Sirkuit pendek, kelebihan beban, resistansi transien. Langkah-langkah keselamatan kebakaran

Apa itu korsleting dan apa penyebab korsleting

Korsleting pada kabel paling sering terjadi karena pelanggaran isolasi bagian konduktif akibat kerusakan mekanis, penuaan, paparan kelembaban dan lingkungan korosif, serta tindakan manusia yang tidak tepat. Ketika ada hubungan pendek itu meningkat arus listrik, dan jumlah panas yang dilepaskan diketahui sebanding dengan kuadrat arus. Jadi, jika dalam hubungan pendek arus meningkat 20 kali lipat, maka jumlah panas yang dilepaskan akan meningkat sekitar 400 kali lipat.

Efek termal pada isolasi kabel secara tajam mengurangi sifat mekanik dan dielektriknya. Misalnya, jika konduktivitas karton listrik (sebagai bahan isolasi) pada 20 ° C diambil sebagai satu unit, maka pada suhu 30, 40 dan 50 ° C akan meningkat masing-masing sebesar 4, 13 dan 37 kali. Penuaan termal isolasi paling sering terjadi karena kelebihan jaringan listrik dengan arus yang melebihi jangka panjang yang diizinkan untuk jenis dan penampang kabel tertentu.Misalnya, untuk kabel dengan insulasi kertas, masa pakainya dapat ditentukan sesuai dengan "aturan delapan derajat" yang terkenal: peningkatan suhu untuk setiap 8 ° C mengurangi masa pakai insulasi sebanyak 2 kali. Bahan isolasi polimer juga mengalami degradasi termal.

Dampak kelembaban dan lingkungan korosif pada isolasi kabel secara signifikan memperburuk kondisinya karena munculnya kebocoran permukaan. Panas yang dihasilkan menguapkan cairan, meninggalkan jejak garam pada insulasi. Ketika penguapan berhenti, arus bocor menghilang. Dengan paparan kelembaban berulang kali, proses diulangi, tetapi karena peningkatan konsentrasi garam, konduktivitas meningkat sedemikian rupa sehingga arus bocor tidak berhenti bahkan setelah akhir penguapan. Selain itu, percikan api kecil muncul. Selanjutnya, di bawah pengaruh arus bocor, insulasi menjadi karbon, kehilangan kekuatannya, yang dapat menyebabkan munculnya pelepasan permukaan lengkung lokal yang dapat menyulut insulasi.

Bahaya korsleting pada kabel listrik dicirikan oleh kemungkinan manifestasi arus listrik berikut ini: pengapian isolasi kabel dan benda dan zat yang mudah terbakar di sekitarnya; kemampuan insulasi kabel untuk menyebarkan pembakaran saat dinyalakan oleh sumber penyalaan eksternal; pembentukan partikel logam cair selama korsleting, menyulut bahan mudah terbakar di sekitarnya (kecepatan ekspansi partikel logam cair dapat mencapai 11 m / s, dan suhunya 2050-2700 ° C).

Mode darurat juga terjadi saat kabel listrik kelebihan beban.Karena pemilihan yang salah, penyalaan atau kegagalan konsumen, arus total yang mengalir melalui kabel melebihi nilai nominal, yaitu terjadi peningkatan kerapatan arus (kelebihan beban). Misalnya, ketika arus 40 A mengalir melalui tiga buah kawat yang terhubung seri dengan panjang yang sama tetapi berbeda penampang-10; 4 dan 1 mm2, kerapatannya akan berbeda: 4, 10 dan 40 A / mm2. Bagian terakhir memiliki kerapatan arus tertinggi dan, karenanya, kehilangan daya terbesar.Sebuah kawat dengan penampang 10 mm2 akan sedikit memanas, suhu kawat dengan penampang 4 mm2 akan mencapai tingkat yang diizinkan, dan isolasi kawat dengan penampang 1 mm2 hanya akan terbakar.

