О том, что короткое замыкание приведёт к аварийной ситуации, знает любой человек, даже не очень знакомый с физикой. Возникает это явление при соединении контактов с отличными по значению потенциалами, что не было предусмотрено конструкцией электрической цепи. При этом электрический ток «выбирает» короткий путь протекания там, где наименьшее сопротивление. При этом значение самого тока резко увеличивается в несколько раз.
Для того, чтобы разобраться в чём причина короткого замыкания следует определить составные части электрической цепи. Она состоит из источника питания и потребителей (нагрузки). Если сопротивление нагрузки, по какой-то причине уменьшилось до минимума, в соответствии с законом Ома сила тока резко увеличивается. Что приводит к нагреванию проводов, и энергия распространяется на все, что с ними соприкасается. А далее, в лучшем случае, испорченная проводка, в худшем пожар или взрыв электроприбора.
Короткое замыкание может возникнуть в цепи любого тока, как постоянного, так и переменного.
Что вызывает аварийные ситуации?
Для того, чтобы электрический ток пошёл по кратчайшему пути может быть несколько причин:
- человеческий фактор, выражающийся в халатности или не квалифицированности рабочих-электриков выполняющих обслуживание электросетей;
- износ электрической цепи, отдельных её частей;
- механическое повреждение соединяющих проводов;
- некачественный монтаж. Например, плохая изоляция контактов; отдельных составных элементов сети;
- перегрузка электрической цепи.
Одной из причин механического повреждения электрических проводов в частных домах часто становятся грызуны. Необходимо постоянно контролировать целостность изоляции.
Условия для возникновения тока короткого замыкания могут быть заложены ещё на стадии строительства, если допущены отклонения от монтажных схем.
К чему приводят замыкания электросетей
Повреждение изоляции может произойти в любой точке и урон, наносимый коротким замыканием, зависит от этого места. Повреждение может иметь локальный или общий характер.
Во время замыкания происходит не только возрастание величины тока, но и параллельно падает напряжение в отдельных точках цепи. Самое больше уменьшение разности потенциалов наблюдается ближайших точках к очагу замыкания. Но если резко понизить напряжение на отдельных приборах это приводит к их остановке или поломке.
Так же можно выделить ещё несколько проблем, связанных с коротким замыканием:
- разрушение или повреждение приборов;
- перегрев или расплавление токоведущих частей и элементов электосетей;
- пожароопасные ситуации.
Изменение во времени силы тока вызовет переменные магнитные потоки. А это приводит к возникновению ЭДС индукции в любых соседних магнитных системах, даже тех, которые находились до аварии не под напряжением. Такое развитие ситуации не только приведёт к поломке электрооборудования, но и опасно для жизни людей.
Типы замыкания накоротко
Классифицируют короткое замыкание по разным признакам для трёхфазной цепи и электрических машин. Фазы между собой могут закоротить таким образом:
- одна из фаз замыкается на землю или нейтральный провод;
- любые две фазы замыкаются как между собой, так и с землёй;
- все фазы соединяются между собой.
В электродвигателях к короткому замыканию часто приводит соединение витков обмоток или ротора, или статора. В электромашинах и сетях с трансформатором замыкание витков его обмоток так же часто приводит к аварийной ситуации. Нередко замыкание происходит при контакте обмотки с металлическим корпусом прибора.
Нормы предельных значений
Для того, чтобы обеспечить стабильность работы электрической цепи, необходимо знать её электродинамическую стойкость. Она должна быть достаточной для того, чтобы выдержать самое большое значение силы тока при коротком замыкании. Его ещё называют ударным током и достигается оно только через половину периода с момента замыкания.
В бытовых электросетях с частотой переменного тока 50 Гц период колебаний всех электрических характеристик составляет 0,02 с. Можно определить, что своего максимального значения ток при коротком замыкании достигнет через 0,01 с.
Для расчета значения ударного тока применяют физические формулы используемые специалистами. Знание этого показателя позволит подобрать правильную систему защиты. Обычно числовое значение ударного тока сравнивают с номинальным в цепи.
Устранение аварии
После того как короткое замыкание электропроводки произошло и при удачном стечении обстоятельств сработал автоматический выключатель, необходимо найти место поломки.
Определить аварийную причину можно несколькими способами:
- осмотреть распределительные коробки, розетки, выключатели и места соединения проводов. Любое место с оголённой или подгоревшей изоляцией и будет источником аварии;
- если нет видимых повреждений, используют мегаомметр. С его помощью проверяют величину сопротивления в цепи. Прибор должен показывать ноль при подключении к фазе и земле или фазе и нулю. Если в одной из ветвей есть какое то значение, значит, на этом участке и соприкасаются контакты;
- если с проводкой всё в порядке, возможно короткое замыкание вызвала неполадка одного из бытовых приборов. В этом случае необходимо поочерёдно подключать всё электрооборудование при включённом автомате: на каком выбьет – тот и есть причина аварии.
Некоторые мастера советуют, как найти короткое замыкание в проводке её понюхать. Часто запах перегретой проводки или тлеющей изоляции может указать на место замыкания. Тоже самое касается и звука: колотящие контакты слегка потрескивают.
После того как аварийный участок обнаружен, приступают к его ремонту:
- изношенную, старую проводку следует заменить;
- искрящие розетки, выключатели меняют на новые;
- перегоревшие контакты зачищаются и качественно изолируются;
- электроприборы необходимо обязательно отремонтировать.
Часто причиной короткого замыкания становится недостаточное сечение кабеля (его малое сопротивление) особенно при использовании большого количества электроприборов. В этом случае можно установить более мощный автомат или менять проводку.
