Kısa devreler, aşırı yükler, geçici dirençler. Yangın güvenliği önlemleri
Kısa devre nedir ve kısa devreye ne sebep olur?
Kablolamadaki kısa devreler çoğunlukla, mekanik hasar, eskime, neme ve aşındırıcı ortamlara maruz kalmanın yanı sıra uygun olmayan insan eylemlerinin bir sonucu olarak iletken parçaların yalıtımının ihlali nedeniyle oluşur. Kısa devre olduğunda artar amperajve açığa çıkan ısı miktarının akımın karesiyle orantılı olduğu bilinmektedir. Yani kısa devrede akım 20 kat artarsa, açığa çıkan ısı miktarı yaklaşık 400 kat artacaktır.
Tellerin yalıtımı üzerindeki termal etki, mekanik ve dielektrik özelliklerini keskin bir şekilde azaltır. Örneğin elektrik kartonunun (yalıtım malzemesi olarak) 20°C'deki iletkenliği birim olarak alınırsa 30, 40 ve 50°C sıcaklıklarda sırasıyla 4, 13 ve 37 kat artacaktır. Yalıtımın termal yaşlanması çoğunlukla, belirli bir kablo türü ve kesiti için izin verilen uzun süreyi aşan akımlarla elektrik şebekelerinin aşırı yüklenmesi nedeniyle oluşur.Örneğin, kağıt yalıtımlı kabloların hizmet ömrü, iyi bilinen "sekiz derece kuralına" göre belirlenebilir: sıcaklıktaki her 8 ° C'lik artış, yalıtımın hizmet ömrünü 2 kat azaltır. Polimerik yalıtım malzemeleri de termal bozulmaya tabidir.
Nemin ve aşındırıcı ortamın tellerin yalıtımı üzerindeki etkisi, yüzey sızıntısının ortaya çıkması nedeniyle durumunu önemli ölçüde kötüleştirir. Ortaya çıkan ısı, sıvıyı buharlaştırarak yalıtım üzerinde tuz izleri bırakır. Buharlaşma durduğunda, kaçak akım kaybolur. Tekrar tekrar neme maruz kaldığında işlem tekrarlanır, ancak tuz konsantrasyonundaki artış nedeniyle iletkenlik o kadar artar ki, buharlaşma sona erdikten sonra bile kaçak akım durmaz. Ayrıca küçük kıvılcımlar da çıkıyor. Daha sonra, kaçak akımın etkisi altında, yalıtım kömürleşir, gücünü kaybeder, bu da yalıtımı ateşleyebilecek yerel bir ark yüzey deşarjının ortaya çıkmasına neden olabilir.
Elektrik kablolarında kısa devre tehlikesi, elektrik akımının aşağıdaki olası tezahürleriyle karakterize edilir: tellerin yalıtımının ve çevredeki yanıcı nesnelerin ve maddelerin tutuşması; tellerin yalıtımının, harici ateşleme kaynakları tarafından tutuşturulduğunda yanmayı yayma yeteneği; kısa devre sırasında erimiş metal parçacıklarının oluşumu, çevredeki yanıcı malzemeleri tutuşturması (ergimiş metal parçacıklarının genleşme hızı 11 m / s'ye ulaşabilir ve sıcaklıkları 2050-2700 ° C'dir).
Elektrik kabloları aşırı yüklendiğinde de bir acil durum modu oluşur.Tüketicilerin yanlış seçimi, açılması veya arızalanması nedeniyle, tellerden geçen toplam akım nominal değeri aşar, yani akım yoğunluğunda bir artış (aşırı yük) oluşur. Örneğin, 40 A'lik bir akım, aynı uzunlukta fakat farklı kesit-10'daki seri bağlı üç tel parçasından aktığında; 4 ve 1 mm2, yoğunluğu farklı olacaktır: 4, 10 ve 40 A / mm2. Son parça en yüksek akım yoğunluğuna ve buna bağlı olarak en büyük güç kayıplarına sahiptir.10 mm2 kesitli bir tel hafifçe ısınacak, 4 mm2 kesitli bir telin sıcaklığı izin verilen seviyeye ulaşacak ve 1 mm2 kesitli bir telin yalıtımı yanacaktır.
