Curtcircuits, sobrecàrregues, resistències transitòries. Mesures de seguretat contra incendis
Què és un curtcircuit i què provoca un curtcircuit
Els curtcircuits en el cablejat es produeixen amb més freqüència a causa d'una violació de l'aïllament de les peces conductores com a resultat de danys mecànics, envelliment, exposició a la humitat i ambients corrosius, així com accions humanes inadequades. Quan hi ha un curtcircuit augmenta amperatge, i se sap que la quantitat de calor alliberada és proporcional al quadrat del corrent. Per tant, si en un curtcircuit el corrent augmentarà 20 vegades, la quantitat de calor alliberada augmentarà unes 400 vegades.
Un efecte tèrmic sobre l'aïllament dels cables redueix dràsticament les seves propietats mecàniques i dielèctriques. Per exemple, si es pren com a unitat la conductivitat del cartró elèctric (com a material aïllant) a 20 ° C, a temperatures de 30, 40 i 50 ° C augmentarà 4, 13 i 37 vegades, respectivament. L'envelliment tèrmic de l'aïllament es produeix amb més freqüència a causa de la sobrecàrrega de les xarxes elèctriques amb corrents que superen els permesos a llarg termini per a un determinat tipus i secció transversal de cables.Per exemple, per als cables amb aïllament de paper, la seva vida útil es pot determinar segons la coneguda "regla dels vuit graus": un augment de la temperatura per cada 8 ° C redueix la vida útil de l'aïllament en 2 vegades. Els materials aïllants polimèrics també estan subjectes a degradació tèrmica.
L'impacte de la humitat i un entorn corrosiu sobre l'aïllament dels cables empitjora significativament el seu estat a causa de l'aparició de fuites superficials. La calor resultant evapora el líquid, deixant restes de sal a l'aïllament. Quan s'atura l'evaporació, el corrent de fuga desapareix. Amb l'exposició repetida a la humitat, el procés es repeteix, però a causa d'un augment de la concentració de sal, la conductivitat augmenta tant que el corrent de fuga no s'atura fins i tot després del final de l'evaporació. A més, apareixen petites espurnes. Posteriorment, sota la influència del corrent de fuga, l'aïllament carbonitza, perd la seva resistència, la qual cosa pot provocar l'aparició d'una descàrrega de superfície d'arc local que pot encendre l'aïllament.
El perill d'un curtcircuit en els cables elèctrics es caracteritza per les següents possibles manifestacions de corrent elèctric: ignició de l'aïllament dels cables i objectes i substàncies combustibles circumdants; la capacitat de l'aïllament dels cables de propagar la combustió quan s'encenen per fonts externes d'ignició; la formació de partícules de metall fos durant un curtcircuit, encendre els materials combustibles circumdants (la velocitat d'expansió de les partícules de metall fos pot arribar als 11 m / s i la seva temperatura és de 2050-2700 ° C).
També es produeix un mode d'emergència quan els cables elèctrics estan sobrecarregats.A causa de la selecció incorrecta, l'encesa o la fallada dels consumidors, el corrent total que flueix pels cables supera el valor nominal, és a dir, es produeix un augment de la densitat de corrent (sobrecàrrega). Per exemple, quan un corrent de 40 A circula per tres peces de filferro connectades en sèrie de la mateixa longitud però de diferent secció transversal-10; 4 i 1 mm2, la seva densitat serà diferent: 4, 10 i 40 A/mm2. L'última peça té la densitat de corrent més alta i, en conseqüència, les pèrdues de potència més grans. Un cable amb una secció transversal de 10 mm2 s'escalfarà lleugerament, la temperatura d'un cable amb una secció transversal de 4 mm2 arribarà al nivell admissible i l'aïllament d'un cable amb una secció transversal d'1 mm2 només es cremarà.
Com es diferencia el corrent de curtcircuit del corrent de sobrecàrrega
La principal diferència entre el curtcircuit i la sobrecàrrega rau en el fet que per a un curtcircuit la violació de l'aïllament és la causa del mode d'emergència, i quan la sobrecàrrega és la seva conseqüència. En determinades circumstàncies, la sobrecàrrega de cables i cables a causa de la durada més llarga del mode d'emergència és més perillosa per al foc que un curtcircuit.
El material base dels cables té una influència significativa en les característiques d'encesa en cas de sobrecàrrega. Una comparació dels indicadors de risc d'incendi de cables de marques APV i PV, obtinguts durant les proves en mode de sobrecàrrega, mostra que la probabilitat d'encesa de l'aïllament en cables amb cables conductors de coure és més gran que la dels cables d'alumini.
S'observa un curtcircuit del mateix patró. La capacitat de combustió de les descàrregues d'arc en circuits amb cables de coure és més gran que amb cables d'alumini.Per exemple, es crema una canonada d'acer amb un gruix de paret de 2,8 mm (o s'encén material combustible a la seva superfície) amb una secció transversal d'un cable d'alumini de 16 mm2 i amb un cable de coure amb una secció transversal de 6 mm2. .
La multiplicitat de corrent està determinada per la relació entre el corrent de curtcircuit o sobrecàrrega i el corrent continu admissible per a una determinada secció transversal del conductor.
Els cables i cables amb funda de polietilè, així com les canonades de polietilè quan s'hi posen fils i cables, presenten el major risc d'incendi. El cablejat en canonades de polietilè des del punt de vista del foc és un perill més gran que el cablejat en canonades de plàstic de vinil, per tant, el camp d'aplicació de les canonades de polietilè és molt més estret. La sobrecàrrega és especialment perillosa als edificis residencials privats, on, per regla general, tots els consumidors s'alimenten d'una xarxa i els dispositius de protecció solen estar absents o dissenyats només per al corrent de curtcircuit. En els edificis residencials de gran alçada, tampoc no hi ha res que impedeix als residents utilitzar làmpades més potents o encendre electrodomèstics amb una potència total superior a la per a la qual està dissenyada la xarxa.
