Устраняем причины частого отключения АВ – что и как делать
Если пропал свет, не работают розетки, идем к щитку и смотрим на автоматические выключатели. Чаще всего придется просто включить автомат. Современные АВ при срабатывании отправляют ручку включения вниз. Чтобы включить питание, поднимаем ее вверх. Во многих домах еще встречаются автоматы старого советского образца, у которых при срабатывании ручка находится в верхнем положении. Если АВ в щитке много, найти сработавший трудно. По очереди выключаем и включаем все автоматы.
Чтобы включить питание в современных АВ нужно поднять ручку включения вверх
Если сеть перегружена, она будет отключаться автоматом, но не постоянно, а через некоторый временной промежуток, необходимый для срабатывания защиты. Реже всего случается перегрузка цепей освещения. Обычно их защищает один автоматический выключатель на 10 А, этого в большинстве случаев достаточно. Но если установлено много дополнительных светильников, особенно галогеновых или с применением ламп накаливания, ставим отдельный автомат для освещения.
Гораздо чаще встречается перегрузка сети от бытовых электроприборов. Если включить потребителей на 20 А, а номинальный ток срабатывания автомата – 16 А, цепь, конечно, разорвется. Чтобы появилось полное убеждение, что автомат срабатывает от перегрузки, подсчитываем общее потребление тока электроприборами. Особенно хорошо это сделать в момент отключения электричества защитным устройством. Суммируем мощность всех включенных приборов, это число делим на напряжение сети (220 В), получаем силу тока в Амперах.
Сравниваем нагрузку сети с номиналом автоматического выключателя. В случае значительного превышения нагрузки тока от номинального автомата используем одновременно меньшее количество бытовых приборов. Если в доме старая алюминиевая проводка с малым сечением, устанавливаем дополнительное устройство – приоритетное реле тока, которое принудительно отключит неприоритетный прибор. Амперметр и вольтметр в щитке позволят визуально контролировать нагрузку и напряжение.
Плохой контакт возникает при некачественном соединении, может быть в любом месте – от ввода на автомат, распределительных коробок до светильников и розеток. Слабо подтянутые контакты затягиваем, если они не успели подгореть, оплавленный автоматический выключатель меняем на аналогичный. Контакты розеток со временем ослабевают, подгорают. Смотря по степени повреждения, поджимаем контакты или меняем розетку. Осматриваем систему освещения – выключатели, светильники и устраняем неполадки аналогичным способом, что и в розетках. В последнюю очередь смотрим контакты в распределительных коробках, устраняем проблемы.
Бытовая техника может иметь различные неисправности, способные вызвать срабатывание защитного автомата. Если это происходит с определенной закономерностью, большая вероятность именно такой причины. Замечаем, при включении какой техники срабатывает автомат, отключаем ее и смотрим, как ведет себя АВ без этого прибора. Если отключения не происходит, ищем неисправность в бытовой технике или сдаем в ремонт.
При коротком замыкании нужно проверить выключатели и розетки
При коротком замыкании, если выбило пробки, делаем осмотр выключателей и розеток, проверяем, как подключены жилы к клеммам, подтягиваем винты, если провода настолько слабо затянуты, что могут соприкасаться и коротить. Дальше переходим к распределительным коробкам, проверяем, нет ли оголенных проводов, способных при касании вызвать короткое замыкание. Затем проверяем качество соединений в светильниках, люстрах. Последней проверяем проводку, которая в большинстве скрыта в стене. Для обнаружения КЗ пользуемся тестером или вызываем электрика, имеющего тепловизор или другие приборы, способные обнаружить короткое замыкание в скрытой проводке.
Другие причины отключения сети автоматом случаются довольно редко. Перегорела лампочка накаливания, АВ разорвал цепь. Ничего страшного нет, просто возникла кратковременная перегрузка, автомат среагировал. Иногда выбивает при включении стабилизатора, если он при запуске создает ток, выше номинального в автомате. Если отключение происходит при включении освещения, проверяем светильники мультиметром. После затопления квартиры случается, что расклеивается изоляция, происходит короткое замыкание. Обязательно после подтопления проверяем всю проводку.
