การลัดวงจร การโอเวอร์โหลด การต้านทานชั่วคราว มาตรการความปลอดภัยจากอัคคีภัย

ไฟฟ้าลัดวงจรคืออะไรและอะไรเป็นสาเหตุของไฟฟ้าลัดวงจร

การลัดวงจรในการเดินสายส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นเนื่องจากการละเมิดฉนวนของชิ้นส่วนนำไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากความเสียหายทางกล อายุ การสัมผัสกับความชื้นและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ตลอดจนการกระทำของมนุษย์ที่ไม่เหมาะสม เมื่อมีการลัดวงจรจะเพิ่มขึ้น แอมแปร์และปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมานั้นเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแส ดังนั้นหากกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 20 เท่าในการลัดวงจรปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจะเพิ่มขึ้นประมาณ 400 เท่า

ผลกระทบทางความร้อนต่อฉนวนของสายไฟจะลดคุณสมบัติทางกลและอิเล็กทริกลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หากค่าการนำไฟฟ้าของกระดาษแข็งไฟฟ้า (เป็นวัสดุฉนวน) เป็นหน่วยที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส อุณหภูมิ 30, 40 และ 50 องศาเซลเซียสจะเพิ่มขึ้น 4, 13 และ 37 เท่าตามลำดับ การเสื่อมสภาพทางความร้อนของฉนวนมักเกิดขึ้นเนื่องจากการโอเวอร์โหลดของเครือข่ายไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าเกินขนาดที่อนุญาตในระยะยาวสำหรับประเภทและส่วนตัดขวางของสายไฟที่กำหนดตัวอย่างเช่น สำหรับสายเคเบิลที่มีฉนวนกระดาษ อายุการใช้งานสามารถกำหนดได้ตาม "กฎแปดองศา" ที่รู้จักกันดี: การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทุกๆ 8 ° C จะลดอายุการใช้งานของฉนวนลง 2 เท่า วัสดุฉนวนโพลิเมอร์ยังถูกย่อยสลายด้วยความร้อนอีกด้วย

ผลกระทบของความชื้นและสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนบนฉนวนของสายไฟทำให้สภาพแย่ลงอย่างมากเนื่องจากการรั่วไหลของพื้นผิว ความร้อนที่เกิดขึ้นจะระเหยของเหลว ทิ้งร่องรอยของเกลือไว้บนฉนวน เมื่อการระเหยหยุดลง กระแสไฟรั่วจะหายไป เมื่อสัมผัสกับความชื้นซ้ำ ๆ กระบวนการจะทำซ้ำ แต่เนื่องจากความเข้มข้นของเกลือเพิ่มขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าจึงเพิ่มขึ้นมากจนกระแสรั่วไหลไม่หยุดแม้หลังจากการระเหยสิ้นสุดลง นอกจากนี้ยังปรากฏประกายไฟเล็กๆ ต่อจากนั้นภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟรั่ว ฉนวนจะคาร์บอนไนซ์ สูญเสียความแข็งแรง ซึ่งอาจนำไปสู่ลักษณะของการคายประจุที่พื้นผิวส่วนโค้งที่สามารถจุดประกายฉนวนได้

อันตรายจากการลัดวงจรในสายไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะจากอาการของกระแสไฟฟ้าที่เป็นไปได้ต่อไปนี้: การจุดระเบิดของฉนวนของสายไฟและวัตถุและสารที่ติดไฟได้โดยรอบ ความสามารถของฉนวนของสายไฟในการแพร่กระจายการเผาไหม้เมื่อจุดประกายโดยแหล่งจุดระเบิดภายนอก การก่อตัวของอนุภาคโลหะหลอมเหลวระหว่างการลัดวงจรทำให้วัสดุที่ติดไฟได้โดยรอบ (ความเร็วในการขยายตัวของอนุภาคโลหะหลอมเหลวสามารถเข้าถึง 11 m / s และอุณหภูมิของพวกมันคือ 2,050-2700 ° C)

