Kratki spojevi, preopterećenja, prijelazni otpori. Mjere zaštite od požara

Što je kratki spoj i što uzrokuje kratki spoj

Kratki spojevi u ožičenju najčešće se javljaju zbog kršenja izolacije vodljivih dijelova kao rezultat mehaničkih oštećenja, starenja, izlaganja vlazi i korozivnim okruženjima, kao i nepravilnog ljudskog djelovanja. Kada postoji kratki spoj, povećava se jakost struje, a poznato je da je količina oslobođene topline proporcionalna kvadratu struje. Dakle, ako se u kratkom spoju struja poveća 20 puta, tada će se količina oslobođene topline povećati oko 400 puta.

Toplinski učinak na izolaciju žice naglo smanjuje njezina mehanička i dielektrična svojstva. Na primjer, ako se vodljivost elektrokartona (kao izolacijskog materijala) na 20 °C uzme kao jedinica, tada će se na temperaturama od 30, 40 i 50 °C povećati za 4, 13 odnosno 37 puta. Do toplinskog starenja izolacije najčešće dolazi zbog preopterećenja električnih mreža strujama koje prelaze dugoročno dopuštene za određenu vrstu i presjek žice.Na primjer, za kabele s papirnatom izolacijom, njihov vijek trajanja može se odrediti prema dobro poznatom "pravilu od osam stupnjeva": povećanje temperature za svakih 8 ° C smanjuje životni vijek izolacije za 2 puta. Polimerni izolacijski materijali također su podložni toplinskoj razgradnji.

Utjecaj vlage i korozivnog okruženja na izolaciju žica značajno pogoršava njegovo stanje zbog pojave površinskog curenja. Dobivena toplina isparava tekućinu, ostavljajući tragove soli na izolaciji. Kada isparavanje prestane, struja curenja nestaje. Kod opetovanog izlaganja vlazi proces se ponavlja, ali zbog porasta koncentracije soli vodljivost toliko raste da struja curenja ne prestaje ni nakon završetka isparavanja. Osim toga, pojavljuju se male iskre. Naknadno, pod utjecajem struje curenja, izolacija se karbonizira, gubi čvrstoću, što može dovesti do pojave lokalnog lučnog površinskog pražnjenja koje može zapaliti izolaciju.

Opasnost od kratkog spoja u električnim žicama karakteriziraju sljedeće moguće manifestacije električne struje: paljenje izolacije žica i okolnih zapaljivih predmeta i tvari; sposobnost izolacije žica da širi izgaranje kada se zapali vanjskim izvorima paljenja; stvaranje čestica rastaljenog metala tijekom kratkog spoja, paljenje okolnih zapaljivih materijala (brzina širenja čestica rastaljenog metala može doseći 11 m / s, a njihova temperatura je 2050-2700 ° C).

Hitni način rada također se javlja kada su električne žice preopterećene.Zbog pogrešnog odabira, uključivanja ili kvara potrošača, ukupna struja koja teče kroz žice prelazi nazivnu vrijednost, odnosno dolazi do povećanja gustoće struje (preopterećenja). Na primjer, kada struja od 40 A teče kroz tri serijski spojena komada žice iste duljine, ali različitog presjeka-10; 4 i 1 mm2, njegova će gustoća biti drugačija: 4, 10 i 40 A / mm2. Posljednji komad ima najveću gustoću struje i, sukladno tome, najveće gubitke snage. Žica s presjekom od 10 mm2 malo će se zagrijati, temperatura žice s presjekom od 4 mm2 doseći će dopuštenu razinu, a izolacija žice s presjekom od 1 mm2 samo će izgorjeti.

Kako se struja kratkog spoja razlikuje od struje preopterećenja

Glavna razlika između kratkog spoja i preopterećenja leži u činjenici da je kod kratkog spoja kršenje izolacije uzrok hitnog načina rada, a kod preopterećenja - njegova posljedica. Pod određenim okolnostima, preopterećenje žica i kabela zbog duljeg trajanja hitnog načina rada opasnije je za požar nego kratki spoj.

Osnovni materijal žica ima značajan utjecaj na karakteristike paljenja u slučaju preopterećenja. Usporedba pokazatelja opasnosti od požara žica APV i PV marki, dobivenih tijekom ispitivanja u režimu preopterećenja, pokazuje da je vjerojatnost paljenja izolacije u žicama s bakrenim vodljivim žicama veća nego kod aluminijskih žica.

Uočen je isti uzorak kratkog spoja. Kapacitet gorenja lučnog pražnjenja u krugovima s bakrenim žicama veći je nego s aluminijskim žicama.Na primjer, čelična cijev debljine stijenke 2,8 mm spaljuje se (ili se zapaljuje zapaljivi materijal na njezinoj površini) s presjekom aluminijske žice od 16 mm2 i s bakrenom žicom poprečnog presjeka 6 mm2 .

Višestrukost struje određena je omjerom struje kratkog spoja ili struje preopterećenja i trajne dopuštene struje za određeni presjek vodiča.

Najveću opasnost od požara imaju žice i kabeli s polietilenskim plaštom, kao i polietilenske cijevi pri polaganju žica i kabela u njih. Ožičenje u polietilenskim cijevima s gledišta požara je veća opasnost od ožičenja u vinil plastičnim cijevima, stoga je područje primjene polietilenskih cijevi mnogo uže. Preopterećenje je posebno opasno u privatnim stambenim zgradama, gdje se u pravilu svi potrošači napajaju iz jedne mreže, a zaštitni uređaji često nedostaju ili su dizajnirani samo za struju kratkog spoja. U visokim stambenim zgradama također ništa ne sprječava stanovnike da koriste jače svjetiljke ili uključe kućanske električne uređaje ukupne snage veće od one za koju je mreža projektirana.

Na kabelskim uređajima (kontakti, prekidači, utičnice itd.) Navedene su granične vrijednosti struja, napona, snage, a na stezaljkama, priključcima i drugim proizvodima, osim toga, najveći presjeci spojenih žica. Za sigurno korištenje ovih uređaja morate moći dešifrirati ove oznake.

Na primjer, prekidač ima oznaku «6,3 A; 250 V «, na ulošku -» 4 A; 250 V; 300 W «, a na produžetku -razdjelniku -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» upozorava da struja koja prolazi kroz sklopku ne smije biti veća od 6,3 A, inače će se sklopka pregrijati. Za bilo koju nižu struju, prekidač je prikladan, jer što je niža struja, manje se kontakt zagrijava. Natpis «250 V» označava da se prekidač može koristiti u mrežama s naponom koji ne prelazi 250 V.

Ako pomnožite 4 A sa 250 V, dobit ćete 1000, a ne 300 vata. Kako mogu povezati izračunatu vrijednost s oznakom? Moramo krenuti od moći. Pri naponu od 220 V dopuštena struja je 1,3 A (300: 220); pri naponu od 127 V — 2,3 A (300-127). Struja od 4 A odgovara naponu od 75 V (300: 4). Natpis "250 V; 6.3 A «znači da je uređaj dizajniran za mreže s naponom ne većim od 250 V i strujom ne većom od 6,3 A. Množenjem 6,3 A s 220 V dobivamo 1386 W (1300 W, zaokruženo). Množenjem 6,3 A sa 127 V, dobivamo 799 W (700 W zaokruženo). Postavlja se pitanje: nije li opasno zaokruživati ​​se na ovaj način? Nije opasno jer nakon zaokruživanja dobivate manje vrijednosti snage. Ako je snaga manja, tada se kontakti manje zagrijavaju.

Kada kroz kontaktni spoj teče električna struja zbog prijelaznog otpora kontaktnog spoja, dolazi do pada napona, oslobađanja snage i energije, što uzrokuje zagrijavanje kontakata. Pretjerano povećanje struje u krugu ili povećanje otpora dovodi do dodatnog povećanja temperature kontaktnih i provodnih žica, što može uzrokovati požar.

U električnim instalacijama koriste se trajni kontaktni spojevi (lemljenje, zavarivanje) i rastavljivi (s vijkom, utikačem, oprugom itd.) i kontakti sklopnih uređaja - magnetski pokretači, releji, sklopke i drugi uređaji posebno namijenjeni za zatvaranje i otvaranje električnih strujnih krugova, odnosno za njihovu komutaciju. U internim energetskim mrežama od ulaza do prijemnika električne energije struja opterećenje teče kroz veliki broj kontaktnih priključaka.

Ni pod kojim okolnostima kontakt veze ne smiju biti prekinute... Studije provedene prije nekog vremena o opremi internih mreža pokazuju da od svih ispitanih kontakata samo 50% ispunjava zahtjeve GOST-a. Kada struja opterećenja teče u nekvalitetnom kontaktnom spoju, oslobađa se značajna količina topline po jedinici vremena, proporcionalna kvadratu struje (gustoća struje) i otporu stvarnih kontaktnih točaka kontakta.

Ako vrući kontakti dođu u dodir sa zapaljivim materijalima, mogu se zapaliti ili pougliti, a izolacija žica može se zapaliti.

Vrijednost kontaktnog otpora ovisi o gustoći struje, sili pritiska kontakata (veličini otporne površine), materijalu od kojeg su izrađeni, stupnju oksidacije kontaktnih površina itd.

Da biste smanjili gustoću struje u kontaktu (a time i temperaturu), potrebno je povećati stvarnu kontaktnu površinu kontakata. Ako se kontaktne ravnine pritisnu jedna na drugu s određenom silom, mali kvržice na mjestima dodira bit će lagano zgnječene.Zbog toga će se povećati veličine kontaktnih elementarnih površina i pojaviti dodatne kontaktne površine, a gustoća struje, kontaktni otpor i kontaktno zagrijavanje će se smanjiti. Eksperimentalne studije su pokazale da postoji obrnuti odnos između kontaktnog otpora i količine zakretnog momenta (kompresijske sile). S dvostrukim smanjenjem momenta, otpor kontaktne veze APV žice s poprečnim presjekom od 4 mm2 ili dvije žice s poprečnim presjekom od 2,5 mm2 povećava se 4-5 puta.

Za odvođenje topline s kontakata i odvođenje u okolinu izrađuju se kontakti određene mase i rashladne površine. Posebna se pozornost posvećuje mjestima spajanja žica i njihovom spajanju na kontakte ulaznih uređaja električnih prijemnika. Na pokretnim krajevima žica koriste se uši različitih oblika i posebne stezaljke. Pouzdanost kontakta osiguravaju konvencionalne podloške, s oprugom i s prirubnicama. Nakon 3-3,5 godine kontaktni otpor se povećava oko 2 puta. Otpor kontakata također se značajno povećava tijekom kratkog spoja kao rezultat kratkog periodičkog učinka struje na kontakt. Ispitivanja pokazuju da kontaktni spojevi s elastičnim opružnim podloškama imaju najveću stabilnost kada su izloženi nepovoljnim čimbenicima.

Nažalost, "čuvanje paka" je prilično uobičajeno. Podloška treba biti izrađena od obojenih metala kao što je mesing. Čelična podloška je zaštićena antikorozivnim premazom.