Come proteggere il cablaggio da sovraccarico e corto circuito

Il compito principale di un elettricista è quello di rendere il cablaggio affidabile e sicuro. Gli incidenti possono provocare incendi o scosse elettriche. Gli incidenti si verificano a causa di un aumento della corrente e dei cortocircuiti. Di conseguenza, troppa corrente fluisce attraverso i conduttori, si surriscaldano e l'isolamento si scioglie su di essi, si verificano scintille o si verifica un arco. In questo articolo parlerò di come proteggere il cablaggio da sovraccarico e corto circuito.

Perché i cortocircuiti di sovraccarico sono pericolosi - teoria

Per comprendere il pericolo che l'alta corrente fluisca attraverso i fili, è necessario ricordare due importanti leggi della fisica dal corso "elettricità e magnetismo". La prima è la legge di Ohm:

La corrente nel circuito è direttamente proporzionale alla tensione e inversamente proporzionale alla resistenza.

Ciò significa che se il circuito ha una bassa resistenza, la corrente sarà grande e, se grande, sarà piccola e anche con l'aumento della tensione, la corrente aumenta con essa. Questo sembra ovvio, ma per i principianti spesso sorge la domanda "perché un corto circuito è chiamato corto?" E cosa succede è lungo? " Questo solo perché con un corto circuito, la resistenza del circuito chiuso è approssimativamente uguale:

R_KZ= R_LINEE+ r + R_CONTATTO,

dove R LINES è la resistenza dei conduttori, dipende dalla loro sezione trasversale e lunghezza (R = po * L / S).

r è la resistenza interna della fonte di alimentazione. In termini semplici, dipende dal design se si tratta di una cella galvanica o dalla sezione trasversale del filo nell'avvolgimento del trasformatore. Contatto - resistenza di transizione o di contatto - il suo valore dipende dall'area di contatto di due conduttori chiusi.

Vale anche la pena considerare resistenze induttive e capacitive reattive, ma nel cablaggio domestico è possibile omettere questo problema.

Di conseguenza, quando il circuito è chiuso, la corrente è limitata solo dalle resistenze di cui sopra e nella maggior parte dei casi sono trascurabili (frazioni di Ohm, nella rete elettrica domestica), anche con una resistenza di 1 Ohm a una tensione di 220 V, una corrente di 220 V scorrerà nel circuito, solitamente calcolata rispetto al cablaggio a 16-40A. Ma in pratica, la corrente di corto circuito è di centinaia e migliaia di ampere!

La seconda legge che deve essere detta è la legge di Joule-Lenz, dicono i libri di testo al riguardo:

La quantità di calore rilasciato per unità di tempo nella sezione considerata del circuito è proporzionale al prodotto del quadrato della resistenza corrente in questa sezione e alla resistenza della sezione.

Cosa significa questo? Ciò, maggiore è la resistenza del conduttore o della corrente attraverso di esso, maggiore sarà il calore rilasciato su di esso. Cioè, quando la corrente scorre attraverso i fili, si riscaldano. Ogni conduttore ha una resistenza specifica.

In modo che il conduttore non si surriscaldi, selezionano la sezione desiderata per una certa corrente. Affinché il nucleo non si riscaldi - il calore deve essere dissipato nell'ambiente, è sparso più veloce, più grande è l'area con cui è sparso.

A questo proposito, i fili sottili sotto carico elevato iniziano a riscaldarsi e diventano caldi, e i fili spessi riescono a trasferire calore all'esterno e la loro temperatura rimane pressoché invariata. Se la temperatura del conduttore è troppo alta, fino all'arrossamento del nucleo, l'isolamento si scioglierà.

Sezione del conduttore - primo passo verso la protezione da sovraccarico

Probabilmente sai che per ciascun carico viene selezionato un filo o un cavo con fili di una certa sezione, ad esempio per valutare la scelta corretta della sezione dei fili del popolare cavo di marca VVG-NG-l, utilizzare la tabella 1.3.4 dal PUE. Descrive i requisiti per fili e cavi con isolamento in gomma o polivinilcloruro (PVC). Tiene inoltre conto del metodo di posa e del numero di conduttori.

Poiché i conduttori sono scelti con un margine, gli elettricisti sono guidati da una semplice regola: per le prese, il filo è 2,5 mm² e per l'illuminazione - 1,5 mm². Nella maggior parte dei casi, questo è sufficiente.