Kısa devre akımı aşırı yük akımından nasıl farklıdır?
Kısa devre ve aşırı yük arasındaki temel fark, kısa devre için yalıtımın ihlalinin acil durum modunun nedeni ve aşırı yük durumunda bunun sonucu olmasıdır. Belirli koşullar altında, acil durum modunun daha uzun süresi nedeniyle tellerin ve kabloların aşırı yüklenmesi, kısa devreye göre yangın açısından daha tehlikelidir.
Tellerin temel malzemesi, aşırı yük durumunda ateşleme özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Aşırı yük modunda yapılan testler sırasında elde edilen APV ve PV marka kabloların yangın tehlikesi göstergelerinin karşılaştırılması, bakır iletken telli tellerde yalıtımın tutuşma olasılığının alüminyum tellerden daha yüksek olduğunu göstermektedir.
Kısa devrede aynı model gözlenir. Bakır telli devrelerde ark deşarjlarının yanma kapasitesi alüminyum tellere göre daha yüksektir.Örneğin, et kalınlığı 2,8 mm olan bir çelik boru, 16 mm2 alüminyum tel ve 6 mm2 kesitli bakır tel ile yakılır (veya yüzeyindeki yanıcı madde tutuşturulur). .
Akım çokluğu, iletkenin belirli bir kesiti için kısa devre veya aşırı yük akımının izin verilen sürekli akıma oranı ile belirlenir.
Polietilen kılıflı teller ve kabloların yanı sıra içlerine tel ve kablo döşenirken polietilen borular en büyük yangın riskine sahiptir. Yangın açısından polietilen borularda kablolama, vinil plastik borulardaki kablolamadan daha büyük bir tehlikedir, bu nedenle polietilen boruların uygulama alanı çok daha dardır. Aşırı yükleme, kural olarak tüm tüketicilerin tek bir ağdan beslendiği ve koruyucu cihazların genellikle bulunmadığı veya yalnızca kısa devre akımı için tasarlandığı özel konut binalarında özellikle tehlikelidir. Yüksek katlı konut binalarında, sakinlerin daha güçlü lambalar kullanmasını veya toplam gücü ağın tasarlandığından daha fazla olan elektrikli ev aletlerini açmasını engelleyecek hiçbir şey yoktur.
Kablo cihazlarında (kontaklar, anahtarlar, prizler vb.), akımların, gerilimlerin, gücün sınır değerleri ve ayrıca terminallerde, konektörlerde ve diğer ürünlerde bağlı tellerin en büyük kesitleri belirtilir. Bu cihazları güvenli bir şekilde kullanmak için bu etiketleri deşifre edebilmeniz gerekir.
Örneğin, anahtar «6,3 A olarak işaretlenmiştir; 250 V «, kartuşta -» 4 A; 250 V; 300 W « ve uzatmada -ayırıcı -» 250 V; 6.3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A», anahtardan geçen akımın 6,3 A'yı geçmemesi gerektiği konusunda uyarır, aksi takdirde anahtar aşırı ısınır. Herhangi bir düşük akım için anahtar uygundur, çünkü akım ne kadar düşük olursa kontak o kadar az ısınır. «250 V» yazısı, anahtarın 250 V'u aşmayan gerilime sahip ağlarda kullanılabileceğini gösterir.
4 A'yı 250 V ile çarparsanız 300 değil 1000 watt elde edersiniz. Hesaplanmış bir değeri bir etiketle nasıl ilişkilendiririm? Güçten başlamalıyız. 220 V'luk bir voltajda izin verilen akım 1,3 A'dır (300: 220); 127 V — 2,3 A (300-127) gerilimde. 4 A'lik bir akım, 75 V'luk (300: 4) bir gerilime karşılık gelir. Yazıt "250 V; 6.3 A «cihazın voltajı 250 V'tan fazla olmayan ve akımı 6,3 A'dan fazla olmayan ağlar için tasarlandığını gösterir. 6,3 A'yı 220 V ile çarparak 1386 W (1300 W, yuvarlanmış) elde ederiz. 6.3A'yı 127V ile çarptığımızda 799W (yuvarlanmış 700W) elde ederiz. Şu soru ortaya çıkıyor: Bu şekilde yuvarlamak tehlikeli değil mi? Yuvarlamadan sonra daha düşük güç değerleri elde ettiğiniz için tehlikeli değildir. Güç daha azsa, kontaklar daha az ısınır.
