12 октября, 2021

Какие способы защиты есть от короткого замыкания

дифавтомат

Электричество – наиболее употребляемый и одновременно чрезвычайно опасный вид энергии, стоящий на службе человечества. Демонстрацию мощи, которую таит в себе электроэнергия можно наблюдать на примере грозовой молнии. Роль микромодели этого стихийного природного явления следует отнести короткому замыканию (КЗ), с которым наверняка доводилось сталкиваться каждому из нас.

Опасность этой аварийной ситуации заключается в том, что короткие замыкания сопровождаются мощнейшими электрическими разрядами. Высокая температура в «эпицентре» дуги приводит даже к мгновенному расплавлению стального инструмента, явившегося случайным инициатором короткого замыкания. Почему это происходит и какие способы защиты от КЗ существуют на сегодняшний день, попробуем разобраться.

Суть явления

В основе причин возникновения КЗ, сопровождающегося мощным выделением тепловой энергии лежит два физических закона, известных еще со школьной скамьи:

  • закона Ома, увязывающего силу тока (I) на участке с приложенным напряжением (U) от сопротивления (R) выражением I = U/R;
  • закона Джоуля – Ленца, связывающего количество выделяемого тепла (Q) с тем же током и сопротивлением за время воздействия (t) отношением Q = I²·R·t.

Из первого выражения видно, что с уменьшением сопротивления, а в режиме КЗ оно стремится к нулю, ток может достигать сотен и даже тысяч ампер. Так при однофазных замыканиях в бытовых электрических сетях 220 вольт даже при сопротивлении 1 Ом ток составит 220 ампер. Принимая во внимание, что сечения проводов современных бытовых электропроводок рассчитаны на токи 16 … 40А, такое превышение более чем опасно. Очевидно, что квадратичная зависимость тепла от тока второго выражения свидетельствует об опасности самого короткого замыкания, сопутствующего повреждениям проводки. Выход видится в необходимости аварийного отключения нагрузки от источника электроэнергии в случае возникновения аварийных ситуаций. Таковыми можно рассматривать токовые перегрузки электросетей, в частности короткие замыкания.

Меры предотвращения КЗ

Одним из способов защиты от КЗ выступает изоляция. Изолирующий слой между нулевыми и фазными проводниками защищает от нежелательных контактов и предохраняет от возникновения аварийных ситуаций. Однако в случае повреждения кабеля короткое замыкание гарантировано. Другими причинами КЗ бывают неисправности в электрическом приборе, случайное замыкание фазных и нулевых проводов другие повреждения электрооборудования. Наиболее действенной мерой всегда считалось защитное отключение, позволяющее отключить аварийный участок от источника электроэнергии.

До сравнительно недавнего времени такие функции были реализованы на плавком предохранителе. Основным рабочим элементом одноразовых защитных устройств считались плавкие вставки, перегорающие (плавящиеся) при превышении номинального тока. Применялись предохранители практически повсеместно, люди пожилого возраста наверняка помнят электрические пробки, которые устанавливались на щитках каждого дома.

Сегодня вместо одноразовых предохранителей, которые, правда, продолжают использоваться в различных сферах, применяются автоматические выключатели. Основное их достоинство – многоразовое использование, после аварийного срабатывания они вновь приводятся в рабочее состояние и продолжают контролировать свой участок сети.

Конструктивно в автоматическом выключателе представлены два контролирующих состояние электросети элемента:

  • тепловой расцепитель отключает нагрузку при превышении токовых значений выше номинального значения (в 1.2 … 1.5 раза);
  • электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное отключение в случае появления сверхтоков короткого замыкания.

Конечно же, автоматический выключатель, как и надежные предохранители с плавкими вставками не предохраняют от причин возникновения аварийных ситуаций. Но он гарантировано в случае КЗ предотвратит порчу электропроводки, а самое главное вероятность возгорания, вызванную токовыми перегрузками.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *