Kortslutninger, overbelastninger, transiente modstande. Brandsikkerhedsforanstaltninger
Hvad er en kortslutning, og hvad forårsager en kortslutning
Kortslutninger i ledninger opstår oftest på grund af en krænkelse af isoleringen af ledende dele som følge af mekanisk skade, ældning, udsættelse for fugt og korrosive miljøer samt ukorrekte menneskelige handlinger. Når der er en kortslutning, øges den strømstyrke, og mængden af frigivet varme vides at være proportional med kvadratet af strømmen. Så hvis strømmen i en kortslutning vil stige 20 gange, vil mængden af frigivet varme stige omkring 400 gange.
En termisk effekt på isoleringen af ledninger reducerer kraftigt dets mekaniske og dielektriske egenskaber. For eksempel, hvis ledningsevnen af elektrisk pap (som et isolerende materiale) ved 20 ° C tages som en enhed, vil den ved temperaturer på 30, 40 og 50 ° C stige med henholdsvis 4, 13 og 37 gange. Termisk ældning af isoleringen opstår oftest på grund af overbelastning af elektriske netværk med strømme, der overstiger den langsigtede tilladte for en given type og tværsnit af ledninger.For eksempel, for kabler med papirisolering, kan deres levetid bestemmes i henhold til den velkendte "regel om otte grader": en stigning i temperaturen for hver 8 ° C reducerer isoleringens levetid med 2 gange. Polymere isoleringsmaterialer er også udsat for termisk nedbrydning.
Virkningen af fugt og et ætsende miljø på isoleringen af ledninger forværrer dens tilstand betydeligt på grund af udseendet af overfladelækage. Den resulterende varme fordamper væsken og efterlader spor af salt på isoleringen. Når fordampningen stopper, forsvinder lækstrømmen. Ved gentagen udsættelse for fugt gentages processen, men på grund af en stigning i saltkoncentrationen øges ledningsevnen så meget, at lækstrømmen ikke stopper selv efter endt fordampning. Derudover opstår der små gnister. Efterfølgende, under påvirkning af lækstrømmen, karboniserer isoleringen, mister sin styrke, hvilket kan føre til udseendet af en lokal lysbueoverfladeudledning, der kan antænde isoleringen.
Faren for kortslutning i elektriske ledninger er karakteriseret ved følgende mulige manifestationer af elektrisk strøm: antændelse af isoleringen af ledninger og omgivende brændbare genstande og stoffer; evnen af isoleringen af ledningerne til at sprede forbrænding, når den antændes af eksterne antændelseskilder; dannelsen af smeltede metalpartikler under en kortslutning, der antænder de omgivende brændbare materialer (ekspansionshastigheden af smeltede metalpartikler kan nå 11 m / s, og deres temperatur er 2050-2700 ° C).
En nødtilstand opstår også, når elektriske ledninger er overbelastet.På grund af forkert valg, tænding eller fejl hos forbrugere overstiger den samlede strøm, der strømmer gennem ledningerne, den nominelle værdi, det vil sige, at der forekommer en stigning i strømtætheden (overbelastning). For eksempel, når en strøm på 40 A løber gennem tre serieforbundne stykker tråd af samme længde, men med forskelligt tværsnit-10; 4 og 1 mm2, vil dens tæthed være anderledes: 4, 10 og 40 A / mm2. Det sidste stykke har den højeste strømtæthed og dermed de største effekttab. En ledning med et tværsnit på 10 mm2 vil blive lidt varmere, temperaturen på en ledning med et tværsnit på 4 mm2 vil nå det tilladte niveau, og isoleringen af en ledning med et tværsnit på 1 mm2 vil bare brænde.
Hvordan kortslutningsstrøm adskiller sig fra overbelastningsstrøm
Hovedforskellen mellem kortslutning og overbelastning ligger i det faktum, at for kortslutning er overtrædelsen af isolering årsagen til nødtilstanden, og når overbelastningen er dens konsekvens. Under visse omstændigheder er overbelastning af ledninger og kabler på grund af den længere varighed af nødtilstanden mere farlig for brand end en kortslutning.
Trådenes basismateriale har en væsentlig indflydelse på tændingsegenskaberne i tilfælde af overbelastning. En sammenligning af brandfareindikatorerne for ledninger af APV- og PV-mærker, opnået under test i overbelastningstilstand, viser, at sandsynligheden for antændelse af isoleringen i ledninger med kobberledende ledninger er højere end for aluminiumtråde.
Kortslutning af det samme mønster observeres. Brændkapaciteten af lysbueudladninger i kredsløb med kobbertråde er højere end med aluminiumtråde.For eksempel brændes et stålrør med en vægtykkelse på 2,8 mm (eller brændbart materiale på dets overflade antændes) med et tværsnit af en aluminiumtråd på 16 mm2 og med en kobbertråd med et tværsnit på 6 mm2 .
Strømmangfoldighed bestemmes af forholdet mellem kortslutnings- eller overbelastningsstrømmen og den kontinuerlige tilladte strøm for et givet tværsnit af lederen.
Ledninger og kabler med polyethylenkappe samt polyethylenrør ved nedlægning af ledninger og kabler i dem har størst risiko for brand. Ledninger i polyethylenrør er ud fra et brandsynspunkt en større fare end ledninger i vinylplastrør, derfor er anvendelsesområdet for polyethylenrør meget snævrere. Overbelastning er især farlig i private boliger, hvor alle forbrugere som regel fodres fra et netværk, og beskyttelsesanordninger er ofte fraværende eller kun designet til kortslutningsstrøm. I højhuse er der heller ikke noget til hinder for, at beboerne bruger kraftigere lamper eller tænder for elektriske husholdningsapparater med en samlet effekt, der er større end den, netværket er beregnet til.
På kabelenheder (kontakter, kontakter, stikkontakter osv.) er grænseværdierne for strømme, spændinger, strøm angivet, og på terminaler, stik og andre produkter desuden de største tværsnit af de tilsluttede ledninger. For at bruge disse enheder sikkert, skal du være i stand til at tyde disse etiketter.
For eksempel er kontakten mærket «6,3 A; 250 V «, på patronen -» 4 A; 250 V; 300 W «, og på forlængelsen -splitter -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» advarer om, at strømmen, der passerer gennem kontakten, ikke bør overstige 6,3 A, ellers vil kontakten overophedes. Til enhver lavere strøm er afbryderen velegnet, fordi jo lavere strømmen er, jo mindre opvarmes kontakten. Indskriften «250 V» indikerer, at kontakten kan bruges i netværk med en spænding, der ikke overstiger 250 V.
Ganger du 4 A med 250 V, får du 1000, ikke 300 watt. Hvordan knytter jeg en beregnet værdi til en etiket? Vi skal starte fra magten. Ved en spænding på 220 V er den tilladte strøm 1,3 A (300: 220); ved en spænding på 127 V — 2,3 A (300-127). En strøm på 4 A svarer til en spænding på 75 V (300: 4). Indskrift "250 V; 6,3 A «angiver, at enheden er designet til netværk med en spænding på højst 250 V og en strøm på højst 6,3 A. Multiplicerer 6,3 A med 220 V, får vi 1386 W (1300 W, afrundet). Multiplicerer vi 6,3A med 127V, får vi 799W (700W afrundet). Spørgsmålet opstår: er det ikke farligt at runde på denne måde? Det er ikke farligt, fordi man efter afrunding får lavere effektværdier. Hvis strømmen er mindre, opvarmes kontakterne mindre.
Når en elektrisk strøm løber gennem kontaktforbindelsen på grund af kontaktforbindelsens transiente modstand, falder spændingen, strøm og energi frigives, hvilket får kontakterne til at varme op. En overdreven stigning i strøm i kredsløbet eller en stigning i modstand fører til en yderligere stigning i temperaturen på kontakt- og ledningsledningerne, hvilket kan forårsage brand.
I elektriske installationer bruges permanente kontaktforbindelser (lodning, svejsning) og aftagelige (med skrue, prop, fjeder osv.) og kontakter til omskifteranordninger - magnetiske startere, relæer, afbrydere og andre enheder specielt designet til lukning og åbning af elektriske installationer kredsløb, det vil sige for deres kommutering. I interne strømnetværk fra indgangen til modtageren af elektricitet elektricitet belastningen strømmer gennem et stort antal kontaktforbindelser.
Kontaktlinks må under ingen omstændigheder brydes... De undersøgelser, der blev udført for nogen tid siden af udstyr til interne netværk, viser, at af alle de undersøgte kontakter opfylder kun 50% kravene i GOST. Når belastningsstrømmen løber i en kontaktforbindelse af dårlig kvalitet, frigives en betydelig mængde varme pr. tidsenhed, proportionalt med kvadratet af strømmen (strømtæthed) og modstanden af kontaktens faktiske kontaktpunkter.
Hvis de varme kontakter kommer i kontakt med brændbare materialer, kan de antænde eller forkulle, og isoleringen af ledningerne kan antænde.
Værdien af kontaktmodstanden afhænger af strømtætheden, kontakternes kompressionskraft (størrelsen af modstandsområdet), det materiale, de er lavet af, graden af oxidation af kontaktfladerne osv.
For at reducere strømtætheden i kontakten (og dermed temperaturen) er det nødvendigt at øge kontakternes faktiske kontaktareal. Hvis kontaktplanerne presses mod hinanden med en vis kraft, vil de små tuberkler ved kontaktpunkterne blive lidt knust.På grund af dette vil størrelsen af kontaktelementområderne stige, og yderligere kontaktområder vil fremkomme, og strømtætheden, kontaktmodstanden og kontaktopvarmningen vil falde. Eksperimentelle undersøgelser har vist, at der er et omvendt forhold mellem kontaktmodstand og mængden af drejningsmoment (kompressionskraft). Med et to gange fald i drejningsmomentet øges modstanden af kontaktforbindelsen af APV-tråden med et tværsnit på 4 mm2 eller to ledninger med et tværsnit på 2,5 mm2 med 4-5 gange.
For at fjerne varme fra kontakterne og sprede den ud i miljøet laves kontakter med en vis masse og køleflader. Der lægges særlig vægt på stederne for tilslutning af ledninger og deres forbindelse til kontakterne på inputenhederne på de elektriske modtagere. På de bevægelige ender af ledningerne bruges ører af forskellige former og specielle klemmer. Pålideligheden af kontakten sikres af konventionelle skiver, fjederbelastede og med flanger. Efter 3-3,5 år øges kontaktmodstanden ca. 2 gange. Modstanden af kontakterne stiger også betydeligt under en kortslutning som følge af en kort periodisk effekt af strømmen på kontakten. Test viser, at kontaktsamlinger med elastiske fjederskiver har størst stabilitet, når de udsættes for ugunstige faktorer.
Desværre er "pucksparing" ret almindeligt. Skiven skal være lavet af ikke-jernholdige metaller såsom messing. Stålskiven er beskyttet med en anti-korrosionsbelægning.