Secondo questa tabella, si controllano i valori calcolati della sezione trasversale e se i nuclei possono resistere a tale densità di corrente senza surriscaldamento e altri problemi.

Per maggiori dettagli su questo problema, vedi questo articolo:Area della sezione trasversale di fili e cavi, a seconda della resistenza corrente, calcolo della sezione del cavo richiesta

Quindi, il primo passo per la protezione da sovraccarichi è posare un buon cablaggio da un cavo di rame del tipo VVG-NG-ls o NYM. Si noti che quando si acquistano prodotti via cavo "sul mercato", i prodotti fabbricati non in conformità con GOST potrebbero essere in attesa di te, il che significa che la sezione reale sarà probabilmente inferiore a quella specificata. Il risultato è che sembra che il cavo sia stato posato "ciò di cui hai bisogno", ma a causa della connessione si bruciano, i fili vengono riscaldati e l'isolamento si scioglie.

Equipaggiamento protettivo

Interruttore automatico - Questo è il principale dispositivo di commutazione per proteggere il cablaggio da sovraccarichi e cortocircuiti. La gente li chiama mitragliatrici e erroneamente "imballatori" (che è fondamentalmente sbagliato). Abbiamo parlato di come funziona nell'articolo Il dispositivo e il principio di funzionamento dell'interruttore

La cosa principale da ricordare è che l'interruttore protegge il CAVO, il CAVO o il FILO da incendi o bruciature, ma non da apparecchiature o persone.

In breve, ci sono due rilasci nell'interruttore: elettromagnetico e termico. Scatti elettromagnetici in presenza di un forte eccesso di corrente (unità e decine di volte maggiore della corrente nominale), ad esempio con un corto circuito e termico con un leggero sovraccarico, ad esempio del 20-50%.

Pertanto, se si accendono molti apparecchi elettrici - il rilascio termico si surriscalda, questa è una piastra bimetallica, che si piega quando riscaldata. Piegandolo metterà in moto il meccanismo di intervento dell'interruttore, quindi il circuito viene diseccitato.

Rilascio elettromagnetico - Questo è un solenoide all'interno del quale è presente un nucleo. Quando scorre una grande corrente, il solenoide spinge il nucleo e aziona il meccanismo di spegnimento. Questo è un tipo di relè di corrente.

La sicurezza del suo utilizzo dipende dalla corretta scelta della classificazione e del tipo di corrente temporale, caratteristiche.

Corrente nominale dell'interruttore scegliere in base alla velocità effettiva del punto più debole del cablaggio. Ad esempio, indipendentemente dal cavo che posi sulle prese, guarda cosa è scritto su di esso; nella maggior parte delle prese domestiche vedrai 16 ampere e talvolta 10 ampere.

Pertanto, la potenza nominale dell'interruttore è selezionata a 16A. Se, ad esempio, decidi di mettere una macchina automatica con una corrente nominale di 32A, sulla base delle considerazioni "ci sono diverse prese e il cavo può resistere, è 2,5-4 mm²", quindi quando viene collegato a una singola presa attraverso un'estensione del riscaldamento e un asciugacapelli, lo attraverserà la corrente è maggiore di 16A, di conseguenza, i suoi contatti iniziano a riscaldarsi e il case si scioglie.

Se non si scollegano i dispositivi in ​​tempo, quindi, quando riscaldati, i contatti saranno coperti di fuliggine, le parti del corpo si scioglieranno e le barre di metallo che tengono la spina si espanderanno e il contatto si indebolirà. A causa della quale la resistenza di contatto aumenterà e il riscaldamento avverrà ancora più intensamente, la presa inizierà a scintillare e fumare, fino a quando la carta da parati o le pareti in cui è installato non si accendono.

Caratteristica corrente-tempo, in termini semplici, questa è una caratteristica che mostra la velocità con cui la macchina si spegne in caso di sovraccarico. In un quadro elettrico domestico, spesso usano macchine di classe B e C..

La seconda regola è installare interruttori con una corrente nominale che non superi il collegamento più debole nel cablaggio.Se hai bisogno di più consumatori per poter lavorare contemporaneamente - dividi le prese in gruppi in ogni stanza e disponi un cavo separato per loro (schema di cablaggio radiale).

