Електрическа безопасност - портал за обучение на E-Gab
Рискове
Можем да разграничим 2 вида преки рискове:
Всеки от тези рискове може да бъде свързан със специфични неизправности.
Рисковете за оборудването са късо съединение и претоварване. Неизправността, представляваща риск за хората, е повредата на изолацията. Неизправностите обаче косвено могат да причинят опасност за оборудването и хората. Например късо съединение ще започне чрез унищожаване на материала, но ако не бъде обработен, може да причини пожар.
По подразбиране
Следователно можем да се сблъскаме с 3 вида грешки:
Както казахме, всяка от тези грешки ще причини пряк риск както за материала, така и за хората. На теория всяка електрическа инсталация трябва да бъде защитена срещу тези повреди, но ще видим, че при определени условия средствата за защита стават неефективни.
Късо съединение
Късо съединение възниква, когато натоварването или системата се заобикалят. Конкретно в еднофазна мрежа това означава, че в един момент фазата и неутралата са в пряк контакт. В тази конфигурация единственото натоварване в мрежата е самият кабел. Като се има предвид, че на изхода на трансформатора напрежението е строго 230V, независимо дали линията е 10m или 20m двупосочно движение с кабелна секция от 2,5mm², резултатът е както следва:
s = 2,5 mm² = 25 * 10 -7 m²
Можем да изведем съпротивлението на проводника и следователно на товара по формулата по-долу:
След това просто изчислете средносрещния ток от средно ефективното напрежение, приемайки, че натоварването е чисто съпротивление:
Но как опасен е силен ток? Нека изчислим мощността, разсейвана от проводника:
P = RI² = 388 971W
Е, няма да продължавам с изчисленията, но това, което виждаме, е, че това е почти 100 пъти мощността на електрически нагревател. Резултатът е нагряване на кабелите, топене на изолаторите или дори самите кабели и следователно риск от пожари и т.н.
Късото съединение може да възникне между фаза и неутрала, но също така и между 2 различни фази в трифазна мрежа. В този случай напрежението вече не е 230V, а 380V.
Защита
2 начина на защита дават възможност да се защити този тип повреда:
Предпазителят се състои от 2 полюса, свързани с проводник, имащ свойството да се топи в случай на твърде много ток. Този проводник се поставя в изолатор, а пружинната система позволява на 2-те парчета тел, веднъж разтопени, да се отдалечат. Те са калибрирани за определен работен ток и имат прекъсваща способност. Капацитетът на скъсване е напрежението, над което безопасността вече не е гарантирана. Ако това напрежение бъде превишено, между полюсите на предпазителя може да се създаде дъга. След употреба предпазителят трябва да се смени.
Магнитният прекъсвач е прекъсвач, снабден с намотка, в която протича токът. Тази намотка ще създаде магнитно поле и ще премести метална част, поставена в центъра, която ще отвори контакт. След като контактът е отворен, пружина превключва състоянието на прекъсвача. Прекъсвачите също се характеризират с работен ток и прекъсваща способност. Ако капацитетът на скъсване е надвишен, също може да се образува дъга, но полюсите също могат да се заваряват заедно. След употреба прекъсвачът може да бъде нулиран веднага след отстраняване на неизправността.
Претоварване
Между нормалната работа и късото съединение има претоварване. Претоварването означава, че натоварването консумира по-висок ток от този, за който е проектирана инсталацията. Това може да се случи, когато се изисква твърде много мощност върху гнездото, когато към двигателя се прилага твърде много механично натоварване, когато стар двигател и лакът около намотките започват да се оттеглят или когато се появи пренапрежение (в случай на буря, например). По същия начин като късо съединение, но в по-малка степен явлението може да причини нагряване на кабели и оборудване. Но това е преди всичко знак за неизправност на устройството.
Защита
2 начина на защита дават възможност да се защити този тип повреда:
Предпазителят е избран според същите условия като късо съединение. Следователно предпазителят предпазва от 2 вида неизправности: късо съединение и претоварване.
Термичният прекъсвач е оборудван с метални ламели, през които преминава токът. Когато токът е твърде висок под въздействието на топлината, отделена от ефекта на Джоул, те ще се деформират, ще отворят контакта и ще изключат прекъсвача. Тези прекъсвачи са избрани по същия начин като предишните, но също така имат настройка на интензитета, за да се усъвършенства защитата. На практика по-голямата част от прекъсвачите, които се намират на пазара, са термомагнитни прекъсвачи и предпазват от двата споменати по-горе риска.
Неизправност на изолацията
Тази неизправност се появява, когато проводяща част (оголен кабел, клемен блок и т.н.) влезе в контакт с метална част, човек или друга изложена на риск част.
Ще вземем например пералня (работи и с лазерен нож). Наскоро сменихте двигателя. Когато кабелите са преминали през машината, някои са намерени притиснати между 2 метални листа. Първоначално всичко работи нормално, но с вибрациите кабелът постепенно се изяжда до медта. Без защита срещу този тип повреда нищо не се случва. Металната рамка е изолирана от останалото електрическо оборудване на машината. Металната част е изолирана от земята, така че токът на изтичане е незначителен.