Toute personne dont le travail consiste à entretenir des équipements électriques connaît très bien les problèmes qui en découlent court-circuit(k.z.). On pense parfois que cela représente un dommage. C'est faux. Un court-circuit est un processus ou, si vous préférez, un mode de fonctionnement d'urgence de n'importe quelle partie d'une installation électrique. Mais ses conséquences entraînent réellement des dégâts. La définition généralement acceptée est la suivante : « Un court-circuit est une connexion directe de deux ou plusieurs points ayant des potentiels différents. Est un mode de fonctionnement anormal (involontaire).
Pour comprendre ce qui se passe exactement dans le circuit au moment où un court-circuit s'y produit, il est nécessaire de rappeler les principes de fonctionnement des éléments du circuit. Imaginons un circuit simple composé de deux conducteurs et d'une charge (par exemple, une ampoule). Dans des conditions normales, il se produit un mouvement dirigé de particules élémentaires chargées dans un conducteur, dû à l'influence constante de la source. Ils se déplacent d'un pôle de la source à l'autre grâce à deux sections de fil et une lampe. En conséquence, la lampe émet de la lumière parce que les particules y effectuent un certain travail.
Lorsque la direction du mouvement change constamment, mais dans ce cas, cela n'a pas d'importance. Le nombre d'électrons traversant une certaine section du circuit par unité de temps est limité par la résistance de la lampe, des conducteurs et de la source EMF. Autrement dit, le courant ne croît pas indéfiniment, mais correspond à un état stationnaire.
Mais pour une raison quelconque, l’isolation d’une section du circuit est endommagée. Par exemple, une lampe a été inondée d’eau. Dans ce cas, cela diminue. En conséquence, le courant circulant dans le circuit est limité par la résistance totale de la source d’alimentation, des fils et de « l’isthme » d’eau sur la lampe. Habituellement, ce montant est si insignifiant qu'il n'est pas pris en compte dans les calculs (à l'exception des calculs spécialisés).
Le résultat est une augmentation presque infinie du courant, déterminée par la loi classique d'Ohm. L’alimentation en court-circuit est souvent évoquée dans ce cas. Elle est déterminée par la valeur limite du courant électrique que la source d’alimentation est capable de délivrer avant panne. C'est d'ailleurs pour cela qu'il est interdit de connecter (court-circuiter) les contacts opposés des batteries.
Bien que dans l'exemple, nous envisageons la suppression de la résistance de la lampe du circuit en raison de la pénétration d'eau, il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un court-circuit est possible. Par exemple, si nous parlons du même circuit, alors court-circuit. peut également se produire si l'isolation d'au moins un fil est rompue et qu'il entre en contact avec la terre. Dans ce cas, le courant provenant de la source d'alimentation suivra le chemin de moindre résistance, c'est-à-dire jusqu'à la terre, qui a une énorme capacité. Des dommages à l'isolation de deux fils à la fois et à leur contact conduiront au même résultat.
Ce qui précède peut être généralisé : les courts-circuits peuvent être avec ou sans terre. Cela n’affecte pas les processus en cours.
De quels types de dommages ont été discutés au début de l’article ? Comme on le sait, plus le courant circulant dans les sections du circuit est élevé, plus leur échauffement est important. Avec une source d'alimentation suffisante en cas de court-circuit. certaines sections de la chaîne brûlent simplement et se transforment en poussière de cuivre (pour les éléments en cuivre).
La protection contre les courts-circuits est assez simple et efficace. Les rapports de dommages dus à des courts-circuits sont principalement dus à des paramètres de dispositifs de protection mal sélectionnés et à une sélectivité incorrecte. Si nous parlons deÔ chaîne domestique 220 V, puis ils les utilisent. Lorsque le courant augmente de manière excessive, le déclencheur électromagnétique situé à l'intérieur coupe le circuit.
