Oikosulut, ylikuormitukset, ohimenevät vastukset. Paloturvallisuustoimenpiteet
Mikä on oikosulku ja mikä aiheuttaa oikosulun
Oikosulut johdotuksessa johtuvat useimmiten johtavien osien eristyksen rikkomisesta mekaanisten vaurioiden, ikääntymisen, kosteudelle altistumisen ja syövyttävän ympäristön sekä epäasianmukaisten ihmisten toimien seurauksena. Kun on oikosulku, se kasvaa ampeeri, ja vapautuvan lämmön määrän tiedetään olevan verrannollinen virran neliöön. Joten jos oikosulkussa virta kasvaa 20 kertaa, vapautuvan lämmön määrä kasvaa noin 400 kertaa.
Lämpövaikutus johtojen eristykseen heikentää jyrkästi sen mekaanisia ja dielektrisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi, jos sähkökartongin (eristemateriaalina) johtavuus 20 ° C:ssa otetaan yksikkönä, niin lämpötiloissa 30, 40 ja 50 ° C se kasvaa vastaavasti 4, 13 ja 37 kertaa. Eristyksen terminen vanheneminen johtuu useimmiten sähköverkkojen ylikuormituksesta virroilla, jotka ylittävät tietyn tyyppiselle ja poikkileikkaukselle pitkällä aikavälillä sallitun.Esimerkiksi paperieristeisille kaapeleille niiden käyttöikä voidaan määrittää tunnetun "kahdeksan asteen säännön" mukaisesti: lämpötilan nousu jokaista 8 ° C: tä kohti vähentää eristyksen käyttöikää 2 kertaa. Polymeeriset eristemateriaalit ovat myös alttiita lämpöhajoamiselle.
Kosteuden ja syövyttävän ympäristön vaikutus johtojen eristykseen pahentaa merkittävästi sen kuntoa pintavuotojen ilmaantumisen vuoksi. Tuloksena oleva lämpö haihduttaa nesteen jättäen suolan jälkiä eristeeseen. Kun haihtuminen loppuu, vuotovirta katoaa. Toistuvasti kosteudelle altistuessa prosessi toistuu, mutta suolapitoisuuden lisääntymisen vuoksi johtavuus kasvaa niin paljon, että vuotovirta ei pysähdy edes haihdutuksen päätyttyä. Lisäksi ilmaantuu pieniä kipinöitä. Myöhemmin vuotovirran vaikutuksesta eriste hiiltyy, menettää lujuutensa, mikä voi johtaa paikallisen kaarevan pintapurkauksen ilmaantumiseen, joka voi sytyttää eristeen.
Sähköjohtojen oikosulun vaaralle on ominaista seuraavat sähkövirran mahdolliset ilmentymät: johtojen eristyksen ja ympäröivien palavien esineiden ja aineiden syttyminen; johtojen eristyksen kyky levittää palamista, kun se syttyy ulkoisista sytytyslähteistä; sulan metallin hiukkasten muodostuminen oikosulun aikana, sytyttäen ympäröivät palavat materiaalit (sulan metallihiukkasten laajenemisnopeus voi olla 11 m / s ja niiden lämpötila on 2050-2700 ° C).
Hätätila tapahtuu myös, kun sähköjohdot ovat ylikuormitettuja.Kuluttajien väärän valinnan, päällekytkennän tai vian vuoksi johtojen läpi kulkeva kokonaisvirta ylittää nimellisarvon, eli virrantiheys (ylikuormitus) kasvaa. Esimerkiksi kun 40 A virta kulkee kolmen samanpituisen mutta eri poikkileikkauksen omaavan johdinkappaleen läpi sarjaan kytkettynä -10; 4 ja 1 mm2, sen tiheys on erilainen: 4, 10 ja 40 A / mm2. Viimeisellä kappaleella on suurin virrantiheys ja vastaavasti suurimmat tehohäviöt. Poikkileikkaukseltaan 10 mm2 oleva lanka lämpenee hieman, poikkileikkaukseltaan 4 mm2 johtimen lämpötila saavuttaa sallitun tason, ja poikkileikkaukseltaan 1 mm2 olevan langan eristys vain palaa.
Kuinka oikosulkuvirta eroaa ylikuormitusvirrasta
Pääasiallinen ero oikosulun ja ylikuormituksen välillä on se, että oikosulussa eristyksen rikkominen on hätätilan syy ja ylikuormituksen seurauksena sen seuraus. Tietyissä olosuhteissa johtojen ja kaapeleiden ylikuormitus hätätilan pidemmästä kestosta on vaarallisempaa tulipalolle kuin oikosulku.
Johtojen perusmateriaalilla on merkittävä vaikutus sytytysominaisuuksiin ylikuormituksen sattuessa. APV- ja PV-merkkisten johtojen palovaaraindikaattoreiden vertailu, joka on saatu ylikuormitustilassa tehdyissä testeissä, osoittaa, että eristeen syttymistodennäköisyys johtimissa, joissa on kuparijohtoja, on korkeampi kuin alumiinijohtimien.
Oikosulku sama kuvio havaitaan. Valokaaripurkausten palamiskyky kuparijohtimilla varustetuissa piireissä on suurempi kuin alumiinilangoilla.Esimerkiksi teräsputki, jonka seinämän paksuus on 2,8 mm, poltetaan (tai sen pinnalla oleva palava materiaali sytytetään) alumiinilangan poikkileikkauksella 16 mm2 ja kuparilangalla, jonka poikkileikkaus on 6 mm2 .
Virran monikerroin määräytyy oikosulku- tai ylikuormitusvirran suhteesta jatkuvaan sallittuun virtaan tietylle johtimen poikkileikkaukselle.
Suurin palovaara on polyeteenivaipalla varustetut johdot ja kaapelit sekä polyeteeniputket, kun niihin vedetään johtoja ja kaapeleita. Polyeteeniputkien johdotus palon kannalta on suurempi vaara kuin vinyylimuoviputkien johdotus, joten polyeteeniputkien käyttöalue on paljon kapeampi. Ylikuormitus on erityisen vaarallista yksityisissä asuinrakennuksissa, joissa pääsääntöisesti kaikki kuluttajat syötetään yhdestä verkosta ja suojalaitteet ovat usein poissa tai ne on suunniteltu vain oikosulkuvirtaa varten. Korkeissa asuintaloissa mikään ei myöskään estä asukkaita käyttämästä tehokkaampia lamppuja tai käynnistämästä kodin sähkölaitteita, joiden kokonaisteho on suurempi kuin verkko on suunniteltu.
Kaapelilaitteissa (koskettimet, kytkimet, pistorasiat jne.) ilmoitetaan virtojen, jännitteiden, tehon raja-arvot ja liittimissä, liittimissä ja muissa tuotteissa lisäksi liitettyjen johtojen suurimmat poikkileikkaukset. Jotta voit käyttää näitä laitteita turvallisesti, sinun on kyettävä tulkitsemaan nämä tarrat.
Esimerkiksi kytkimessä on merkintä «6,3 A; 250 V «, kasetissa -» 4 A; 250 V; 300 W «, ja jatkossa -jakaja -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «, 127 V, 700 W «.«6,3 A» varoittaa, että kytkimen läpi kulkeva virta ei saa ylittää 6,3 A, muuten kytkin ylikuumenee. Kaikille pienemmille virroille kytkin sopii, koska mitä pienempi virta, sitä vähemmän kosketin lämpenee. Merkintä «250 V» osoittaa, että kytkintä voidaan käyttää verkoissa, joiden jännite ei ylitä 250 V.
Jos kerrot 4 A 250 V:lla, saat 1000, ei 300 wattia. Kuinka yhdistän lasketun arvon tarraan? Meidän on aloitettava vallasta. 220 V:n jännitteellä sallittu virta on 1,3 A (300: 220); jännitteellä 127 V - 2,3 A (300-127). 4 A virta vastaa 75 V:n (300:4) jännitettä. Teksti "250 V; 6,3 A «osoittaa, että laite on suunniteltu verkkoihin, joiden jännite on enintään 250 V ja virta enintään 6,3 A. Kerrottaessa 6,3 A 220 V:lla, saadaan 1386 W (1300 W pyöristettynä). Kerrotaan 6,3A 127V:lla, saadaan 799W (700W pyöristettynä). Herää kysymys: eikö ole vaarallista pyöristää tällä tavalla? Se ei ole vaarallista, koska pyöristyksen jälkeen saat pienempiä tehoarvoja. Jos teho on pienempi, koskettimet kuumenevat vähemmän.
Kun kosketinliitännän läpi kulkee sähkövirta kosketinliitännän transienttivastuksen vuoksi, jännite laskee, tehoa ja energiaa vapautuu, jolloin koskettimet kuumenevat. Liiallinen virran kasvu piirissä tai resistanssin kasvu johtaa ylimääräiseen kosketus- ja lyijyjohtojen lämpötilan nousuun, mikä voi aiheuttaa tulipalon.
Sähköasennuksissa käytetään pysyviä koskettimia (juotto, hitsaus) ja irrotettavia (ruuvilla, pistokkeella, jousella jne.) ja kytkinlaitteiden koskettimia - magneettikäynnistimet, releet, kytkimet ja muut laitteet, jotka on erityisesti suunniteltu sähkölaitteiden sulkemiseen ja avaamiseen. piirit eli niiden kommutointia varten. Sisäisissä sähköverkoissa sisäänkäynnistä sähkön vastaanottimeen sähköä kuorma kulkee suuren määrän kontaktiliitäntöjä läpi.
Yhteyslinkkejä ei saa missään tapauksessa rikkoa…. Jokin aika sitten tehdyt tutkimukset sisäisten verkkojen laitteista osoittavat, että kaikista tutkituista kontakteista vain 50% täyttää GOST:n vaatimukset. Kun kuormavirta kulkee huonolaatuisessa kosketinliitännässä, aikayksikköä kohti vapautuu huomattava määrä lämpöä, joka on verrannollinen virran neliöön (virrantiheys) ja koskettimen todellisten kosketuspisteiden resistanssiin.
Jos kuumat koskettimet joutuvat kosketuksiin palavien materiaalien kanssa, ne voivat syttyä tuleen tai hiiltyä, ja johtojen eristys voi syttyä tuleen.
Kosketinresistanssin arvo riippuu virrantiheydestä, koskettimien puristusvoimasta (vastusalueen koosta), materiaalista, josta ne on valmistettu, kosketuspintojen hapetusasteesta jne.
Koskettimen virrantiheyden (ja siten lämpötilan) vähentämiseksi on tarpeen lisätä koskettimien todellista kosketuspinta-alaa. Jos kosketustasoja painetaan jollain voimalla toisiaan vasten, kosketuskohdissa olevat pienet mukulat puristuvat hieman.Tästä johtuen kontaktielementtialueiden koot kasvavat ja lisää kosketusalueita ilmaantuu ja virrantiheys, kosketusresistanssi ja koskettimen kuumennus pienenevät. Kokeelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että kosketusvastuksen ja vääntömomentin määrän (puristusvoiman) välillä on käänteinen suhde. Kun vääntömomentti on kaksinkertainen, APV-johtimen, jonka poikkileikkaus on 4 mm2, tai kahden johtimen, joiden poikkileikkaus on 2,5 mm2, kontaktiliitoksen vastus kasvaa 4-5 kertaa.
Lämmön poistamiseksi koskettimista ja sen hajottamiseksi ympäristöön tehdään kosketuksia tietyn massan ja jäähdytyspintojen kanssa. Erityistä huomiota kiinnitetään johtojen liitäntäkohtiin ja niiden liittämiseen sähkövastaanottimien syöttölaitteiden koskettimiin. Johtojen liikkuvissa päissä käytetään erimuotoisia korvia ja erityisiä puristimia. Koskettimen luotettavuus varmistetaan perinteisillä aluslevyillä, jousikuormitteisilla ja laipoilla. 3–3,5 vuoden kuluttua kosketusresistanssi kasvaa noin 2 kertaa. Koskettimien resistanssi kasvaa myös merkittävästi oikosulun aikana johtuen virran lyhyestä jaksottaisesta vaikutuksesta koskettimeen. Testit osoittavat, että elastisilla jousialuslevyillä varustetuilla kosketusliitoksilla on suurin vakaus, kun ne altistetaan haitallisille tekijöille.
Valitettavasti "kiekon säästäminen" on melko yleistä. Aluslevyn tulee olla ei-rautametallia, kuten messinkiä. Teräslevy on suojattu korroosionestopinnoitteella.