Bagaimana arus hubung singkat berbeda dari arus beban lebih

Perbedaan utama antara hubung singkat dan kelebihan terletak pada kenyataan bahwa untuk hubung singkat, pelanggaran isolasi adalah penyebab mode darurat, dan dengan kelebihan - konsekuensinya. Dalam keadaan tertentu, kelebihan kabel dan kabel karena durasi mode darurat yang lebih lama lebih berbahaya untuk kebakaran daripada korsleting.

Bahan dasar kabel memiliki pengaruh yang signifikan terhadap karakteristik pengapian jika terjadi beban berlebih. Perbandingan indikator bahaya kebakaran kabel merek APV dan PV, yang diperoleh selama pengujian dalam mode beban berlebih, menunjukkan bahwa kemungkinan penyalaan insulasi pada kabel dengan kabel konduktor tembaga lebih tinggi daripada kabel aluminium.

Hubungan arus pendek pola yang sama diamati. Kapasitas pembakaran pelepasan busur di sirkuit dengan kabel tembaga lebih tinggi dibandingkan dengan kabel aluminium.Misalnya, pipa baja dengan ketebalan dinding 2,8 mm dibakar (atau bahan yang mudah terbakar di permukaannya dinyalakan) dengan penampang kawat aluminium 16 mm2 dan dengan kawat tembaga dengan penampang 6 mm2 .

Multiplisitas arus ditentukan oleh rasio arus hubung singkat atau beban lebih terhadap arus kontinu yang diizinkan untuk penampang konduktor tertentu.

Kabel dan kabel dengan selubung polietilen, serta pipa polietilen saat meletakkan kabel dan kabel di dalamnya, memiliki risiko kebakaran terbesar. Pengkabelan pada pipa polietilen dari sudut pandang api adalah bahaya yang lebih besar daripada pengkabelan pada pipa plastik vinil, oleh karena itu bidang penerapan pipa polietilen jauh lebih sempit. Kelebihan beban sangat berbahaya di bangunan tempat tinggal pribadi, di mana, sebagai aturan, semua konsumen disuplai dari satu jaringan, dan perangkat pelindung seringkali tidak ada atau dirancang hanya untuk arus hubung singkat. Di gedung tempat tinggal bertingkat tinggi, juga tidak ada yang menghalangi penghuni untuk menggunakan lampu yang lebih kuat atau menyalakan peralatan listrik rumah tangga dengan daya total lebih besar dari yang dirancang jaringan.

Pada perangkat kabel (kontak, sakelar, soket, dll.), nilai batas arus, voltase, daya ditunjukkan, dan pada terminal, konektor, dan produk lainnya, sebagai tambahan, penampang terbesar dari kabel yang terhubung. Untuk menggunakan perangkat ini dengan aman, Anda harus dapat menguraikan label ini.

Misalnya, sakelar bertanda «6,3 A; 250 V «, pada kartrid -» 4 A; 250 V; 300 W «, dan pada ekstensi -splitter -» 250 V; 6.3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6.3 A» memperingatkan bahwa arus yang melewati sakelar tidak boleh melebihi 6.3 A, jika tidak sakelar akan terlalu panas. Untuk arus yang lebih rendah, sakelar ini cocok, karena semakin rendah arusnya, semakin sedikit kontak yang memanas. Prasasti «250 V» menunjukkan bahwa sakelar dapat digunakan dalam jaringan dengan tegangan tidak melebihi 250 V.

Jika Anda mengalikan 4 A dengan 250 V, Anda mendapatkan 1000, bukan 300 watt. Bagaimana cara mengaitkan nilai yang dihitung dengan label? Kita harus mulai dari kekuasaan. Pada tegangan 220 V, arus yang diizinkan adalah 1,3 A (300: 220); pada tegangan 127 V — 2,3 A (300-127). Arus 4 A sesuai dengan tegangan 75 V (300: 4). Prasasti "250 V; 6.3 A «menunjukkan bahwa perangkat dirancang untuk jaringan dengan tegangan tidak lebih dari 250 V dan arus tidak lebih dari 6,3 A. Mengalikan 6,3 A dengan 220 V, kita mendapatkan 1386 W (1300 W, dibulatkan). Mengalikan 6.3A dengan 127V, kami mendapatkan 799W (700W dibulatkan). Timbul pertanyaan: apakah tidak berbahaya membulatkan dengan cara ini? Itu tidak berbahaya karena setelah pembulatan Anda mendapatkan nilai daya yang lebih rendah. Jika daya lebih kecil, maka kontak lebih sedikit panas.