Un court-circuit est la connexion aux pôles d'une source EMF de résistance proportionnelle à sa résistance interne. Dans la plupart des cas, ce mode de fonctionnement se produit accidentellement et s'avère extrêmement nocif pour la source EMF. Il existe cependant des appareils électriques (appareils de fusion à arc) spécialement conçus pour long travail en mode court-circuit.
Risque de court-circuit
Pour l'homme, un court-circuit est dangereux principalement en raison des éclaboussures de métal en fusion qui se forment aux endroits de contact accidentel entre les conducteurs et rayonnement ultraviolet de l'arc électrique qui se produit lors de leur rupture. En plus, hautes températures au point de contact peut dans la plupart des cas conduire à l'inflammation de l'isolant et provoquer un incendie.
En première approximation, le courant de court-circuit maximum possible est égal au rapport de la force électromotrice de la source à sa résistance interne. Plus la puissance est retirée de la source dans le mode de fonctionnement de conception, plus sa résistance interne est faible et plus le mode de fermeture est dangereux pour elle. Cependant, la spécificité de l'effet dans différentes sources Les champs électromagnétiques sont différents.
Principe de fonctionnement du court-circuit
Les éléments galvaniques non récupérables (batteries, etc.) fermés accidentellement, malgré une faible FEM ne dépassant pas quelques volts, sont capables de produire un courant qui chauffe l'élément à une température importante. Si elle est laissée sans surveillance, une telle batterie peut fondre boite en plastique dispositif dans lequel il est inséré. Par conséquent, lors du remplacement des piles, vous devez toujours vérifier leur chauffage après environ une minute. Après un tel processus, la résistance de l'élément augmente de manière inacceptable et doit être remplacée. 
Les batteries, et plus encore, ont une FEM nettement plus élevée de 6 à 48 volts, et avec une capacité de dizaines et de centaines d'ampères-heures, leur courant de court-circuit peut être mesuré en centaines et en milliers d'ampères. Une batterie en court-circuit sans fusibles dans son circuit peut facilement devenir une source d'incendie, vous devez donc la manipuler avec beaucoup de précautions.
Le câblage de l'appartement est dans la grande majorité des cas équipé d'équipements de protection sous la forme de commutateurs d'entrée automatiques qui se déclenchent lorsque le courant qu'il contient dépasse certaine valeur. Cela aide à empêcher les fils de fondre.
Des mesures de protection similaires sont utilisées dans l'électrotechnique industrielle, où un courant excessif est interrompu soit par un disjoncteur électromagnétique, soit par la fusion d'un fusible d'une section beaucoup plus petite que celle des conducteurs principaux du réseau.
Qu'est-ce qu'un court-circuit et quelles sont les causes des courts-circuits
Courts-circuits dans le câblage électrique se produisent le plus souvent en raison d'une violation de l'isolation des pièces conductrices à la suite de dommages mécaniques, du vieillissement, de l'exposition à l'humidité et à des environnements agressifs, ainsi que d'actions inappropriées de personnes. Chaque fois que court-circuit augmente et la quantité de chaleur dégagée, comme on le sait, est proportionnelle au carré du courant. Donc, si à court-circuit Si le courant augmente 20 fois, la quantité de chaleur dégagée augmentera environ 400 fois.
Effet thermique sur l'isolation des fils réduit fortement ses propriétés mécaniques et diélectriques. Par exemple, si la conductivité du carton électrique (comme matériau isolant) à 20 °C est considéré comme un, puis à des températures de 30, 40 et 50 °C, il augmentera respectivement de 4, 13 et 37 fois. Le vieillissement thermique de l'isolation se produit le plus souvent en raison d'une surcharge des réseaux électriques avec des courants dépassant les limites admissibles à long terme pour un type et une section de conducteurs donnés. Par exemple, pour les câbles avec isolation en papier, leur durée de vie peut être déterminée selon la fameuse « règle des huit degrés » : pour chaque augmentation de température de 8 °C, la durée de vie de l'isolation est réduite de moitié. Les matériaux isolants polymères sont également sujets à une destruction thermique.
