Короткие замыкания и помехи в электросети
Короткие замыкания и помехи в электросетиВысококлассные, надежные стабилизаторы оснащены комплексной системой защиты от коротких замыканий, а их силовые узлы спроектированы выдерживать многократные перегрузки по току. Благодаря этому стабилизатор и подключенные к нему электроприборы прослужат действительно долго.
Короткое замыкание является крайне опасной аварийной ситуацией, возникающей в электросети, результатом чего может стать:
- порча домашних электроприборов;
- выход из строя промышленного оборудования;
- критическое падение напряжения в сети, приводящее к поломкам;
- возгорания в помещениях из-за воспламенения электропроводки и перегрузки энергосистемы.
При коротком замыкании, возникающем в результате механического повреждения изоляции проводов, подключения к сети нерасчетной нагрузки или в случае выхода из строя подключенных некачественных электроприборов, ток проходит по недопустимому маршруту, на пути которого практически отсутствует электрическое сопротивление.
Одним из наиболее эффективных методов, позволяющих исключить или минимизировать негативные последствия короткого замыкания, является использование стабилизатора напряжения. При этом надо учесть, что защиту от короткого замыкания обеспечивает далеко не каждый стабилизатор. Большинство приборов бюджетного сегмента не оснащены подобной системой защиты, и при возникновении аварийной ситуации перегорают сами, усугубляя проблему.
Если же использовать некачественный стабилизатор с ненадёжной системой защиты от короткого замыкания, то многократный рост тока способен нанести вред как стабилизатору, так и электропроводке, бытовым приборам и дорогостоящему оборудованию.
Безусловно, к устройствам «надёжного» класса, можно отнести премиальные стабилизаторы Компании Ortea – известного европейского производителя стабилизаторов напряжения до 6 Мегаватт.
Весь широкий модельный ряд стабилизаторов Ortea оснащен эффективной многоуровневой системой защиты.
При возникновении аварийных ситуаций прибор автоматически отключается, обеспечивая безопасность на должном уровне.
Благодаря технологическим достижениям завода-изготовителя Ortea и закладываемому в силовые узлы стабилизаторов запасу по мощности, а также использованию качественных материалов и комплектующих в их производстве, создаётся надёжный фундамент для уверенной работы в неблагоприятных условиях. К таким условиям можно отнести не только токовые перегрузки. В сети регулярно возникают сетевые помехи, вызываемые как работой электроприборов, функционирующих в одной энергосистеме со стабилизатором, так и внешними воздействиями. Благодаря своим конструктивным особенностям, стабилизаторы нечувствительны к сетевым помехам, а также сами не вносят в сеть какие-либо значимые помехи. | |
Система защиты, реализованная в стабилизаторах Ortea, соответствует следующим характеристикам:
Стабилизаторы OTREA оснащены интеллектуальной защитой, срабатывающей автоматически, призванной оберегать любое оборудование от внезапных скачков напряжения. |
Наличие стабилизаторов Ortea в вашем хозяйстве позволяет повысить качество сетевого напряжения до уровня самых требовательных энергосистем высоких категорий энергоснабжения, а также значительно увеличивает ресурс защищаемых приборов, экономя ваши деньги и время
Что такое короткое замыкание по-простому
КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ – это электрическое соединение разных фаз или потенциалов электроустановки между собой или с землей, не предусмотренное в нормальном режиме работы, при котором в проводниках, в месте контакта, резко возрастает сила тока, превышая максимально допустимые величины.
Если же говорить простым языком, короткое замыкание – это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи.
Как вы заметили, акцент на том, что короткое замыкание в электрической цепи — это именно незапланированный, не предусмотренный процесс, сделан не зря, ведь, по большому счету, контролируемое замыкание (некоторые еще назывыают его по-аналогии длинным) запускает электроприборы.
Почему происходит короткое замыкание
Для того чтобы понять почему происходит короткое замыкание, нужно вспомнить закон Ома для участка цепи – «Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению на этом участке», формула при этом следующая:
I=U/R
где I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление.
Любой электроприбор в квартире, включающийся в розетку, это активное сопротивление
Теперь представьте, что мы включаем в сеть электроприбор практически без сопротивления, допустим его величина R=0.05 Ом, считаем, что тогда будет с силой тока по закону Ома.
I=220В(U)/0,05(Ом)=4400А
В результате получается очень высокий ток, для сравнения стандартная электрическая розетка в нашей квартире, выдерживает лишь ток 10-16А, а у нас по расчетам 4,4 кА.
Современные медные провода, используемые в проводке, имеют настолько хорошие показатели электрической проводимости, что их сопротивление, при относительно небольшой длине, можно принять за ноль. Соответственно, прямое соединение фазного и нулевого провода, можно сравнить, с подключением к сети электроприбора, с очень низким сопротивлением. Чаще всего, в бытовых условиях, мы сталкиваемся именно с таким типом короткого замыкания.
Конечно, это очень грубый пример, в реальных условиях, при расчете силы тока при коротком замыкании, учитывать приходится гораздо больше показателей, таких как: сопротивление всей линии проводов, идущих к вам, соединений, дополнительного оборудования сети и даже дуги образующейся при коротком замыкании, а также некоторых других.
Почему короткое замыкание так называется
Подключая какую-то нагрузку к сети, например, утюг, телевизор или любой другой электроприбор, мы создаём сопротивление для протекания электрического тока.
Если же мы умышленно или случайно соединим, например, фазу и ноль напрямую, без нагрузки, мы, в каком-то смысле, укорачиваем путь, делаем его коротким.
Поэтому, короткое замыкание и называют коротким, подразумевая движение электронов по кротчайшему пути, без сопротивления.
Чем опасно короткое замыкание
Самая значительная опасность при коротком замыкании – это большая вероятность возникновения пожара.
При значительном увеличении силы тока, которое происходит при КЗ, выделяется большое количество теплоты в проводниках, что вызывает разрушение изоляции и возгорание.
Кроме того, в быту, чаще всего происходит дуговое короткое замыкание, при котором, между проводниками в месте КЗ, возникает мощнейший электрический разряд, который нередко воспламеняет окружающие предметы.
Так же не стоит забывать про опасность поражения электрическим током или резким выделением тепла человека, которая так же достаточно высока.
Из менее опасных последствий, происходящих при КЗ, стоит отменить значительное снижение напряжения в электрической сети особенно в месте его возникновения, что негативно влияет на различные электроприборы, в частности оснащенные двигателями. Также, не стоит забывать про сильное электромагнитное воздействие на чувствительное к этому оборудование.
Как видите, последствия от возникновения короткого замыкания могут быть очень серьезными, поэтому, при проектировании любой электроустановки и монтаже электропроводки, необходимо предусмотреть защиту от короткого замыкания.
Защита от короткого замыкания
Большинство современных способов защиты от короткого замыкания основаны на принципе разрыва электрической цепи, при обнаружении КЗ.
Самые простые устройства, которые есть во многих электроприборах, защищающие от последствий коротких замыканий – это плавкие предохранители.
Чаще всего, плавкий предохранитель представляет собой проводник, рассчитанный на определенный предельный ток, который он сможет пропускать через себя, при превышении этого значения, проводник разрушается, тем самым разрывая электрическую цепь. Плавкий предохранитель — это самый слабый участок электрической цепи, который первый выходит из строя под действием высокого тока, тем самым защищает все остальные элементы.
Для защиты от коротких замыканий в квартире или доме, используются автоматические выключатели -АВ (чаще всего их называют просто автоматы), они устанавливаются на каждую группу электрической сети.
Каждый автоматический выключатель рассчитан на определенный рабочий ток, при превышении которого он разрывает цепь. Это происходит либо с помощью теплового расцепителя, который при нагреве, вследствие протекания высокого тока, механически разъединяет контакты, либо с помощью электромагнитного.
Принцип работы автоматических выключателей — это тема отдельной статьи, о них мы поговорим в другой раз. Сейчас же, хочу еще раз напомнить, что от короткого замыкания далеко не всегда спасает УЗО, его предназначение совсем в другом.
Для того, чтобы правильно выбрать защитный автоматический выключатель, делаются расчеты величины возможного тока короткого замыкания для конкретной электроустановки. Чтобы в случае, если КЗ произойдёт, автоматика сработала оперативно, не пропустив резко возросший ток и не сгорев от него, не успев разорвав цепь.
Причины короткого замыкания
Чаще всего в бытовых условиях квартиры или частного дома, короткое замыкание возникает по нескольким причинам, основные из которых:
— в следствии нарушения изоляции электрических проводов или мест их соединений. Факторов приводящих к этому достаточно много, здесь и банальное старение материалов, и механическое повреждение, и даже загрязнения изоляторов.
— из-за случайного или преднамеренного соединения проводников с различным потенциалом, чаще всего фазного и нулевого.
Это может быть вызвано ошибками при работе с электропроводкой под напряжением, неисправностью электроприборов, случайным попаданием проводников на контактные группы и т.д.
Поэтому, очень важно ответственно относится как к монтажу электроустановки, так и к её эксплуатации и обслуживанию.
Будьте аккуратны и осмотрительны при обращении с электрическими приборами и оборудованием, не включайте их в сеть если они повреждены или открыты. Не хватайтесь за электрические провода, если точно не знаете, что они не под напряжением.
Ну и как всегда, если у вас есть что добавить, вы нашли неточности или ошибки – обязательно пишите в комментариях к статье, кроме того задавайте свои вопросы, делитесь полезным опытом.
пост. тока — Короткое замыкание = нулевое напряжение?
Задать вопрос
спросил
Изменено 4 года, 9 месяцев назад
Просмотрено 7к 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
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 
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
.
напряжение при низком сопротивлении и коротком замыкании
\$\начало группы\$
смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab
Напряжение на R ом всегда должно быть В вольт для каждого отдельного значения R, кроме R = 0, и при этом сопротивлении ток через R должен быть бесконечным, чтобы получить Избавьтесь от всей энергии и уменьшите потенциальную энергию, чтобы она стала такой же, как у отрицательного терминала (или 0 Дж).
Итак, при R=0 показания вольтметра будут, V = IR = бесконечность x 0 = 0. Но разве не верно, что если все сопротивления подключены параллельно к источнику напряжения, напряжения на всех резисторах должны быть одинаковыми? Тогда почему при R=0 вольтметр будет показывать 0 вольт, а не v вольт? Я имею в виду, что при таком малом значении R, как вы можете себе представить, вольтметр будет показывать V вольт, тогда почему бы и нет при R = 0?
- сопротивление
- короткое замыкание
\$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
Ваша гипотетическая схема недействительна .
..нельзя использовать обычные правила анализа схемы.
Определение короткого замыкания — это путь, на котором напряжение равно нулю независимо от тока. Наше определение идеального источника напряжения — это элемент, который имеет некоторое постоянное напряжение (ненулевое в вашем примере) независимо от протекающего через него тока. Наше определение параллельных элемента требует, чтобы оба элемента имели одинаковое напряжение на них.
Итак, если вы соедините идеальное короткое замыкание параллельно с идеальным источником ненулевого напряжения, то вы нарушили одно из этих определений. Это бессмысленная схема. Не пытайтесь понять это.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Я помню, как впервые столкнулся с такой же путаницей, когда узнал об аналоговой электронике.
Книга и мой калькулятор покажут некоторую ценность, а реальная схема на макетной плате будет немного другой.
Эти черные линии на схеме удобно рассматривать как идеальный проводник, идеальный провод. Но на самом деле даже провода, соединяющие компоненты между собой, имеют небольшое сопротивление. Неважно, из «бескислородной меди» или из чистого золота или даже из очень дорогого сверхпроводника, охлажденного до экстремально низких температур: все они будут иметь какое-то маленькое сопротивление.
Если бы каким-то образом можно было добиться идеального сопротивления «нуль Ом», ток обязательно должен был бы приблизиться к бесконечности, что в лучшем случае является абстрактным понятием. Но допустим, вы нашли самый здоровенный блок питания в мире. Вы бы только нашли способы испарить провода и компоненты с низким сопротивлением…
Ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Если сопротивление равно нулю, то вы пытаетесь разделить на ноль, что является ошибкой.
* 1 вольт на 1 Ом равен 1 ампер. Через 1 мОм будет 1 кА. Через 1 мкОм будет 1 MA. Ток обратно пропорционален сопротивлению. В реальном мире вы сталкиваетесь с ограничениями оборудования и компонентов задолго до возникновения этих гипотетических больших значений тока.
* Если вы не Чак Норрис. 🙂
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
В комментариях вы написали,
Хм, но даже с неидеальными компонентами, если я замкну эту часть R проводом, а измеряемое напряжение пересечет ее клеммы, я считываю напряжение, близкое к 0 вольт, но не 0. Но почему это так? закорачивающий провод имеет некоторое сопротивление, и хотя оно очень низкое, я должен прочитать на нем V вольт.
Потому что ваш реальный источник напряжения не является идеальным источником напряжения.
