Cortocircuiti, sovraccarichi, resistenze transitorie. Misure di sicurezza antincendio
Cos'è un cortocircuito e cosa provoca un cortocircuito
I cortocircuiti nel cablaggio si verificano più spesso a causa di una violazione dell'isolamento delle parti conduttive a seguito di danni meccanici, invecchiamento, esposizione all'umidità e ambienti corrosivi, nonché azioni umane improprie. Quando c'è un cortocircuito aumenta amperaggio, ed è noto che la quantità di calore rilasciata è proporzionale al quadrato della corrente. Quindi, se in un cortocircuito la corrente aumenterà di 20 volte, la quantità di calore rilasciata aumenterà di circa 400 volte.
Un effetto termico sull'isolamento dei fili riduce drasticamente le sue proprietà meccaniche e dielettriche. Ad esempio, se la conducibilità del cartone elettrico (come materiale isolante) a 20 ° C viene presa come unità, a temperature di 30, 40 e 50 ° C aumenterà rispettivamente di 4, 13 e 37 volte. L'invecchiamento termico dell'isolamento si verifica più spesso a causa del sovraccarico delle reti elettriche con correnti superiori a quelle consentite a lungo termine per un dato tipo e sezione di cavi.Ad esempio, per i cavi con isolamento in carta, la loro durata può essere determinata secondo la nota "regola degli otto gradi": un aumento della temperatura ogni 8 ° C riduce di 2 volte la durata dell'isolamento. Anche i materiali isolanti polimerici sono soggetti a degradazione termica.
L'impatto dell'umidità e di un ambiente corrosivo sull'isolamento dei fili peggiora notevolmente le sue condizioni a causa della comparsa di perdite superficiali. Il calore risultante fa evaporare il liquido, lasciando tracce di sale sull'isolante. Quando l'evaporazione si interrompe, la corrente di dispersione scompare. Con l'esposizione ripetuta all'umidità, il processo si ripete, ma a causa dell'aumento della concentrazione salina, la conduttività aumenta così tanto che la corrente di dispersione non si interrompe nemmeno dopo la fine dell'evaporazione. Inoltre, compaiono piccole scintille. Successivamente, sotto l'influenza della corrente di dispersione, l'isolamento si carbonizza, perde la sua forza, il che può portare alla comparsa di una scarica superficiale ad arco locale che può accendere l'isolamento.
Il pericolo di un cortocircuito nei cavi elettrici è caratterizzato dalle seguenti possibili manifestazioni di corrente elettrica: accensione dell'isolamento di cavi e oggetti e sostanze combustibili circostanti; la capacità dell'isolamento dei fili di propagare la combustione quando accesi da fonti di accensione esterne; la formazione di particelle di metallo fuso durante un cortocircuito, che accende i materiali combustibili circostanti (la velocità di espansione delle particelle di metallo fuso può raggiungere 11 m / se la loro temperatura è di 2050-2700 ° C).
Una modalità di emergenza si verifica anche quando i cavi elettrici sono sovraccarichi.A causa di una selezione errata, accensione o guasto dei consumatori, la corrente totale che scorre attraverso i fili supera il valore nominale, ovvero si verifica un aumento della densità di corrente (sovraccarico). Ad esempio, quando una corrente di 40 A scorre attraverso tre pezzi di filo collegati in serie della stessa lunghezza ma di diversa sezione trasversale-10; 4 e 1 mm2, la sua densità sarà diversa: 4, 10 e 40 A / mm2. L'ultimo pezzo ha la più alta densità di corrente e, di conseguenza, le maggiori perdite di potenza: un filo con una sezione trasversale di 10 mm2 si surriscalda leggermente, la temperatura di un filo con una sezione trasversale di 4 mm2 raggiungerà il livello consentito e l'isolamento di un filo con una sezione trasversale di 1 mm2 brucerà semplicemente.