Impact de l'humidité et des environnements agressifs sur l'isolation des fils aggrave considérablement son état en raison de l'apparition de courants de fuite en surface. La chaleur qui en résulte provoque l’évaporation du liquide, laissant des traces de sel sur l’isolant. Lorsque l'évaporation s'arrête, le courant de fuite disparaît. Avec une exposition répétée à l'humidité, le processus se répète, mais en raison d'une augmentation de la concentration en sel, la conductivité augmente tellement que le courant de fuite ne s'arrête pas même après la fin de l'évaporation. De minuscules étincelles apparaissent également. Par la suite, sous l'influence du courant de fuite, l'isolant se carbonise et perd de sa résistance, ce qui peut entraîner l'apparition d'une décharge superficielle d'arc locale pouvant enflammer l'isolant.
Risque d'incendie dû à des courts-circuits dans les fils électriques caractérisé par les manifestations possibles suivantes du courant électrique : inflammation de l'isolation des fils et des objets et substances inflammables environnants ; la capacité de l'isolation des fils à propager la combustion lorsqu'elle est enflammée par des sources d'inflammation étrangères ; la formation de particules de métal en fusion lors d'un court-circuit, enflammant les matériaux combustibles environnants (la vitesse de dispersion des particules de métal en fusion peut atteindre 11 m/s et leur température - 2050-2700 ° C).
Lorsque le câblage électrique est surchargé le mode d'urgence se produit également. En raison d'une sélection incorrecte, d'une mise sous tension ou de dommages aux consommateurs, le courant total passant dans les fils dépasse la valeur nominale, c'est-à-dire qu'une augmentation de la densité de courant (surcharge) se produit. Par exemple, lorsqu'un courant de 40 A traverse trois morceaux de fil de même longueur mais de sections différentes connectés en série - 10 ; 4 et 1 mm2 sa densité sera différente : 4, 10 et 40 A/mm2. Dans le dernier morceau, le plus haute densité courant et, par conséquent, les pertes de puissance les plus élevées. Un fil d'une section de 10 mm2 chauffera légèrement, la température d'un fil d'une section de 4 mm2 atteindra la température admissible et l'isolation d'un fil d'une section de 1 mm2 sera simplement brûler.
En quoi le courant de court-circuit diffère-t-il du courant de surcharge ?
La principale différence entre un court-circuit et une surcharge est-ce quand court-circuit le défaut d'isolation est la cause mode d'urgence, et en cas de surcharge - sa conséquence. Dans certaines circonstances, la surcharge des fils et câbles due à la durée plus longue du mode d'urgence présente plus de risque d'incendie qu'un court-circuit.
Le matériau de l'âme du fil a un impact significatif sur la capacité d'allumage en cas de surcharge. Une comparaison des indicateurs de risque d'incendie des fils des marques APV et PV, obtenus lors d'essais en mode surcharge, montre que la probabilité d'inflammation de l'isolant des fils à conducteurs en cuivre est plus élevée que celle de ceux en aluminium.
En cas de court-circuit le même schéma est observé. La capacité de combustion des décharges d'arc dans les circuits avec conducteurs en cuivre est supérieure à celle avec conducteurs en aluminium. Par exemple, tuyaux en acier avec une épaisseur de paroi de 2,8 mm, il brûle (ou enflamme matériau inflammable sur sa surface) avec une section transversale d'un noyau en aluminium de 16 mm2, et avec un noyau en cuivre - avec une section transversale de 6 mm2.
La multiplicité du courant est déterminée par le rapport entre le courant de court-circuit ou de surcharge et le courant admissible à long terme pour une section de conducteur donnée.
