Cause e conseguenze di un cortocircuito

Corto circuito — collegando la sorgente di EMF al carico, la cui resistenza è molto piccola rispetto alla resistenza interna della sorgente.

La corrente di cortocircuito è determinata solo dalla resistenza interna della sorgente r, cioè ik = E / r, dove E è l'EMF della sorgente.

Generalmente Fonti di campi elettromagnetici non sono progettati per l'elevata corrente che si verifica durante un cortocircuito, nella sorgente viene generata una quantità molto elevata di calore, che può portare alla distruzione e alla morte della sorgente. Un cortocircuito è particolarmente pericoloso per sorgenti con piccoli resistenza interna (batterie, auto elettriche, ecc.).

Quindi, un cortocircuito si verifica quando due fili di un circuito sono collegati, collegati a terminali diversi (ad esempio, nei circuiti CC, questi sono «+» e «-«) della sorgente attraverso una resistenza molto piccola, che è paragonabile a la resistenza dei fili stessi.

La corrente di cortocircuito può superare di molte volte la corrente nominale nel circuito. In tali casi, il circuito deve essere interrotto prima che la temperatura dei fili raggiunga valori pericolosi.

Per proteggere i fili dal surriscaldamento e impedire l'accensione degli oggetti circostanti, nel circuito sono inclusi dispositivi di protezione: fusibili O interruttori.

I cortocircuiti possono verificarsi anche con sovratensione a seguito di temporali, fulmini diretti, danni meccanici alle parti isolanti, azioni errate del personale di servizio.

In caso di cortocircuito, le correnti di cortocircuito aumentano bruscamente e la tensione diminuisce, il che rappresenta un grave pericolo per le apparecchiature elettriche e può causare interruzioni di corrente alle utenze.

Guarda anche: Come funziona e funziona la protezione da cortocircuito

I cortocircuiti sono:

• trifase (simmetrico), in cui tutte e tre le fasi sono cortocircuitate;

• bifase (sbilanciato), in cui solo due fasi sono cortocircuitate;

• bifase a terra in sistemi con neutri collegati a terra;

• neutri con messa a terra non bilanciati monofase.

La corrente raggiunge il suo valore massimo con un cortocircuito monofase. Come risultato dell'uso di speciali misure artificiali (ad esempio, messa a terra dei neutri mediante reattori, mettendo a terra solo una parte dei neutri), il valore massimo della corrente di cortocircuito monofase può essere ridotto al valore della corrente di cortocircuito trifase, per la quale i calcoli vengono eseguiti più spesso.

Cause di cortocircuito

La principale causa di cortocircuito sono i disturbi isolamento delle apparecchiature elettriche.

I guasti di isolamento sono causati da:

1. Sovratensione (soprattutto in reti con neutro isolato),

2. Fulmine diretto,

3. Isolamento dell'invecchiamento,

4.Danni meccanici all'isolamento, guida sotto le linee di meccanismi sovradimensionati,

5. Manutenzione inadeguata delle attrezzature.

Spesso la causa del danno nella parte elettrica degli impianti elettrici sono le azioni non qualificate del personale di servizio.

Corto circuito intenzionale

Quando si applicano schemi di connessione semplificati delle sottostazioni step-down, vengono utilizzati dispositivi speciali: corto circuitiche creano un cortocircuito intenzionale al fine di interrompere rapidamente il guasto che ne deriva. Pertanto, oltre ai cortocircuiti accidentali nei sistemi di alimentazione, esistono anche cortocircuiti intenzionali causati dall'azione di un cortocircuito.

Conseguenze di un cortocircuito

A seguito di un cortocircuito, le parti in tensione si surriscaldano in modo significativo, il che può portare alla rottura dell'isolamento, nonché alla comparsa di grandi forze meccaniche che contribuiscono alla distruzione di parti degli impianti elettrici.

In questo caso, la normale alimentazione dei consumatori nelle sezioni non danneggiate della rete viene interrotta, poiché la modalità di emergenza di un cortocircuito in una linea porta a una diminuzione generale della tensione. Al punto di cortocircuito, la coniugazione diventa zero, e in tutti i punti fino al punto di cortocircuito, la tensione scende bruscamente e la normale alimentazione alle linee non danneggiate diventa impossibile.

Quando si verificano cortocircuiti nel sistema di alimentazione, la sua resistenza totale diminuisce, il che porta ad un aumento delle correnti nei suoi rami rispetto alle correnti nella modalità normale, e ciò provoca una diminuzione della tensione nei singoli punti del sistema di alimentazione, che è particolarmente grande vicino al punto di cortocircuito.Il grado di riduzione della tensione dipende dall'operazione dispositivi per la regolazione automatica della tensione e la distanza dal luogo del danno.

