Lühise põhjused ja tagajärjed
Lühis — EMF-i allika ühendamine koormusega, mille takistus on allika sisetakistusega võrreldes väga väike.
Lühisvoolu määrab ainult allika sisetakistus r, s.o. ik = E / r, kus E on allika EMF.
Tavaliselt EMF-i allikad ei ole mõeldud lühise ajal tekkiva suure voolu jaoks, allikas tekib väga palju soojust, mis võib põhjustada allika hävimise ja surma. Lühis on eriti ohtlik väikeste allikate puhul sisemine takistus (akud, elektriautod jne).
Niisiis tekib lühis, kui vooluahela kaks juhtmest on ühendatud allika erinevate klemmidega (näiteks alalisvooluahelates on need «+» ja «-») läbi väga väikese takistuse, mis on võrreldav juhtmete endi takistus.
Lühise vool võib mitu korda ületada ahela nimivoolu. Sellistel juhtudel tuleb vooluahel katkestada enne, kui juhtmete temperatuur jõuab ohtlike väärtusteni.
Juhtmete kaitsmiseks ülekuumenemise eest ja ümbritsevate objektide süttimise vältimiseks on vooluringis kaasas kaitseseadmed — kaitsmed või kaitselülitid.
Lühised võivad tekkida ka ülepinge korral äikesetormide, otseste äikeselöögi, isolatsiooniosade mehaaniliste vigastuste, teeninduspersonali vale tegevuse tagajärjel.
Lühise korral suurenevad järsult lühisevoolud ja pinge langeb, mis kujutab endast suurt ohtu elektriseadmetele ja võib põhjustada tarbijatele elektrikatkestusi.
Vaata ka: Kuidas lühisekaitse töötab ja töötab
Lühised on:
-
kolmefaasiline (sümmeetriline), milles kõik kolm faasi on lühises;
-
kahefaasiline (tasakaalustamata), milles ainult kaks faasi on lühises;
-
kahefaasiline maandusega kindlalt maandatud neutraalidega süsteemides;
-
ühefaasilised tasakaalustamata maandatud neutraalid.
Vool saavutab maksimaalse väärtuse ühefaasilise lühise korral. Spetsiaalsete kunstlike meetmete kasutamise tulemusena (näiteks neutraalide maandamine reaktorid, maandades ainult osa neutraalidest), saab ühefaasilise lühisevoolu maksimaalset väärtust vähendada kolmefaasilise lühisvoolu väärtuseni, mille jaoks arvutused tehakse kõige sagedamini.
Lühise põhjused
Lühise peamiseks põhjuseks on häired elektriseadmete isolatsioon.
Isolatsioonihäired on põhjustatud:
1. Ülepinge (eriti isoleeritud neutraalidega võrkudes),
2. otsene välgulöök,
3. Vananemine isoleeritus,
4.Isolatsiooni mehaanilised kahjustused, sõitmine liiga suurte mehhanismide ridade alla,
5. Seadmete ebapiisav hooldus.
Sageli on elektripaigaldiste elektriosa kahjustuste põhjuseks teeninduspersonali kvalifitseerimata tegevus.
Tahtlik lühis
Alajaamade lihtsustatud ühendusskeemide rakendamisel kasutatakse spetsiaalseid seadmeid — lühisedmis tekitavad tahtliku lühise, et tekkinud rike kiiresti katkestada. Seega esineb elektrisüsteemides lisaks juhuslikele lühistele ka tahtlikke lühiseid, mis on põhjustatud lühise toimest.
Lühise tagajärjed
Lühise tagajärjel kuumenevad pinge all olevad osad märkimisväärselt üle, mis võib viia isolatsiooni purunemiseni, aga ka suurte mehaaniliste jõudude ilmnemiseni, mis aitavad kaasa elektripaigaldiste osade hävimisele.
Sel juhul on tarbijate normaalne tarnimine võrgu kahjustamata osades häiritud, kuna ühe liini lühise avariirežiim toob kaasa üldise pinge languse. Lühisepunktis muutub konjugatsioon nulliks ja kõigis punktides kuni lühisepunktini langeb pinge järsult ja normaalne toiteallikas kahjustamata liinidele muutub võimatuks.
Kui elektrisüsteemis tekivad lühised, väheneb selle kogutakistus, mis põhjustab selle harude voolude suurenemist võrreldes tavarežiimi vooludega ja see põhjustab pinge languse elektrisüsteemi üksikutes punktides, mis on eriti suur punkti lühise läheduses.Pinge vähendamise aste sõltub tööst seadmed pinge automaatseks reguleerimiseks ja kaugus kahjustuskohast.