En els dispositius de cable (contactes, interruptors, endolls, etc.), s'indiquen els valors límit de corrents, voltatges, potència, i en terminals, connectors i altres productes, a més, les seccions transversals més grans dels cables connectats. Per utilitzar aquests dispositius amb seguretat, heu de poder desxifrar aquestes etiquetes.
Per exemple, l'interruptor està marcat «6,3 A; 250 V «, al cartutx -» 4 A; 250 V; 300 W «, i a l'extensió -splitter -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» adverteix que el corrent que passa per l'interruptor no ha de superar els 6,3 A, en cas contrari l'interruptor es sobreescalfarà. Per a qualsevol corrent inferior, l'interruptor és adequat, perquè com més baix sigui el corrent, menys s'escalfa el contacte. La inscripció «250 V» indica que l'interruptor es pot utilitzar en xarxes amb una tensió que no superi els 250 V.
Si multipliqueu 4 A per 250 V, obteniu 1000, no 300 watts. Com associo un valor calculat amb una etiqueta? Hem de partir del poder. A una tensió de 220 V, el corrent admissible és d'1,3 A (300: 220); a una tensió de 127 V — 2,3 A (300-127). Un corrent de 4 A correspon a una tensió de 75 V (300: 4). Inscripció "250 V; 6,3 A «indica que el dispositiu està dissenyat per a xarxes amb una tensió no superior a 250 V i un corrent no superior a 6,3 A. Multiplicant 6,3 A per 220 V, obtenim 1386 W (1300 W, arrodonit). Multiplicant 6,3 A per 127 V, obtenim 799 W (700 W arrodonit). Sorgeix la pregunta: no és perillós arrodonir d'aquesta manera? No és perillós perquè després d'arrodonir s'obtenen valors de potència més baixos. Si la potència és menor, els contactes s'escalfen menys.
Quan un corrent elèctric passa per la connexió de contacte a causa de la resistència transitòria de la connexió de contacte, la tensió baixa, s'alliberen potència i energia, fent que els contactes s'escalfin. Un augment excessiu del corrent al circuit o un augment de la resistència condueix a un augment addicional de la temperatura dels cables de contacte i cables, que pot provocar un incendi.
A les instal·lacions elèctriques s'utilitzen connexions de contacte permanents (soldadura, soldadura) i desmuntables (amb cargol, tap, molla, etc.) i contactes d'aparells de commutació: arrancadors magnètics, relés, interruptors i altres dispositius especialment dissenyats per al tancament i obertura d'aparells elèctrics. circuits, és a dir, per a la seva commutació. En xarxes d'energia interna des de l'entrada fins al receptor d'electricitat electricitat la càrrega flueix a través d'un gran nombre de connexions de contacte.
En cap cas s'han de trencar els enllaços de contacte... Els estudis realitzats fa un temps sobre els equips de xarxes internes mostren que de tots els contactes examinats, només el 50% compleixen els requisits de GOST. Quan el corrent de càrrega flueix en una connexió de contacte de mala qualitat, s'allibera una quantitat significativa de calor per unitat de temps, proporcional al quadrat del corrent (densitat de corrent) i la resistència dels punts de contacte reals del contacte.
Si els contactes calents entren en contacte amb materials combustibles, poden incendiar-se o carbonitzar, i l'aïllament dels cables pot incendiar-se.
El valor de la resistència de contacte depèn de la densitat de corrent, la força de compressió dels contactes (la mida de l'àrea de resistència), el material del qual estan fets, el grau d'oxidació de les superfícies de contacte, etc.
Per reduir la densitat de corrent en el contacte (i, per tant, la temperatura), cal augmentar l'àrea de contacte real dels contactes. Si els plans de contacte es pressionen els uns contra els altres amb certa força, els petits tubercles als punts de contacte quedaran lleugerament aixafats.Per això, les mides de les àrees elementals de contacte augmentaran i apareixeran àrees de contacte addicionals, i la densitat de corrent, la resistència de contacte i l'escalfament de contacte disminuiran. Estudis experimentals han demostrat que hi ha una relació inversa entre la resistència de contacte i la quantitat de parell (força de compressió). Amb una disminució del parell doble, la resistència de la connexió de contacte del cable APV amb una secció transversal de 4 mm2 o dos cables amb una secció transversal de 2,5 mm2 augmenta 4-5 vegades.
Per eliminar la calor dels contactes i dissipar-la a l'entorn, es fan contactes amb una massa determinada i superfícies de refrigeració. Es presta especial atenció als llocs de connexió dels cables i la seva connexió als contactes dels dispositius d'entrada dels receptors elèctrics. Als extrems mòbils dels cables, s'utilitzen orelles de diverses formes i pinces especials. La fiabilitat del contacte està assegurada per les volanderes convencionals, amb molla i amb brides. Després de 3-3,5 anys, la resistència de contacte augmenta aproximadament 2 vegades. La resistència dels contactes també augmenta significativament durant un curtcircuit com a conseqüència d'un efecte periòdic curt del corrent sobre el contacte. Les proves mostren que les juntes de contacte amb volanderes elàstiques tenen la major estabilitat quan s'exposen a factors adversos.
Malauradament, "estalviar discos" és força comú. La rentadora ha d'estar feta de metalls no fèrrics com el llautó. La rentadora d'acer està protegida amb un recobriment anticorrosió.