Короткое замыкание внутри корпуса может привести к возгоранию компьютера или телевизора да или нет

Обновлено: 18.04.2024

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ – это электрическое соединение разных фаз или потенциалов электроустановки между собой или с землей, не предусмотренное в нормальном режиме работы, при котором в проводниках, в месте контакта, резко возрастает сила тока, превышая максимально допустимые величины.

Если же говорить простым языком, короткое замыкание – это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи.

Как вы заметили, акцент на том, что короткое замыкание в электрической цепи - это именно незапланированный, не предусмотренный процесс, сделан не зря, ведь, по большому счету, контролируемое замыкание (некоторые еще назывыают его по-аналогии длинным) запускает электроприборы. Все они включаются в розетку, и, так или иначе, фазный провод, посредством электроприбора соединяется с нулевым, но короткого замыкания при этом не происходит, давайте разберемся почему.

Почему происходит короткое замыкание

I=U/R

где I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление.

Любой электроприбор в квартире, включающийся в розетку, это активное сопротивление (R – в формуле), напряжение в бытовой электросети вам должно быть известно – 220В-230 В и оно практически не меняется. Соответственно, чем выше сопротивление электроприбора (или материала, проводника и т.д.) включаемого в сеть, тем меньше величина тока, так, как зависимость между этими величинами обратно пропорциональная.

Теперь представьте, что мы включаем в сеть электроприбор практически без сопротивления, допустим его величина R=0.05 Ом, считаем, что тогда будет с силой тока по закону Ома.

I=220В(U)/0,05(Ом)=4400А

В результате получается очень высокий ток, для сравнения стандартная электрическая розетка в нашей квартире, выдерживает лишь ток 10-16А, а у нас по расчетам 4,4 кА.

Современные медные провода, используемые в проводке, имеют настолько хорошие показатели электрической проводимости, что их сопротивление, при относительно небольшой длине, можно принять за ноль. Соответственно, прямое соединение фазного и нулевого провода, можно сравнить, с подключением к сети электроприбора, с очень низким сопротивлением. Чаще всего, в бытовых условиях, мы сталкиваемся именно с таким типом короткого замыкания.

Конечно, это очень грубый пример, в реальных условиях, при расчете силы тока при коротком замыкании, учитывать приходится гораздо больше показателей, таких как: сопротивление всей линии проводов, идущих к вам, соединений, дополнительного оборудования сети и даже дуги образующейся при коротком замыкании, а также некоторых других.Поэтому, чаще всего, сопротивление будет выше тех 0,05 Ом, что мы взяли в расчете, но общий принцип возникновения КЗ и его разрушительных эффектов понятен.

Почему короткое замыкание так называется

Подключая какую-то нагрузку к сети, например, утюг, телевизор или любой другой электроприбор, мы создаём сопротивление для протекания электрического тока.
Если же мы умышленно или случайно соединим, например, фазу и ноль напрямую, без нагрузки, мы, в каком-то смысле, укорачиваем путь, делаем его коротким.

Поэтому, короткое замыкание и называют коротким, подразумевая движение электронов по кротчайшему пути, без сопротивления.

Чем опасно короткое замыкание

Самая значительная опасность при коротком замыкании – это большая вероятность возникновения пожара.

При значительном увеличении силы тока, которое происходит при КЗ, выделяется большое количество теплоты в проводниках, что вызывает разрушение изоляции и возгорание.
Кроме того, в быту, чаще всего происходит дуговое короткое замыкание, при котором, между проводниками в месте КЗ, возникает мощнейший электрический разряд, который нередко воспламеняет окружающие предметы.

Так же не стоит забывать про опасность поражения электрическим током или резким выделением тепла человека, которая так же достаточно высока.

Из менее опасных последствий, происходящих при КЗ, стоит отменить значительное снижение напряжения в электрической сети особенно в месте его возникновения, что негативно влияет на различные электроприборы, в частности оснащенные двигателями. Также, не стоит забывать про сильное электромагнитное воздействие на чувствительное к этому оборудование.

Как видите, последствия от возникновения короткого замыкания могут быть очень серьезными, поэтому, при проектировании любой электроустановки и монтаже электропроводки, необходимо предусмотреть защиту от короткого замыкания.

