Электрическая сеть – прекрасное гибкое средство доставки энергии в нужную точку и использования ее там для решения различных задач. Однако, у нее есть также серьезный недостаток, который представляет собой прямое продолжение отмеченного достоинства. Дело в том, что электрические сети очень чувствительны к короткому замыканию, под которым понимают прямое соединение нулевого и фазного проводов в обход нагрузки. В трехфазных сетях к короткому замыканию относится также такое же соединение двух фаз. Подобное событие приводит к различным неприятным последствиям, а в тяжелых случаях сопровождается пожаром.
Для защиты от короткого замыкания в современных домах устанавливаются различные устройства, которые контролируют сеть и при необходимости обесточивают проводку. Речь идет об автоматических выключателях, которые заменили старые дедовские пробки. Подбор типа характеристики автомата осуществляется по току короткого замыкания.
Почему ток короткого замыкания может меняться в различных сетях?
Из школьного курса физики известно, что комбинацию из любого источника электроэнергии (батарейку, автомобильный аккумулятор, электрическую сеть и т.д.) и потребителя (лампа, электрический чайник, холодильник) можно представить в виде эквивалентной схемы, изображенной на рисунке 1. Слева от пунктирной линии находится генератор с электродвижущей силой Е и внутренним сопротивлением Rin, справа – нагрузка с сопротивлением Rн.
Внутреннее сопротивление источника может меняться в широких пределах. Значимое влияние на него оказывает:
- мощность распределительного трансформатора;
- сечение жил кабеля;
- качество меди, из которой изготовлены эти жилы;
- расстояние от щитка до розетки.
и многое другое.
Экспериментальное определение внутреннего сопротивления
Для определение фактического значения Ri потребуются:
- бытовой мультиметр;
- тройник или любой иной разветвитель;
- нагрузка с известной мощностью Р = 1 – 2 кВт (например, утюг, чайник и аналогичные им).
Прямое измерение тока короткого замыкания по схеме рисунок 2 невозможно из-за того, что:
- сгорит мультиметр, который не рассчитан на токи в сотни и тысячи А;
- при отсутствии автомата воспламенится и расплавится проводка.
Поэтому потребуется некоторая хитрость, суть которой заключается в выполнении следующей процедуры:
- для чистоты эксперимента снизим нагрузку на сеть до минимума, отключив от сети максимально возможное количество потребителей;
- с помощью тройника по схеме рисунок 3 подключим к сети мультиметр, предварительно переключенный в режим вольтметра, и зафиксируем измеренное им напряжение Uхх холостого хода источника (сети);
- во второе гнездо тройника подключим нашу нагрузку с мощностью Р, в результате чего получим схему рисунок 4, и опять измеряем напряжение Uн;
- выполним несложную выкладку Rin = P*(Uхх – Uн)/220 Ом (Р берем в Ваттах, сама расчетная формула получается из закона Ома для полной цепи).
Подбор автомата
Расчетный ток короткого замыкания в исследуемой сети составит Iкз = Uхх/Rin. Выбор защитного автомата осуществляется по полученному значению.
Если расчет дает Iкз в одну – две тысячи ампер и более, то устанавливается автомат с C-характеристикой, при токах порядка 200 А и менее необходимо применять автоматы с характеристикой типа В.