In che modo la corrente di cortocircuito differisce dalla corrente di sovraccarico
La principale differenza tra cortocircuito e sovraccarico sta nel fatto che per cortocircuito la violazione dell'isolamento è la causa della modalità di emergenza e, in caso di sovraccarico, la sua conseguenza. In determinate circostanze, il sovraccarico di fili e cavi dovuto alla maggiore durata della modalità di emergenza è più pericoloso per l'incendio rispetto a un cortocircuito.
Il materiale di base dei fili ha un'influenza significativa sulle caratteristiche di accensione in caso di sovraccarico. Un confronto degli indicatori di pericolo di incendio dei fili delle marche APV e PV, ottenuti durante i test in modalità sovraccarico, mostra che la probabilità di accensione dell'isolamento nei fili con fili conduttori in rame è superiore a quella dei fili in alluminio.
Si osserva lo stesso schema di cortocircuito. La capacità di combustione delle scariche ad arco nei circuiti con fili di rame è superiore a quella con fili di alluminio.Ad esempio, viene bruciato un tubo di acciaio con uno spessore della parete di 2,8 mm (o viene acceso materiale combustibile sulla sua superficie) con una sezione trasversale di un filo di alluminio di 16 mm2 e con un filo di rame con una sezione di 6 mm2 .
La molteplicità di corrente è determinata dal rapporto tra la corrente di cortocircuito o sovraccarico e la corrente continua consentita per una data sezione trasversale del conduttore.
Fili e cavi con guaina in polietilene, nonché tubi in polietilene durante la posa di fili e cavi al loro interno, presentano il maggior rischio di incendio. Il cablaggio in tubi in polietilene dal punto di vista del fuoco è un pericolo maggiore rispetto al cablaggio in tubi in plastica vinilica, pertanto il campo di applicazione dei tubi in polietilene è molto più ristretto. Il sovraccarico è particolarmente pericoloso negli edifici residenziali privati, dove, di norma, tutti i consumatori sono alimentati da una rete e spesso i dispositivi di protezione sono assenti o progettati solo per la corrente di cortocircuito. Nei grattacieli residenziali, inoltre, nulla impedisce ai residenti di utilizzare lampade più potenti o di accendere elettrodomestici con una potenza totale superiore a quella per cui è progettata la rete.
Sui dispositivi via cavo (contatti, interruttori, prese, ecc.) sono indicati i valori limite di correnti, tensioni, potenze e su terminali, connettori e altri prodotti, inoltre, le sezioni maggiori dei fili collegati. Per utilizzare questi dispositivi in modo sicuro, devi essere in grado di decifrare queste etichette.
Ad esempio, l'interruttore è contrassegnato «6.3 A; 250 V «, sulla cartuccia -» 4 A; 250 V; 300 W «, e sull'estensione -splitter -» 250 V; 6,3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» avverte che la corrente che passa attraverso l'interruttore non deve superare i 6,3 A, altrimenti l'interruttore si surriscalda. Per qualsiasi corrente inferiore, l'interruttore è adatto, poiché minore è la corrente, minore è il riscaldamento del contatto. La scritta «250 V» indica che l'interruttore può essere utilizzato in reti con una tensione non superiore a 250 V.
Se moltiplichi 4 A per 250 V, ottieni 1000, non 300 watt. Come posso associare un valore calcolato a un'etichetta? Bisogna partire dal potere. A una tensione di 220 V, la corrente consentita è 1,3 A (300: 220); a una tensione di 127 V - 2,3 A (300-127). Una corrente di 4 A corrisponde a una tensione di 75 V (300: 4). Scritta "250 V; 6,3 A «indica che il dispositivo è progettato per reti con una tensione non superiore a 250 V e una corrente non superiore a 6,3 A. Moltiplicando 6,3 A per 220 V, otteniamo 1386 W (1300 W, arrotondati). Moltiplicando 6,3A per 127V, otteniamo 799W (700W arrotondati). La domanda sorge spontanea: non è pericoloso arrotondare in questo modo? Non è pericoloso perché dopo l'arrotondamento si ottengono valori di potenza inferiori. Se la potenza è inferiore, i contatti si riscaldano meno.
