Làm thế nào để bảo vệ hệ thống dây điện khỏi quá tải và ngắn mạch

Nhiệm vụ chính của thợ điện là làm cho hệ thống dây điện trở nên đáng tin cậy và an toàn. Tai nạn có thể dẫn đến hỏa hoạn hoặc điện giật. Tai nạn xảy ra do tăng dòng điện và ngắn mạch. Kết quả là, quá nhiều dòng điện chạy qua các dây dẫn, chúng nóng lên và cách điện tan chảy trên chúng, phát ra tia lửa hoặc một vòng cung xảy ra. Trong bài viết này tôi sẽ nói về cách bảo vệ hệ thống dây điện khỏi quá tải và ngắn mạch.

Tại sao quá tải ngắn mạch là nguy hiểm - lý thuyết

Để hiểu được sự nguy hiểm của dòng điện cao chạy qua dây dẫn, người ta cần nhớ lại hai định luật vật lý quan trọng từ khóa học Điện và từ tính. Đầu tiên là luật Ohm:

Dòng điện trong mạch tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ lệ nghịch với điện trở.

Điều này có nghĩa là nếu mạch có điện trở thấp, dòng điện sẽ lớn, và nếu lớn, nó sẽ nhỏ, và với điện áp tăng thì dòng điện cũng tăng theo. Điều này có vẻ hiển nhiên, nhưng đối với người mới bắt đầu, câu hỏi thường được đặt ra là tại sao một mạch ngắn được gọi là ngắn? Và chuyện gì xảy ra lâu vậy? Đó chỉ là vì với một mạch ngắn, điện trở của mạch kín xấp xỉ bằng nhau:

R_KZ= R_DÒNG+ r + R_{LIÊN HỆ},

Trong đó R LINES là điện trở của các dây dẫn, phụ thuộc vào tiết diện và chiều dài của chúng (R = po * L / S).

r là điện trở trong của nguồn điện. Nói một cách đơn giản, nó phụ thuộc vào thiết kế nếu nó là một tế bào điện, hoặc trên mặt cắt ngang của dây trong cuộn dây máy biến áp. Rcontact - chuyển tiếp hoặc điện trở tiếp xúc - giá trị của nó phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của hai dây dẫn kín.

Nó cũng đáng để xem xét điện trở cảm ứng và điện trở phản kháng, nhưng trong hệ thống dây điện trong gia đình, bạn có thể bỏ qua vấn đề này.

Kết quả là, khi mạch bị đóng, dòng điện chỉ bị giới hạn bởi các điện trở trên và trong hầu hết các trường hợp chúng không đáng kể (phân số của Ohms, trong mạng điện gia dụng), ngay cả với điện trở 1 Ohm ở điện áp 220 V, dòng điện 220 V sẽ chạy trong mạch điện của bạn 16-40A. Nhưng trong thực tế, dòng điện ngắn mạch là hàng trăm và hàng ngàn ampe!

Luật thứ hai cần phải nói là luật Joule-Lenz, sách giáo khoa nói về nó:

Lượng nhiệt giải phóng trên một đơn vị thời gian trong phần được xem xét của mạch tỷ lệ với tích của bình phương cường độ dòng điện trong phần này và điện trở của phần.

Điều này có nghĩa là gì? Điều đó, điện trở của dây dẫn hoặc dòng điện qua nó càng lớn, nhiệt sẽ được giải phóng trên nó càng nhiều. Đó là, khi dòng điện chạy qua dây dẫn, chúng nóng lên. Mỗi dây dẫn có một điện trở cụ thể.

Để dây dẫn không bị quá nóng, họ chọn phần mong muốn cho một dòng điện nhất định. Để lõi không nóng lên - nhiệt phải được tản ra môi trường, nó bị tiêu tán càng nhanh, diện tích càng lớn thì càng bị phân tán.

Về vấn đề này, các dây mỏng dưới tải cao bắt đầu nóng lên và nóng lên, và dây dày quản lý để truyền nhiệt ra bên ngoài, và nhiệt độ của chúng gần như không thay đổi. Nếu nhiệt độ của dây dẫn quá cao, cho đến khi lõi đỏ bị nóng, lớp cách điện sẽ tan chảy.

Mặt cắt dây dẫn - bước đầu tiên hướng tới bảo vệ quá tải

Bạn có thể biết rằng đối với mỗi lần tải, một dây hoặc cáp có dây của một mặt cắt nhất định được chọn, ví dụ, để đánh giá sự lựa chọn chính xác của mặt cắt dây của cáp thương hiệu VVG-NG-ls phổ biến, hãy sử dụng bảng 1.3.4 từ PUE. Nó mô tả các yêu cầu đối với dây và cáp có cách điện bằng cao su hoặc polyvinyl clorua (PVC). Nó cũng tính đến phương pháp đặt và số lượng dây dẫn.

Vì các dây dẫn được chọn có lề, các thợ điện được hướng dẫn theo một quy tắc đơn giản: đối với các ổ cắm, dây là 2,5 mm² và để chiếu sáng - 1,5 mm². Trong hầu hết các trường hợp, điều này là đủ.