Le meilleur risque d'incendie avoir des fils et des câbles avec une gaine en polyéthylène, ainsi que des tuyaux en polyéthylène lors de la pose des fils et des câbles. Câblage électrique dans tuyaux en polyéthylène En termes d'incendie, ils présentent un plus grand danger que le câblage électrique dans les tuyaux en plastique vinylique, le champ d'application des tuyaux en polyéthylène est donc beaucoup plus restreint. La surcharge est particulièrement dangereuse dans les bâtiments résidentiels privés, où, en règle générale, tous les consommateurs sont alimentés par un seul réseau et où les dispositifs de protection sont souvent absents ou conçus uniquement pour le courant de court-circuit. Dans les immeubles résidentiels à plusieurs étages, rien n'empêche également les résidents d'utiliser des lampes plus puissantes ou d'allumer appareils électroménagers une puissance totale supérieure à celle pour laquelle le réseau est conçu.
Sur les appareils d'installation électrique(prises, interrupteurs, prises, etc.) les valeurs limites de courants, tensions, puissances sont indiquées, et sur les pinces, connecteurs et autres produits, en plus, les plus grandes sections des conducteurs connectés. Pour utiliser ces appareils en toute sécurité, vous devez être capable de déchiffrer ces inscriptions.
Par exemple, l'interrupteur est marqué « 6,3 A ; 250 V", sur la cartouche - "4 A ; 250 V ; 300 W", et sur le répartiteur d'extension - "250 V ; 6,3 A", "220 V. 1 300 W", "127 V, 700 W". « 6,3 A » avertit que le courant traversant l'interrupteur ne doit pas dépasser 6,3 A, sinon l'interrupteur surchauffera. Pour tout courant inférieur, l'interrupteur convient, car plus le courant est faible, moins le contact chauffe. L'inscription « 250 V » indique que l'interrupteur peut être utilisé dans des réseaux dont la tension ne dépasse pas 250 V.
Si vous multipliez 4 A par 250 V, vous obtenez 1 000 et non 300 W. Comment associer une valeur calculée à un libellé ? Il faut partir du pouvoir. Avec une tension réseau de 220 V courant admissible: 1,3 A (300:220) ; à une tension de 127 V - 2,3 A (300-127). Un courant de 4 A correspond à une tension de 75 V (300:4). L'inscription « 250 V ; 6,3 A" indique que l'appareil est destiné à des réseaux avec une tension ne dépassant pas 250 V et pour un courant ne dépassant pas 6,3 A. En multipliant 6,3 A par 220 V, nous obtenons 1386 W (arrondi 1300 W). En multipliant 6,3 A par 127 V, on obtient 799 W (arrondi à 700 W). La question se pose : n’est-il pas dangereux de rassembler ainsi ? Pas dangereux, car après arrondi, les valeurs de puissance résultantes sont inférieures. Si la puissance est inférieure, les contacts chauffent moins.
Lorsque le courant électrique circule à travers une connexion de contact En raison de la résistance de transition au niveau de la connexion des contacts, une chute de tension et de puissance et de l'énergie sont libérées, ce qui provoque un échauffement des contacts. Une augmentation excessive du courant dans le circuit ou une augmentation de la résistance entraîne une nouvelle augmentation de la température des fils de contact et d'alimentation, ce qui peut provoquer un incendie.
Dans les installations électriques, des connexions à contact permanent sont utilisées(soudure, soudure) et détachable (avec vis, enfichable, ressort, etc.), ainsi que contacts de l'appareil de commutation- les démarreurs magnétiques, relais, interrupteurs et autres dispositifs spécialement conçus pour la fermeture et l'ouverture des circuits électriques, c'est-à-dire pour leur commutation. Dans les réseaux d'alimentation électrique intra-maison, de l'entrée au récepteur d'énergie de charge, la charge circule à travers un grand nombre de connexions de contact.
Les connexions de contact ne doivent en aucun cas être interrompues.. Cependant, des études menées il y a quelque temps sur l'équipement des réseaux intra-maison ont montré que parmi tous les contacts examinés, seuls 50 % répondent aux exigences de GOST. Lorsqu'un courant de charge circule dans une connexion de contact de mauvaise qualité, une quantité importante de chaleur est générée par unité de temps, proportionnelle au carré du courant (densité de courant) et à la résistance des points de contact réels du contact.
