Чем характеризуется режим короткого замыкания

Чем характеризуется режим короткого замыкания

Известно, что электрическая цепь – это совокупность определённых устройств, которые обеспечивают постоянное, непрерывное прохождение электрического тока. Работа цепи невозможна, если в ней отсутствуют какие-либо элементы; в обязательном порядке должны присутствовать как источники энергии, так и её проводники, а приёмники, как правило, — это основные устройства, образующие данную цепь.

Если учесть, что в электрической цепи встречаются различные элементы, которые делятся на три основные группы: источники энергии, проводники тока и приёмники, т. е., те элементы, которые питаются от тока и преобразуют энергию в другие её виды, то можно предположить, что существует и различные режимы работы электрических цепей.

Основные режимы работы электрических цепей

Как уже было сказано ранее, любая электрическая цепь может иметь довольно сложную структуру, зависящую от количества элементов в ней и её разветвлённости. Всё это приводит к тому, что цепь может работать в различных режимах.

Выделяют три основных режима работы: нагрузочный (или согласованный), режим короткого замыкания, а также режим холостого хода. Они отличаются друг от друга нагрузкой на электрическую цепь. Также можно выделить номинальный режим работы. В этом режиме работы все устройства в цепи работают при условиях, указанных для них как оптимальные. Эти характеристики прописываются производителем в паспортных данных при изготовлении устройства на заводе.

Нагрузочный, или согласованный режим работы. Если к источнику энергии в электрической цепи подключается какой-либо приёмник, то он обладает неким сопротивлением. Таким приёмником может быть любое устройство, например электрическая лампочка.

Если есть напряжение, то действует закон Ома , таким образом, ЭДС источника получается из суммы напряжений внешнего участка цепи и на внутреннем сопротивлении источника. Падение напряжение во внешней цепи будет равным напряжению на зажимах источника. Оно зависит от нагрузочного тока: чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше ток и, соответственно, меньше напряжение на зажимах источника питания цепи.

Другими словами можно сказать, что нагрузочный или согласованный режим работы представляет собой режим, при котором происходит передача нагрузки повышенной мощности от источника. В этом режиме сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника, при этом расходуется максимальная мощность.

Однако, такой режим не рекомендуется использовать, так как при длительном превышении номинальных значений устройства могут выйти из строя.

Режим работы холостого хода. Этот режим работы электрической цепи характеризует разомкнутое её состояние – ток отсутствует, и все элементы отключены от источника питания.

В таком состоянии цепи внутреннее падение напряжение равно нулю, а напряжение на зажимах источника питание совпадает с ЭДС источника.

Т. е., можно сказать, что режим холостого хода характеризует электрическую цепь, когда она находится в разомкнутом состоянии, а сопротивление нагрузки отсутствует полностью или отключено. Такое состояние цепи можно использовать для измерения ЭДС источника питания.

Режим короткого замыкания. Этот режим работы считается аварийным, электрическая цепь не может работать нормально. Короткое замыкание возникает при соединении двух различных точек цепи, разница потенциалов которых отличается. Такое состояние не предусмотрено изготовителем устройства и нарушает его нормальную работу.

В этом режиме работы зажимы источника энергии замкнуты проводником («закорочены»), при этом его сопротивление близко к нулю. Часто, короткое замыкание происходит в тех случаях, когда соединяются два провода, которые связывают между собой источник и приёмник в цепи, как правило, их сопротивление незначительно, так что его можно назвать нулевым.

При возникновении режима короткого замыкания, ток в цепи значительно превышает номинальные значения (из-за отсутствия сопротивления). Это может привести в непригодное состояние источник энергии и приёмники в электрической цепи. В некоторых случаях это является результатом неправильных действий со стороны персонала, работающего с электротехническим оборудованием.

Режимы работы электрической цепи

Для электрической цепи наиболее характерными являются режимы нагрузочный, холостого хода и короткого замыкания.

Нагрузочный режим . Рассмотрим работу электрической цепи при подключении к источнику какого-либо приемника с сопротивлением R (резистора, электрической лампы и т. п.).

На основании закона Ома э. д. с. источника равна сумме напряжений IR на внешнем участке цепи и IR0 на внутреннем сопротивлении источника:

Учитывая, что напряжение Uи и на зажимах источника равно падению напряжения IR во внешней цепи, получим:

Эта формула показывает, что э. д. с. источника больше напряжения на его зажимах на значение падения напряжения внутри источника . Падение напряжения IR0 внутри источника зависит от тока в цепи I (тока нагрузки), который определяется сопротивлением R приемника. Чем больше будет ток нагрузки, тем меньше напряжение на зажимах источника:

Падение напряжения в источнике зависит также и от внутреннего сопротивления R0. Зависимость напряжения Uи от тока I изображается прямой линией (рис. 1). Эту зависимость называют внешней характеристикой источника.

Пример 1. Определить напряжение на зажимах генератора при токе нагрузки 1200 А, если его э. д. с. равна 640 В, а внутреннее сопротивление 0,1 Ом.