Защита от короткого замыкания

Большинство современных способов защиты от короткого замыкания основаны на принципе разрыва электрической цепи, при обнаружении КЗ.

Самые простые устройства, которые есть во многих электроприборах, защищающие от последствий коротких замыканий – это плавкие предохранители.

Чаще всего, плавкий предохранитель представляет собой проводник, рассчитанный на определенный предельный ток, который он сможет пропускать через себя, при превышении этого значения, проводник разрушается, тем самым разрывая электрическую цепь. Плавкий предохранитель - это самый слабый участок электрической цепи, который первый выходит из строя под действием высокого тока, тем самым защищает все остальные элементы.

Для защиты от коротких замыканий в квартире или доме, используются автоматические выключатели -АВ (чаще всего их называют просто автоматы), они устанавливаются на каждую группу электрической сети.

Каждый автоматический выключатель рассчитан на определенный рабочий ток, при превышении которого он разрывает цепь. Это происходит либо с помощью теплового расцепителя, который при нагреве, вследствие протекания высокого тока, механически разъединяет контакты, либо с помощью электромагнитного.

Принцип работы автоматических выключателей — это тема отдельной статьи, о них мы поговорим в другой раз. Сейчас же, хочу еще раз напомнить, что от короткого замыкания не спасает УЗО, его предназначение совсем в другом.

Для того, чтобы правильно выбрать защитный автоматический выключатель, делаются расчеты величины возможного тока короткого замыкания для конкретной электроустановки. Чтобы в случае, если КЗ произойдёт, автоматика сработала оперативно, не пропустив резко возросший ток и не сгорев от него, не успев разорвав цепь.

Причины короткого замыкания

Чаще всего в бытовых условиях квартиры или частного дома, короткое замыкание возникает по нескольким причинам, основные из которых:

- в следствии нарушения изоляции электрических проводов или мест их соединений. Факторов приводящих к этому достаточно много, здесь и банальное старение материалов, и механическое повреждение, и даже загрязнения изоляторов.

- из-за случайного или преднамеренного соединения проводников с различным потенциалом, чаще всего фазного и нулевого. Это может быть вызвано ошибками при работе с электропроводкой под напряжением, неисправностью электроприборов, случайным попаданием проводников на контактные группы и т.д.

Поэтому, очень важно ответственно относится как к монтажу электроустановки, так и к её эксплуатации и обслуживанию.

Будьте аккуратны и осмотрительны при обращении с электрическими приборами и оборудованием, не включайте их в сеть если они повреждены или открыты. Не хватайтесь за электрические провода, если точно не знаете, что они не под напряжением.

Ну и как всегда, если у вас есть что добавить, вы нашли неточности или ошибки – обязательно пишите в комментариях к статье, кроме того задавайте свои вопросы, делитесь полезным опытом.

Эксплуатация различных электрических приборов в быту связана с потреблением огромных объемов электроэнергии. При нарушении условий эксплуатации, возникновении различных аварийных режимов может произойти возгорание проводки в квартире. Что впоследствии угрожает возгоранием помещения и существенными убытками.

Классификация и особенности электротехнических причин пожара

При промышленном, бытовом использовании сохраняется вероятность опасного действия электротока. Это тепловые проявления, искрения.

При некоторых условиях такие изменения приводят к началу возгорания. Причины возникновения пожаров от электрического тока классифицированы, определены их предпосылки и условия возникновения.

Причины пожаров

Воспламенение кабелей может произойти по следующим причинам:

Перегрузка на линии. При подключении нескольких мощных потребителей токопроводящие участки начинают сильно греться. При превышении критической температуры происходит возгорание проводки и отделочных материалов.
Короткое замыкание. При контакте жил возникает дуга, температура которой настолько высока, что происходит плавление металла и разрушение несущих конструкций. Часто это происходит из-за механических повреждений или износа изоляции.
Окисление контактов. В процессе эксплуатации металл в них окисляется, возрастает сопротивление, возникает пожар из-за электропроводки, которая долгое время не проверялась и не обслуживалась.
Прокладка линий по легковоспламеняющимся материалам. Характерно для открытой проводки, когда кабели укладываются в пластиковые коробы, не имеющие класса защиты от огня. Изделия воспламеняются, как от сильного нагревания, так и от вспышки короткого замыкания.
Поврежденный силовой питающий кабель от бытовых приборов. Дефекты возникают в местах сгиба, сращивания, вследствие воздействия огня или случайного пореза.

