Напряжение при коротком замыкании: Короткое замыкание — урок. Физика, 8 класс.

причины, последствия и защита от негативного явления, расчет силы тока

Напряжение короткого замыкания — значение напряжения, которое подается на одну из обмоток трансформатора, чтобы в цепи возник электрический ток. Остальные обмотки в это время должны быть закорочены. Это значение определяет падение напряжения на трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток непреднамеренного замыкания. Выражается оно в процентном отношении к номинальному напряжению.

• Причины возникновения
• Опасные последствия
• Определение силы тока
• Методы защиты
• Использование замыкания проводников

Причины возникновения

Замыкание в цепи считается незапланированным, нештатным соединением проводников, при котором возникают разрушающие токи. Любое подключение электрическрго прибора в розетку тоже считается коротким замыканием, но уже плановым. Источник потребления электроэнергии является сопротивлением, которое воспринимает всю нагрузку короткого замыкания.

Если значение этого сопротивления будет стремиться к нулю, то, согласно закону Ома, для электрической цепи, ток возрастает до такой величины, что происходит сильный нагрев и разрушение проводников. Причины возникновения негативного явления:

1. Кратковременное повышение напряжения приводит к пробою изоляции проводов или электрической схемы. Происходит рост силы тока до значения короткого замыкания с появлением дугового разряда.
2. Старая, пришедшая в негодность изоляция становится причиной возникновения спонтанных закорачиваний проводников.
3. Механические повреждения изоляции тоже приводят к нештатным ситуациям. Например, часто сами жильцы во время ремонта нарушают целостность изоляции.
4. Попадание посторонних предметов, мелких животных, элементов соседних узлов вызывают негативное соединение проводов между собой.
5. Удар молнии вызывает кратковременное повышение напряжения в электрической цепи.

Основными признаками такого явления считается появление запаха гари, искрение и горение изоляции проводов. Кроме того, происходит отключение электрической цепи или ее участков.

Опасные последствия

Одним из самых опасных последствий замыкания проводов считается риск появления очага возгорания. Причиной его возникновения становится выделение большого количества тепла, разрушение изоляции и появление открытого огня.

При дуговом кратковременном замыкании, когда проскакивает мощнейший электрический заряд, воспламеняются окружающие вещи и предметы. Кроме того, к негативным последствиям относятся:

• механические и термические повреждения электроустановок;
• снижение значения напряжения, которое приводит к потере производительности или полной остановке электрических механизмов;
• отдельные генераторы и электростанции выпадают из синхронной работы системы, что приводит к созданию аварийной ситуации;
• появление электромагнитных волн, которые влияют на линии связи и коммуникаций.

Эти результаты будут наблюдаться только непосредственно в месте замыкания или рядом с ним, так как по мере удаления от этого участка величина тока будет ослабевать. При планировании и монтаже любой электроустановки принимаются необходимые меры защиты от негативного явления.

Определение силы тока

Чтобы рассчитать ток короткого замыкания, следует обратиться к закону Ома для электрической цепи. Он гласит, что его сила прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

В случае короткого замыкания значение сопротивления очень мало, поэтому отношение напряжения к нему вырастает в несколько раз. Например, в однофазной домашней электрической сети напряжение — 220 В. Если принять, что сопротивление во время короткого замыкания падает до 0,04 Ом, то получается сила тока — 5500 А.

Так как стандартная розетка рассчитана на 16 А, то становится очевидным, что она просто сгорит. Это расчет примерный, так как для других видов этого явления он более сложный. Кроме однофазных, в трехфазных сетях возможны замыкания:

• двухфазное;
• между фаз на землю;
• трехфазное.

При определении значения тока в этих случаях во внимание принимаются: сопротивление всей электрической магистрали, отдельных участков, дополнительного оборудования сети, дуги замыкания проводников и другое. Поэтому его суммарное значение будет гораздо выше, чем в приблизительном расчете.

Методы защиты

Основной метод защиты от этого негативного явления основан на разрыве электрической цепи. Для этого в ней применяются плавкие предохранители. Обычно они представляют собой проводник, который рассчитан на определенный предельный ток.

Предохранители считаются самым слабым звеном в схеме, поэтому, как только значение тока увеличится, то проводник перегорает и разрывает цепь. Таким способом защищаются остальные элементы цепи. Для защиты квартирных и домовых электрических контуров применяются автоматические выключатели.

Главным отличием автоматов от плавких предохранителей считается многоразовое использование. В конструкцию автомата входит расцепитель, который и обеспечивает срабатывание прибора в нештатной ситуации. Выпускается несколько видов этих приборов:

• электромагнитные;
• термические;
• полупроводниковые;
• смешанные.

Во время образования тока критической величины автомат отключается с помощью теплового или электромагнитного расцепителя. Для защиты от высокого тока нельзя использовать устройство защитного отключения, так как у него совсем другие задачи.

Другим методом защиты является использование токоограничивающего реактора. Этот агрегат устанавливается в цепях с высоким напряжением, где сила тока может достигнуть больших размеров, и невозможно подобрать соответствующее защитное устройство.

Реактор представляет собой катушку индуктивности, которая последовательно подключается в электрическую сеть. При аварийной ситуации этот агрегат принимает на себя всю силу тока.

Использование замыкания проводников

Кроме отрицательных свойств, это негативное явление приносит пользу. Существует немало устройств, работающих на высоких значениях тока. Самым популярным из них считается сварочный агрегат. При его работе образуется электрическая дуга между сварочным электродом и заземляющим контуром.

Принцип работы аппарата основан на снижении напряжения и увеличении силы тока, которая может достигать до 250 А. Температура дуги составляет до нескольких тысяч градусов, что позволяет расплавлять свариваемые детали в месте касания.

Такие режимы используются кратковременно, а мощность сварочного агрегата позволяет выдержать перегрузки. Это использование замыкания проводников при сварочных работах позволяет получить прочные и надежные металлические конструкции.

Короткое замыкание — фаза — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Короткое замыкание фазы осуществляется шунтированием нагрузки одной из фаз А, В или С при включенных нагрузках двух других фаз.
 [1]

Короткое замыкание фаз АВ в точке / Сз — Через место установки рассматриваемой защиты проходит ток короткого замыкания.
 [3]

При коротком замыкании фазы А потенциалы точек А и N одинаковы фл флг — Это означает, что нейтральная точка N на топографической диаграмме смещается в вершину А.
 [4]

При коротком замыкании фазы а нагрузки ( рис. 5 — 103) нулевая точка о переместится в точку а ( см. рис. 5 — 102) и фазные напряжения двух других одинаково нагруженных фаз возрастут до значений линейного напряжения. При полном обрыве одной из фаз ( рис. 5 — 104) трехфазная цепь превращается в однофазную, в которой нагрузки двух оставшихся в работе фаз оказываются включенными последовательно.
 [6]

В случае короткого замыкания фазы ток в ней сильно возрастает, а напряжение на этой фазе потребителя станет равным нулю. Зато напряжения на двух других фазах увеличатся до линейного. На рис. 6.13, а показана векторная диаграмма напряжений потребителя при коротком замыкании фазы.
 [8]

Следовательно, при коротком замыкании фазы напряжение на этой фазе равно нулю, а напряжение на двух других фазах равно линейному напряжению.
 [10]

Пороговый элемент DT2 контролирует режим короткого замыкания фазы печи и совместно с логическим элементом DD обеспечивает автономность регулирующих воздействий при коротких замыканиях: при коротком замыкании в одной из фаз ДСП выдается запрет на подъем электрода в отстающей по направлению вращения векторов напряжения фазе.
 [12]

Теперь пробой изоляции приводит к короткому замыканию фазы генератора. Соответствующая плавкая вставка в течение долей секунды перегорает и отключает от сети поврежденный участок.
 [14]

Указание: ответ справедлив при коротком замыкании фазы А.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5

пост.

тока — Короткое замыкание = нулевое напряжение?

Задавать вопрос

спросил
4 года 8 месяцев назад

Изменено
4 года, 6 месяцев назад

Просмотрено
6к раз

\$\начало группы\$

Читая этот вопрос и ответы на него (а также другие вопросы), кажется, что при идеализированном коротком замыкании с нулевым сопротивлением можно сделать вывод, что напряжение равно нулю.

Это кажется совершенно неправильным.

Обоснование дано V=IR. Предполагая, что ток конечен , вы действительно пришли бы к выводу, что V=0. Но почему вы предполагаете конечный ток?

Да, реальные токи должны быть конечными, но реальные сопротивления не должны быть равны нулю. Это идеализация; идеализированные значения не обязательно должны быть физически достижимыми.

И в реальном приближении идеального короткого замыкания можно увидеть очень большой ток; ненулевое напряжение, бесконечный ток и бесконечная мощность кажутся гораздо более точной идеализацией, чем идеализация конечного тока, нулевого напряжения, нулевой мощности.

Итак, мой вопрос. Является ли эта идеализация конечного тока и нулевого напряжения общепринятой? И почему?

Редактировать: чтобы было ясно, в этой идеализации параметры идеальной схемы могут достигать идеализированных значений — в частности, априори, допускается буквально бесконечный ток (для математической точности я имею в виду расширенное реальное число ∞). При R=0 и I=∞ закон Ома не накладывает ограничений на напряжение; каждые расширенных вещественных чисел для V согласованы.

• анализ цепи
• постоянный ток
• короткое замыкание

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Нет сопротивления. Конечный ток. Нет напряжения поперек. Это предположения для идеального проводника. Это делает короткое замыкание похожим на идеальный проводник. При анализе цепей с неблагоприятными [слабыми сигналами] полезно использовать допущение об идеальном проводнике. При анализе чего-то менее безобидного, способного светиться и плавиться, предположения об идеальном проводнике могут оказаться бесполезными.

Разные предположения для разных задач.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Если вы предполагаете идеальные компоненты в цепи, вы получите противоречие — у вас не может быть A, потому что B.

Идеальный источник напряжения не имеет внутреннего сопротивления и обеспечивает постоянное напряжение независимо от силы тока.

Идеальное короткое замыкание будет иметь нулевое сопротивление, поэтому на нем должно быть нулевое напряжение независимо от силы тока.

Если вы подключите идеальное короткое замыкание через идеальный источник напряжения, у вас будет невозможная ситуация — как фиксированное напряжение (от источника напряжения), так и нулевое напряжение (из-за идеального короткого замыкания) между теми же двумя точками.

В реальном мире источники напряжения имеют некоторое внутреннее последовательное сопротивление (для батарей) или ограниченную допустимую нагрузку по току (для источников питания), и любой проводник будет иметь некоторое сопротивление, все из которых будут ограничивать максимальный ток, который может протекать, и результирующее напряжение на источнике напряжения/коротком замыкании.

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

при идеализированном коротком замыкании с нулевым сопротивлением можно сделать вывод, что напряжение равно нулю.

Не забывайте об индуктивности ярлыка. Если вы также идеализируете индуктивность, у вас действительно будут бесконечные токи.

, но реальные сопротивления должны быть ненулевыми

Даже это неверно: сверхпроводники имеют нулевое сопротивление, но ненулевую индуктивность.

В реальном мире существуют даже электрические цепи, в которых ненулевое напряжение подается на «короткий путь» (если вы определяете «кратчайший путь» как \$R=0\$): Сверхпроводящие магнитные накопители энергии

До тех пор, пока на замыкатель (катушка СМЭС) подается ненулевое напряжение, ток нарастает по формуле \$\frac{di}{dt} = \frac u L\$.

Как только на шлейф не подается напряжение (ноль вольт), в катушке SMES течет постоянный ток. Этот ток представляет собой накопленную энергию.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Идеализация короткого замыкания — это не «конечный ток и нулевое напряжение», идеализация — это «нулевое сопротивление». Сколько тока будет течь, зависит от остальной части цепи. Если расчеты для всей цепи показывают, что в этой ситуации через короткое замыкание будет протекать бесконечный ток, значит, нельзя использовать идеализацию короткого замыкания, а нужно использовать его реальное сопротивление.

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Что происходит с сетевым напряжением в случае короткого замыкания

спросил
2 года 10 месяцев назад

Изменено
2 года, 10 месяцев назад

Просмотрено
235 раз

\$\начало группы\$

Я имею в виду до срабатывания автоматического выключателя.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Если короткое замыкание является идеальным коротким замыканием, то напряжение падает до нуля в месте короткого замыкания. Если это не идеальное короткое замыкание, то напряжение будет падать, но фактическое напряжение будет зависеть от сопротивления ответвленной проводки и сопротивления самого короткого замыкания.

То, что происходит в других точках ответвления, будет зависеть от длины проводов и их сечения. Напряжение вдоль линии почти наверняка уменьшится, но определение того, насколько изменится напряжение, не является тривиальной задачей и потребует подробной информации, которую вы не предоставили.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Деление на ноль Ом невозможно, но выключатели рассчитаны на 10 кА. «все имеет сопротивление». Даже если измерять в микроомах.

если вы замкнули изолированный медный провод AWG16 отверткой толщиной от 2 мм до 5 мм, используя скобу в качестве рычага, пытаясь удалить его из дерева, и вместо этого проткнули изоляцию не менее 5 мм наконечника из сплава с покрытием, отвертка мгновенно испарит охладитель до прерывателя. срабатывания вызывающие взрыв от преодоления звукового барьера с взрывоопасным испарением меди и стали.

Это происходит за 1 цикл из-за сильного соленоида внутри выключателя, время срабатывания с высоким током, а испаряющийся медный переход оставляет тонкий слой медной краски на вашей пластиковой защитной линзе, вплавленной в пластик.