ความร้อนจะไม่ถูกปล่อยออกมา ดังที่เห็นได้ชัดเจนจากกฎหมาย Joule-Lenz ด้านล่าง

บทบาทของตัวนำป้องกัน

ในกรณีเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ไม่ใช่เรื่องแปลกที่กระแสจะไหลผ่านตัวนำขั้วและตัวนำป้องกันที่เชื่อมต่อกับปลอกตัวนำของอุปกรณ์เป็นหลัก ปราศจาก ตัวนำป้องกันอุปกรณ์จะถูกตั้งค่าเป็น 230 V อย่างถาวร ซึ่งอาจมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตต่อบุคคลใดก็ตามที่สัมผัสกับอุปกรณ์และส่วนประกอบใดๆ ที่ติดตั้งบนศักย์กราวด์พร้อมกัน เมื่อเชื่อมต่อตัวนำป้องกันเข้ากับอุปกรณ์ แรงดันไฟจะถูกหารด้วยสอง สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของแรงดันไฟผิดพลาด

U คือความต่างศักย์เท่ากัน เรียกอีกอย่างว่าแรงดันไฟฟ้า มีหน่วยวัดเป็นโวลต์ (เรามี V ต่างประเทศ V) เขาเรียกอีกอย่างว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า(อีเอ็มเอฟ).

ร- ความต้านทานไฟฟ้านั่นคือความสามารถของวัสดุในการป้องกันการไหลผ่านของกระแส สำหรับไดอิเล็กทริก (ฉนวน) มันมีขนาดใหญ่แม้ว่าจะไม่สิ้นสุด แต่สำหรับตัวนำก็มีขนาดเล็ก มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม แต่ประเมินเป็นค่าเฉพาะ มันไปโดยไม่บอกว่ายิ่งลวดหนาเท่าไหร่ก็ยิ่งนำกระแสได้ดีกว่าและยิ่งยาวเท่าไหร่ก็ยิ่งแย่ลงเท่านั้น ดังนั้น ความต้านทานจะถูกวัดเป็นโอห์มคูณด้วย ตารางมิลลิเมตรและหารด้วยเมตร นอกจากนี้ ค่าของมันยังได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ ยิ่งสูงเท่าใด ต้านทานมากขึ้น. เช่น ตัวนำทองคำยาว 1 เมตร และ 1 ตร.ม. มม. ที่ 20 องศาเซลเซียส มีความต้านทานรวม 0.024 โอห์ม

เป้าหมาย 1: การคุ้มครองบุคคล

ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าผิดพลาดเพิ่มขึ้น ปัจจัยอื่นๆ เช่น ส่วนหรือความยาวของเส้นที่กระแสไฟลัดเคลื่อนผ่าน จะเปลี่ยนแรงดันไฟบกพร่องนี้ โดยปกติจะมีตั้งแต่ 80 ถึง 115 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าผิดปกติที่มีค่าเท่ากับหรือมากกว่า 80 โวลต์เป็นอันตราย บุคคลที่สัมผัสอุปกรณ์อาจมีกระแสไฟที่ป้องกันการกระตุ้นตัวเอง รวมทั้งความเสี่ยงของภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจำกัดเวลาที่ต้องใช้ในการปิดโรงงาน

ตารางด้านล่างแสดงว่าแผลในกรณีนี้ต้องเกิดขึ้นภายใน 400 มิลลิวินาที หากต้องหลีกเลี่ยงความเสี่ยงร้ายแรงต่อภาวะหัวใจล้มเหลว วงจรขั้วทั้งหมดไม่เกิน 32 A ต้องเปิดภายใน 0.4 วินาที วงจรอื่นไม่ควรเกิน 5 วินาที

นอกจากนี้ยังมีสูตรกฎของโอห์มสำหรับ ห่วงโซ่ที่สมบูรณ์ความต้านทานภายใน (ภายใน) ของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า (EMF) ถูกนำมาใช้

สองสูตรง่ายๆแต่สำคัญ

เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจสาเหตุที่กระแสไฟฟ้าลัดวงจรเกิดขึ้นโดยไม่ได้ควบคุมสูตรง่ายๆ อื่น พลังงานที่ใช้โดยโหลดเท่ากัน (ไม่รวมส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยา แต่เกี่ยวกับพวกเขาในภายหลัง) กับผลิตภัณฑ์ของกระแสและแรงดัน

เป้าหมาย 2: การป้องกันท่อส่ง

ในระหว่างการลัดวงจร กระแสจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าที่สูงมากในอุดมคติ และทำให้อุณหภูมิของตัวนำเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้ฉนวนของตัวนำร้อนเมื่อสัมผัส อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะไม่เกิดขึ้นทันที และในช่วงเวลาสั้น ๆ การแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างท่อกับอากาศโดยรอบจะเล็กน้อย ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องพิจารณาวิธีการสมัครในมิตินี้ ฉนวนแต่ละชนิดมีขีด จำกัด อุณหภูมิสำหรับการใช้งานต่อเนื่องอุณหภูมิต้องไม่เกินและไม่เกินขีด จำกัด อุณหภูมิสัมบูรณ์ภายใต้การคุกคามไม่สามารถรับประกันคุณภาพของฉนวนได้ 20-50 ปีที่วัตถุต้อง ดำเนินงาน.

P - กำลังวัตต์หรือโวลต์แอมป์;

U - แรงดัน, โวลต์;

ฉัน - ปัจจุบันแอมแปร์

พลังไม่มีวันสิ้นสุด มันถูกจำกัดด้วยบางสิ่งเสมอ ดังนั้น ด้วยค่าคงที่ของมัน เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น แรงดันจะลดลง การพึ่งพาอาศัยกันของพารามิเตอร์ทั้งสองนี้ของวงจรการทำงานซึ่งแสดงเป็นภาพกราฟิกเรียกว่าลักษณะแรงดันกระแสไฟ

อย่างไรก็ตาม ตรงกันข้ามกับสิ่งที่ได้ยินบ่อยๆ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าฉนวนจะจุดไฟได้หากเกินขีดจำกัดเหล่านี้เล็กน้อย หากต้องการทราบระยะเวลาที่ไปป์ไลน์จะไปถึงขีดจำกัดอุณหภูมิตามกระแสลัดวงจรที่ไหลผ่าน ให้ใช้สูตรต่อไปนี้ หมายเหตุ: สูตรนี้ใช้ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น

สูตรนี้ใช้ได้กับกระแสลัดวงจรทั้งหมด แต่ในการควบคุม ความสนใจในกระแสลัดวงจรที่เล็กที่สุดเท่านั้นที่น่าสนใจเพราะจะทำให้เวลาตอบสนองสั้นที่สุด อย่างไรก็ตาม การวัดมักจะทำในตอนท้าย อุปกรณ์ติดตั้งอยู่กับที่มากกว่าสายเคลื่อนที่ดาวน์สตรีม

และอีกหนึ่งสูตรที่จำเป็นในการคำนวณกระแสลัดวงจรคือกฎจูล-เลนซ์ มันให้แนวคิดเกี่ยวกับความร้อนที่สร้างขึ้นเมื่อต้านทานโหลดและง่ายมาก ตัวนำจะร้อนขึ้นด้วยความเข้มตามสัดส่วนของแรงดันและกำลังสองของกระแส และแน่นอนว่าสูตรยังไม่สมบูรณ์โดยปราศจากเวลา ยิ่งความต้านทานถูกให้ความร้อนนานเท่าใด ความร้อนก็จะยิ่งคลายตัวมากขึ้นเท่านั้น

หลังจากการวัด จะมั่นใจได้ว่ากระแสไฟลัดวงจรที่คาดหวังจะน้อยกว่าความสามารถในการแตกหักของเซอร์กิตเบรกเกอร์หรือฟิวส์ ในทางปฏิบัติ กระแสนี้แทบจะไม่สูงเกินไปในการติดตั้งขนาดเล็ก นิสัยการตั้งค่าบางอย่างทำให้ตัวควบคุมบางตัวละเว้นจากมาตรการนี้ในสถานการณ์นี้ เนื่องจากความสามารถในการทำลายของเซอร์กิตเบรกเกอร์ - มักจะ 10 หรือ 16 kA ในปัจจุบัน - หรือฟิวส์ - 50 ถึง 150 kA - มีขนาดใหญ่กว่าไฟฟ้าลัดวงจรมาก กระแสน้ำที่ปลายสายสะสม


เกิดอะไรขึ้นในวงจรระหว่างไฟฟ้าลัดวงจร

ดังนั้น ผู้อ่านสามารถพิจารณาได้ว่าเขาเข้าใจกฎทางกายภาพหลักทั้งหมดแล้ว เพื่อที่จะหาว่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรมีขนาดเท่าใด แต่ก่อนอื่นคุณต้องตัดสินใจเกี่ยวกับคำถามที่ว่าจริงๆแล้วมันคืออะไร ไฟฟ้าลัดวงจร (ไฟฟ้าลัดวงจร) คือสถานการณ์ที่ความต้านทานโหลดใกล้ศูนย์ เราดูที่สูตรกฎของโอห์ม หากเราพิจารณารุ่นของมันในส่วนของวงจร จะเข้าใจได้ง่ายว่ากระแสจะมีแนวโน้มเป็นอนันต์ ในเวอร์ชันเต็มจะถูกจำกัดด้วยความต้านทานของแหล่ง EMF ไม่ว่าในกรณีใดกระแสไฟลัดจะมีขนาดใหญ่มากและตามกฎของ Joule-Lenz ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดตัวนำก็จะยิ่งร้อนขึ้นเท่านั้น ยิ่งกว่านั้นการพึ่งพาอาศัยกันไม่ได้โดยตรง แต่เป็นกำลังสองนั่นคือถ้าฉันเพิ่มขึ้นร้อยเท่าความร้อนจะถูกปล่อยออกมาอีกหมื่นเท่า นี่เป็นอันตรายจากปรากฏการณ์ที่บางครั้งนำไปสู่การเกิดเพลิงไหม้

ไฟฟ้าลัดวงจรเป็นปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อสอง สายไฟฟ้ามาสัมผัสโดยตรง ส่วนใหญ่มักเป็นผลมาจากความล้มเหลวของฉนวน ส่งผลให้ความเข้มกระแสเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ซึ่งอาจเพิ่มขึ้น

ลัดวงจร: เมื่อกระแสจับฉลาก

ทฤษฎีเล็กน้อย: มีสายไฟอย่างน้อย 2 เส้นในการติดตั้งระบบไฟฟ้าเสมอ ไฟฟ้าเข้ามาหนึ่งและออกจากอีกคนหนึ่ง ระหว่างพวกเขามันผ่านไป เครื่องใช้ไฟฟ้าและทำให้มันทำงาน เมื่อเป็นฉนวน วัสดุพลาสติกเสียหาย สายไฟสองเส้นสัมผัสโดยตรงโดยไม่ต้องผ่านเครื่อง กระแสไฟฟ้าใช้ทางลัด จึงเป็นที่มาของชื่อ ไฟฟ้าลัดวงจร

สายไฟเรืองแสงสีแดงร้อน (หรือสีขาวร้อน) พวกมันถ่ายเทพลังงานนี้ไปที่ผนัง เพดาน และวัตถุอื่นๆ ที่พวกมันสัมผัสและจุดไฟ หากเฟสในอุปกรณ์บางตัวสัมผัสกับตัวนำที่เป็นกลางจะเกิดกระแสลัดวงจรของแหล่งกำเนิดซึ่งปิดตัวเอง ฐานเดินสายไฟฟ้าที่ติดไฟได้เป็นฝันร้ายสำหรับผู้ตรวจสอบอัคคีภัยและเป็นสาเหตุของค่าปรับจำนวนมากที่เรียกเก็บจากเจ้าของอาคารและสถานที่ที่ไม่รับผิดชอบ และความผิดนั้นแน่นอนไม่ใช่กฎของ Joule-Lenz และ Ohm แต่ฉนวนนั้นแห้งจากวัยชรา การติดตั้งโดยประมาทหรือไม่รู้หนังสือ ความเสียหายทางกลหรือการเดินสายเกินพิกัด

ไฟฟ้าลัดวงจร = เสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้

เมื่อกระแสไหลผ่านเครื่อง กระแสน้ำจะต้านกระแสน้ำ เหมือนกับเครื่องกีดขวางที่ต้านกระแสน้ำในแม่น้ำ ดังนั้นกระแสจึงไหลด้วยฟลักซ์เล็กน้อย เรากำลังพูดถึงความเข้มต่ำ ในกรณีไฟฟ้าลัดวงจร ราวกับว่าเขื่อนแตก: กระแสน้ำไหลอย่างอิสระโดยไม่มีการต่อต้านเหมือนแม่น้ำที่โหมกระหน่ำ ความเข้มมีมหาศาลและทำให้ลวดร้อนขึ้น มากเสียจนวัสดุฉนวนสามารถหลอมเหลวและติดไฟได้ซึ่งอาจทำให้เกิดเพลิงไหม้ในอาคารได้

เพื่อหลีกเลี่ยงไฟฟ้าลัดวงจร สายไฟแต่ละเส้นมีสายไฟไว้หนึ่งเส้น อุปกรณ์ขนาดเล็กนี้ตรวจจับกระแสไฟสูงผิดปกติ และในสถานการณ์เช่นนี้จะลดกระแสในสาย เซอร์กิตเบรกเกอร์ทั่วไปยังช่วยป้องกันหัวติดตั้งและสามารถตัดกระแสไฟทั่วทั้งโรงเรือนได้พร้อมๆ กัน

อย่างไรก็ตามกระแสลัดวงจรไม่ว่าจะใหญ่แค่ไหนก็ไม่สิ้นสุดเช่นกัน ขนาดของปัญหาที่เขาสามารถทำได้นั้นได้รับผลกระทบจากระยะเวลาการให้ความร้อนและพารามิเตอร์ของรูปแบบการจ่ายไฟ

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

สถานการณ์ที่กล่าวถึงข้างต้นมีลักษณะทั่วไปหรือวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่เกี่ยวข้อง ในกรณีส่วนใหญ่ สิ่งอำนวยความสะดวกทั้งที่อยู่อาศัยและอุตสาหกรรมจะได้รับไฟฟ้าจากเครือข่าย แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 220 หรือ 380 โวลต์ ปัญหากับสายไฟ DC มักเกิดขึ้นในรถยนต์

ซึ่งช่วยให้กระแสไฟส่วนเกินถูกปล่อยลงสู่พื้นได้อย่างอิสระ วิธีนี้สามารถใช้ได้เมื่อไม่ทราบคุณสมบัติของแหล่งจ่ายไฟ โมเมนตัมอัพโฟลว์ของวงจรที่พิจารณาจะคำนวณจากการประมาณการของกระแสลัดวงจรที่จุดเริ่มต้น

หลังจากเกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่ขั้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสกระแสไฟผิดจะลดลงตามมาตราส่วนสามเวลาที่สอดคล้องกับสามกระแส ดังนั้นด้วยค่าอิมพีแดนซ์ในหน่วยที่ลดลงและความเข้มเล็กน้อยของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นที่เทอร์มินัล มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสไฟลัดวงจรเท่ากับกระแสเริ่มต้น ในกรณีที่ไฟดับ กระแสไฟฟ้าขัดข้องจะขึ้นอยู่กับระยะห่างของไฟดับ

มีความแตกต่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟสองประเภทหลักและประเภทที่สำคัญ ประเด็นคือทางผ่าน กระแสสลับป้องกันส่วนประกอบเพิ่มเติมของความต้านทานที่เรียกว่าปฏิกิริยาและเนื่องจากลักษณะคลื่นของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในตัวมัน ตัวเหนี่ยวนำและความจุตอบสนองต่อกระแสสลับ กระแสไฟลัดของหม้อแปลงไฟฟ้าถูกจำกัดไม่เพียงแค่ความต้านทานแบบแอคทีฟ (หรือโอห์มมิก นั่นคือ ตัวต้านทานที่สามารถวัดได้ด้วยตัวทดสอบขนาดพกพา) แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบอุปนัยด้วย โหลดประเภทที่สองเป็นแบบคาปาซิทีฟ เทียบกับเวกเตอร์ปัจจุบันที่ใช้งานอยู่ เวกเตอร์ของส่วนประกอบปฏิกิริยาจะถูกปฏิเสธ กระแสอุปนัยล้าหลังและกระแสคาปาซิทีฟนำไปสู่ ​​90 องศา

สูตรคำนวณกระแสลัดวงจร

ชุดซอฟต์แวร์จำนวนมากได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อคำนวณกระแสลัดวงจรตามมาตรฐาน ขั้นสูงสุดสามารถคำนึงถึงลักษณะไดนามิกของการลัดวงจรและยังสามารถเรียกใช้การจำลอง ที่ เครือข่ายสามเฟสสำหรับความล้มเหลวระยะไกลของเครื่องหมุน กระแสตรงไฟฟ้าลัดวงจรสามารถคำนวณได้โดยใช้

ศัพท์เฉพาะสำหรับผู้ประกอบการระบบไฟฟ้า



ค่านี้เป็นส่วนหนึ่งของข้อมูลสำคัญที่แลกเปลี่ยนกัน

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งและแบบน้ำมัน

หม้อแปลงน้ำมันอยู่ภายในภาชนะโลหะที่บรรจุน้ำมันแร่ ซึ่งมีหน้าที่สองประการ ฉนวนระหว่างขดลวดกับดิน

ตัวอย่างความแตกต่างในพฤติกรรมของโหลดที่มีส่วนประกอบรีแอกทีฟคือลำโพงทั่วไป ผู้ชื่นชอบเสียงเพลงดังเกินพิกัดจนสนามแม่เหล็กกระแทกดิฟฟิวเซอร์ไปข้างหน้า ขดลวดหลุดออกจากแกนและจะไหม้ทันทีเนื่องจากส่วนประกอบอุปนัยของแรงดันไฟฟ้าลดลง

เพื่อขจัดความร้อนที่เกิดจากทองแดง เอฟเฟกต์จูลและธาตุเหล็กสำหรับกระแสฮิสเทรีซิสและปรสิต พวกเขามักจะได้รับสารกันบูดน้ำมัน ซึ่งเป็นภาชนะทรงกระบอกที่ขยายใหญ่ขึ้นซึ่งมีความจุประมาณหนึ่งในสิบของความจุ เพื่อให้ของเหลวสามารถไหลออกมาได้เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ตัวกรองซิลิกาเจลช่วยให้ผู้ควบคุมความสอดคล้องติดต่อกับอากาศภายนอก ป้องกันไม่ให้ความชื้นเข้าสู่ความแข็งไดอิเล็กตริกของน้ำมัน อย่างไรก็ตาม ต้องเปลี่ยนแผ่นกรองเป็นระยะ

อีกทางเลือกหนึ่งคือเพิ่มแรงดันให้กับตัวถังโดยการใส่อากาศแห้งหรือผ้าห่มไนโตรเจนไว้ด้านบน ซึ่งช่วยให้ของเหลวขยายตัวได้โดยไม่ทำให้ตัวถังเปลี่ยนรูป หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งสามารถอยู่ในอากาศหรือมีขดลวดเรซินในตัว พวกเขาไม่ต้องการ การซ่อมบำรุงในทางปฏิบัติและเป็นที่นิยมในสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้สูง

ประเภทของไฟฟ้าลัดวงจร

กระแสไฟลัดอาจเกิดขึ้นในวงจรต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อกับแหล่งต่าง ๆ ของกระแสตรงหรือกระแสสลับ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการบวกตามปกติซึ่งเชื่อมต่อกับเครื่องหมายลบอย่างกะทันหันโดยข้ามส่วนของข้อมูล

แต่ด้วยกระแสสลับมีทางเลือกมากกว่า เฟสเดียวปัจจุบันไฟฟ้าลัดวงจรเกิดขึ้นเมื่อเฟสเชื่อมต่อกับเป็นกลางหรือต่อสายดิน ในเครือข่ายสามเฟส การติดต่อที่ไม่ต้องการระหว่างสองเฟสอาจเกิดขึ้น แรงดันไฟตั้งแต่ 380 ขึ้นไป (เมื่อส่งกำลังไปยัง ระยะทางไกลบนสายไฟ) โวลต์ยังสามารถทำให้เกิดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ รวมถึงการอาร์คแฟลชในขณะที่เปลี่ยน สามารถปิดสายไฟทั้งสาม (หรือสี่เส้นพร้อมกับสายกลาง) พร้อมกันได้ และกระแสไฟลัดวงจรสามเฟสจะไหลผ่านสายเหล่านี้จนกว่าระบบป้องกันอัตโนมัติจะทำงาน

หม้อแปลงที่เติมน้ำมันจะมีกำลังมากกว่าแต่มีขนาดใหญ่กว่าและต้องการค่าติดตั้งและบำรุงรักษาที่สูงขึ้น ผู้ผลิตติดตั้งแผ่นโลหะที่มีขนาดพื้นฐานเล็กน้อย กำลังไฟฟ้า แรงดันหลัก แรงดันทุติยภูมิ กระแสหลัก กระแสทุติยภูมิ แรงดันไฟลัดวงจร ขดลวด และการเชื่อมต่อแบบคลัสเตอร์ นอกจากนี้ยังมีการระบุระดับฉนวน: สำหรับแรงดันทดสอบหลักที่ความถี่อุตสาหกรรม 50 kV และพัลส์บรรยากาศ 125 kV และสำหรับแรงดันไฟฟ้าทดสอบที่ความถี่อุตสาหกรรม 8 kV เท่านั้น

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด ในโรเตอร์และสเตเตอร์ เครื่องจักรไฟฟ้า(มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) และหม้อแปลงไฟฟ้า บางครั้งปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อเกิดการลัดวงจรระหว่างทางเลี้ยว ซึ่งลวดที่อยู่ติดกันจะสร้างวงแหวน วงปิดนี้มีความต้านทาน AC ต่ำมาก ความแรงของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเพิ่มขึ้น ทำให้ทั้งเครื่องร้อนขึ้น ที่จริงแล้ว หากเกิดภัยพิบัติเช่นนี้ คุณไม่ควรรอจนกว่าฉนวนทั้งหมดจะละลายและมอเตอร์ไฟฟ้ามีควัน ต้องหมุนขดลวดของเครื่อง ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ เช่นเดียวกับกรณีเหล่านั้นเมื่อเนื่องจาก "การสลับ" กระแสไฟลัดของหม้อแปลงไฟฟ้าได้เกิดขึ้น ยิ่งฉนวนเกิดรอยไหม้น้อย การกรอกลับจะง่ายกว่าและถูกกว่า

การคำนวณกระแสลัดวงจร

ไม่ว่าปรากฏการณ์นี้หรือปรากฏการณ์นั้นจะเกิดภัยพิบัติเพียงใด การประเมินเชิงปริมาณก็มีความสำคัญสำหรับวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ สูตรกระแสลัดวงจรคล้ายกับกฎของโอห์มมาก เพียงต้องการคำอธิบาย ดังนั้น:

ฉันลัดวงจร = Uph / (Zn + Zt),

ฉัน k.z. - ค่ากระแสลัดวงจร A;

อัพ- แรงดันเฟส, ที่;

Zn คือความต้านทานรวม (รวมถึงองค์ประกอบปฏิกิริยา) ของวงจรลัดวงจร

Zt คือความต้านทานรวม (รวมถึงส่วนประกอบที่เกิดปฏิกิริยา) ของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง (กำลัง) โอห์ม

อิมพีแดนซ์ถูกกำหนดให้เป็นด้านตรงข้ามมุมฉากของรูปสามเหลี่ยมมุมฉากซึ่งขาเป็นค่าความต้านทานเชิงแอคทีฟและปฏิกิริยา (อุปนัย) ง่ายมาก คุณต้องใช้ทฤษฎีบทพีทาโกรัส

ค่อนข้างบ่อยกว่าสูตรกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ในทางปฏิบัติมีการใช้เส้นโค้งที่ได้จากการทดลอง พวกเขาเป็นตัวแทนของการพึ่งพาค่าของ I k.z. เกี่ยวกับความยาวของตัวนำ ส่วนตัดขวางของเส้นลวด และกำลังไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้า. แผนภูมิคือชุดของเส้นเลขชี้กำลังจากมากไปน้อย ซึ่งเหลือเพียงการเลือกเส้นที่เหมาะสมเท่านั้น วิธีการนี้ให้ผลลัพธ์โดยประมาณ แต่ความแม่นยำนั้นเหมาะสมกับความต้องการในทางปฏิบัติของวิศวกรแหล่งจ่ายไฟ

กระบวนการเป็นอย่างไร

ทุกอย่างดูเหมือนจะเกิดขึ้นทันที มีเสียงฮัมเพลง แสงไฟหรี่ลงและดับลงทันที ในความเป็นจริง เช่นเดียวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพใดๆ กระบวนการนี้สามารถยืดออกทางจิตใจ ชะลอความเร็ว วิเคราะห์ และแบ่งออกเป็นขั้นตอนต่างๆ ก่อนเริ่มมีช่วงเวลาฉุกเฉิน วงจรจะมีลักษณะเฉพาะด้วยค่ากระแสคงที่ซึ่งอยู่ในโหมดระบุ ทันใดนั้น อิมพีแดนซ์ลดลงอย่างรวดเร็วจนเกือบเท่ากับศูนย์ ส่วนประกอบอุปนัย (มอเตอร์ไฟฟ้า โช้ก และหม้อแปลงไฟฟ้า) ของโหลดในเวลาเดียวกัน ทำให้กระบวนการเติบโตในปัจจุบันช้าลง ดังนั้นในไมโครวินาทีแรก (สูงสุด 0.01 วินาที) กระแสไฟลัดของแหล่งจ่ายแรงดันยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติและลดลงเล็กน้อยเนื่องจากการเริ่มมีอาการชั่วคราว ในเวลาเดียวกัน EMF ของมันค่อยๆ ไปถึงศูนย์ จากนั้นจึงผ่านเข้าไปและตั้งค่าไว้ที่ค่าคงที่ ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่ากระแสไฟลัดวงจร I ขนาดใหญ่ กระแสเอง ณ เวลาของกระบวนการชั่วคราวคือผลรวมขององค์ประกอบแบบธาตุเป็นระยะและแบบ aperiodic มีการวิเคราะห์รูปร่างของกราฟกระบวนการซึ่งส่งผลให้สามารถกำหนดได้ ค่าคงที่เวลา ขึ้นอยู่กับมุมเอียงของเส้นสัมผัสเส้นโค้งความเร่ง ณ จุดเปลี่ยนผัน (อนุพันธ์อันดับแรก) และเวลาหน่วง ซึ่งกำหนดโดยค่าขององค์ประกอบปฏิกิริยา (อุปนัย) ของความต้านทานรวม


กระแสไฟลัดวงจร

ในวรรณคดีทางเทคนิค มักพบคำว่า "กระแสไฟลัดวงจร" คุณไม่ควรกลัวแนวคิดนี้ มันไม่ได้น่ากลัวเลย และไม่เกี่ยวกับไฟฟ้าช็อต แนวคิดนี้หมายถึงค่าสูงสุดของ I k.z ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับซึ่งมักจะถึงค่าในครึ่งระยะเวลาหลังจากสถานการณ์ฉุกเฉินเกิดขึ้น ที่ความถี่ 50 Hz ระยะเวลาคือ 0.2 วินาที และครึ่งเวลาคือ 0.1 วินาทีตามลำดับ ในขณะนี้ ปฏิสัมพันธ์ของตัวนำที่อยู่ใกล้กันถึงระดับความเข้มข้นสูงสุด กระแสไฟฟ้าลัดวงจรถูกกำหนดโดยสูตรซึ่งในบทความนี้ไม่ได้มีไว้สำหรับผู้เชี่ยวชาญและไม่ใช่แม้แต่สำหรับนักเรียนก็ไม่สมเหตุสมผล มีอยู่ในวรรณกรรมและตำราเฉพาะทาง ในตัวของมันเอง นิพจน์ทางคณิตศาสตร์นี้ไม่ได้ยากเป็นพิเศษ แต่ต้องการความคิดเห็นที่ค่อนข้างใหญ่โตซึ่งทำให้ผู้อ่านเข้าใจทฤษฎีของวงจรไฟฟ้าได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น