Si des contacts chauffés entrent en contact avec des matériaux inflammables, ils peuvent s'enflammer ou se carboniser et l'isolation des fils peut prendre feu.
DANS valeur de résistance de contact dépend de la densité de courant, de la force de compression des contacts (la taille de la zone de résistance), du matériau dans lequel ils sont fabriqués, du degré d'oxydation des surfaces de contact, etc.
Pour réduire la densité de courant dans le contact(et donc la température), il faut augmenter la surface de contact réelle entre les contacts. Si les plans de contact sont pressés l'un contre l'autre avec une certaine force, les petits tubercules aux points de contact seront légèrement écrasés. De ce fait, les tailles des plages élémentaires de contact augmenteront et des plages de contact supplémentaires apparaîtront, et la densité de courant, la résistance de contact et l'échauffement des contacts diminueront. Des études expérimentales ont montré qu'il existe une relation inversement proportionnelle entre la résistance de contact et la quantité de couple (force de compression). Avec une diminution du couple de 2 fois, la résistance de la connexion de contact d'un fil de réenclenchement automatique d'une section de 4 mm2 ou de deux fils d'une section de 2,5 mm2 augmente de 4 à 5 fois.
Pour évacuer la chaleur des contacts et la dissiper dans environnement des contacts d'une certaine masse et d'une certaine surface de refroidissement sont fabriqués. Attention particulière faites attention aux endroits où les fils sont connectés et connectés aux contacts des dispositifs d'entrée des récepteurs électriques. Des embouts sont utilisés sur les extrémités amovibles des fils diverses formes et des pinces spéciales. La fiabilité du contact est assurée par des rondelles ordinaires, élastiques et à côtés. Après 3 à 3,5 ans, la résistance de contact augmente environ 2 fois. La résistance de contact augmente également considérablement lors d'un court-circuit en raison d'un bref effet périodique du courant sur le contact. Des tests ont montré que les connexions de contact avec rondelles élastiques ont la plus grande stabilité lorsqu'elles sont exposées à des facteurs défavorables.
Malheureusement, « économiser sur les rondelles » est un phénomène assez courant. La rondelle doit être en métal non ferreux, par exemple en laiton. La rondelle en acier est protégée par un revêtement anticorrosion.
Un circuit électrique est généralement appelé circuit électrique à travers lequel circule le courant. Un circuit peut être constitué, par exemple, d'une batterie alimentant une ampoule, ou de nombreux éléments interconnectés, par exemple dans votre ordinateur. Un circuit peut être constitué d'un nombre illimité d'éléments et le courant entre toujours dans un contact au début du circuit et quitte un contact à la fin du circuit.
Pour référence:
Beaucoup de gens appellent un circuit ouvert un court-circuit. Il est nécessaire de bien comprendre qu'un court-circuit est essentiellement un pont (cavalier) pour le passage du courant le long du chemin le plus court à l'emplacement du court-circuit, contournant certains des éléments de l'ensemble du circuit électrique.
Habituellement, un court-circuit a un effet très faible résistance- cela entraîne le flux d'un courant important provenant de la source d'alimentation (ce qui peut l'endommager). Si le fil d'alimentation est directement connecté à la terre (en court-circuitant éventuellement le plus et le moins de l'alimentation), le fusible saute généralement et s'il n'est pas là, la source d'alimentation peut griller. C'est un court-circuit.
Si quelque chose s'allume et cesse de fonctionner lorsque vous déplacez les éléments du circuit, cela s'appelle un circuit ouvert et la coupure se produit précisément au moment où l'appareil ne fonctionne pas. Autrement dit, aucun courant ne circule et le circuit ne fonctionne pas.