Если загорелась электропроводка, нужно знать, как действовать в экстремальной ситуации, чтобы выйти из нее с минимальными моральными и материальными потерями.

Опасность короткого замыкания

Повреждение изоляции силового кабеля, проводки провоцируют короткое замыкание.

Короткое замыкание, как одна из причин возникновения пожаров

Оно возникает по нескольким причинам:

длительная эксплуатация электрооборудования без проверки его безопасности;
физическое старение проводки;
неправильный выбор сечения провода при монтаже;
ошибки в соединении проводов;
механическое нарушение изоляции.

При любом повреждении изоляционных материалов кабеля начинает происходить утечка электротока, внутри системы появляются токи короткого замыкания.

Процесс может завершиться аварийно – мощным формированием искр, пламени в месте повреждения изоляции. При наличии рядом горючих, легковоспламеняющихся веществ чрезвычайно высока опасность возгорания.

Порядок действий при выявлении первых признаков возгорания

Яркий признак неисправности проводки

Признаки того, что горит проводка:

лампочка начинает мигать, со временем гаснет;
в помещении может запахнуть горелой пластмассой;
возникновение треска, идущего от стен или монтажных коробок;
появление белого или черного дыма;
потемнение стен в местах прокладки кабеля.

В случае возгорания электропроводки, если есть возможность, необходимо обесточить квартиру

При возгорании электропроводки следует принять следующие меры:

Сохранять спокойствие, внушить себе и окружающим, что ситуация под контролем и ее ликвидация — дело несложное и безопасное.
Если есть такая возможность, обесточить квартиру — выкрутить пробки, выключить автомат.
Распорядиться, чтобы женщины, дети немедленно вышли в подъезд, начали оповещать соседей по дому и вызывать пожарную команду.
Закрыть окна и двери, чтобы прекратить доступ кислорода к пламени.
Намочить полотенце и обмотать им лицо для защиты органов дыхания от токсичного дыма.
Пригнуться или ползком обследовать помещения в поисках очага пожара.
Отключить все бытовые приборы от сети. После этого набросить на горящее устройство одеяло, плед или другую плотную ткань. Если рядом есть цветы в вазонах, можно воспользоваться находящимся в них грунтом.
Приступить к тушению пожара, используя для этого все доступные способы.

Если ситуация некритическая, нужно отключить свет и провести обследование розеток, выключателей и монтажных коробок. Пожар из-за проводки чаще всего возникает в этих местах при наличии некачественных скруток и контактов. Признаком дефекта является оплавленная пластмасса, копоть и почерневшие стены. Кабель может перегореть и в штробе. Определить это можно с помощью тестера. В таком случае придется менять часть проводки.

Возникновение электрической дуги

При эксплуатации электрооборудования возможно формирование электрической дуги. Это явление имеет полезные свойства – используется при выплавке сплавов, выполнении электросварки металлов.

Строение электрической дуги

Если электрическая дуга появляется в устройствах электроснабжения – бытовых или промышленных, возникает серьезная опасность поражения током, возникновения пожара.

Электрический разряд передается в окружающую среду – воздух, масло, используемое для трансформаторов, вакуум.

Разряд описывают как взрыв, он сопровождается громким, резким звуком, выделением тепла, прохождением в стволе дуги большого тока.

Способы гашения горящей проводки

Использование водного или пенного огнетушителя разрешено только после полного отключения электричества

Если горит проводка, ее следует незамедлительно погасить, чтобы предотвратить распространение огня. Если этого не сделать сразу, пожар может охватить все помещения и перекинуться на соседние квартиры.

Для тушения горящего кабеля можно использовать огнетушители следующих типов:

Водные и пенные. Образуют большой объем водной пены, перекрывающей доступ кислорода к тлеющему или горящему материалу. Пена проводит ток, поэтому использовать огнетушители допускается только при условии отключения электричества.
Порошковые. Изделия отличаются компактностью и удобством применения на линиях, находящихся под напряжением до 380 В. Покрывают очаг возгорания непроницаемым для воздуха слоем, в результате чего горение прекращается. Не могут использоваться в условиях сильной тяги и на вертикальных поверхностях.
Углекислотные. Являются наиболее эффективным средством тушения пожара. Подаваемая струя имеет высокое давление и низкую температуру. В результате воздействия происходит устранение пламени и одновременное охлаждение тлеющих предметов. Предназначены для тушения установок под напряжением до 10000 В.