Olenevalt tõrke esinemiskohast ja kestusest võivad selle tagajärjed olla lokaalse iseloomuga või mõjutada kogu toitesüsteemi.
Lühise pika vahemaa korral võib lühisevoolu väärtus moodustada vaid väikese osa elektrigeneraatorite nimivoolust ja sellise lühise tekkimist tajuvad nad koormuse kerge suurenemisena. .
Pinge tugev vähenemine toimub ainult lühisepunkti lähedal, samas kui teistes elektrisüsteemi punktides on see vähenemine vähem märgatav. Seetõttu ilmnevad vaadeldavatel tingimustel lühise ohtlikud tagajärjed ainult õnnetuskohale lähimates elektrivarustussüsteemi osades.
Lühisevool, ehkki generaatorite nimivooluga võrreldes väike, on tavaliselt mitu korda suurem selle haru nimivoolust, kus lühis tekib. Seetõttu võib see isegi lühiajalise lühisevoolu korral põhjustada täiendavaid voolu kandvate elementide kuumutamine ja juhtmed üle lubatud taseme.
Lühisvoolud põhjustavad juhtide vahel suuri mehaanilisi jõude, mis on eriti suured lühisprotsessi alguses, kui vool saavutab maksimaalse väärtuse. Kui juhtmete ja nende kinnituste tugevus on ebapiisav, võivad tekkida mehaanilised kahjustused.
Äkiline sügav lühise pingelangus mõjutab tarbijate jõudlust.Esiteks kehtib see mootorite kohta, sest isegi lühiajalise 30-40% pingelanguse korral võivad need seiskuda (mootorid lähevad ümber).
Mootori ümberminek mõjutab tugevalt tööstusettevõtte tööd, kuna normaalse tootmisprotsessi taastamine võtab kaua aega ning mootorite ootamatu seiskamine võib põhjustada tehase tootes defekti.
Väikese vahemaa ja piisava lühise kestusega on võimalik paralleeljaamade sünkroonist väljalangemine, s.t. kogu elektrisüsteemi normaalse töö häire, mis on lühise kõige ohtlikum tagajärg.
Maandusriketest tulenevad tasakaalustamata voolusüsteemid on võimelised tekitama piisavaid magnetvooge, et tekitada kõrvalahelates (sideliinid, torujuhtmed) olulisi elektromagnetväljasid, mis on ohtlikud teeninduspersonalile ja nende ahelate seadmetele.
Seetõttu on lühise tagajärjed järgmised:
1. Elektriseadmete mehaanilised ja termilised kahjustused.
2. Tulekahju elektripaigaldistes.
3. Elektrivõrgu pingetaseme langus, mis toob kaasa elektrimootorite pöördemomendi vähenemise, nende seiskumise, jõudluse languse või isegi ümbermineku.
4. Üksikute generaatorite, elektrijaamade ja elektrisüsteemi osade sünkroonsuse kaotus ning avariide, sh süsteemiavariide tekkimine.
5. Elektromagnetiline mõju sideliinidele, sidetele jne.
Milleks on lühisvoolude arvutamine?
Lühis ahelas põhjustab selles mööduva protsessi, mille käigus voolu võib pidada kahe komponendi summaks: sundharmooniline (perioodiline, siinuskujuline) ip ja vaba (aperioodiline, eksponentsiaalne) ia. Vaba komponent väheneb ajakonstandiga Tc = Lc / rc = xc /? Rc kui mööduv lagunemine. Koguvoolu i maksimaalset hetkeväärtust iу nimetatakse löökvooluks ja viimase suhet amplituudisse Iπm nimetatakse löögikoefitsiendiks.
Lühisvoolude arvutamine on vajalik elektriseadmete õigeks valikuks, projekteerimiseks releekaitse ja automaatika, vahendite valik lühisvoolude piiramiseks.
Lühised (SC) tekivad tavaliselt mööduvate takistuste – elektrikaare, rikkekoha võõrkehade, tugede ja nende maanduste, aga ka faasijuhtmete ja maanduse vahelise takistuse (näiteks juhtide maapinnale kukkumisel) kaudu. Arvutuste lihtsustamiseks eeldatakse, et üksikud siirdetakistused olenevalt tõrke tüübist on üksteisega võrdsed või võrdsed nulliga ("metalliline" või "nüri" lühis).