Решение. Падение напряжения во внутреннем сопротивлении генератора

Напряжение на зажимах генератора

Из всех возможных нагрузочных режимов наиболее важным является номинальный. Номинальным называется режим работы, установленный заводом-изготовителем для данного электротехнического устройства в соответствии с предъявляемыми к нему техническими требованиями. Он характеризуется номинальными напряжением, током (точка Н на рис. 1) и мощностью. Эти величины обычно указывают в паспорте данного устройства.

От номинального напряжения зависит качество электрической изоляции электротехнических установок, а от номинального тока — температура их нагрева, которая определяет площадь поперечного сечения проводников, теплостойкость применяемой изоляции и интенсивность охлаждения установки. Превышение номинального тока в течение длительного времени может привести к выходу из строя установки.

Рис. 1. Внешняя характеристика источника

Режим холостого хода . При этом режиме присоединенная к источнику электрическая цепь разомкнута, т. е. тока в цепи нет. В этом случае внутреннее падение напряжения IR0 будет равно нулю

Таким образом, в режиме холостого хода напряжение на зажимах источника электрической энергии равно его э. д. с. (точка X на рис. 1). Это обстоятельство можно использовать для измерения э. д. с. источников электроэнергии.

Режим короткого замыкания . Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю. Практически к. з. возникает при соединении друг с другом проводов, связывающих источник с приемником, так как эти провода имеют обычно незначительное сопротивление и его можно принять равным нулю.

Короткое замыкание может происходить в результате неправильных действий персонала, обслуживающего электротехнические установки, или при повреждении изоляции проводов. В последнем случае эти провода могут соединяться через землю, имеющую весьма малое сопротивление, или через окружающие металлические детали (корпуса электрических машин и аппаратов, элементы кузова локомотива и пр.).

При коротком замыкании ток

Ввиду того что внутреннее сопротивление источника R0 обычно очень мало, проходящий через него ток возрастает до весьма больших значений. Напряжение же в месте короткого замыкания становится равным нулю (точка K на рис. 1), т. е. электрическая энергия на участок электрической цепи, расположенный за местом короткого замыкания, поступать не будет.

Пример 2. Определить ток короткого замыкания генератора, если его э. д. с. равна 640 В и внутреннее сопротивление 0,1 Ом.

Короткое замыкание является аварийным режимом, так как возникающий при этом большой ток может привести в негодность как сам источник, так и включенные в цепь приборы, аппараты и провода. Лишь для некоторых специальных генераторов, например сварочных, короткое замыкание не представляет опасности и является рабочим режимом.

В электрической цепи ток проходит всегда от точек цепи, находящихся под большим потенциалом, к точкам, находящимся под меньшим потенциалом. Если какая-либо точка цепи соединена с землей, то потенциал ее принимается равным нулю. В этом случае потенциалы всех других точек цепи будут равны напряжениям, действующим между этими точками и землей.

По мере приближения к заземленной точке уменьшаются потенциалы различных точек цепи, т. е. напряжения, действующие между этими точками и землей. По этой причине обмотки возбуждения тяговых двигателей и вспомогательных машин, в которых при резких изменениях тока могут возникать большие перенапряжения, стараются включать в силовую цепь ближе к “земле” (за обмоткой якоря).

В этом случае на изоляцию этих обмоток будет действовать меньшее напряжение, чем если бы они были включены ближе к контактной сети на электровозах постоянного тока или к незаземленному полюсу выпрямительной установки на электровозах переменного тока (т. е. находились бы под более высоким потенциалом). Точно также точки электрической цепи, находящиеся под более высоким потенциалом, являются более опасными для человека, соприкасающегося с токоведущими частями электрических установок. При этом он попадает под более высокое напряжение по отношению к земле.

Следует отметить, что при заземлении одной точки электрической цепи распределение токов в ней не изменяется, так как при этом не образуется никаких новых ветвей, по которым могли бы протекать токи. Если заземлить две (или больше) точки цепи, имеющие разные потенциалы, то через землю образуются дополнительная токопроводящая ветвь (или ветви) и распределение тока в цепи меняется.

Следовательно, нарушение или пробой изоляции электрической установки, одна из точек которой заземлена, создает контур, по которому проходит ток, представляющий собой, по сути дела, ток короткого замыкания. То же происходит в незаземленной электрической установке при замыкании на землю двух ее точек. При разрыве электрической цепи все ее точки до места разрыва оказываются под одним и тем же потенциалом.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Режим короткого замыкания (электроника)

Режим коро́ткого замыка́ния в электротехнике — состояние двухполюсника, при котором его выводы соединены проводником с нулевым сопротивлением (то есть, другими словами, замкнуты, закорочены, соединены накоротко, соединены коротким соединением).

Часто вместо термина Режим короткого замыкания используется аббревиатура: Режим КЗ или просто КЗ

Применение

Рассмотрение режима короткого замыкания применяется при анализе электрических цепей (смотри, например, внутреннее сопротивление).

Опасность короткого замыкания

Как правило, термин короткое замыкание несет негативный смысл, поскольку для реальных устройств короткое замыкание может быть нежелательным или даже опасным. Короткое замыкание может привести к катастрофическим последствиям для большинства источников электропитания: силовой сети, аккумуляторов, генераторов и т. д. Однако для электрических схем ничто не мешает рассмотреть короткое замыкание, нарисованное на бумаге — схема от этого ничуть не пострадает.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Режим короткого замыкания (электроника)» в других словарях:

• Режим короткого замыкания — Для улучшения этой статьи желательно?: Проставить интервики в рамках проекта Интервики. Режим короткого замыкания в электротехнике сост … Википедия
• Режим холостого хода (электроника) — Режим холостого хода в электронике состояние двухполюсника, при котором к его выводам не подключено никакой нагрузки (то есть, другими словами, сопротивление нагрузки бесконечно). Часто вместо термина Режим холостого хода используется… … Википедия
• Короткое замыкание — Возникновение пожара вследствие замкнутых электрических проводов У этого термина существуют и другие значения, см. Короткое замыкание (значения). Короткое замыкание (КЗ) электрическое соединение двух точе … Википедия
• RS-485 — Стандарт EIA RS 485 Физическая среда Витая пара Сетевая топология Точка точка, Multi dropped, Multi point Максимальное количество устройств 32 256 устройств (32 нагруженных) Максимальное расстояние 1200 метров Режим передачи Дифференциальный … Википедия
• трехфазный источник бесперебойного питания (ИБП) — трехфазный ИБП [Интент] Глава 7. Трехфазные ИБП . ИБП большой мощности (начиная примерно с 10 кВА) как правило предназначены для подключения к трехфазной электрической сети. Диапазон мощностей 8 25 кВА – переходный. Для такой мощности… … Справочник технического переводчика
• Стабилитрон — У этого термина существуют и другие значения, см. Стабилитрон (значения) … Википедия
• Вторичный источник электропитания — Пром … Википедия
• Высоковольтная линия постоянного тока — (HVDC) используется для передачи больших электрических мощностей по сравнению с системами переменного тока. При передаче электроэнергии на большие расстояния устройства системы HVDC менее дороги и имеют более низкие электрические потери. Даже при … Википедия
• Чернобыльская АЭС — имени В. И. Ленина … Википедия
• Блок питания — Промышленные БП Siemens SITOP Power 24 В постоянного тока в качестве вторичного источника электропитания средств автоматизации технологических процессов. Блок питания (БП) устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого… … Википедия

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Лекция 6: «Установившийся режим короткого замыкания».

При трёхфазном коротком замыкании переходный процесс характеризуется затуханием свободных апериодических токов; периодический же ток КЗ представляет из себя принуждённый или установившийся ток в цепи. Данное предположение справедливо, если КЗ происходит на относительно большой электрической удалённости от генератора. По мере приближения точки КЗ к генератору увеличивается реакция статора, вызывающая размагничивание генератора, что приводит к уменьшению его напряжения. При наличии автоматического регулирования возбуждения (АРВ) возможно частичное или даже полная компенсация этого снижения напряжения путём увеличения тока возбуждения.

Под установившимся режимом понимают ту стадию процесса короткого замыкания, когда все возникшие в начальный момент КЗ свободные токи практически затухли и полностью закончен подъём тока возбуждения от действия АРВ.

Практически он наступает через несколько секунд после возникновения короткого замыкания.

Приведённое определение установившегося режима соответствует процессу КЗ в схеме с одним генератором. В реальных условиях этот процесс имеет более сложный характер, так как возможны возникновения качаний генератора, при которых обороты СГ отличны от номинальных, что может привести к выпадению его из синхронизма.

Основные характеристики, параметры и соотношения.

Основными характеристиками и параметрами СГ при симметричном установившемся режиме являются:

1. характеристика холостого хода;
2. синхронное сопротивление по продольной оси Х_d и по поперечной оси Х_q (*);
3. сопротивление рассеивания статора Х_ (*).

Вместо Х_d может быть задано отношение короткого замыкания (ОКЗ), которая представляет собой относительный установившийся ток при трёхфазном КЗ на выводах и относительном токе возбуждения равным единице.

. Величина ОКЗ определяет ординату второй точки, через которую проходит характеристика трёхфазного короткого замыкания. Связь между ОКЗ и Х_d следующая: Х_d=С/ОКЗ, где С -относительное значение ненасыщенной ЭДС E_q при I_f=1.

Для явнополюсной машины поперечная синхронная реактивность Х_q слабо зависит от насыщения Х_q0.6Х_d, синхронная реактивность Х_d = Х_+Х_ad.

Для машин, снабжённых АРВ, характерным параметром является предельный ток возбуждения I_fпр.

Влияние явнополюсности генератора на расчёт токов кз установившегося режима.

Вследствие несимметрии ротора гидрогенератора по осям d,q сопротивления Х_dХ_q. Ротор турбогенератора симметричен, у него Х_dХ_q. Выясним, насколько неравенство Х_dХ_q ГГ влияет на точность расчёта токов КЗ.