script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Определить ток короткого замыкания источника питания если при токе 15 а

Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Введение

В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)

В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.

Основные понятия и принцип расчета

Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:

  • Uф — фазное напряжение сети (230 Вольт);
  • Zф-о — полное сопротивление петли (цепи) фаза-нуль в Омах.

Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.

петля фаза-нуль

В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.

Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:

сопротивление петли фаза-ноль

Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.

Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.

Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).

Методика расчета тока кз

1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:

  • Rл — Активное сопротивление линии, Ом;
  • Xл — Реактивное сопротивление линии, Ом;

Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Zпл=Zл1+Zл2+…+Zлn).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

  • Lфо — Сумма длин фазного и нулевого проводника линии, Ом;
  • p — Удельное сопротивление проводника (для алюминия — 0,028, для меди – 0,0175), Ом* мм 2 /м;
  • S — Сечение проводника, мм 2 .

Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.

Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:

2) Определяем сопротивление питающего трансформатора

Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Zтр(1)) можно принять из следующей таблицы:

сопротивление питающего трансформатора при однофазном коротком замыкании

3) Рассчитываем ток короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:

  • Uф — Фазное напряжение сети в Вольтах (для сетей 0,4кВ принимается равным 230 Вольт);
  • Zтр(1) — Сопротивление питающего трансформатора при однофазном кз в Омах (из таблицы выше);
  • Z пл — Полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания в Омах.

    Пример расчета тока кз

    Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:

    пример однолинейной схемы для расчета тока кз

    1. Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания

    Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.

    Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:

    1. Определяем сопротивление трансформатора

    Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:

    1. Рассчитываем ток короткого замыкания

    Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

    Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

    Источник

    Короткое замыкание

    Что такое короткое замыкание

    Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы.

    Определение КЗ из “Элементарного учебника физики” Ландсберга

    короткое замыкание определение

    В результате короткого замыкания выходит из строя электрооборудование, происходят возгорания. О самых разрушительных последствиях коротких замыканий мы регулярно узнаем из новостных рубрик «Чрезвычайные происшествия». Что же именно происходит при КЗ? В результате чего они появляются? Какими могут быть последствия? Давайте рассмотрим подробнее эти и другие вопросы в приведенной ниже статье.

    Как образуется короткое замыкание

    Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

    закон Ома формула

    I – сила тока в цепи, А

    U – напряжение, В

    R – сопротивление, Ом

    Давайте рассмотрим вот такую схему

    Короткое замыкание

    Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

    А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

    Короткое замыкание

    Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

    короткое замыкание

    В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления – меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

    Короткое замыкание

    Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

    Закон Джоуля-Ленца

    Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи

    закон джоуля ленца формула

    Q – это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки Rн . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.

    I – сила тока в этой цепи, А

    Rн – сопротивление нагрузки, Ом

    t – период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке Rн , секунды

    Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.

    То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары.

    Существуют еще запланированные и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.

    короткое замыкание сварочный ток

    Основные причины короткого замыкания

    Все многообразие причин возникновения коротких замыканий можно свести к следующим:

    • Нарушение изоляции
    • Внешние воздействия
    • Перегрузка сети

    Нарушение изоляции вызывается как естественным износом, так и внешним вмешательством. Естественное старение элементов электросети ускоряется за счет длительного теплового воздействия тока (тепловое старение изоляции), агрессивных химических сред.

    Внешние воздействия могут быть вызваны грызунами, насекомыми и другими животными. Сюда же относится и человеческий фактор. Это может быть “кривой” электромонтаж, либо несоблюдение техники электробезопасности.

    Намного чаще короткое замыкание вызывается перегрузкой сети из-за подключения большого количества потребителей тока. Так, если совокупная мощность одновременно включенных в бытовую сеть электроприборов превышает допустимую нагрузку на проводку, с большой вероятностью произойдет короткое замыкание, так как сила тока в такой цепи начинает превышать допустимое значение. Такое явление можно часто наблюдать в домах со старой проводкой, где провода чаще всего алюминиевые и не рассчитаны на современные мощные электроприборы.

    Ток короткого замыкания

    Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

    Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

    ток короткого замыкания

    Iкз – это ток короткого замыкания, А

    E – ЭДС источника питания, В

    Rвнутр. – внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

    Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

    Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

    короткое замыкание источник ЭДС

    Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение Rвнутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен Iкз =E/Rвнутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

    Виды коротких замыканий

    В цепи постоянного тока

    В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.

    короткое замыкание сгорел автомобиль

    В цепи переменного тока

    Трехфазное замыкание

    короткое замыкание трехфазное

    Это когда три фазных провода коротнули между собой.

    Трехфазное на землю

    короткое замыкание на землю

    Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

    Двухфазное

    короткое замыкание двухфазное

    В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

    Двухфазное на землю

    короткое замыкание двухфазное на землю

    Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

    Однофазное на землю

    короткое замыкание однофазное на землю

    Однофазное на ноль

    короткое замыкание фаза ноль

    Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

    В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю – 60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

    В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

    Последствия короткого замыкания

    Во время КЗ температура в зоне контакта возрастает до нескольких тысяч градусов. Помимо воспламенения изоляции, расплавления и механических повреждений выключателей и розеток и возгорания проводки, следствием замыкания может стать выход из строя компьютерного и телекоммуникационного оборудования и линий связи, которые находятся рядом, вследствие сильного электромагнитного воздействия.

    Но падение напряжения и выход из строя оборудования — не самое опасное последствие. Нередко короткие замыкания становятся причиной разрушительных пожаров, зачастую с человеческими жертвами и огромными экономическими потерями.

    Из-за удаленности и большого сопротивления до места замыкания защитное оборудование может не сработать. Бывают ситуации, когда ток недостаточен для срабатывания защиты и отключения напряжения, но в месте КЗ его вполне хватает для расплавления проводов и возникновения источников возгорания. Поэтому, токи коротких замыканий очень важны для расчетов аварийных режимов работы.

    последствия короткого замыкания

    Меры, исключающие короткое замыкание

    Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

    Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

    стеклянный предохранитель

    вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

    автомобильный предохранитель

    А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

    промышленный плавкий предохранитель

    Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа – трехфазный

    однофазный автомат трехфазный автомат

    Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

    В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

    • Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
    • Автоматические выключатели.
    • Стабилизаторы напряжения.
    • Устройства дифференциального тока.

    Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

    В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

    • Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
    • Понижающими трансформаторами.
    • Распараллеливанием цепей.
    • Токоограничивающими реакторами.

    Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

    Источник

    

    Определить ток короткого замыкания источника питания, если при токе 15 А он отдает

    Условие задачи:

    Определить ток короткого замыкания источника питания, если при токе 15 А он отдает во внешнюю цепь мощность 135 Вт, а при токе 6 А – мощность 64,8 Вт.

    Задача №7.4.36 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

    \(I_1=15\) А, \(P_1=135\) Вт, \(I_2=6\) А, \(P_2=64,8\) Вт, \(I_<кз>-?\)

    Решение задачи:

    Ток короткого замыкания \(I_<кз>\) определяют по формуле:

    В этой формуле \(\rm E\) – ЭДС источника питания, а \(r\) – его внутреннее сопротивление.

    Запишем формулы для определения мощностей \(P_1\) и \(P_2\):

    Напряжения на внешней цепи \(U_1\) и \(U_2\) можно найти по закону Ома для полной цепи:

    Или, если раскрыть скобки в правой части:

    Вот с этой системой нам и нужно будет поработать. Домножим обе части верхнего равенства на \(I_2^2\), а нижнего – на \(I_1^2\), тогда:

    Вычтем из нижнего равенства верхнее:

    Откуда ЭДС равна:

    Возвращаемся опять к нашей системе (над которой мы хотели хорошо поработать). Домножим обе части верхнего равенства на \(I_2\), а нижнего – на \(I_1\), тогда:

    Опять, вычтем из нижнего равенства верхнее:

    Откуда внутреннее сопротивление равно:

    Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1), тогда получим:

    Задача решена в общем виде, подставим данные задачи в полученную формулу и посчитаем ответ:

    Ответ: 60 А.

    Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

    Источник

    Ток короткого замыкания

    Всем привет! Решаю следующую легкую задачку)

    Условие:
    Определите ток кроткого замыкания для источника ЭДС, если полезная мощность при токе 5 А равна 300 Вт, а при токе 3 А полезная мощность 150 Вт.

    Мое решение:

    При к.з. сопр.внешней цепи R=0, следовательно ток короткого замыкание https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?I=\varepsilon /r
    Полезная мощность Р=I*U, где U — напряжение на зажимах источника или падение напряжения на зажимах источ-
    ника или падение напряжения на внешнем сопротивлении. Тогда
    , а из закона Ома https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?U1=\varepsilon -I1r
    Аналогично для U2

    Тогда имеем систему уравнений
    https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?P1/I1=\varepsilon -I1r(1)
    https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?P2/I2=\varepsilon -I2r(2)

    Вычтем почленно из выражения (1) выражение (2). Получаем

    Отсюда
    (Ом) . тут внутреннее сопротивление при подстановке исходных данных получается меньше 0 .
    https://www.cyberforum.ru/cgi-bin/latex.cgi?\varepsilon =U1+I1*r=P1/I1+I1*r=35(В)

    А в итоге и ток короткого замыкания I получается 0

    Источник

Читайте также:  Как ограничить ток при пуске двигателя