โหมดฉุกเฉินยังเกิดขึ้นเมื่อสายไฟมีภาระมากเกินไปเนื่องจากการเลือกที่ไม่ถูกต้อง การเปิดสวิตช์หรือความล้มเหลวของผู้บริโภค กระแสรวมที่ไหลผ่านสายไฟจึงเกินค่าเล็กน้อย นั่นคือ ความหนาแน่นกระแส (โอเวอร์โหลด) เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น เมื่อกระแส 40 A ไหลผ่านลวดที่ต่ออนุกรมกัน 3 ชิ้นที่มีความยาวเท่ากันแต่มีหน้าตัด 10 ต่างกัน 4 และ 1 mm2 ความหนาแน่นจะแตกต่างกัน: 4, 10 และ 40 A / mm2 ชิ้นสุดท้ายมีความหนาแน่นกระแสสูงสุดและดังนั้นการสูญเสียพลังงานที่ใหญ่ที่สุด ลวดที่มีหน้าตัด 10 มม. 2 จะร้อนขึ้นเล็กน้อยอุณหภูมิของเส้นลวดที่มีหน้าตัด 4 มม. 2 จะถึงระดับที่อนุญาตและ ฉนวนของลวดที่มีหน้าตัด 1 มม. 2 จะไหม้

กระแสลัดวงจรแตกต่างจากกระแสไฟเกินอย่างไร

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการลัดวงจรและการโอเวอร์โหลดอยู่ที่ความจริงที่ว่าสำหรับการลัดวงจรการละเมิดฉนวนเป็นสาเหตุของโหมดฉุกเฉินและเมื่อโอเวอร์โหลด - ผลที่ตามมา ในบางสถานการณ์ การบรรทุกสายไฟและสายเคเบิลมากเกินไปเนื่องจากโหมดฉุกเฉินมีระยะเวลานาน เป็นอันตรายต่อไฟไหม้มากกว่าไฟฟ้าลัดวงจร

วัสดุฐานของสายไฟมีผลอย่างมากต่อลักษณะการจุดระเบิดในกรณีที่เกิดการโอเวอร์โหลด การเปรียบเทียบตัวบ่งชี้อันตรายจากไฟไหม้ของสายไฟของแบรนด์ APV และ PV ที่ได้รับระหว่างการทดสอบในโหมดโอเวอร์โหลด แสดงให้เห็นว่าความน่าจะเป็นของการจุดระเบิดของฉนวนในสายไฟที่มีตัวนำทองแดงนั้นสูงกว่าสายไฟอะลูมิเนียม

สังเกตการลัดวงจรในรูปแบบเดียวกัน ความสามารถในการเผาไหม้ของอาร์คดิสชาร์จในวงจรที่มีสายทองแดงนั้นสูงกว่าสายอลูมิเนียมตัวอย่างเช่น ท่อเหล็กที่มีความหนาของผนัง 2.8 มม. ถูกเผา (หรือวัสดุที่ติดไฟได้บนพื้นผิวจะถูกจุดไฟ) โดยมีหน้าตัดของลวดอะลูมิเนียม 16 มม.2 และลวดทองแดงที่มีหน้าตัด 6 มม.2 .

กระแสหลายหลากถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของกระแสลัดวงจรหรือกระแสเกินต่อกระแสที่อนุญาตอย่างต่อเนื่องสำหรับส่วนตัดขวางของตัวนำที่กำหนด

สายไฟและสายเคเบิลที่มีปลอกโพลีเอทิลีนรวมถึงท่อโพลีเอทิลีนเมื่อวางสายไฟและสายเคเบิลมีความเสี่ยงสูงสุดที่จะเกิดไฟไหม้ การเดินสายในท่อโพลีเอทิลีนจากมุมมองของไฟเป็นอันตรายมากกว่าการเดินสายในท่อพลาสติกไวนิล ดังนั้นขอบเขตของการใช้ท่อโพลีเอทิลีนจึงแคบกว่ามาก การบรรทุกเกินพิกัดเป็นอันตรายอย่างยิ่งในอาคารที่อยู่อาศัยส่วนตัว ซึ่งตามกฎแล้วผู้บริโภคทั้งหมดจะถูกป้อนจากเครือข่ายเดียว และอุปกรณ์ป้องกันมักขาดหายไปหรือออกแบบมาสำหรับกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเท่านั้น ในอาคารพักอาศัยสูง ไม่มีอะไรที่จะป้องกันผู้อยู่อาศัยจากการใช้หลอดไฟที่แรงกว่าหรือเปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนที่มีกำลังรวมมากกว่าที่เครือข่ายออกแบบไว้