Mouvement du courant et mouvement des électrons dans les circuits à courant continu
Dans l'image ci-dessus, vous pouvez voir comment cela se passe électricité et comment les électrons se déplacent. Comme vous pouvez le voir, les électrons se déplacent du moins (borne négative de l’alimentation) vers le positif (borne positive). C’est ainsi que le courant électrique se déplace réellement. La plupart du temps, les gens croyaient que les porteurs de charge étaient des particules chargées positivement, ce qui signifiait qu’ils devaient passer de la borne positive à la borne négative. C’est ainsi que nous imaginons habituellement le mouvement habituel du courant. S’il vous est plus facile d’imaginer que le courant passe du plus au moins, alors il n’y a rien de mal à cela, cela ne change pas l’essence du processus.
Enchaîné avec courant alternatif, la polarité de la source de courant change constamment, donc dans un tel circuit, les électrons se déplacent à la fois en direct et en direction inverse. Dans d’autres articles de notre site Internet, nous parlerons davantage du courant continu et alternatif.
Un court-circuit se produit lorsque des parties conductrices de courant de potentiels ou de phases différents sont connectées les unes aux autres. Un court-circuit peut également se former sur le corps de l'équipement relié à la terre. Ce phénomène est également typique pour réseaux électriques et récepteurs électriques.
Causes et effets du courant de court-circuit
Les causes d’un court-circuit peuvent être très différentes. Ceci est facilité par un environnement humide ou agressif, dans lequel il se détériore considérablement. Une fermeture pourrait en résulter influences mécaniques ou des erreurs de personnel lors des réparations et de la maintenance.
L'essence du phénomène réside dans son nom et représente un raccourcissement du chemin parcouru par le courant. En conséquence, le courant traverse la charge résistive. Dans le même temps, il atteint des limites inacceptables si l'arrêt de protection ne fonctionne pas.
Cependant, une panne de courant ne peut pas se produire même si des mesures de protection sont en place. Cette situation se produit lorsque le court-circuit est très éloigné et qu'une résistance importante rend le courant insuffisant pour déclencher dispositifs de protection. Cependant, ce courant est largement suffisant pour enflammer les fils et provoquer un incendie.
Dans de telles situations grande importance ont des caractéristiques dites temps-courant caractéristiques des disjoncteurs. Ici, la coupure de courant et les déclencheurs thermiques qui protègent contre les surcharges jouent un rôle important. Ces systèmes ont absolument temps différent fonctionnement, par conséquent, une action lente de la protection thermique peut conduire à la formation d'un arc brûlant et à l'endommagement des conducteurs situés à proximité.
Les courants de court-circuit ont un effet électrodynamique et thermique sur les équipements et installations électriques, ce qui entraîne à terme leur déformation et leur surchauffe importantes. À cet égard, il est nécessaire d'effectuer au préalable des calculs des courants de court-circuit.
Comment calculer le courant de court-circuit à l'aide de la formule
En règle générale, le calcul de ces courants est effectué s'il est nécessaire de vérifier le fonctionnement de l'équipement dans situations extrêmes. L'objectif principal est de déterminer l'adéquation des protections appareils automatiques. Afin de calculer correctement le courant de court-circuit, vous devez tout d'abord connaître exactement le métal à partir duquel le conducteur est fabriqué. Pour les calculs, vous aurez également besoin de la longueur du fil et de sa section.
Pour déterminer résistivité il faut connaitre l'indicateur résistance active Rп, dont la valeur est constituée de la résistivité du fil multipliée par sa longueur. Signification réactance inductive HP est calculé sur la base de la résistance inductive spécifique, prise à 0,6 Ohm/km.
L'indicateur Zt est impédance enroulement de phase installé dans le transformateur sur le côté basse tension. Ainsi, des calculs préliminaires en temps opportun aideront à éviter de graves dommages aux équipements électriques causés par un court-circuit.
Les calculs permettent de déterminer avec précision quel disjoncteur fournira le plus protection efficace des courts-circuits. Cependant, toutes les mesures nécessaires peuvent être effectuées à l'aide d'un appareil spécial, précisément conçu pour déterminer ces valeurs. Pour prendre des mesures, l'appareil est connecté au réseau et commuté sur le mode requis.
Protection contre les courts-circuits du réseau