גורמים והשלכות של קצר חשמלי

קצר - חיבור מקור EMF לעומס, שהתנגדותו קטנה מאוד בהשוואה להתנגדות הפנימית של המקור.

זרם הקצר נקבע רק על ידי ההתנגדות הפנימית של המקור r, כלומר. ik = E / r, כאשר E הוא EMF של המקור.

בְּדֶרֶך כְּלַל מקורות של EMF אינם מיועדים לזרם הגבוה המתרחש במהלך קצר חשמלי, נוצרת כמות גדולה מאוד של חום במקור, מה שעלול להוביל להרס ולמוות של המקור. קצר חשמלי מסוכן במיוחד עבור מקורות קטנים התנגדות פנימית (סוללות, מכוניות חשמליות וכו').

אז, קצר חשמלי מתרחש כאשר שני חוטים של מעגל מחוברים, המחוברים למסופים שונים (לדוגמה, במעגלי DC, אלה הם «+» ו-«-«) של המקור דרך התנגדות קטנה מאוד, אשר דומה ל- ההתנגדות של החוטים עצמם.

זרם הקצר יכול לעלות על הזרם הנקוב במעגל פי כמה. במקרים כאלה, יש לשבור את המעגל לפני שטמפרטורת החוטים מגיעה לערכים מסוכנים.

כדי להגן על החוטים מהתחממות יתר וכדי למנוע התלקחות של עצמים מסביב, התקני הגנה כלולים במעגל - נתיכים אוֹ מפסקי פחת.

קצר חשמלי יכול להתרחש גם עם מתח יתר כתוצאה מסופות רעמים, מכות ברק ישירות, נזק מכני לחלקים מבודדים, פעולות שגויות של צוות השירות.

במקרה של קצר חשמלי, זרמי הקצר עולים בחדות והמתח יורד, דבר המהווה סכנה גדולה לציוד החשמלי ועלול לגרום להפסקות חשמל לצרכנים.

ראה גם: כיצד פועלת ופועלת הגנת קצר חשמלי

קצרים חשמליים הם:

• תלת פאזי (סימטרי), שבו כל שלושת השלבים קצרים;

• דו פאזי (לא מאוזן), שבו רק שני שלבים קצרים;

• דו-פאזי להארקה במערכות עם נייטרלים מקורקעים מוצקים;

• נייטרלים מוארקים חד פאזיים לא מאוזנים.

הזרם מגיע לערכו המרבי עם קצר חשמלי חד פאזי. כתוצאה משימוש באמצעים מלאכותיים מיוחדים (לדוגמה, הארקה של הנייטרלים על ידי כורים, הארקה רק חלק מהנייטרלים), ניתן להפחית את הערך המרבי של זרם הקצר החד-פאזי לערך של זרם הקצר התלת-פאזי, שעבורו מתבצעים חישובים לרוב.

גורמים לקצר חשמלי

הגורם העיקרי לקצר חשמלי הוא ההפרעות בידוד של ציוד חשמלי.

כשלים בבידוד נגרמים על ידי:

1. מתח יתר (במיוחד ברשתות עם נייטרלים מבודדים),

2. מכת ברק ישירה,

3. בידוד מזדקן,

4.נזק מכני לבידוד, נסיעה מתחת לקווים של מנגנונים גדולים מדי,

5. תחזוקה לא מספקת של ציוד.

לעתים קרובות הגורם לנזק בחלק החשמלי של מתקני חשמל הוא פעולות בלתי מוסמכות של אנשי שירות.

קצר חשמלי מכוון

בעת החלת סכימות חיבור פשוטות של תחנות משנה ירידה, נעשה שימוש במכשירים מיוחדים - קצריםאשר יוצרים קצר חשמלי מכוון על מנת לקטוע במהירות את התקלה שנוצרה. כך, בנוסף לקצרים מקריים במערכות חשמל, ישנם גם קצרים מכוונים הנגרמים מפעולת קצר חשמלי.

ההשלכות של קצר חשמלי

כתוצאה מקצר חשמלי, חלקים חיים מתחממים באופן משמעותי, מה שעלול להוביל להתמוטטות בידוד, כמו גם להופעת כוחות מכניים גדולים התורמים להרס של חלקים של מתקנים חשמליים.

במקרה זה, האספקה ​​הרגילה של צרכנים בחלקים שאינם פגומים של הרשת מופרעת, שכן מצב החירום של קצר חשמלי בקו אחד מוביל לירידה כללית במתח. בנקודת הקצר, הצימוד הופך לאפס, ובכל הנקודות עד לנקודת הקצר, המתח יורד בחדות ואספקת חשמל רגילה לקווים שלא פגומים הופכת לבלתי אפשרית.

כאשר נוצרים קצרים במערכת החשמל, ההתנגדות הכוללת שלה יורדת, מה שמוביל לעלייה בזרמים בענפים שלה לעומת הזרמים במצב רגיל, וזה גורם לירידה במתח בנקודות בודדות של מערכת החשמל, שהוא גדול במיוחד ליד הקצר הנקודתי.מידת הפחתת המתח תלויה בפעולה מכשירים לוויסות מתח אוטומטי ומרחק מאתר הנזק.

בהתאם למקום ההתרחשות ומשך התקלה, השלכותיה יכולות להיות בעלות אופי מקומי או להשפיע על מערכת אספקת החשמל כולה.

עם מרחק ארוך של הקצר, הערך של זרם הקצר יכול להיות רק חלק קטן מהזרם המדורג של מחוללי החשמל, והתרחשות קצר חשמלי כזה נתפסת בעיניהם כעלייה קלה בעומס. .

הפחתה חזקה במתח מתרחשת רק בסמוך לנקודת הקצר, בעוד שבנקודות אחרות של מערכת החשמל ההפחתה הזו פחות בולטת. לכן, בתנאים הנחשבים, ההשלכות המסוכנות של קצר חשמלי באות לידי ביטוי רק בחלקים של מערכת אספקת החשמל הקרובים ביותר למקום התאונה.

זרם הקצר, למרות שהוא קטן בהשוואה לזרם המדורג של הגנרטורים, הוא לרוב פי כמה מהזרם הנקוב של הענף בו מתרחש הקצר. לכן, אפילו עם זרימת זרם קצר טווח קצר, זה יכול לגרום לתוספת חימום של אלמנטים נושאי זרם וחוטים מעל הרמה המותרת.

זרמי קצר חשמלי גורמים לכוחות מכניים גבוהים בין מוליכים, שהם גדולים במיוחד בתחילת תהליך הקצר, כאשר הזרם מגיע לערכו המרבי. אם חוזק החוטים וההידוק שלהם אינם מספיקים, עלול להיווצר נזק מכני.

ירידת המתח הפתאומית של הקצר העמוק משפיעה על ביצועי הצרכנים.קודם כל, זה חל על מנועים, כי גם עם ירידת מתח לטווח קצר של 30-40%, הם יכולים להפסיק (מנועים מתהפכות).

התהפכות המנוע משפיעה קשות על פעולת מפעל תעשייתי, שכן לוקח זמן רב להחזיר את תהליך הייצור התקין, והשבתה בלתי צפויה של המנועים עלולה לגרום לפגם במוצר המפעל.

עם מרחק קטן ומשך קצר מספיק, יתכן שהתחנות המקבילות יירדו מסינכרון, כלומר. הפרעה לפעולה הרגילה של מערכת החשמל כולה, שהיא התוצאה המסוכנת ביותר של קצר חשמלי.

מערכות זרם לא מאוזנות הנובעות מתקלות הארקה מסוגלות ליצור שטפים מגנטיים מספיקים כדי לגרום ל-EMF משמעותיים במעגלים סמוכים (קווי תקשורת, צינורות) המסוכנים לאנשי השירות ולציוד במעגלים אלה.

לכן, ההשלכות של קצר חשמלי הן כדלקמן:

1. נזק מכני ותרמי לציוד חשמלי.

2. שריפה במתקני חשמל.

3. ירידה ברמת המתח ברשת החשמל, המובילה לירידה במומנט המנועים החשמליים, לעצירתם, לירידה בביצועים או אפילו להתהפכות.

4. אובדן סינכרוניות של גנרטורים בודדים, תחנות כוח וחלקים ממערכת החשמל והתרחשות תאונות לרבות תאונות מערכת.

5. השפעה אלקטרומגנטית על קווי תקשורת, תקשורת וכו'.

לשם מה החישוב של זרמי קצר חשמלי?

קצר במעגל גורם לתהליך חולף בו, שבמהלכו ניתן להתייחס לזרם כסכום של שני מרכיבים: ip הרמוני מאולץ (מחזורי, סינוסואיד) ו- ia חופשי (א-מחזורי, אקספוננציאלי). הרכיב החופשי יורד עם קבוע הזמן Tc = Lc / rc = xc /? Rc כמו הדעיכה החולפת. הערך המיידי המקסימלי iу של הזרם i הכולל נקרא זרם ההלם, והיחס של האחרון למשרעת Iπm נקרא מקדם ההלם.

חישוב של זרמי קצר חשמלי הכרחי לבחירה נכונה של ציוד חשמלי, עיצוב הגנת ממסר ואוטומציה, בחירת אמצעים להגבלת זרמי קצר חשמלי.

מעגלים קצרים (SC) מתרחשים בדרך כלל באמצעות התנגדויות חולפות - קשתות חשמליות, עצמים זרים באתר התקלה, תומכים והארקות שלהם, כמו גם התנגדויות בין מוליכים פאזה לאדמה (לדוגמה, כאשר מוליכים נופלים לאדמה). כדי לפשט את החישובים, מניחים שההתנגדויות החולפות הבודדות, בהתאם לסוג התקלה, שוות זו לזו או שוות לאפס ("קצר מתכתי" או "משעמם").

ראה גם:זרם קצר חשמלי, הקובע את גודל זרם הקצר