Расчет величины тока при коротком замыкании
Каким бы ни было катастрофичным то или иное явление, для инженерной и прикладной науки важна его количественная оценка. Формула тока короткого замыкания очень похожа на закон Ома, просто к ней требуются некоторые пояснения. Итак:
I к.з.=Uph / (Zn + Zt),
где:
I к.з. – величина тока короткого замыкания, А;
Uph – фазное напряжение, В;
Zn – полное (включая реактивную составляющую) сопротивление короткозамкнутой петли;
Zt – полное (включая реактивную составляющую) сопротивление трансформатора питания (силового), Ом.
Полные сопротивления определяются как гипотенуза прямоугольного треугольника, катеты которого представляют собой величины активного и реактивного (индуктивного) сопротивления. Это очень просто, нужно пользоваться теоремой Пифагора.
Несколько чаще, чем формула тока короткого замыкания, на практике используются экспериментально выведенные кривые. Они представляют собой зависимости величины I к.з. от длины проводника, сечения провода и мощности силового трансформатора. Графики представляют собой совокупность нисходящих по экспоненте линий, из которых остается лишь выбрать подходящую. Метод дает приблизительные результаты, но его точность вполне отвечает практическим потребностям инженеров по энергоснабжению.
Какие могут быть последствия?
Во время замыканий наблюдается резкое увеличение силы тока, что приводит к расплавлению металлов. «Брызги» могут разноситься во все стороны, приводя к воспламенению предметов вокруг и пожарам. Это особенно опасно для домашних условий, так как КЗ может стать причиной потери имущества и жилья. Последствиями на предприятиях является аварийная ситуация, повреждение техники и риск того, что могут пострадать люди.
Замыкание, в зависимости от места его образования, может привести к системой аварии, последствиями которой станет экономический и технический урон. Оборудование, которое находилось под действием усиленной силы тока, выходит из стоя или получает серьезные повреждения.
Еще одним последствием замыкания является ухудшение условий работы персонала и потребителей – резкое понижение давления приводит к остановке производственных мощностей и экономическому ущербу. Наибольший урон наносится тому месту, в котором непосредственно возникло замыкание.
Способы защиты
Наиболее надежным и действенным способом предотвращения КЗ является установка автоматических выключателей. Альтернативой служат плавкие предохранители. Автомат своевременно улавливает возникновение замыкания и отключает питание, благодаря чему возникновение аварийной ситуации является невозможным.
Прочие меры предосторожности:
- регулярная ревизия электропроводных каналов – визуальное определение слабых мест кабеля, где изнашивается изоляция и своевременное устранение проблемы;
- использование электрических реакторов, которые регулируют подачу тока;
- использование специальных электроцепей, которые в случае необходимости отключают секционные выключатели;
- использование понижающих трансформаторов, которые оснащены расщепляемой обмоткой низкого напряжения.
Совет: для домашнего использования рекомендуется устанавливать автоматические выключатели. Они рассчитаны на определенный ток, после превышения величины которого, разрывается цепь. Прочие меры в основном указаны для промышленного использования.
В чем заключается угроза КЗ?
Замыкание в первую очередь представляет угрозу здоровью и жизни человека. Это связано с пожарной опасностью: возгорание изоляции проводов, воспламенение окружающих предметов, способность изоляции распространять горение. Так же изменение силы тока может быть губительным для используемых устройств и приборов, приводя к катастрофическим последствиям
КЗ может стать причиной экономического убытка Поэтому важно использовать меры профилактики возникновения явления и прибегать к установке методов защиты
Полезное КЗ
Ток, возникающий по причине подобного явления, может принести не только разрушение, но и пользу. Существует ряд оборудования, функционирующего в условиях повышенного значения тока. Классическим примером таких устройств является электродуговая сварка. Ее работа обусловлена соединением сварочного электрода и контура заземления.