Ketika arus listrik mengalir melalui sambungan kontak karena resistansi transien dari sambungan kontak, tegangan turun, daya dan energi dilepaskan, menyebabkan kontak menjadi panas. Peningkatan arus yang berlebihan di sirkuit atau peningkatan resistansi menyebabkan peningkatan tambahan pada suhu kontak dan kabel timah, yang dapat menyebabkan kebakaran.

Dalam instalasi listrik, sambungan kontak permanen (penyolderan, pengelasan) dan dapat dilepas (dengan sekrup, steker, pegas, dll.) Dan kontak perangkat sakelar digunakan - starter magnet, relai, sakelar, dan perangkat lain yang dirancang khusus untuk menutup dan membuka listrik sirkuit, yaitu, untuk pergantian mereka. Dalam jaringan daya internal dari pintu masuk ke penerima listrik listrik beban mengalir melalui sejumlah besar koneksi kontak.

Dalam situasi apa pun tautan kontak tidak boleh terputus…. Studi yang dilakukan beberapa waktu lalu pada peralatan jaringan internal menunjukkan bahwa dari semua kontak yang diperiksa, hanya 50% yang memenuhi persyaratan GOST. Ketika arus beban mengalir dalam koneksi kontak berkualitas buruk, sejumlah besar panas dilepaskan per satuan waktu, sebanding dengan kuadrat arus (kerapatan arus) dan resistansi titik kontak aktual dari kontak tersebut.

Jika kontak panas bersentuhan dengan bahan yang mudah terbakar, mereka dapat terbakar atau hangus, dan isolasi kabel dapat terbakar.

Nilai resistansi kontak tergantung pada kerapatan arus, gaya kompresi kontak (ukuran area resistansi), bahan pembuatnya, tingkat oksidasi permukaan kontak, dll.

Untuk mengurangi kerapatan arus dalam kontak (dan karenanya suhu), perlu untuk meningkatkan area kontak kontak yang sebenarnya. Jika bidang kontak ditekan satu sama lain dengan kekuatan tertentu, tuberkel kecil di titik kontak akan sedikit hancur.Karena itu, ukuran area elemen kontak akan meningkat dan area kontak tambahan akan muncul, dan kerapatan arus, resistansi kontak, dan pemanasan kontak akan berkurang. Studi eksperimental telah menunjukkan bahwa ada hubungan terbalik antara resistansi kontak dan jumlah torsi (gaya kompresi). Dengan penurunan torsi dua kali lipat, resistansi sambungan kontak kawat APV dengan penampang 4 mm2 atau dua kabel dengan penampang 2,5 mm2 meningkat 4-5 kali lipat.

Untuk menghilangkan panas dari kontak dan membuangnya ke lingkungan, dibuat kontak dengan massa tertentu dan permukaan pendingin. Perhatian khusus diberikan pada tempat sambungan kabel dan sambungannya ke kontak perangkat input penerima listrik. Pada ujung kabel yang dapat digerakkan, telinga dengan berbagai bentuk dan klem khusus digunakan. Keandalan kontak dipastikan dengan mesin cuci konvensional, pegas dan dengan flensa. Setelah 3–3,5 tahun, resistansi kontak meningkat sekitar 2 kali lipat. Resistansi kontak juga meningkat secara signifikan selama korsleting sebagai akibat dari efek periodik singkat arus pada kontak. Pengujian menunjukkan bahwa sambungan kontak dengan ring pegas elastis memiliki stabilitas terbesar saat terkena faktor yang merugikan.

Sayangnya, "penghematan keping" cukup umum. Mesin cuci harus terbuat dari logam non-besi seperti kuningan. Mesin cuci baja dilindungi dengan lapisan anti korosi.