บนอุปกรณ์เคเบิล (หน้าสัมผัส, สวิตช์, ซ็อกเก็ต, ฯลฯ ) จะมีการแสดงค่าขีดจำกัดของกระแส, แรงดัน, กำลังไฟ และบนเทอร์มินัล คอนเนคเตอร์ และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ นอกจากนี้ ส่วนตัดขวางที่ใหญ่ที่สุดของสายที่เชื่อมต่อ ในการใช้อุปกรณ์เหล่านี้อย่างปลอดภัย คุณต้องสามารถถอดรหัสฉลากเหล่านี้ได้

ตัวอย่างเช่น สวิตช์มีเครื่องหมาย «6.3 A; 250 V «, บนตลับหมึก -» 4 A; 250 โวลต์; 300 W « และส่วนขยาย -splitter -» 250 V; 6.3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6.3 A» เตือนว่ากระแสที่ไหลผ่านสวิตช์ไม่ควรเกิน 6.3 A มิฉะนั้นสวิตช์จะร้อนเกินไป สำหรับกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่า สวิตช์จะเหมาะสม เพราะยิ่งกระแสต่ำ หน้าสัมผัสจะร้อนขึ้นน้อยลง คำจารึก «250 V» ระบุว่าสวิตช์สามารถใช้ในเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าไม่เกิน 250 V

หากคุณคูณ 4 A ด้วย 250 V คุณจะได้ 1,000 ไม่ใช่ 300 วัตต์ ฉันจะเชื่อมโยงค่าที่คำนวณกับป้ายกำกับได้อย่างไร เราต้องเริ่มจากพลัง ที่แรงดันไฟฟ้า 220 V กระแสไฟฟ้าที่อนุญาตคือ 1.3 A (300: 220) ที่แรงดันไฟฟ้า 127 V — 2.3 A (300-127) กระแส 4 A สอดคล้องกับแรงดัน 75 V (300: 4) จารึก "250 V; 6.3 A «ระบุว่าอุปกรณ์ได้รับการออกแบบสำหรับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าไม่เกิน 250 V และกระแสไฟฟ้าไม่เกิน 6.3 A. คูณ 6.3 A ด้วย 220 V เราจะได้ 1386 W (1300 W ปัดเศษ) คูณ 6.3A ด้วย 127V เราจะได้ 799W (700W ปัดเศษ) คำถามเกิดขึ้น: การปัดด้วยวิธีนี้ไม่เป็นอันตรายหรือไม่? ไม่เป็นอันตรายเพราะหลังจากปัดเศษแล้วคุณจะได้ค่าพลังงานที่ลดลง หากพลังงานน้อยลง หน้าสัมผัสจะร้อนน้อยลง

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านการเชื่อมต่อหน้าสัมผัสเนื่องจากความต้านทานชั่วคราวของการเชื่อมต่อหน้าสัมผัส แรงดันไฟฟ้าตก พลังงานและพลังงานจะถูกปล่อยออกมา ทำให้หน้าสัมผัสร้อนขึ้น กระแสที่เพิ่มขึ้นมากเกินไปในวงจรหรือความต้านทานที่เพิ่มขึ้นทำให้อุณหภูมิของหน้าสัมผัสและสายตะกั่วเพิ่มขึ้นซึ่งอาจทำให้เกิดไฟไหม้ได้

ในการติดตั้งระบบไฟฟ้า มีการใช้การเชื่อมต่อแบบสัมผัสถาวร (การบัดกรี การเชื่อม) และแบบถอดได้ (ด้วยสกรู ปลั๊ก สปริง ฯลฯ) และหน้าสัมผัสของอุปกรณ์สวิตชิ่ง - สตาร์ตเตอร์แม่เหล็ก รีเลย์ สวิตช์ และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการปิดและเปิดไฟฟ้า วงจรนั่นคือสำหรับการแลกเปลี่ยน ในเครือข่ายไฟฟ้าภายในจากทางเข้าไปยังเครื่องรับไฟฟ้า ไฟฟ้า โหลดไหลผ่านการเชื่อมต่อผู้ติดต่อจำนวนมาก

ไม่ว่าในกรณีใด ๆ ลิงค์ผู้ติดต่อไม่ควรเสีย…. การศึกษาที่ดำเนินการเมื่อไม่นานมานี้เกี่ยวกับอุปกรณ์ของเครือข่ายภายในแสดงให้เห็นว่าจากผู้ติดต่อที่ตรวจสอบทั้งหมด มีเพียง 50% เท่านั้นที่ตรงตามข้อกำหนดของ GOST เมื่อกระแสโหลดไหลในการเชื่อมต่อหน้าสัมผัสคุณภาพต่ำ ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาต่อหน่วยเวลา โดยแปรผันตามกำลังสองของกระแส (ความหนาแน่นกระแส) และความต้านทานของจุดสัมผัสที่แท้จริงของหน้าสัมผัส

หากหน้าสัมผัสที่ร้อนสัมผัสกับวัสดุที่ติดไฟได้ อาจติดไฟหรือถ่าน และฉนวนของสายไฟอาจติดไฟได้

ค่าของความต้านทานการสัมผัสขึ้นอยู่กับความหนาแน่นกระแส, แรงอัดของหน้าสัมผัส (ขนาดของพื้นที่ต้านทาน), วัสดุที่ใช้ทำ, ระดับของการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวสัมผัส ฯลฯ

เพื่อลดความหนาแน่นกระแสในหน้าสัมผัส (และด้วยเหตุนี้อุณหภูมิ) จึงจำเป็นต้องเพิ่มพื้นที่สัมผัสจริงของหน้าสัมผัส หากระนาบสัมผัสถูกกดเข้าหากันด้วยแรงเล็กน้อย tubercles ขนาดเล็กที่จุดสัมผัสจะถูกบดขยี้เล็กน้อยด้วยเหตุนี้ ขนาดของพื้นที่องค์ประกอบหน้าสัมผัสจะเพิ่มขึ้นและพื้นที่สัมผัสเพิ่มเติมจะปรากฏขึ้น และความหนาแน่นกระแส ความต้านทานหน้าสัมผัส และความร้อนหน้าสัมผัสจะลดลง การศึกษาเชิงทดลองแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างความต้านทานการสัมผัสและปริมาณของแรงบิด (แรงอัด) ด้วยแรงบิดที่ลดลงสองเท่า ความต้านทานของการเชื่อมต่อหน้าสัมผัสของสาย APV ที่มีหน้าตัด 4 mm2 หรือสองเส้นที่มีหน้าตัด 2.5 mm2 เพิ่มขึ้น 4-5 เท่า

เพื่อขจัดความร้อนออกจากหน้าสัมผัสและกระจายสู่สิ่งแวดล้อม จะมีการสัมผัสกับมวลและพื้นผิวที่เย็นลง ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับสถานที่เชื่อมต่อสายไฟและการเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสของอุปกรณ์อินพุตของเครื่องรับไฟฟ้า ที่ปลายสายที่เคลื่อนย้ายได้จะใช้หูที่มีรูปร่างต่าง ๆ และที่หนีบพิเศษ มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือของหน้าสัมผัสด้วยแหวนรองแบบธรรมดา แบบสปริงและแบบมีหน้าแปลน หลังจาก 3–3.5 ปี ความต้านทานการสัมผัสจะเพิ่มขึ้นประมาณ 2 เท่า ความต้านทานของหน้าสัมผัสยังเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการลัดวงจรอันเป็นผลมาจากผลกระทบของกระแสไฟฟ้าที่หน้าสัมผัสเป็นระยะสั้น ๆ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าข้อต่อสัมผัสกับแหวนสปริงแบบยืดหยุ่นมีความมั่นคงสูงสุดเมื่อสัมผัสกับปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์

น่าเสียดายที่ "เด็กซนประหยัด" เป็นเรื่องธรรมดา แหวนรองควรทำจากโลหะที่ไม่มีแร่เหล็ก เช่น ทองเหลือง แหวนรองเหล็กได้รับการปกป้องด้วยการเคลือบป้องกันการกัดกร่อน