A seconda del luogo in cui si è verificato e della durata del guasto, le sue conseguenze possono essere di natura locale o interessare l'intero sistema di alimentazione.

Con una lunga distanza del cortocircuito, il valore della corrente di cortocircuito può essere solo una piccola parte della corrente nominale dei generatori di corrente e il verificarsi di tale cortocircuito viene percepito da loro come un leggero aumento del carico .

Una forte riduzione di tensione si verifica solo in prossimità del punto di cortocircuito, mentre in altri punti del sistema di alimentazione tale riduzione è meno avvertibile. Pertanto, nelle condizioni considerate, le conseguenze pericolose di un cortocircuito si manifestano solo nelle parti dell'impianto di alimentazione più vicine al luogo dell'incidente.

La corrente di cortocircuito, sebbene piccola rispetto alla corrente nominale dei generatori, è solitamente molte volte la corrente nominale del ramo in cui si verifica il cortocircuito. Pertanto, anche con un flusso di corrente di cortocircuito a breve termine, può causare ulteriore riscaldamento di elementi portatori di corrente e fili al di sopra del livello consentito.

Le correnti di cortocircuito provocano elevate forze meccaniche tra i conduttori, che sono particolarmente elevate all'inizio del processo di cortocircuito, quando la corrente raggiunge il suo valore massimo. Se la forza dei fili e dei loro fissaggi è insufficiente, possono verificarsi danni meccanici.

L'improvviso e profondo calo della tensione di cortocircuito influisce sulle prestazioni delle utenze.Prima di tutto, questo vale per i motori, perché anche con una caduta di tensione a breve termine del 30-40%, possono arrestarsi (i motori girano).

Il ribaltamento del motore ha un grave effetto sul funzionamento di un impianto industriale, in quanto occorre molto tempo per ripristinare il normale processo produttivo e l'arresto imprevisto dei motori può causare un difetto nel prodotto dell'impianto.

Con una distanza ridotta e una durata di cortocircuito sufficiente, è possibile che le stazioni parallele perdano il sincronismo, cioè interruzione del normale funzionamento dell'intero sistema elettrico, che è la conseguenza più pericolosa di un cortocircuito.

I sistemi di corrente non bilanciati derivanti da guasti a terra sono in grado di creare flussi magnetici sufficienti a indurre campi elettromagnetici significativi nei circuiti adiacenti (linee di comunicazione, tubazioni) che sono pericolosi per il personale di servizio e le apparecchiature su tali circuiti.

Pertanto, le conseguenze di un cortocircuito sono le seguenti:

1. Danni meccanici e termici alle apparecchiature elettriche.

2. Incendio negli impianti elettrici.

3. Una diminuzione del livello di tensione nella rete elettrica, che porta a una diminuzione della coppia dei motori elettrici, al loro arresto, a una diminuzione delle prestazioni o addirittura al ribaltamento.

4. Perdita di sincronicità di singoli generatori, centrali elettriche e parti dell'impianto elettrico e verificarsi di incidenti, inclusi gli incidenti di sistema.

5. Influenza elettromagnetica su linee di comunicazione, comunicazioni, ecc.

A cosa serve il calcolo delle correnti di cortocircuito?

Un cortocircuito nel circuito provoca in esso un processo transitorio, durante il quale la corrente può essere considerata come la somma di due componenti: armonica forzata (periodica, sinusoidale) ip e libera (aperiodica, esponenziale) ia. La componente libera diminuisce con la costante di tempo Tc = Lc / rc = xc /? Rc al decadimento del transitorio. Il massimo valore istantaneo iу della corrente totale i è detto corrente d'urto, e il rapporto tra quest'ultima e l'ampiezza Iπm è detto coefficiente d'urto.

Il calcolo delle correnti di cortocircuito è necessario per la corretta selezione di apparecchiature elettriche, progettazione protezione relè e automazione, selezione dei mezzi per limitare le correnti di cortocircuito.

I cortocircuiti (SC) di solito si verificano attraverso resistenze transitorie: archi elettrici, oggetti estranei nel sito del guasto, supporti e le loro masse, nonché resistenze tra i conduttori di fase e la terra (ad esempio, quando i conduttori cadono a terra). Per semplificare i calcoli si assume che le singole resistenze transitorie, a seconda del tipo di guasto, siano uguali tra loro o uguali a zero (cortocircuito "metallico" o "sordo").

Guarda anche:Corrente di cortocircuito, che determina l'entità della corrente di cortocircuito