При существенных перегрузках функционирование таких аппаратов кратковременно. Его обеспечивает сварочный трансформатор большой мощности. В месте, где происходит соприкосновение 2 электродов происходит выработка тока довольно значительной силы. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии, которой достаточно для плавления металла в области соприкосновения. Таким процессом обеспечена работа сварки. Шов получается аккуратным, долговечным и прочным.
Виды коротких замыканий
В цепи постоянного тока
В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.
В цепи переменного тока
Трехфазное замыкание
Это когда три фазных провода коротнули между собой.
Трехфазное на землю
Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю
Двухфазное
В этом случае любые две фазы замкнуты между собой
Двухфазное на землю
Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю
Однофазное на землю
Однофазное на ноль
Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.
В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю – 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.
В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.
Какие бывают виды
Короткое замыкание. Каждый слышал это словосочетание. Многие видели надпись «Не закорачивать!» Часто, когда ломается какой-нибудь электроприбор, говорят: «Коротнуло!» И несмотря на негативный оттенок этих слов, профессионалы знают, что короткое замыкание – не печальный приговор. Иногда с коротким замыканием (КЗ) бороться бессмысленно, а порой и принципиально невозможно. В этой статье будут даны ответы на самые важные вопросы: что такое короткое замыкание и какие виды КЗ встречаются в технике.
Будет интересно Как устроен однополупериодный выпрямитель и где применяется
Начнем рассматривать эти вопросы под необычным углом – узнаем, в каких случаях короткие замыкания неизбежны и где они не играют роль повреждений. Возьмем за оба конца обыкновенный металлический провод. Соединим концы вместе. Провод замкнулся накоротко – произошло КЗ. Но так как в цепи отсутствуют источники электрической энергии и нагрузка, такое короткое замыкание никакого вреда не несет. В некоторых областях электротехники КЗ, которое мы рассмотрели, играет на руку, например, в электрических аппаратах и электрических машинах.
Взглянем на однофазное реле или пускатель, в конструкции которых есть магнитная система с подвижными частями – электромагнит, притягивающий якорь. Из-за постоянно меняющейся полярности тока, текущего в обмотках электромагнита, его магнитный поток периодически становится равен нулю, что вызывает дребезжание якоря, появляются вибрации и характерное, знакомое всем электрикам гудение. Чтобы избавиться от этого явления, на торец сердечника электромагнита или якоря прикрепляют короткозамкнутый виток – кольцо или прямоугольник из меди или алюминия.
Из-за явления электромагнитной индукции в витке создается ток, создающий свой магнитный поток, компенсирующий пропадание основного магнитного потока, создаваемого электромагнитом, что приводит к уменьшению или исчезновению вибраций, разрушающих конструкцию.
Так же на руку играет короткое замыкание и в роторе асинхронного электродвигателя. Благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого обмотками статора, с короткозамкнутым ротором, в роторе по уже упомянутому закону появляются свои токи, создающие свое поле, что приводит ротор во вращение
Конечно, важно грамотное проектирование электродвигателя или электрического аппарата, чтобы токи, протекающие в короткозамкнутых элементах, не приводили к перегреву и порче изоляции основных обмоток
Возгорание розетки
Подобным образом понятие «короткое замыкание» используется применительно к трансформаторам. Люди, так или иначе связанные с энергетикой, знают, что одна из важнейших характеристик трансформатора – это напряжение короткого замыкания, UКЗ, измеряемое в процентах. Возьмем трансформатор. Одну из его обмоток, скажем, низшего напряжения (НН) закоротим амперметром, сопротивление которого, как известно, принимается равным нулю. Обмотку высшего напряжения (ВН) подключаем к источнику напряжения. Повышаем напряжение на обмотке ВН до тех пор, пока ток в обмотке НН не станет равным номинальному, фиксируем это напряжение.