Quando una corrente elettrica scorre attraverso la connessione di contatto a causa della resistenza transitoria della connessione di contatto, la tensione diminuisce, la potenza e l'energia vengono rilasciate, provocando il riscaldamento dei contatti. Un aumento eccessivo della corrente nel circuito o un aumento della resistenza porta ad un ulteriore aumento della temperatura del contatto e dei fili conduttori, che può provocare un incendio.
Negli impianti elettrici vengono utilizzati collegamenti a contatto permanente (saldatura, saldatura) e staccabili (con vite, spina, molla, ecc.) E contatti di dispositivi di commutazione: avviatori magnetici, relè, interruttori e altri dispositivi appositamente progettati per la chiusura e l'apertura di dispositivi elettrici circuiti, cioè per la loro commutazione. Nelle reti elettriche interne dall'ingresso al ricevitore di elettricità elettricità il carico scorre attraverso un gran numero di connessioni di contatto.
In nessun caso i collegamenti di contatto devono essere interrotti…. Gli studi effettuati qualche tempo fa sull'equipaggiamento delle reti interne mostrano che di tutti i contatti esaminati solo il 50% soddisfa i requisiti di GOST. Quando la corrente di carico scorre in una connessione di contatto di scarsa qualità, viene rilasciata una quantità significativa di calore per unità di tempo, proporzionale al quadrato della corrente (densità di corrente) e alla resistenza dei punti di contatto effettivi del contatto.
Se i contatti caldi entrano in contatto con materiali combustibili, possono prendere fuoco o carbonizzare e l'isolamento dei fili può prendere fuoco.
Il valore della resistenza di contatto dipende dalla densità di corrente, dalla forza di compressione dei contatti (la dimensione dell'area di resistenza), dal materiale con cui sono realizzati, dal grado di ossidazione delle superfici di contatto, ecc.
Per ridurre la densità di corrente nel contatto (e quindi la temperatura), è necessario aumentare l'effettiva area di contatto dei contatti. Se i piani di contatto vengono premuti l'uno contro l'altro con una certa forza, i piccoli tubercoli nei punti di contatto verranno leggermente schiacciati.Per questo motivo, le dimensioni delle aree elementari di contatto aumenteranno e appariranno aree di contatto aggiuntive e la densità di corrente, la resistenza di contatto e il riscaldamento del contatto diminuiranno. Studi sperimentali hanno dimostrato che esiste una relazione inversa tra la resistenza di contatto e la quantità di coppia (forza di compressione). Con una doppia diminuzione della coppia, la resistenza della connessione di contatto del filo APV con una sezione trasversale di 4 mm2 o due fili con una sezione trasversale di 2,5 mm2 aumenta di 4-5 volte.
Per rimuovere il calore dai contatti e dissiparlo nell'ambiente, vengono realizzati contatti con una certa massa e superfici di raffreddamento. Particolare attenzione è rivolta ai punti di connessione dei fili e alla loro connessione ai contatti dei dispositivi di input dei ricevitori elettrici. Sulle estremità mobili dei fili vengono utilizzate orecchie di varie forme e morsetti speciali. L'affidabilità del contatto è assicurata da rondelle convenzionali, caricate a molla e con flange. Dopo 3-3,5 anni, la resistenza al contatto aumenta di circa 2 volte. La resistenza dei contatti aumenta anche in modo significativo durante un cortocircuito a causa di un breve effetto periodico della corrente sul contatto. I test dimostrano che i giunti di contatto con rondelle elastiche elastiche hanno la massima stabilità se esposti a fattori avversi.
Sfortunatamente, il "salvataggio del disco" è abbastanza comune. La rondella dovrebbe essere fatta di metalli non ferrosi come l'ottone. La rondella in acciaio è protetta da un rivestimento anticorrosivo.