Theo bảng này, bạn kiểm tra các giá trị tính toán của mặt cắt và liệu các lõi có thể chịu được mật độ hiện tại như vậy mà không quá nóng và các rắc rối khác.

Để biết thêm chi tiết về vấn đề này, xem bài viết này:Diện tích mặt cắt của dây và cáp, tùy thuộc vào cường độ hiện tại, tính toán của mặt cắt cáp yêu cầu

Vì vậy, bước đầu tiên để bảo vệ chống quá tải là đặt dây tốt từ cáp đồng loại VVG-NG-ls hoặc NYM. Xin lưu ý rằng khi mua sản phẩm cáp trên thị trường, các sản phẩm được sản xuất không phù hợp với GOST có thể đang chờ bạn, điều đó có nghĩa là mặt cắt ngang thực sự có thể nhỏ hơn mặt cắt được chỉ định. Kết quả là có vẻ như dây cáp đã được đặt vào những gì bạn cần, nhưng do kết nối mà chúng bị cháy, dây được nung nóng và lớp cách điện bị nóng chảy.

Thiết bị bảo vệ

Cầu dao - Đây là thiết bị chuyển mạch chính để bảo vệ hệ thống dây điện khỏi quá tải và ngắn mạch. Mọi người gọi chúng là súng máy và những người đóng gói sai lầm (đó là sai về cơ bản). Chúng tôi đã nói về cách nó hoạt động trong bài viết Thiết bị và nguyên lý hoạt động của máy cắt

Điều chính cần nhớ là bộ ngắt mạch bảo vệ CÁP, CORD hoặc WIRE khỏi cháy hoặc cháy, nhưng không phải là thiết bị hoặc con người.

Nói tóm lại, có hai bản phát hành trong bộ ngắt mạch - điện từ và nhiệt. Ví dụ, các chuyến đi điện từ khi có quá nhiều dòng điện (đơn vị và lớn hơn hàng chục lần so với dòng định mức), ví dụ, với ngắn mạch và nhiệt với quá tải nhẹ, ví dụ, 20-50%.

Do đó, nếu bạn bật nhiều thiết bị điện - sự giải phóng nhiệt sẽ nóng lên, đây là một tấm lưỡng kim, uốn cong khi bị nung nóng. Bằng cách uốn nó sẽ thiết lập chuyển động cơ chế ngắt mạch, do đó mạch bị mất điện.

Phát hành điện từ - Đây là một điện từ bên trong có lõi. Khi một dòng điện lớn chạy, điện từ đẩy lõi và điều khiển cơ chế tắt máy. Đây là một loại rơle hiện tại.

Sự an toàn của việc sử dụng nó phụ thuộc vào sự lựa chọn chính xác của xếp hạng và loại thời gian, đặc điểm.

Bộ ngắt mạch định mức hiện tại chọn dựa trên thông lượng của điểm yếu nhất trong hệ thống dây điện. Ví dụ, cho dù bạn đặt cáp nào trên các ổ cắm, hãy nhìn vào những gì được viết trên đó, trong hầu hết các cửa hàng gia đình, bạn sẽ thấy 16 amper, và đôi khi là 10 amper.

Do đó, đánh giá của bộ ngắt mạch được chọn ở 16A. Ví dụ, nếu bạn quyết định đặt một máy tự động có dòng điện định mức 32A, trên cơ sở cân nhắc, có một số ổ cắm và cáp có thể chịu được, đó là 2,5-4 mm², sau đó khi được kết nối với một ổ cắm thông qua một bộ mở rộng máy sưởi và máy sấy tóc, nó sẽ đi qua nó dòng điện lớn hơn 16A, do đó, các tiếp điểm của nó bắt đầu nóng lên và vỏ máy tan ra.

Nếu bạn không ngắt kết nối thiết bị kịp thời, thì khi được làm nóng, các tiếp điểm sẽ được phủ bằng bồ hóng, các bộ phận của cơ thể sẽ tan chảy và các thanh kim loại giữ phích cắm sẽ mở rộng và tiếp xúc sẽ yếu đi. Do điện trở tiếp xúc sẽ tăng lên và quá trình gia nhiệt sẽ diễn ra mạnh mẽ hơn, ổ cắm sẽ bắt đầu lấp lánh và bốc khói, cho đến khi giấy dán tường hoặc tường trong đó được lắp đặt bắt lửa.

Đặc tính thời gian, nói một cách đơn giản, đây là một đặc điểm cho thấy máy sẽ tắt nhanh như thế nào trong trường hợp quá tải. Trong một bảng điện gia đình, họ thường sử dụng máy loại B và C.

Nguyên tắc thứ hai là cài đặt các bộ ngắt mạch với dòng điện định mức không vượt quá liên kết yếu nhất trong hệ thống dây điện.Nếu bạn cần nhiều người tiêu dùng hơn để có thể làm việc đồng thời - chia các ổ cắm thành các nhóm trong mỗi phòng và đặt một dây cáp riêng cho họ (sơ đồ nối dây xuyên tâm).