Инструкции по применению огнетушителей нанесены на их корпуса. Перед приобретением следует их прочитать и уточнить срок годности. Утилизация огнетушителей должна проводиться в специализированных организациях.

Увеличение переходного сопротивления

В местах соединения проводов, крепления их к контактным элементам или токоприёмникам приборов может произойти рост переходного сопротивления.

Процесс измерения сопротивления переходных контактов

Проблема возникает, если мастер допустил ошибки при монтаже проводки или электроприборов:

Рост переходного сопротивления провоцирует короткое замыкание, которое может привести к пожару.

Перегрузка электроцепей

К пожароопасным явлениям относится перегрузка цепей питания. Она происходит из-за неправильной, аварийной работы электроустановок, которая сопровождается повышением токовых нагрузок до предельно допустимых.

Возникновение пожара в следствии перегрузки электроцепей

Такое явление вызывают:

перенапряжение в электросети;
наличие неполного короткого замыкания в системе;
заниженная к требуемой мощность двигателя, используемого в электроустановке;
неправильная работа механизма, запускаемого электродвигателем;
заедание вала электродвигателя;
аварийная работа трехфазного двигателя на двух фазах.

Пожарная опасность из-за перегрузки цепей питания увеличивается, когда выполняется увеличение мощности электропотребления сверх произведенных расчетов.

Перенапряжение сети

Электрические причины пожаров связаны с перенапряжением электросети или скачкообразным повышением напряжения внутри сети. Длится оно очень непродолжительное время – менее секунды, но приводит к выходу из строя оборудования, провоцирует возгорания.

Пример временного и импульсного перенапряжения электросети

Сетевое перенапряжение вызывают короткие замыкания, оно наблюдается при возникновении высокого напряжения в низковольтных сетях, при грозовых ударах, попадающих в электроустановки.

Перенапряжение сети опасно ростом токовой нагрузки в части электросети. Оно провоцирует короткие замыкания, аварийную работу ламп накаливания, значительное увеличение теплоотдачи от электроприборов. Увеличивается вероятность выхода из строя дорогостоящих электроприборов, оборудования.

Искрение

Часто возникает пожароопасное искрение в электроустановках. Оно происходит при аварийных ситуациях, наблюдается и при нормальной работе оборудования.

Искрение электроустановок, как одна из причин возникновения пожаров

Искры образуются после включения-выключения рубильников, выключателей, в месте неправильного соединения проводов, их некачественной изоляции. Когда начинается искрение, происходит значительное увеличение температуры.

Такого изменения достаточно для возникновения пожара. Его вероятность увеличивает наличие легковоспламеняющихся предметов, которые находятся о области распространения искр – дерева, бумаги, пластика, горючих жидкостей или масел.

Другие электротехнические причины пожаров

Существуют случаи возникновения пожаров, связанные с состояние электропроводки, бытовых или промышленных электрических приборов.

Пожар в следствии теплового воздействия обогревателя

В список входят:

попадание электротока на металлические конструкции сооружений или зданий из-за их соприкосновения с проводами, находящимися под напряжением;
тепловое воздействие электроприборов;
аварийная работа ламп накаливания;
неправильная эксплуатация люминесцентных светильников.

Меры защиты

Возгорание проводки в квартире куда проще предупредить, чем пытаться восстанавливать от последствий пожара. Поэтому для предотвращения возгорания проводки следует соблюдать определенные меры безопасности:

На этапе монтажа или замены электропроводки необходимо предусматривать запас по сечению кабеля. Это позволит увеличить мощность в случае подключения какого-либо нового прибора без угрозы возгорания.
Обеспечить изоляцию проводов от горючих материалов прокладкой из негорючих. К примеру, на деревянных стенах актуально использовать специальную гофрированную трубу, текстолитовую полосу, асбестовые пластины и другие негорючие материалы. Использовать металлическую полосу можно только при условии ее заземления через УЗО, так как в случае возгорания проводки на металл перейдет потенциал.
При замене проводки стоит применять медный кабель, специально предназначенный для бытовых помещений. Несмотря на его дороговизну, относительно алюминиевой проводки, он обладает куда большей надежностью. А современные изоляционные материалы не поддерживают горения из-за чего возгорание такой проводки невозможно.
Не допускать соединения проводов внутри стен. Подобные узлы невозможно обнаружить, пока не произойдет возгорание. Поэтому все проводники от коробки до потребителя, выключателя или розетки должны быть цельными. А в местах подключения их необходимо соединять заводскими зажимами, не допуская скруток.
Если в доме присутствует соединение алюминиевого и медного проводника, такая точка должна фиксироваться при помощи латунной гильзы или специального клемного зажима. Даже использование латунной прокладки и утяжки болтом не дает стопроцентной гарантии, так как прокладка со временем разрушается и окисляется от протекания электрического тока. Рисунок 2: Соединение проводов
Не использовать щитки, шкафы и коробки из горючих материалов. Так как в случае возгорания в том же электрическом щитке, сам корпус будет поддерживать горение. Что приведет к распространению огня на соседние элементы постройки. В случае применения металлических распределительных щитков, возгорание не выйдет за его пределы.
Использовать защиту от короткого замыкания как между жилами кабеля, так и на землю. Необходимо подобрать УЗО таким образом, чтобы он позволял обесточить сеть в случае возникновения неисправности проводки или устройств, при подключении слишком большой для проводки нагрузки и других нештатных ситуациях. Рисунок 3: Подключение автоматов
Откажитесь от использования неисправных приборов – в случае обнаружения повреждения изоляции, нехарактерного шума и прочих признаков, отнесите его в ремонт. Эксплуатация таких устройств грозит не только их поломкой, но и может привести к возгоранию проводки.
При ремонте оборудования или каких-либо элементов электрической сети, обесточьте помещение. Так как причиной возгорания нередко становится искусственное замыкание, допущенное неосторожным ремонтником в процессе работы.
Уходя из дома, обязательно обесточьте каждый прибор, работа которого необязательна в ваше отсутствие. Так как причиной замыкания и дальнейшего возгорания проводки может стать и ненагруженное устройство. А при длительном отлучении из квартиры, лучше отключить вводной автомат.

Следует отметить, что наилучшим способом предупреждения о возгорании является пожарная сигнализация. Особенно для деревянных домов или помещений с горючей отделкой. Так как она оповестит о горящей проводке еще до критического распространения пламени. Несмотря на дополнительные затраты, такое решение обеспечит пожарную безопасность вашему дому.

Заключение

Причины пожаров электрического характера связаны с несправным состоянием электропроводки, электрооборудования, его неправильной эксплуатацией.

Чтобы не допустить возгорания, следует проводить ремонт электропроводки, розеток, выключателей, использовать только исправные приборы.

Размещать оборудование запрещено рядом с легковоспламеняющимися предметами, поверхностями, веществами. В помещениях должны иметься первичные средства пожаротушения.

Что делать, если потушить огонь не удается

При возникновении пожара необходимо плотно закрыть все двери и окна во избежание распространения пожара

Наполненные деревянными и пластиковыми изделиями квартиры могут сгорать в считанные минуты. Но главную опасность для жизни человека представляет не огонь, а дым. Это нужно учитывать, принимая решение о порядке действий в критической ситуации.

Если потушить огонь не удается, рекомендуется применять следующие меры:

Плотно закрыть все окна, межкомнатные двери и покинуть жилье, забрав с собой телефон, документы и ценности. В закрытом помещении огонь продвигается медленно. Есть шанс, что он не разгорится до приезда пожарных.
Если входная дверь оказалась блокирована огнем или дымом, закрыться в ванной. После этого намочить полотенца и заткнуть ими щели. Затем поливать дверное полотно, чтобы предотвратить его воспламенение и сквозное прогорание.
Когда произошла блокировка в дальней комнате, нужно воспользоваться окном для дыхания, призывов о помощи или выхода на пожарную лестницу, что будет большой удачей.