ไฟฟ้าลัดวงจรที่มีประโยชน์

ดูเหมือนว่าข้อเท็จจริงที่แน่ชัดก็คือไฟฟ้าลัดวงจรเป็นปรากฏการณ์ที่เลวร้าย ไม่เป็นที่พอใจ และไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง อย่างดีที่สุด มันสามารถนำไปสู่การดับไฟของโรงงาน การปิดอุปกรณ์ป้องกันฉุกเฉิน และที่แย่ที่สุด คือความเหนื่อยหน่ายของสายไฟและแม้แต่ไฟไหม้ ดังนั้น ความพยายามทั้งหมดจะต้องมุ่งเน้นไปที่การหลีกเลี่ยงหายนะนี้ อย่างไรก็ตาม การคำนวณกระแสลัดวงจรมีความหมายที่แท้จริงและใช้ได้จริง มีการคิดค้นวิธีการทางเทคนิคมากมายที่ทำงานในโหมดค่ากระแสสูง ตัวอย่างเป็นเรื่องปกติ เครื่องเชื่อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนโค้งซึ่งในขณะดำเนินการเกือบจะลัดวงจรอิเล็กโทรดด้วยการต่อสายดิน อีกประเด็นหนึ่งคือระบอบการปกครองเหล่านี้มีลักษณะระยะสั้น และพลังของหม้อแปลงไฟฟ้าทำให้สามารถทนต่อการโอเวอร์โหลดเหล่านี้ได้ เมื่อทำการเชื่อมที่จุดสัมผัสของปลายอิเล็กโทรด กระแสขนาดใหญ่จะไหลผ่าน (วัดเป็นหลายสิบแอมแปร์) อันเป็นผลมาจากความร้อนที่เพียงพอถูกปล่อยออกมาเพื่อหลอมโลหะในพื้นที่และสร้างรอยต่อที่แข็งแรง


วิธีการป้องกัน

ในช่วงปีแรกๆ ของการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิศวกรรมไฟฟ้า เมื่อมนุษยชาติยังคงทดลองอย่างกล้าหาญ แนะนำอุปกรณ์ไฟฟ้า ประดิษฐ์ ประเภทต่างๆเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มอเตอร์ และแสงสว่าง ปัญหาที่เกิดขึ้นในการปกป้องอุปกรณ์เหล่านี้จากการโอเวอร์โหลดและกระแสไฟลัดวงจร วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดคือการติดตั้งองค์ประกอบที่หลอมละลายได้เป็นอนุกรมพร้อมกับโหลด ซึ่งถูกทำลายโดยความต้านทานความร้อนหากกระแสเกินค่าที่ตั้งไว้ ฟิวส์ดังกล่าวให้บริการผู้คนในปัจจุบัน ข้อดีหลักของพวกเขาคือความเรียบง่าย ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนต่ำ แต่พวกเขาก็มีข้อเสีย ความเรียบง่ายของ "ไม้ก๊อก" (เนื่องจากผู้ถืออัตราการหลอมละลายถูกเรียกสำหรับรูปร่างเฉพาะของพวกเขา) กระตุ้นให้ผู้ใช้หลังจากความเหนื่อยหน่ายไม่ใช่ปรัชญาเจ้าเล่ห์ แต่เพื่อแทนที่องค์ประกอบที่ล้มเหลวด้วยลวดแรกคลิปหนีบกระดาษและแม้กระทั่ง เล็บที่มาถึงมือ เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าการป้องกันกระแสลัดวงจรดังกล่าวไม่ทำหน้าที่อันสูงส่งหรือไม่?

ในโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อขจัดพลังงานวงจรโอเวอร์โหลด เบรกเกอร์วงจรเริ่มใช้เร็วกว่าในอพาร์ตเมนต์ แต่ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา "ปลั๊ก" ถูกแทนที่ด้วยส่วนใหญ่ "เครื่องอัตโนมัติ" สะดวกกว่ามากไม่สามารถเปลี่ยนได้ แต่เปิดขึ้นโดยกำจัดสาเหตุของไฟฟ้าลัดวงจรและรอให้องค์ประกอบความร้อนเย็นลง บางครั้งหน้าสัมผัสของพวกเขาหมดไฟซึ่งในกรณีนี้ควรเปลี่ยนและไม่พยายามทำความสะอาดหรือซ่อมแซม ออโตมาตาส่วนต่างที่ซับซ้อนกว่าด้วยราคาสูงไม่นานเกินปกติ แต่ตามหน้าที่โหลดของพวกมันกว้างกว่า พวกมันจะปิดแรงดันไฟฟ้าในกรณีที่กระแสไฟรั่ว "ไปทางด้านข้าง" น้อยที่สุด ตัวอย่างเช่น เมื่อบุคคลถูกกระแทกโดย กระแสไฟฟ้า.


ในชีวิตประจำวันไม่แนะนำให้ทดลองกับไฟฟ้าลัดวงจร

หน้า 1


การพึ่งพากระแสลัดวงจรสามเฟสตามความยาวและหน้าตัดของสายเคเบิลที่มีตัวนำทองแดงในเครือข่าย 380 V เมื่อขับเคลื่อนโดยหม้อแปลง 750 kVA (IR 8%.

ความแรงของกระแสไฟลัดที่ขั้วมอเตอร์ขึ้นอยู่กับกำลังของหม้อแปลงจ่ายไฟ ความยาวและส่วนตัดขวางของสายต่อ

ความแรงของกระแสลัดวงจรมักจะคำนวณโดยใช้วิธีไม่มีความต้านทาน สาระสำคัญของวิธีการคือการกำหนดค่าความต้านทานของแต่ละองค์ประกอบของระบบจากนั้นรวมความต้านทาน (รวม) ของเครือข่ายทั้งหมดจากแหล่งจ่ายพลังงานไปยังไซต์ที่มีข้อบกพร่องและตามขนาดของความต้านทานทั้งหมด - ระยะสั้น ความแรงของกระแสวงจร ในกรณีนี้ ความต้านทานของแต่ละส่วนของเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกันจะอ้างอิงถึงแรงดันไฟฟ้าของการลัดวงจร


ความแรงของกระแสไฟลัดที่เกิดขึ้นในส่วนสวิตซ์สามารถจำกัดได้โดยการแนะนำความต้านทานเข้าไปในส่วนนี้ และกระแสไฟในการทำงานของโรเตอร์จะต้องผ่านความต้านทานดังกล่าวเฉพาะในระหว่างการเปลี่ยนเท่านั้น หลังมีความจำเป็นเพื่อไม่ให้สูญเสียความร้อนมากเกินไป


หากกระแสไฟลัดวงจรเกิน 2000 A/V

การวัดกระแสลัดวงจรในเซลล์กัลวานิกด้วยค่าต่ำ ความต้านทานภายในยากเพราะความผูกพัน เครื่องมือวัด(มิลลิแอมป์มิเตอร์หรือแอมมิเตอร์) เพิ่มความต้านทานของวงจรและบิดเบือนค่าที่แท้จริงของกระแส

กำหนดกระแสลัดวงจรของแบตเตอรี่หากกระแสไฟ 2 A ปล่อยพลังงาน 24 W ในวงจรภายนอกและที่กระแส 5 A กำลัง 30 W หา พลังสูงสุดซึ่งสามารถโดดเด่นในห่วงโซ่

ในการคำนวณความแรงของกระแสลัดวงจรในเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 1,000 V จำเป็นต้องทราบความต้านทานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลง สายส่ง และองค์ประกอบอื่นๆ

เพื่อจำกัดความแรงของกระแสลัดวงจรที่เกิดขึ้นเมื่ออาร์คเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดในตัวตกตะกอนไฟฟ้าสถิต และเพื่อดับอาร์คในวงจร ขดลวดปฐมภูมิหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงต่อแบบอนุกรม ความต้านทานบัฟเฟอร์ (รีโอสแตท) BS

จาก; / - ความแรงของกระแสลัดวงจร A; R - ความต้านทานตัวนำ, โอห์ม; เสื้อ - เวลาลัดวงจร s; cpr - ความจุความร้อนของวัสดุตัวนำ J / / (กก. - K); นาย - มวลของตัวนำกก.

ค่าของกระแสลัดวงจรที่คำนวณด้วยวิธีนี้ทำให้สามารถตรวจสอบความสอดคล้องของค่าแคตตาล็อกของความเสถียรทางความร้อน (ความร้อน) และไดนามิก (ช็อต) ของอุปกรณ์ที่เลือกกับค่าที่คำนวณได้ของ กระแสไฟลัดวงจร

สูตรใดใช้กำหนดกระแสลัดวงจร

Ijmn ใกล้เคียงกับความแรงของกระแสไฟฟ้าลัดวงจร เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้ามากขึ้นด้วยการเพิ่มความเร็วของโรเตอร์อีก