Bảo vệ rò rỉ vi sai

Và cho đến ngày nay, thị trấn, đã cài đặt RCD, vì một số lý do tin rằng nó sẽ bảo vệ chống quá tải hoặc ngắn mạch, đây cũng là một sai lầm.

RCD - thiết bị tắt bảo vệ, được thiết kế để bảo vệ chống rò rỉ hiện tại. Điều này là cần thiết để: bảo vệ một người vô tình chạm vào các bộ phận sống (dây điện trần, trường hợp thiết bị điện bị hư hỏng), cũng như rò rỉ hiện tại đối với vỏ, đường ống, các yếu tố của cấu trúc tòa nhà, v.v.

RCD giám sát lượng dòng điện đã đi qua pha và bao nhiêu dọc theo dây dẫn trung tính, nếu có sự khác biệt giữa các dây dẫn, thì đã xảy ra rò rỉ và các tiếp điểm nguồn mở.

Điều này đảm bảo sự an toàn của con người, cũng như giảm nguy cơ rò rỉ tiếp theo đến ngắn mạch, nếu cách điện bị hỏng, điều đặc biệt quan trọng trong một ngôi nhà gỗ chẳng hạn.

Một loại thiết bị an toàn khác là Difavtomat, kết hợp các chức năng của RCD và bộ ngắt mạch. Trong hình bên dưới, bạn thấy cách phân biệt một Difavtomat (trái) với RCD (phải), sự khác biệt trong sơ đồ và trong đánh dấu.

RCD và Difiltomata luôn được thực hiện ở dạng lưỡng cực hoặc bốn cực của mạch một pha và ba pha, tương ứng. Theo PUE trang 1.7.80, chỉ nên được sử dụng nếu có nối đất, nghĩa là, trong một mạng hai dây, chúng không được phép sử dụng. Tuy nhiên, đây là một vấn đề gây tranh cãi trong bài viết này sẽ không được xem xét.

Bộ giới hạn điện

Thiết bị tiếp theo ngắt kết nối tải trong trường hợp thừa điện. Đây là một rơle giới hạn điện. Một ví dụ về một thiết bị như vậy là OM-110 một pha hoặc OM-310 ba pha, có những mẫu khác - đây chỉ là những ví dụ.

Mặc dù thiết bị này vốn không phải là bảo vệ và nó được sử dụng ở mức độ lớn hơn bởi các công ty cung cấp điện hoặc mạng để kiểm soát và hạn chế mức tiêu thụ điện cao hơn bình thường hoặc để giảm giá trị này trong trường hợp khẩn cấp. Sản phẩm giám sát mức tiêu thụ năng lượng và, nếu vượt quá, sẽ tắt người tiêu dùng.

Tuy nhiên, thiết bị sẽ không cho phép quá tải hệ thống dây nếu bạn đặt chính xác các thông số hoạt động của thiết bị. Nếu bạn quan tâm đến việc tìm hiểu thêm về các thiết bị như vậy, hãy viết bình luận và chúng tôi sẽ cho bạn biết về chúng.

Kết luận - 3 quy tắc để không xảy ra ngắn mạch và quá tải

An toàn và độ bền của dây điện nằm trên ba trụ cột:

1. Sự lựa chọn đúng của mặt cắt của các sản phẩm cáp.

2. Lắp đặt bộ ngắt mạch và các thiết bị bảo vệ khác có xếp hạng mong muốn. Chỉ mua chúng trong các cửa hàng được chứng nhận để không gặp phải hàng giả, ưu tiên cho các thương hiệu như ABB, Schneider Electric và từ các cửa hàng rẻ hơn - KEAZ (Kursk) trong nước.

3. Hoạt động đúng của thiết bị điện.

Bằng cách vận hành đúng cách, ý tôi là:

1. Thay thế kịp thời và chuốt các khối thiết bị đầu cuối của các phụ kiện đi dây - thiết bị tự động, RCD, công tắc đèn, ổ cắm.

2. Phân phối tải hợp lý trên các ổ cắm - không lắp các thiết bị điện mạnh vào dây tees và dây kéo dài, do đó bạn có thể làm quá tải ổ cắm hoặc cáp cung cấp cho nó (xem - Tại sao nó nguy hiểm khi sử dụng tees và dây mở rộng).

3. Xử lý cẩn thận các thiết bị điện - không cho phép các vật thể bằng nước hoặc kim loại vào bên trong các thiết bị gia dụng để không xảy ra đoản mạch. Thật vậy, ngay cả khi các bộ ngắt mạch và cáp được lắp đặt, bạn cần nhớ rằng các bộ ngắt mạch đôi khi bị dính hoặc hoạt động chậm, do đó các kết nối trong các hộp chuyển đổi bị đốt cháy.

4. Khi sửa chữa thiết bị và lắp đặt hoặc bảo trì hệ thống dây điện, hãy sử dụng vật liệu cách nhiệt chất lượng cao chống dính tốt hoặc ống co nhiệt. Tránh xoắn - kết nối dây bằng cách hàn, hàn, tay áo hoặc khối thiết bị đầu cuối. Bằng cách này, bạn tránh được tình trạng ngắn mạch do cách điện kém hoặc làm nóng các kết nối trong các hộp nối.