Если все перечисленные способы оказались недоступными, нужно лечь на пол у окна, дышать через натуральную ткань и ждать спасения. Не следует пытаться прорваться сквозь огонь и дым к выходу. От теплового воздействия и отравляющих газов можно мгновенно потерять сознание и сгореть заживо.

Кол-во блоков: 19 | Общее кол-во символов: 17790
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы.

Как образуется короткое замыкание

Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

I — сила тока в цепи, А

U — напряжение, В

R — сопротивление, Ом

Давайте рассмотрим вот такую схему

Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления — меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

Закон Джоуля-Ленца

Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи

Q — это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки R_н . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.

I — сила тока в этой цепи, А

R_н — сопротивление нагрузки, Ом

t — период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке R_н , секунды

Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.

То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары.

Существуют еще запланированные и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.

Основные причины короткого замыкания

Все многообразие причин возникновения коротких замыканий можно свести к следующим:

Нарушение изоляции
Внешние воздействия
Перегрузка сети

Нарушение изоляции вызывается как естественным износом, так и внешним вмешательством. Естественное старение элементов электросети ускоряется за счет длительного теплового воздействия тока (тепловое старение изоляции), агрессивных химических сред.

Намного чаще короткое замыкание вызывается перегрузкой сети из-за подключения большого количества потребителей тока. Так, если совокупная мощность одновременно включенных в бытовую сеть электроприборов превышает допустимую нагрузку на проводку, с большой вероятностью произойдет короткое замыкание, так как сила тока в такой цепи начинает превышать допустимое значение. Такое явление можно часто наблюдать в домах со старой проводкой, где провода чаще всего алюминиевые и не рассчитаны на современные мощные электроприборы.

Ток короткого замыкания

Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

I_кз — это ток короткого замыкания, А

E — ЭДС источника питания, В

R_внутр. — внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение R_внутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен I_кз =E/R_внутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

Виды коротких замыканий

В цепи постоянного тока

В цепи переменного тока

Трехфазное замыкание

Это когда три фазных провода коротнули между собой.

Трехфазное на землю

Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

Двухфазное

В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

Двухфазное на землю

Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

Однофазное на землю

Однофазное на ноль

Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю — 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

Последствия короткого замыкания

Во время КЗ температура в зоне контакта возрастает до нескольких тысяч градусов. Помимо воспламенения изоляции, расплавления и механических повреждений выключателей и розеток и возгорания проводки, следствием замыкания может стать выход из строя компьютерного и телекоммуникационного оборудования и линий связи, которые находятся рядом, вследствие сильного электромагнитного воздействия.

Но падение напряжения и выход из строя оборудования — не самое опасное последствие. Нередко короткие замыкания становятся причиной разрушительных пожаров, зачастую с человеческими жертвами и огромными экономическими потерями.

Из-за удаленности и большого сопротивления до места замыкания защитное оборудование может не сработать. Бывают ситуации, когда ток недостаточен для срабатывания защиты и отключения напряжения, но в месте КЗ его вполне хватает для расплавления проводов и возникновения источников возгорания. Поэтому, токи коротких замыканий очень важны для расчетов аварийных режимов работы.

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа — трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
Автоматические выключатели.
Стабилизаторы напряжения.
Устройства дифференциального тока.

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
Понижающими трансформаторами.
Распараллеливанием цепей.
Токоограничивающими реакторами.

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Короткое замыкание – это соединение двух точек электрической цепи с различными потенциалами, что не предусмотрено нормальным режимом работы цепи и приводит к критичному росту силы тока в месте соединения.

Таким образом, КЗ приводит к образованию разрушительных токов, превышающих допустимые величины. Что способствует выходу приборов из строя и повреждениям проводки. Для того, чтобы понять, что может спровоцировать этот процесс, нужно детально разобраться в процессах, происходящих при коротком замыкании.

По закону Ома сила тока (I) обратно пропорциональна сопротивлению (R)

Пример применения закона Ома к лампе накаливания мощностью в 100 Вт, подключенную к электросети в 220В. Здесь можно с помощью закона Ома рассчитать величину тока для нормального режима работы и короткого замыкания. Сопротивление источника и электропроводки проигнорируем.

Электрическая схема нормального режима работы (a) и короткого замыкания (b)

Вот пример нормальной цепи, по которой ток течет от источника к лампе накаливания. На схеме ниже изображен этот процесс.

Пример нормальной цепи, ток течет от источника к лампе

А теперь, представим, что произошла поломка, из-за которой в цепь попал дополнительный проводник.

Дополнительный проводник замыкает цепь

Сопротивление проводников стремится к нулю. Вот почему большая часть электрического тока после замыкания сразу потечет через дополнительный проводник, как бы избегая лампы накаливания с высоким сопротивлением. Результатом будет некорректная работа прибора, потому, что он не получит достаточно тока. И это еще не самый опасный вариант.

Как известно, по закону Ома сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Когда давление в цепи падает в результате короткого замыкания — на несколько порядков возрастет сила тока. По закону Джоуля – Ленца при росте силы тока увеличивается выделение тепла.

При многократном росте силы тока проводники мгновенно нагреваются. А теперь представим, что в сети нет предохранителей либо они не сработали достаточно быстро. В результате проводники плавятся, а изоляция начинает гореть. Зачастую, так возникают пожары в результате короткого замыкания.

Виды коротких замыканий

Схемы кз

Короткие замыкания в быту:

однофазные– происходит, когда фазный провод замыкается на ноль. Такие КЗ случаются чаще всего. Обозначен, как однофазное с землей К(1)
двухфазные – ( К2)происходит, когда одна фаза замыкается на другую, относится к несимметричным процессам. Есть еще 2-х фазное с землей К (1,1)в системах с заземленной нейтралью;
трехфазные – происходит, когда замыкаются сразу три фазы. Самый опасный вид КЗ. Это единственный вид короткого замыкания, при котором не происходит перекос фаз, процесс протекает симметрично;

Вот типичная картина последствий короткого замыкания: оплавленная или сгоревшая изоляция, запах гари, следы оплавления или горения внутри электрического прибора.

Последствия короткого замыкания в электрощите многоэтажного дома

В реальных условиях короткое замыкание происходит в таких ситуациях:

Повреждение изоляции проводников. Это может произойти из-за изношенности изоляции, а так же механического воздействия на неё. Жилы кабеля замыкаются напрямую или через корпус оборудования.
Некорректное подключение электроприборов к сети. Данный случай характеризуется допущением ошибки мастера или владельца квартиры из-за чего и происходит короткое замыкание.
Попадание в электрический прибор воды. Конечно же нельзя допускать попадание воды на электроприборы, ведь она является хорошим проводником электричества и замыкает контакты.

В обустройстве быта короткое замыкание происходит во время ремонта стен, если случайно повредить проводку. Также аварии случаются в квартирах и домах со старой проводкой. В результате чрезмерного нагревания она повреждается в следствие воздействия воды или грызунов.

Причины короткого замыкания и как его предотвратить

Причин может быть сколько угодно, остановимся на тех, что по данным аварийной статистики случаются чаще всего.

Износ электрохозяйства энергетических систем либо бытовой электросети. Случается, когда изоляция проводов теряет диэлектрические свойства. Тогда на таком участке в цепи возникает непредусмотренное электрическое соединение.

Причины возникновения короткого замыкания

2. Превышение допустимой нагрузки на цепь питания. Вызывает нагрев токонесущих элементов, что приводит к повреждению изоляции.

Возникновение короткого замыкания из-за перегрузки электросети

3. Удар молнии в ВЛ. В данном случае короткое замыкание вызывает перенапряжение электросети. молнии не обязательно попадать непосредственно в ЛЭП, если разряд был близко, он вызывает ионизацию воздуха, что увеличивает его электропроводимость. В результате чего образовывается электрическая дуга между линиями электропередач.

4. Физическое воздействие на провода, которое вызывает механическое повреждение изоляции, а так же попадание металлических предметов на токопроводимые элементы. К этому нарушению может привести неосторожность в ведении хозяйства.

5. Подключение к сети неисправного оборудования. К примеру может быть вызвано снижением внутреннего сопротивления.

6. Человеческий фактор. Довольно обширное определение под которое попадает огромное количество случаев неосторожного или неправильного действия человека: ошибки при монтаже электропроводки, неудачный ремонт электрооборудования, неправильная работа персонала подстанции.