Делим его на номинальное напряжение высшей стороны, умножаем на 100%, получаем UКЗ. Эта величина характеризует потери мощности в трансформаторе и его сопротивление, от которого зависит ток короткого замыкания, ведущий к повреждениям. Поговорим наконец о коротких замыканиях, несущих негативные последствия. Такие короткие замыкания появляются, когда ток от источника питания протекает не через нагрузку, а только через провода, обладающие ничтожно маленьким сопротивлением. Например, трехфазный кабель питается от трансформатора, и одним неосторожным движением ковша экскаватора происходит его повреждение – две фазы закорачиваются через ковш. Такое КЗ называют двухфазным. Аналогично по количеству замкнутых фаз называют другие КЗ.
Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью не является коротким, но может представлять угрозу жизни живых существ. Металлическим называют КЗ, в котором переходное сопротивление равно нулю – например, при болтовом или сварочном соединении. Токи КЗ в зависимости от напряжения и вида повреждения могут достигать тысяч и сотен тысяч ампер, приводить к пожарам и колоссальным электродинамическим усилиям, «выворачивающим» шины и провода. Защита от КЗ может осуществляться автоматическими выключателями или предохранителями, а в высоковольтных сетях – средствами релейной защиты и автоматики.
Защита блока питания от короткого замыкания.
Понятие «короткое замыкание»
Короткое замыкание – это соединение двух точек электрической цепи с различными потенциалами, что не предусмотрено нормальным режимом работы цепи и приводит к критичному росту силы тока в месте соединения.
Таким образом, КЗ приводит к образованию разрушительных токов, превышающих допустимые величины. Что способствует выходу приборов из строя и повреждениям проводки. Для того, чтобы понять, что может спровоцировать этот процесс, нужно детально разобраться в процессах, происходящих при коротком замыкании.
По закону Ома сила тока (I) обратно пропорциональна сопротивлению (R)
Пример применения закона Ома к лампе накаливания мощностью в 100 Вт, подключенную к электросети в 220В. Здесь можно с помощью закона Ома рассчитать величину тока для нормального режима работы и короткого замыкания. Сопротивление источника и электропроводки проигнорируем.
Электрическая схема нормального режима работы (a) и короткого замыкания (b)
Вот пример нормальной цепи, по которой ток течет от источника к лампе накаливания. На схеме ниже изображен этот процесс.
Пример нормальной цепи, ток течет от источника к лампе
А теперь, представим, что произошла поломка, из-за которой в цепь попал дополнительный проводник.
Дополнительный проводник замыкает цепь
Сопротивление проводников стремится к нулю. Вот почему большая часть электрического тока после замыкания сразу потечет через дополнительный проводник, как бы избегая лампы накаливания с высоким сопротивлением. Результатом будет некорректная работа прибора, потому, что он не получит достаточно тока. И это еще не самый опасный вариант.
Как известно, по закону Ома сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Когда давление в цепи падает в результате короткого замыкания — на несколько порядков возрастет сила тока. По закону Джоуля – Ленца при росте силы тока увеличивается выделение тепла.
При многократном росте силы тока проводники мгновенно нагреваются. А теперь представим, что в сети нет предохранителей либо они не сработали достаточно быстро. В результате проводники плавятся, а изоляция начинает гореть. Зачастую, так возникают пожары в результате короткого замыкания.
Виды коротких замыканий
Схемы кз
Короткие замыкания в быту:
- однофазные – происходит, когда фазный провод замыкается на ноль. Такие КЗ случаются чаще всего. Обозначен, как однофазное с землей К(1)
- двухфазные – ( К2)происходит, когда одна фаза замыкается на другую, относится к несимметричным процессам. Есть еще 2-х фазное с землей К (1,1)в системах с заземленной нейтралью;
- трехфазные – происходит, когда замыкаются сразу три фазы. Самый опасный вид КЗ. Это единственный вид короткого замыкания, при котором не происходит перекос фаз, процесс протекает симметрично;
Вот типичная картина последствий короткого замыкания: оплавленная или сгоревшая изоляция, запах гари, следы оплавления или горения внутри электрического прибора.
Последствия короткого замыкания в электрощите многоэтажного дома
В реальных условиях короткое замыкание происходит в таких ситуациях:
- Повреждение изоляции проводников. Это может произойти из-за изношенности изоляции, а так же механического воздействия на неё. Жилы кабеля замыкаются напрямую или через корпус оборудования.
- Некорректное подключение электроприборов к сети. Данный случай характеризуется допущением ошибки мастера или владельца квартиры из-за чего и происходит короткое замыкание.
- Попадание в электрический прибор воды. Конечно же нельзя допускать попадание воды на электроприборы, ведь она является хорошим проводником электричества и замыкает контакты.
В обустройстве быта короткое замыкание происходит во время ремонта стен, если случайно повредить проводку. Также аварии случаются в квартирах и домах со старой проводкой. В результате чрезмерного нагревания она повреждается в следствие воздействия воды или грызунов.
Как устранить
Замена розетки после короткого замыкания
Когда найдено место, где коротит проводка, нужно провести ее замену и ремонт. Предварительно помещение нужно обесточить и только потом менять проблемный участок. Место соединения двух проводников нужно надежно заизолировать
Также важно правильно выбрать способ создания контакта. Если под действием тока короткого замыкания подгорел выключатель или розетка, рекомендуется приобрести и установить новое изделие
Это дешевле и надежнее, чем чинить сломанный прибор.
В старых домах электропроводка выполнялась из алюминия. Это ненадежный устаревший способ прокладки сетей, поэтому ее нужно полностью заменить. Именно алюминиевая проводка может закоротить.
Причины замыкания в проводке
Короткое замыкание не возникает на ровном месте. Всегда имеются причины и предпосылки. Некоторые из них легко предсказуемы, очевидны и находятся на поверхности. Их возможно выявить за много месяцев до возникновения КЗ. Другие возникают мгновенно. Их нельзя предотвратить заранее.
Основные причины короткого замыкания следующие:
- скачок сетевого напряжения;
- перегрев и расплавление изоляции;
- старение и износ проводов;
- проникновение пыли, грязи и влаги из воздуха;
- грызуны, домашние и дикие животные;
- молнии и атмосферное электричество;
- ошибка человека.
Проводка в старых домах
Поскольку сопротивление проводов электропроводки незначительное, то при КЗ резко увеличивается величина тока, вызывающая резкий нагрев проводников. Если не сработает автомат защиты, то нагрев может достичь критических величин и вызвать возгорание изоляции и легко воспламеняющихся материалов.
- старение изоляции приводит к ее разрушению, особенно в местах пересечений и перегибов. На состояние изоляции оказывает разрушающее воздействие высокая влажность;
- механическое повреждение изоляции между проводами. Очень часто подобное повреждение возникает из-за вбивания обычного гвоздя прямо в скрытую в стене проводку. При проведении различных строительных работ рекомендуется определиться с расположением проводки в стене;
- проводка не рассчитана на реальную потребляемую мощность, поэтому в процессе эксплуатации проводка нагревается, а изоляционный слой плавится;
- в любом электрическом приборе может возникнуть неисправность, которая приведет к КЗ в сети;
- известны случаи возникновения короткого замыкания из-за крыс, перегрызающих кабель.
- Небрежное обращение пользователей с электрикой в доме: повреждение изоляции, закоротка контактов посторонними предметами и заливание проводов.
- Проводка не рассчитана на существующую токовую нагрузку по причине неправильного расчета сечения проводов или подключения энергоемкого электрооборудования.
- Контактные соединения жил выполнены скруткой, неправильно выполнена скрытая проводка, шлейф проводов на стене закреплен с нарушением норм электромонтажа.
- Превышен срок службы проводов, старая проводка обветшала, изоляция потеряла свои физико-химические свойства и осыпалась.
Виды коротких замыканий и их характеристики.
Выше было отмечено, что для выработки и потребления электрической энергии наибольшее распространение нашли трехфазные системы переменного тока с изолированной и заземленной нейтралью. В общем случае в таких системах могут возникнуть трехфазные, двухфазные и однофазные короткие замыкания, а также замыкания между фазными проводами и землей. Разберем более подробно виды коротких замыканий, возникающих в различных системах (рис. 28).