Kontak bağlantısının geçici direnci nedeniyle kontak bağlantısından bir elektrik akımı geçtiğinde, voltaj düşüşleri, güç ve enerji açığa çıkarak kontakların ısınmasına neden olur. Devredeki akımın aşırı artması veya direncin artması, kontak ve kurşun tellerin sıcaklığında yangına neden olabilecek ek bir artışa yol açar.
Elektrik tesisatlarında kalıcı kontak bağlantıları (lehimleme, kaynak) ve sökülebilir (vidalı, fişli, yaylı vb.) ve anahtarlama cihazlarının kontakları kullanılır - manyetik yol vericiler, röleler, anahtarlar ve elektriğin açılıp kapanması için özel olarak tasarlanmış diğer cihazlar devreler, yani komütasyonları için. Girişten elektrik alıcısına kadar dahili güç ağlarında elektrik yük, çok sayıda kontak bağlantısı üzerinden akar.
Hiçbir koşulda iletişim linkleri kırılmamalıdır…. Bir süre önce iç ağların donanımı üzerine yapılan araştırmalar, incelenen tüm temasların yalnızca% 50'sinin GOST gereksinimlerini karşıladığını gösteriyor. Yük akımı düşük kaliteli bir kontak bağlantısında aktığında, akımın karesi (akım yoğunluğu) ve kontağın gerçek temas noktalarının direnci ile orantılı olarak birim zamanda önemli miktarda ısı açığa çıkar.
Sıcak kontaklar yanıcı maddelerle temas ederse alev alabilir veya kömürleşebilir ve tellerin izolasyonu alev alabilir.
Temas direncinin değeri, akım yoğunluğuna, kontakların sıkıştırma kuvvetine (direnç alanının boyutu), yapıldıkları malzemeye, temas yüzeylerinin oksidasyon derecesine vb. bağlıdır.
Kontaktaki akım yoğunluğunu (ve dolayısıyla sıcaklığı) azaltmak için kontakların gerçek temas alanını arttırmak gerekir. Temas düzlemleri bir miktar kuvvetle birbirine bastırılırsa, temas noktalarındaki küçük tüberküller hafifçe ezilecektir.Bu nedenle, temas element alanlarının boyutları artacak ve ek temas alanları ortaya çıkacak ve akım yoğunluğu, temas direnci ve temas ısınması azalacaktır. Deneysel çalışmalar, temas direnci ile tork miktarı (sıkıştırma kuvveti) arasında ters bir ilişki olduğunu göstermiştir. Torkta iki kat azalma ile, 4 mm2 kesitli APV telinin veya 2,5 mm2 kesitli iki telin temas bağlantısının direnci 4-5 kat artar.
Kontaklardan ısıyı uzaklaştırmak ve ortama dağıtmak için belli bir kütle ile temaslar ve soğutma yüzeyleri yapılır. Tellerin bağlantı yerlerine ve bunların elektrik alıcılarının giriş cihazlarının kontaklarına bağlantılarına özellikle dikkat edilir. Tellerin hareketli uçlarında çeşitli şekillerde kulaklar ve özel kıskaçlar kullanılmaktadır. Kontağın güvenilirliği, yay yüklü ve flanşlı geleneksel rondelalar tarafından sağlanır. 3–3,5 yıl sonra temas direnci yaklaşık 2 kat artar. Kontak direnci, akımın kontak üzerindeki kısa süreli periyodik etkisinin bir sonucu olarak kısa devre sırasında da önemli ölçüde artar. Testler, elastik yaylı rondelalara sahip temas derzlerinin olumsuz etkenlere maruz kaldığında en yüksek stabiliteye sahip olduğunu göstermektedir.
Ne yazık ki, "disk tasarrufu" oldukça yaygındır. Yıkayıcı, pirinç gibi demir dışı metallerden yapılmalıdır. Çelik rondela, korozyon önleyici bir kaplama ile korunmaktadır.