Protezione differenziale differenziale

E fino ad oggi, i cittadini, dopo aver installato un interruttore differenziale, per qualche ragione credono che proteggerà da sovraccarico o corto circuito, anche questo è un errore.

RCD - dispositivo di spegnimento protettivo, progettato per proteggere da dispersione di corrente. Ciò è necessario per: proteggere una persona dal toccare accidentalmente parti in tensione (cavi scoperti, il caso di un apparecchio elettrico danneggiato), nonché la dispersione di corrente verso alloggiamenti collegati a terra, condutture, elementi di strutture edili e altro ancora.

L'RCD controlla quanta corrente è passata attraverso la fase e quanto lungo il conduttore neutro, se c'è una differenza tra i fili, allora si è verificata una perdita e i contatti di potenza si aprono.

Ciò garantisce la sicurezza delle persone, oltre a ridurre il rischio di ulteriori perdite in caso di corto circuito, se l'isolamento è danneggiato, il che è particolarmente importante in una casa di legno, ad esempio.

Un altro tipo di dispositivo di sicurezza è Interruttori di emergenza, combina le funzioni di un interruttore differenziale e di un interruttore automatico. Nella figura seguente, vedi come distinguere un difavtomat (a sinistra) da un RCD (a destra), le differenze nel diagramma e nella marcatura.

RCD e difiltomati sono sempre eseguiti in una forma bipolare o quadripolare di circuiti monofase e trifase, rispettivamente. Secondo il PUE p. 1.7.80, dovrebbe essere usato solo se esiste messa a terra, cioè in una rete a due fili non è consentito l'utilizzo. Tuttavia, questo non è un problema controverso in questo articolo.

Limitatore di potenza

Il dispositivo successivo disconnette il carico in caso di eccesso di potenza. Questo è un relè limitatore di potenza. Un esempio di tale dispositivo è un OM-110 monofase o OM-310 trifase, ci sono altri modelli - questi sono solo per esempio.

Anche se questo dispositivo non è intrinsecamente protettivo e viene utilizzato in larga misura dall'alimentatore o dalle società di rete per controllare e limitare il consumo di elettricità superiore al normale o per ridurre questo valore in caso di emergenza. Il prodotto monitora il consumo di energia e, se superato, spegne il consumatore.

Tuttavia, il dispositivo non consentirà di sovraccaricare il cablaggio se si impostano correttamente i parametri del suo funzionamento. Se sei interessato a saperne di più su tali dispositivi, scrivi nei commenti e ti parleremo di loro.

Conclusione: 3 regole per evitare cortocircuiti e sovraccarichi

La sicurezza e la durata del cablaggio elettrico si basano su tre pilastri:

1. La giusta scelta della sezione trasversale dei prodotti via cavo.

2. Installazione di interruttori automatici e altri dispositivi di protezione con i valori nominali desiderati. Comprali solo in negozi certificati per non incappare in un falso, dai la preferenza a marchi come ABB, Schneider Electric e da quelli più economici - KEAZ domestico (Kursk).

3. Il corretto funzionamento delle apparecchiature elettriche.

Per "funzionamento corretto" intendo:

1. Sostituzione e brocciatura tempestive delle morsettiere degli accessori di cablaggio: dispositivi automatici, interruttori automatici di corrente, interruttori della luce, prese.

2. La distribuzione razionale del carico sulle prese - non inserire potenti apparecchiature elettriche in connettori a T e prolunghe, quindi è possibile sovraccaricare la presa o il cavo che la fornisce (vedere - Perché è pericoloso usare magliette e prolunghe).

3. Manipolazione attenta degli apparecchi elettrici - evitare che acqua o oggetti metallici penetrino all'interno degli elettrodomestici in modo da evitare cortocircuiti. Infatti, anche se gli interruttori di circuito e il cavo sono installati, è necessario ricordare che gli interruttori di circuito a volte si attaccano o funzionano lentamente, a causa dei quali i collegamenti nelle scatole elettriche sono bruciati.

4. Durante la riparazione dei dispositivi e l'installazione o la manutenzione dei cavi, utilizzare un isolamento di alta qualità che aderisca bene o guaina termorestringente. Evitare torsioni: collegare i fili mediante saldatura, saldatura, manicotto o morsettiere. In questo modo si evitano cortocircuiti dovuti a scarso isolamento o riscaldamento dei collegamenti nelle scatole di derivazione.