В системах, работающих с изолированной (незаземленной) нейтралью, короткие замыкания могут быть трехфазные в одной точке (рис. 28, а); двухфазные в одной точке (рис. 28, б); двухфазные в двух точках при замыкании фаз на землю (рис. 28, в). В системах с заземленной нейтралью встречаются следующие короткие замыкания: трехфазные в одной точке (рис. 28, г); двухфазные в одной точке (рис. 28, д); двухфазные на землю в одной и в двух точках (рис. 28, е); однофазные на землю (рис. 28, ж) или на заземленный нулевой провод (в четырехпроводных системах).
В системах с изолированной нейтралью большинство аварий (около 90%) приходится на двухфазные короткие замыкания и лишь небольшая часть приходится на трехфазные короткие замыкания. В системах, работающих с заземленной нейтралью, наиболее часто встречаются однофазные короткие замыкания (65%), затем двухфазные на землю (20%), двухфазные (10%) и трехфазные (5%). Таким образом, подавляющее большинство коротких замыканий является несимметричным (к симметричным коротким замыканиям относятся лишь трехфазные).
Рассмотрим, как меняются в общих чертах токи и напряжения при различных видах коротких замыканий. При трехфазных коротких замыканиях (рис. 28, а и г) все три фазы А, В и С замыкаются между собой. В точке короткого замыкания К(3) все линейные и фазные напряжения равны нулю, а токи во всех трех фазах равны по величине и сдвинуты друг относительно друга на угол 120° (имеем случай симметричного короткого замыкания).
При двухфазном коротком замыкании между фазами В и С (рис. 28, б и д’) линейное напряжение между поврежденными фазами в точке короткого замыкания К(2) будет равно нулю, а фазные напряжения не равны нулю, так же как не равно нулю и напряжение неповрежденной фазы А. Токи короткого замыкания в поврежденных фазах равны по величине и направлены в разные стороны (несимметричное короткое замыкание). Таким образом, условия для этого вида короткого замыкания могут быть записаны так: ток короткого замыкания в фазе А отсутствует (она не повреждена), следовательно Iка == 0; в поврежденных фазах В и С токи IКв = —Iκc, а напряжения UКв=Uкс. При двухфазном замыкании на землю в одной точке в системе с заземленной нейтралью (рис. 28, е) фазные напряжения в поврежденных сказах В и С в точке R(2) равны нулю, а в неповрежденной фазе А оно остается почти неизменным. Токи короткого замыкания в поврежденных фазах равны по величине и сдвинуты друг относительно друга на некоторый угол.
В случае однофазного короткого замыкания на землю (рис. 28, ж) фазное напряжение поврежденной фазы А в точке К(1) будет равно или почти равно нулю, а напряжение в неповрежденных фазах В и С имеет почти нормальную величину. Сумма фазных напряжений не равна нулю. Ток замыкания на землю протекает только в поврежденной фазе А (случай несимметричного короткого замыкания). В сокращенном виде условия режима однофазного короткого замыкания можно записать следующим образом: Iкв = 0; Iкс =0, Iка =0· Остальные векторы напряжений и тока показаны на векторной диаграмме рис. 28, ж. Таким образом, большинство из рассмотренных видов коротких замыканий характеризуется несимметричной системой векторов тока и напряжения в точке короткого замыкания. Наибольшую величину имеет ток однофазного короткого замыкания, однако путем принятия специальных мер (например, заземлением не всех нейтралей установки) добиваются, чтобы его величина не превышала тока трехфазного короткого замыкания. При возникновении аварии несимметричные короткие замыкания переходят в симметричные короткие замыкания всех трех фаз (при развитии аварии) и это приводит к особо тяжелым последствиям. Поэтому при эксплуатации электроустановки следует предотвращать всякую возможность появления коротких замыканий. Для отключения токов короткого замыкания на станциях и подстанциях устанавливаются масляные выключатели, отделяющие поврежденные участки сети.
- Назад
- Вперёд