Защита от короткого замыкания

Соблюдайте правила эксплуатации электрических приборов. Наши рекомендации помогут предупредить короткое замыкание, чтобы дело не дошло до серьезных последствий.

Следите за состоянием проводки

В основном это касается старых зданий, в которых проводка прокладывалась десятки лет назад. Дело в том, что сечение кабеля старой проводки часто не соответствует мощности и силе тока, необходимым для работы современных электроприборов: кондиционеров, стиральных машин, микроволновых печей, электрочайников и прочей техники. Это приводит к нагреву кабеля и риску короткого замыкания.

Следовательно обезопасить себя можно своевременной заменой старой проводки на новую. У новой проводки сечение кабеля должно соответствовать потребляемой мощности и силе тока в сети. Эти данные находятся в договоре на подключение здания к электросети. Выбрать нужное сечение кабеля поможет таблица.

У новой проводки сечение кабеля должно соответствовать потребляемой мощности и силе тока в сети

Использование подходящих автоматических предохранителей

Жучок — предохранитель

Проверка работоспособности кабеля

Перед монтажом проводки всегда проверяйте кабель на целостность изоляции и отсутствие короткого замыкания. Кабель с ленточной броней надо проверять на замыкание на броню. Мегаометр — прибор, с помощью которого проще всего это сделать.

Мегаомметр

Электросети без заземления или зануления — нет эксплуатации

Наличие заземления и зануления само по себе не предупреждает короткое замыкание. Однако оно защищает любое оборудование в ситуации, когда происходит короткое замыкание. Сила тока мгновенно уменьшается до безопасного для человека уровня.

например в многоквартирных и частных домах заземление реализовано таким образом, чтобы при коротком замыкании срабатывали автоматы защиты. Надежные предохранители в бытовом потреблении значительно снижают риск КЗ.

Схема электропроводки в здании и на участке под час ремонта

Если в вашей квартире проводится ремонт, или земельные работы в частном доме, то крайне важно не повредить проводку. Чтобы этого не случилось, при сверлении или штроблении стен, необходимо проверить этот участок с помощью тестера скрытой проводки. А перед выполнением земляных работ важно изучить схему проводки на участке.

Последствия КЗ

Даже зная причины короткого замыкания и того, как его не допустить, бывают внештатные ситуации, когда всё же они случаются. И тогда, в зависимости от тяжести КЗ, возникают последствия:

Поражение электрическим током и выделяющимся теплом человека.
Пожар.
Выход из строя приборов.
Отключение электричества с невозможностью доступа ни к интернету, ни к телевизору. Дальнейшее времяпровождение без света при свечах может затянутся надолго, пока не закончатся ремонтные работы.

Часто причиной пожара является короткое замыкание

Такое явление, как короткое замыкание – возмутитель спокойствия и комфорта. От него нужно защищаться доступным каждому обывателю способами защиты.

Основным действием при борьбе с КЗ и защите от него является своевременное размыкание цепи. Делается это с помощью разных аппаратов защиты от короткого замыкания.

Практически во всех современных электроприборах есть плавкие предохранители. Силой тока предохранитель расплавляется и цепь разрывается.

Во многоэтажных домах, в каждой квартире есть автоматы защиты от короткого замыкания. Это автоматические выключатели, которые рассчитаны на конкретный рабочий ток. При повышении силы тока автомат срабатывает, разрывая цепь.

В промышленной сфере, для защиты электродвигателей от коротких замыканий применяется специальные реле.

Автоматы для защиты от короткого замыкания

Теперь, зная что такое короткое замыкание, его его причины, заодно вспомнив закон Ома, вы можете легко предотвратить это неприятное ЧП. .

Заключение

Короткое замыкание возникает в результате повреждения проводников или электрических приборов, их некорректного подключения или перегрузке сети. Последствия в данной ситуации могут быть самые разнообразные: от простой поломки прибора до возникновения пожара или поражения людей током. В профилактических целях, предупредить замыкание можно, используя правильные предохранители, а так же кабели с подходящим сечением. Будьте внимательны при выполнении ремонтных работ. Не допускайте механического повреждения проводки, тщательно изучайте необходимые схемы энергетических систем в вашем жилище. Если ко всему подходить с умом — проблем с коротким замыканием не возникнет и тогда не потребуется его устранять.

Читайте также: