Короткое замыкание

Короткое замыкание (иногда сокращенно короткое замыкание или короткое замыкание ) — это электрическая цепь , которая позволяет току проходить по непредусмотренному пути с нулевым или очень низким электрическим сопротивлением . Это приводит к тому, что через цепь протекает чрезмерный ток. Противоположностью короткого замыкания является разомкнутая цепь , представляющая собой бесконечное сопротивление (или очень высокое сопротивление ) между двумя узлами.

Определение

Короткое замыкание – это ненормальное соединение между двумя узлами электрической цепи, находящимися под разным напряжением. В результате электрический ток ограничивается только эквивалентным сопротивлением Тевенена остальной части сети, что может привести к повреждению цепи, перегреву , возгоранию или взрыву . Хотя обычно короткое замыкание возникает в результате неисправности , бывают случаи, когда короткое замыкание вызывается намеренно, например, с целью защиты от замыкания на лом, чувствительного к напряжению .

В анализе цепей короткое замыкание определяется как соединение между двумя узлами, которое заставляет их находиться под одинаковым напряжением. В «идеальном» коротком замыкании это означает отсутствие сопротивления и, следовательно, отсутствие падения напряжения на соединении. В реальных цепях результатом является соединение практически без сопротивления. В таком случае ток ограничивается только сопротивлением остальной части цепи.

Примеры

Распространенный тип короткого замыкания возникает, когда положительная и отрицательная клеммы батареи соединены проводником с низким , сопротивлением например проводом . При низком сопротивлении в соединении будет протекать большой ток , вызывающий выдачу большого количества энергии за короткий промежуток времени.

Сильный ток, протекающий через батарею, может вызвать быстрое повышение температуры, что потенциально может привести к взрыву с выбросом газообразного водорода и электролита ( кислоты или основания ), что может привести к ожогу тканей и вызвать слепоту или даже смерть. Перегруженные провода также перегреются, что приведет к повреждению изоляции провода или возникновению пожара.

провода В электрических устройствах непреднамеренные короткие замыкания обычно возникают, когда нарушается изоляция или когда вводится другой проводящий материал, что позволяет заряду течь по другому пути, чем предполагалось.

В сетевых цепях короткое замыкание может произойти между двумя фазами , между фазой и нейтралью или между фазой и землей . Такие короткие замыкания могут привести к очень высокому току и, следовательно, быстро вызвать срабатывание устройства защиты от перегрузки по току. Однако возможно возникновение коротких замыканий между нейтральным и заземляющим проводниками, а также между двумя проводниками одной фазы. Такие короткие замыкания могут быть опасными, особенно потому, что они не могут сразу же привести к большому току и, следовательно, их менее вероятно обнаружить. Возможные последствия включают неожиданное включение напряжения в цепь, предположительно изолированную. Чтобы уменьшить негативные последствия коротких замыканий, силовые распределительные трансформаторы специально проектируются так, чтобы иметь определенное реактивное сопротивление рассеяния . Реактивное сопротивление утечки (обычно от 5 до 10% от полного сопротивления нагрузки) помогает ограничить как величину, так и скорость нарастания тока повреждения .

Короткое замыкание емкостью 3000 фарад суперконденсатора через железный гвоздь привело к возникновению тока силой 1000 ампер . Это привело к тому, что железный гвоздь расплавился, выбросил искры и в конечном итоге сломался, образовав разрыв цепи.

Короткое замыкание может привести к образованию электрической дуги . Дуга, канал горячей ионизированной плазмы , обладает высокой проводимостью и может сохраняться даже после испарения значительного количества исходного материала из проводников. Эрозия поверхности является типичным признаком повреждения электрической дугой. Даже короткие дуги могут удалить значительное количество материала с электродов. Температура образующейся электрической дуги очень высока (десятки тысяч градусов), в результате чего металл на контактных поверхностях плавится, скапливается и мигрирует вместе с током, а также улетучивается в воздух в виде мелких твердых частиц. ^[1]

Повреждать

короткого замыкания Ток может за миллисекунды превысить нормальный рабочий ток системы в тысячи раз. ^[2] Ущерб от короткого замыкания можно уменьшить или предотвратить, используя предохранители , автоматические выключатели или другие средства защиты от перегрузки , которые отключают питание в ответ на чрезмерный ток. Защита от перегрузки должна выбираться в соответствии с номинальным током цепи. Цепи крупной бытовой техники требуют защитных устройств, рассчитанных на более высокие токи, чем цепи освещения. Сечения проводов, указанные в строительных и электротехнических нормах, выбираются для обеспечения безопасной эксплуатации в сочетании с защитой от перегрузки. Устройство защиты от перегрузки по току должно быть рассчитано на безопасное прерывание максимального предполагаемого тока короткого замыкания .

При неправильном монтаже сверхток от короткого замыкания может вызвать омический нагрев частей схемы с плохой проводимостью (неправильные соединения проводки, неисправные контакты в розетках или даже место самого короткого замыкания). Такой перегрев является частой причиной пожаров . Электрическая дуга, если она образуется при коротком замыкании, выделяет большое количество тепла, а также может вызвать воспламенение горючих веществ.

В промышленных и коммунальных распределительных системах динамические силы, создаваемые высокими токами короткого замыкания, вызывают расхождение проводников. Шины, кабели и оборудование могут быть повреждены силами, возникающими при коротком замыкании.

Связанные понятия

В электронике , что идеальная модель (бесконечный коэффициент усиления ) операционного усилителя считается создает виртуальное короткое замыкание между его входными клеммами, поскольку независимо от выходного напряжения разность потенциалов между его входными клеммами равна нулю. Если одна из входных клемм подключена к земле, то говорят, что другая обеспечивает виртуальную землю, поскольку ее потенциал (в идеале) идентичен потенциалу земли. ^[3]^[4] Идеальный операционный усилитель также имеет бесконечное входное сопротивление , поэтому, в отличие от реального короткого замыкания, ток между выводами виртуального короткого замыкания не течет. ^[5]

См. также

Отжиг коротким замыканием
Отключающая способность
Условный ток короткого замыкания
Испытание на короткое замыкание
Другие электрические неисправности :
- Замыкание на землю
Закон Ома
Перегрузка по току , электрическая перегрузка

Ссылки

^ «Лабораторная заметка № 105 Срок службы контактов — неподавление и подавление искрения » . Технологии дугового гашения. Апрель 2011. Архивировано из оригинала 30 сентября 2018 года . Проверено 5 февраля 2012 г.
^
Бхатия, А. «Введение в анализ короткого замыкания» (PDF) . ПДОнлайн . сек. Что вызывает короткое замыкание? Архивировано (PDF) из оригинала 3 июля 2019 года . Проверено 3 июля 2019 г.
- Бхатия, А. «Введение в анализ короткого замыкания» . PDHonline (Краткий обзор).
^ Базовая электроника . IK International Pvt Ltd., март 2011 г., стр. 184–. GGKEY:9NLKFQ9D0F2. Архивировано из оригинала 2 мая 2013 года . Проверено 20 апреля 2011 г.
^ Роберт Спенс (5 сентября 2008 г.). Вводные схемы . Джон Уайли и сыновья. стр. 99–. ISBN 978-0-470-77971-2 . Архивировано из оригинала 2 мая 2013 года . Проверено 20 апреля 2011 г.
^ УАБакши; А.П.Годсе (1 января 2010 г.). Линейные интегральные схемы . Технические публикации. стр. 4–. ISBN 978-81-8431-773-2 . Проверено 20 апреля 2011 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

Внешние ссылки

Стратегия устранения неполадок в домах в США и Канаде от The Circuit Detective

[1] «Лабораторная заметка № 105 Срок службы контактов — неподавление и подавление искрения » . Технологии дугового гашения. Апрель 2011. Архивировано из оригинала 30 сентября 2018 года . Проверено 5 февраля 2012 г.

[pdh-2] Бхатия, А. «Введение в анализ короткого замыкания» (PDF) . ПДОнлайн . сек. Что вызывает короткое замыкание? Архивировано (PDF) из оригинала 3 июля 2019 года . Проверено 3 июля 2019 г.
Бхатия, А. «Введение в анализ короткого замыкания» . PDHonline (Краткий обзор).

[3] Бхатия, А. «Введение в анализ короткого замыкания» . PDHonline (Краткий обзор).

[3] Базовая электроника . IK International Pvt Ltd., март 2011 г., стр. 184–. GGKEY:9NLKFQ9D0F2. Архивировано из оригинала 2 мая 2013 года . Проверено 20 апреля 2011 г.

[4] Роберт Спенс (5 сентября 2008 г.). Вводные схемы . Джон Уайли и сыновья. стр. 99–. ISBN 978-0-470-77971-2 . Архивировано из оригинала 2 мая 2013 года . Проверено 20 апреля 2011 г.

[5] УАБакши; А.П.Годсе (1 января 2010 г.). Линейные интегральные схемы . Технические публикации. стр. 4–. ISBN 978-81-8431-773-2 . Проверено 20 апреля 2011 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]