Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание

Коро́ткое замыка́ние, со­еди­не­ние то­чек элек­трической це­пи с различными зна­че­ния­ми по­тен­циа­ла , не пре­ду­смот­рен­ное кон­струк­ци­ей элек­тро­ус­та­нов­ки и на­ру­шаю­щее её нор­маль­ную ра­бо­ту. Короткое замыкание воз­ни­ка­ет при пов­реж­де­ни­ях элек­трической изо­ля­ции (вслед­ст­вие из­но­са, элек­трического про­боя и т. п.) и со­еди­не­ния то­ко­про­во­дя­щих час­тей ус­та­но­вок друг с дру­гом или с за­зем­лён­ны­ми по­верх­но­стя­ми ли­бо при ме­ха­ническом со­при­кос­но­ве­нии неизолиро­ван­ных эле­мен­тов це­пи (например, элек­трических про­во­дов). Коротким замыканием на­зы­ва­ют так­же со­стоя­ние, ко­гда со­про­тив­ле­ние на­груз­ки мень­ше внутреннего со­про­тив­ле­ния ис­точ­ни­ка пи­та­ния. В трёх­фаз­ных сис­те­мах раз­ли­ча­ют короткое замыкание од­но­фаз­ное (фа­зы на зем­лю), двух­фаз­ное (2 фа­зы ме­ж­ду со­бой), двух­фаз­ное на зем­лю (2 фа­зы ме­ж­ду со­бой и од­но­вре­мен­но на зем­лю), трёх­фаз­ное (3 фа­зы ме­ж­ду со­бой). В элек­трических ма­ши­нах и ап­па­ра­тах воз­мож­ны короткие замыкания ме­ж­ду вит­ка­ми об­мо­ток (меж­вит­ко­вое короткое замыкание), за­мы­ка­ние об­мо­ток на ме­тал­лический кор­пус и др. Короткое замыкание пред­став­ля­ет опас­ность для элек­трических ус­та­но­вок, так как вы­зы­ва­ет рез­кое уве­ли­че­ние си­лы то­ка (до со­тен тысяч А), что не­ред­ко при­во­дит к ме­ха­ническим и тер­мическим по­вре­ж­де­ни­ям. Кро­ме то­го, в мес­те короткого замыкания час­то воз­ни­ка­ет элек­трическая ду­га , при­чи­няю­щая раз­ру­ше­ния. Про­цесс из­ме­не­ния то­ка при за­мы­ка­нии име­ет слож­ный ха­рак­тер. С мо­мен­та воз­ник­но­ве­ния короткого замыкания ток бы­ст­ро рас­тёт и при­бли­зи­тель­но че­рез пол­пе­рио­да (0,01 с при час­то­те 50 Гц) дос­ти­га­ет максимальной ве­личи­ны (так называемый удар­ный ток), по­сле че­го по­сте­пен­но (в те­че­ние 4–5 с) пе­ре­хо­дит в си­ну­сои­даль­ный ток ус­та­но­вив­ше­го­ся ре­жи­ма, ко­то­рый зна­чи­тель­но мень­ше удар­но­го. За­ту­ха­ние то­ка короткого замыкания во вре­ме­ни про­ис­хо­дит главным образом бла­го­да­ря рас­сея­нию элек­тро­маг­нит­ной энер­гии в ви­де те­п­ло­ты, вы­де­ляю­щей­ся в эле­мен­тах це­пи. В элек­трической сис­те­ме при коротком замыкании по­ни­жа­ет­ся на­пря­же­ние у по­тре­би­те­лей элек­тро­энер­гии ; в трёх­фаз­ных сис­те­мах по­яв­ля­ет­ся асим­мет­рия на­пря­же­ний, час­тич­но или пол­но­стью на­ру­шаю­щая нор­маль­ное элек­тро­снаб­же­ние. Короткое замыкание мо­жет вы­звать на­ру­ше­ние ди­на­мической ус­той­чи­во­сти элек­трической сис­те­мы и, как след­ст­вие это­го, тя­жё­лые сис­тем­ные ава­рии. При коротком замыкании на зем­лю про­во­дов воз­душ­ных линий электропередач в ок­ру­жаю­щем про­стран­ст­ве воз­ни­ка­ет силь­ное элек­тро­маг­нит­ное по­ле, на­во­дя­щее в близ­ко рас­по­ло­жен­ных ли­ни­ях свя­зи эдс , опас­ную для об­слу­жи­ваю­ще­го пер­со­на­ла и ап­па­ра­ту­ры. При рас­те­ка­нии то­ка от точ­ки короткого замыкания на по­верх­но­сти зем­ли мо­гут воз­ни­кать опас­ные для жиз­ни че­ло­ве­ка раз­но­сти по­тен­циа­лов (ша­го­вое на­пря­же­ние).

Для пре­дот­вра­ще­ния опас­ных по­след­ст­вий короткого замыкания при­ни­ма­ют­ся специальные ме­ры, на­прав­лен­ные на умень­ше­ние си­лы то­ка короткого замыкания и бы­строе ав­то­ма­тическое от­клю­че­ние по­вре­ж­дён­ных уча­ст­ков элек­трической се­ти (ус­та­нов­ка то­коо­гра­ни­чи­ваю­щих элек­трических ре­ак­то­ров , сек­цио­ни­ро­ва­ние се­ти, при­ме­не­ние ав­то­ма­тических вы­клю­ча­те­лей, уст­ройств ре­лей­ной за­щи­ты и др.).

Опубликовано 17 октября 2022 г. в 17:08 (GMT+3). Последнее обновление 17 октября 2022 г. в 17:08 (GMT+3). Связаться с редакцией

Информация

Области знаний: Электроэнергетика

• Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия»
  Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС77-84198,
  выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 15 ноября 2022 года.
  ISSN: 2949-2076
• Учредитель: Автономная некоммерческая организация «Национальный научно-образовательный центр «Большая российская энциклопедия»
  Главный редактор: Кравец С. Л.
  Телефон редакции: +7 (495) 917 90 00
  Эл. почта редакции: secretar@greatbook.ru

• © АНО БРЭ, 2022 — 2024. Все права защищены.
• Условия использования информации. Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению.
  Медиаконтент (иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы) может быть использован только с разрешения правообладателей.
• Условия использования информации. Вся информация, размещенная на данном портале, предназначена только для использования в личных целях и не подлежит дальнейшему воспроизведению.
  Медиаконтент (иллюстрации, фотографии, видео, аудиоматериалы, карты, скан образы) может быть использован только с разрешения правообладателей.

1. Короткое замыкание

Каждый раз, когда вы вставляете вилку электроприбора в розетку, вы замыкаете электрическую цепь, и по ней начинает течь электрический ток.

Потребитель электрического тока преобразует электрическую энергию, которая к нему поступает, в другие виды энергии — механическую (например, в электродвигателях), тепловую (в утюгах, нагревательных приборах), световую (в осветительных приборах).

При создании электроприборов обязательно рассчитываются и указываются в маркировках и технических паспортах оптимальное и максимальное значение силы тока и напряжения. При превышении максимальных значений перегрев элементов прибора может нарушить их электрическую изоляцию, повлиять на работоспособность прибора.

Рассмотрим простейшую электрическую цепь, которая состоит из источника тока (1), выключателя (2) и потребителя электроэнергии (3), соединённых между собой проводами (рис. 1).

Что такое короткое замыкание: определение, объяснение для «чайников»

Мы часто слышим «Произошло короткое замыкание», «В цепи коротнуло». Сразу понятно, что случилось что-то незапланированное и нехорошее. Но почему замыкание именно короткое, а не длинное? Покончим с неопределенностью и разберемся, что именно происходит при коротком замыкании в электрической цепи.

Что такое короткое замыкание (КЗ)

Электрический скат плавает в океане и не устраивает КЗ, вполне обходясь без знания закона Ома. Нам же для понимания природы и причин короткого замыкания этот закон просто необходим. Так что, если вы еще не успели, читаем про закон Ома, силу тока, напряжение, сопротивление и прочие прекрасные физические понятия.

Теперь, когда вы все это знаете, можно привести определение короткого замыкания из физики и электротехники:

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

КЗ приводит к образованию разрушительных токов, превышающих допустимые величины, выходу приборов из строя и повреждениям проводки. Почему это происходит? Детально разберем, что творится в цепи при коротком замыкании.

Возьмем самую простую цепь. В ней есть источник тока, сопротивление и провода. Причем, сопротивлением проводов можно пренебречь. Такой схемы вполне достаточно для понимания сути КЗ.

В замкнутой цепи действует закон Ома: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Иначе говоря, чем меньше сопротивление, тем больше сила тока.

Точнее, для нашей цепи закон Ома запишется в следующем виде:

Здесь r – внутреннее сопротивление источника тока, а греческая буква эпсилон обозначает ЭДС источника.

Что понимают под силой тока короткого замыкания? Если сопротивления R в нашей цепи не будет, или оно будет очень маленьким, то сила тока увеличится, и в цепи потечет ток короткого замыкания:

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Виды коротких замыканий и их причины

В быту короткие замыкания бывают:

• однофазные – когда фазный провод замыкается на ноль. Такие КЗ случаются чаще всего;
• двухфазные – когда одна фаза замыкается на другую;
• трехфазные – когда замыкаются сразу три фазы. Это самый проблемный вид КЗ.

Например, утром в воскресенье ваш сосед за стенкой соединяет фазу и ноль в розетке, включив в нее перфоратор. Это значит, что цепь замыкается, и ток идет через нагрузку, то есть через включенный в розетку прибор.

Если же сосед соединит провода фазы и нуля в розетке без подключения нагрузки, то в цепи возникнет КЗ, но вы сможете поспать подольше.

Тем, кто не знает, для лучшего понимания полезно будет почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Короткое замыкание называют коротким, так как ток при таком замыкании цепи как бы идет по короткому пути, минуя нагрузку. Контролируемое или длинное замыкание – это обычное, привычное всем включение приборов в розетку.

Защита от короткого замыкания

Сначала о том, какие последствия может вызвать КЗ:

1. Поражение человека электрическим током и выделяющимся теплом.
2. Пожар.
3. Выход из строя приборов.
4. Отключение электричества и отсутствие интернета дома. Как следствие — вынужденная необходимость читать книги и ужинать при свечах.

Как видите, короткое замыкание – враг и вредитель, с которым нужно бороться. Какие есть способы защиты от короткого замыкания?

Почти все они основаны на том, чтобы быстро разомкнуть цепь при обнаружении КЗ. Это можно сделать с помощью разных аппаратов защиты от короткого замыкания.

Почти во всех современных электроприборах есть плавкие предохранители. Большой ток просто расплавляет предохранитель, и цепь разрывается.

В квартирах используются автоматы защиты от короткого замыкания. Это автоматические выключатели, рассчитанные на определенный рабочий ток. При повышении силы тока автомат срабатывает, разрывая цепь.

Для защиты промышленных электродвигателей от коротких замыканий используются специальные реле.

Теперь вы можете легко дать определение короткому замыканию, заодно знаете про закон Ома, а также фазу и ноль в электричестве. Желаем всем не устраивать коротких замыканий! А если у вас в голове «замкнуло» и совершенно нет сил на какую-то работу, наш студенческий сервис всегда поможет с ней справиться.

А напоследок видео о том, как НЕ НУЖНО обращаться с электрическим током.

Мы поможем сдать на отлично и без пересдач

• Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
• Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
• Курсовая работа от 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
• Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Что вызывает короткое замыкание и как этого избежать?

Термин «короткое замыкание» часто используется несколько неправильно для обозначения любой проблемы с проводкой в электрической цепи. Истинное короткое замыкание происходит, когда провода электрической цепи или соединения проводов обнажены или повреждены. Они должны быть диагностированы и отремонтированы как можно скорее.

Что такое короткое замыкание?

Короткое замыкание относится к определенному состоянию, при котором электричество выходит за пределы установленного пути электрической цепи. Короткое замыкание происходит, когда электрический поток завершает свой путь через более короткое расстояние.

Определение короткого замыкания

По своей природе электричество стремится вернуться на землю, и в правильно функционирующей цепи это означает, что ток течет через установленную электрическую цепь обратно к сервисной панели и далее через электрические провода. Однако, если соединения внутри проводки ослабнут или разорвутся, может произойти утечка. В этом случае электрический ток мгновенно стремится вернуться к земле по более короткому пути. Этот путь вполне может идти через горючие материалы или даже через человека, поэтому короткое замыкание представляет опасность пожара или смертельного шока.

Причина этого заключается в том, что другие материалы предлагают путь с меньшим сопротивлением, чем в медной проводке цепи. Например, в выключателе света с неисправной проводкой или ненадежным соединением проводов, если оголенный медный провод касается металлической распределительной коробки или металлической лицевой панели на переключателе, ток будет прыгать в сторону любого пути с наименьшим сопротивлением, что вполне может проходить через палец, руку и тело того, кто прикасается к переключателю.

2 типа замыкания

В общих чертах, короткое замыкание — это любое состояние, при котором установленная электрическая цепь прерывается из-за дефекта проводки или электрических соединений. На самом деле, есть две ситуации, которые квалифицируются как короткие замыкания, хотя имеют разные названия.

Короткое замыкание

Термин «короткое замыкание» чаще всего используется электриками для обозначения ситуации, когда фаза, по которому проходит постоянный ток, касается провода ноль. Когда это происходит, сопротивление мгновенно уменьшается, и большой объем тока протекает неожиданным путем. Когда происходит это классическое короткое замыкание, иногда разлетаются искры, вы можете услышать треск, а иногда возникает дым и пламя.

3 причины короткого замыкания

Есть несколько причин короткого замыкания, мы рассмотрим три, которые чаще всего случаются.

Неисправная изоляция провода цепи

Старая или поврежденная изоляция может привести к соприкосновению ноль и фазы, что может вызвать короткое замыкание. Проколы гвоздями и шурупами, а также старение могут привести к повреждению изоляции проводов и возникновению коротких замыканий. Или, если животные-вредители, такие как мыши, крысы или белки, грызут проводку, провода могут быть оголены, что вызовет короткое замыкание.

Ослабленные соединения проводов

Крепления могут ослабнуть, что приведет к соприкосновению ноль и фазы. Исправить соединения проводов сложно, и с этим лучше всего справятся те, кто хорошо знаком с электромонтажными работами.

Неисправная проводка устройства

Когда устройство подключено к розетке, его проводка фактически становится продолжением цепи, а любые проблемы в проводке устройства становятся проблемами цепи. В старых или сломанных приборах со временем могут возникнуть внутренние короткие замыкания. Короткое замыкание в электроприборах может происходить в вилках, шнурах питания или внутри самого устройства.

Чтобы защитить дом от коротких замыканий используйте автоматические выключатели или предохранители

Практически все новые или обновленные системы электропроводки защищены главной сервисной панелью, на которой размещены отдельные автоматические выключателями, управляющие отдельными цепями в доме. В старых установках проводки аналогичная защита обеспечивается предохранителями. В автоматических выключателях используется внутренняя система пружин или сжатого воздуха, чтобы определять изменения в протекании тока и разрывать соединение цепи при возникновении нарушений, таких как внезапное беспрепятственное протекание тока, возникающее во время короткого замыкания.

Работа с короткими замыканиями

Самый распространенный признак короткого замыкания — это срабатывание автоматического выключателя и отключение цепи. Однако есть и другие условия, которые могут вызвать срабатывание автоматического выключателя, например, перегрузка по мощности, поэтому важно определить, почему срабатывает автоматический выключатель. Если автоматический выключатель продолжает отключаться сразу после включения, это явный признак того, что есть проблема с проводкой где-то в цепи или в одном из приборов, подключенных к этой цепи.

Следуйте этой процедуре, если вы подозреваете короткое замыкание:

1. Найдите сработавший автоматический выключатель: На главной сервисной панели найдите отдельный автоматический выключатель с лапкой, которая находится в положении ВЫКЛ. Некоторые выключатели могут иметь красный или оранжевый индикатор в маленьком окошке, чтобы их было легче обнаружить. Этот сработавший прерыватель идентифицирует цепь, в которой существует проблема. При осмотре цепи оставьте автоматический выключатель выключенным.
2. Осмотрите шнуры питания устройства: проверьте все шнуры питания, подключенные к розеткам в цепи, которая отключилась. Если вы обнаружите что-либо поврежденное или на котором пластиковая изоляция расплавилась, велика вероятность, что короткое замыкание произошло внутри самого прибора или устройства. Отключите эти приборы от электрической сети. Если вы обнаружите подозрительные устройства, снова включите автоматический выключатель после их отключения. Если цепь теперь остается активной и не срабатывает снова, вполне вероятно, что проблема возникла в приборе. Однако, если автоматический выключатель сразу же сработает, перейдите к следующему шагу.
3. Выключите все выключатели света и приборов в цепи. Затем верните автоматический выключатель в положение ВКЛ.
4. Включите каждый выключатель света или выключатель прибора по очереди. Если вы дойдете до переключателя, который снова вызывает срабатывание автоматического выключателя, вы определили участок электрической проводки, в котором имеется слабое соединение или проблема с проводкой.
5. Устранить проблему с электропроводкой. Это шаг, который может потребовать помощи профессионального электрика. Не пытайтесь сделать это, если вы не уверены в своих знаниях и уровне навыков. Этот ремонт будет включать отключение цепи, затем открытие розеток и распределительных коробок для проверки проводов и соединений проводов и выполнения любого необходимого ремонта.

Если вы не можете найти очевидную проблему в одном из подключаемых устройств или проводных соединениях, проблема, вероятно, скрыта где-то в настенной проводке. Для решения этой проблемы вам потребуется вызвать квалифицированного электрика. Не включайте цепь повторно, пока проблема не будет обнаружена и устранена — это может привести к пожару и поражению электрическим током вас и вашей семьи. Любой запах дыма, следы обугливания или расплавленного пластика — признак серьезной проблемы.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов