Jak vypadá zkrat?

Asi před 20 lety byl na obrazovkách uveden film „Short Circuit“. Podle zápletky se v elektronice jednoho robota kvůli výboji blesku něco zkratovalo, načež „zmoudřel“ a začal myslet a cítit se jako člověk. V tomto filmu sehrál fenomén zkratu klíčovou roli v transformaci robota. Tento příběh skončil dobře. Ale tento výsledek událostí je výjimkou z pravidla. Nejčastěji je zkrat v elektrickém obvodu nepoužitelný.

Klasický obrázek zkratu, nebo v elektrikářském slangu „zkrat“, jsou 2 odkryté zkřížené dráty, jasný záblesk a hlasitá rána. „Speciální efekty“ v reálném životě vás okamžitě přivedou k přesvědčení, že se něco nedaří.

Kde dochází ke zkratu?

Vezměme si nejjednodušší elektrický obvod. Musí v něm být nějaká zátěž: může to být žárovka, elektrický sporák, elektromotor atd. V obvodu je také zdroj proudu a všechny tyto součástky jsou propojeny vodiči.

Když elektrický obvod funguje normálně, proud protéká dráty ze zdroje do zátěže. Tam odvede práci, která se od něj očekává: přemění se na světelné záření, jde-li o žárovku, ohřívá spirálu, jde-li o elektrický sporák atd.

Podívejme se nyní na proces „kz“. Toto již bude nouzový režim. Například z nějakého důvodu se dotkly 2 holé dráty. V tomto případě budeme pozorovat jasný záblesk a třesk.

co potom? Pak uvidíme, že se naše dráty roztavily nebo dokonce zlomily. Ukazuje se, že i zde elektrický proud udělal své, což však nebylo v plánu:

1. Pokud jsou tam roztavené dráty, znamená to, že došlo k tepelnému účinku proudu.
2. Pokud jsou dráty přerušené, pak došlo k mechanickému působení proudu.

Když se podíváme pozorně, najdeme chemický účinek proudu – kapky zmrzlého roztaveného kovu na povrchu dalšího drátu. To je jasně patrné v případech, kdy se střetávají kabely různého složení, například kabely vyrobené z mědi a hliníku. Poté budou kapky zmrzlé mědi na hliníkovém drátu jasně viditelné.

Účinek elektrického proudu bude také patrný, pokud při práci v rozvodném panelu použijete ocelový šroubovák a „zkratujete“ 2 holé měděné dráty. Kapky mědi budou dobře viditelné i na ocelovém šroubováku.

Ale samotná skutečnost, že „následky“ průchodu elektrického proudu jsou tak jasně viditelné, může znamenat pouze to, že síla tohoto proudu byla poměrně velká. To je pravda. Zkratové proudy procházející bodem dotyku 2 holých vodičů jsou desítky a dokonce stokrát větší než jmenovité proudy tekoucí v obvodu v normálním režimu.

Odkud se berou tak vysoké zkratové proudy?

Vzpomeňme na Ohmův zákon pro úsek obvodu. Jeho vzorec vypadá takto:

Podíváme-li se na tento výraz, můžeme dojít k závěru, že čím nižší je odpor v daném úseku obvodu, tím větší proud teče tímto úsekem, protože R je ve jmenovateli a U se nemění.

Takže u „zkratu“ je odpor velmi malý – pouze dráty jsou v kontaktu. Je to mnohem menší než odpor jakékoli zátěže (žárovky, elektrické sporáky atd.). Podle fyzikálních zákonů proud, který má vždy tendenci jít cestou nejmenšího odporu, neprotéká zátěží, kde je vysoký, pokud existuje cesta, kde prakticky žádná není. Tito. proud bude protékat zkratem.

Proč je ale zkratový proud tak vysoký?

Abychom to vysvětlili, připomeňme si formulaci a zápis Ohmova zákona pro úplný obvod, ve kterém je zahrnut zdroj proudu:

Nyní si představte, že můžeme z tohoto vzorce odstranit zátěžový odpor „R“. co zbývá? Pouze vnitřní odpor “r” zdroje proudu. Je vždy mnohem menší než R. Právě tato okolnost vysvětluje vysokou hodnotu zkratového proudu. A také umožňuje vypočítat velikost zkratových proudů teoreticky, bez provádění experimentů. K tomu stačí znát hodnotu emf „ℇ“ a vnitřní odpor „r“.

Jak se vyhnout ničivým následkům zkratu?

Nainstalujte vhodnou ochranu. Ve své nejjednodušší podobě by to mohla být pojistka. Vysoký proud jej rychle roztaví a obvod se přeruší.

Druhým způsobem je instalace jističů, které přeruší elektrický obvod ve zlomku sekundy, pokud se proud začne prudce zvyšovat. Včasné přerušení zabrání destruktivnímu účinku zkratu na prvky obvodu.

Takže abych to shrnul:

Zkrat je abnormální, nouzový režim provozu elektrického obvodu, který vede k jeho poruše. Je nutné zajistit ochranu proti zkratovým proudům a sledovat provozuschopnost jejích prvků.

Pokud se vám článek líbil a chtěli byste se ponořit ještě hlouběji do studia fyzikálních aspektů elektrického proudu, ale ne vše se daří, doporučujeme kontaktovat specialisty PhoenixHelp. Zde vám vždy pomohou s řešením jakéhokoli výchovného problému.

Ke zkratu může dojít při poškození izolace prvků vedoucích proud nebo v důsledku mechanického kontaktu prvků pracujících bez izolace. Zkrat je také stav, kdy je zátěžový odpor menší než vnitřní odpor napájecího zdroje.

Mezi hlavní typy zkratů patří:

• K(1) – jednofázový zkrat;
• K(1.1) – dvoufázový zkrat na kostru;
• K(2) – dvoufázový zkrat;
• K(3) – třífázový symetrický zkrat.

Jednofázový zkrat na kostru

Jednofázový zkrat k zemi je zkrat k zemi v třífázovém elektrickém energetickém systému s pevně nebo účinně uzemněnými neutrály výkonových prvků, ve kterém je pouze jedna fáze spojena se zemí.

Obrázek 7. Jednofázový zkrat k zemi v sítích s uzemněným nulovým vodičem

Nejčastěji dochází ke zkratu jedné fáze k zemi v sítích s uzemněným neutrálem (obrázek 7). (83–95 %) a je nejčastější závadou v systémech s tímto typem uzemnění.

Jednoduchý zemní zkrat v sítích s izolovaným neutrálem (obrázek 8) je také jedním z nejběžnějších typů zkratu, který se vyskytuje s relativní pravděpodobností; 65%.

Obrázek 8. Jednoduchá zemní porucha v sítích s izolovaným neutrálem

Dvoufázový zkrat je zkrat mezi dvěma fázemi v třífázovém elektrickém systému.

Pravděpodobnost poškození při dvoufázovém zkratu v sítích s uzemněným neutrálem (obrázek 9) je extrémně nízká a činí pouze 2-5%. K poškození při dvoufázovém zkratu v sítích s izolovaným neutrálem (obrázek 10) dochází s relativní pravděpodobností 10%.

Obrázek 9. Dvoufázový zkrat v sítích s uzemněným nulovým vodičem

Obrázek 10. Dvoufázový zkrat v sítích s izolovaným neutrálem

Dvoufázový zkrat na kostru

Dvoufázový zkrat k zemi je zkrat k zemi v třífázovém elektrickém energetickém systému s pevně nebo účinně uzemněnými neutrály výkonových prvků, ve kterém jsou dvě fáze spojeny se zemí.

Pro tento typ zkratu v sítích s uzemněným neutrálem (obrázek 11) je pravděpodobnost výskytu rovna 2 8-%. Izolovaný neutrál (obrázek 12) s tímto typem zkratu je o něco méně účinný, k poškození dochází s relativní pravděpodobností 20%.

Obrázek 11. Dvoufázový zkrat k zemi v sítích s uzemněným nulovým vodičem

Obrázek 12. Dvoufázový zkrat k zemi v sítích s izolovaným nulovým vodičem

Třífázový zkrat je zkrat mezi třemi fázemi v třífázovém elektrickém systému. Třífázový zkratový proud nezávisí na provozním režimu neutrálu.

Obrázek 13. Třífázový zkrat k zemi v sítích s uzemněným nulovým vodičem

Obrázek 14. Třífázový zkrat vůči zemi v sítích s izolovaným neutrálem

Pravděpodobnost třífázového zkratu v sítích s uzemněným neutrálem (obrázek 13) je 1−4 %. U zkratu s izolovaným neutrálem (obrázek 14) je relativní pravděpodobnost poškození 5 %.

Vzhledem k tomu, že následky poškození při vzniku třífázového zkratu jsou nejzávažnější a nejnebezpečnější pro zařízení a systém, je ve výpočtech brán jako hlavní typ zkratu třífázový zkrat – K (3).