Causas e consequências de um curto-circuito
Curto circuito — conectar a fonte de EMF à carga, cuja resistência é muito pequena em comparação com a resistência interna da fonte.
A corrente de curto-circuito é determinada apenas pela resistência interna da fonte r, ou seja, ik = E / r, onde E é a EMF da fonte.
Geralmente Fontes de CEM não são projetados para a alta corrente que ocorre durante um curto-circuito, uma quantidade muito grande de calor é gerada na fonte, o que pode levar à destruição e morte da fonte. Um curto-circuito é especialmente perigoso para fontes com pequenas Resistencia interna (baterias, carros elétricos, etc.).
Assim, um curto-circuito ocorre quando dois fios de um circuito são conectados, conectados a terminais diferentes (por exemplo, em circuitos CC, são «+» e «-«) da fonte por meio de uma resistência muito pequena, comparável a a resistência dos próprios fios.
A corrente de curto-circuito pode exceder a corrente nominal no circuito muitas vezes. Nesses casos, o circuito deve ser interrompido antes que a temperatura dos fios atinja valores perigosos.
Para proteger os fios do superaquecimento e evitar que os objetos ao redor se incendeiem, dispositivos de proteção são incluídos no circuito - fusíveis ou disjuntores.
Curtos-circuitos também podem ocorrer com sobretensão como resultado de tempestades, relâmpagos diretos, danos mecânicos às partes isolantes, ações erradas do pessoal de serviço.
Em caso de curto-circuito, as correntes de curto-circuito aumentam acentuadamente e a tensão diminui, o que representa um grande perigo para os equipamentos elétricos e pode causar interrupções de energia aos consumidores.
Veja também: Como funciona e funciona a proteção contra curto-circuito
Os curtos-circuitos são:
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trifásico (simétrico), em que todas as três fases estão em curto-circuito;
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bifásico (desbalanceado), em que apenas duas fases estão em curto-circuito;
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bifásico para aterramento em sistemas com neutros solidamente aterrados;
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neutros monofásicos não balanceados aterrados.
A corrente atinge seu valor máximo com um curto-circuito monofásico. Como resultado do uso de medidas artificiais especiais (por exemplo, aterramento dos neutros por reatores, aterrando apenas parte dos neutros), o valor máximo da corrente de curto-circuito monofásica pode ser reduzido ao valor da corrente de curto-circuito trifásica, para a qual os cálculos são realizados com mais frequência.
Causas de curto-circuito
A principal causa de curto-circuito são as perturbações isolamento de equipamentos elétricos.
As falhas de isolamento são causadas por:
1. Sobretensão (especialmente em redes com neutros isolados),
2. Relâmpago direto,
3. Isolamento do envelhecimento,
4.Danos mecânicos ao isolamento, condução sob as linhas de mecanismos superdimensionados,
5. Manutenção inadequada dos equipamentos.
Freqüentemente, a causa de danos na parte elétrica das instalações elétricas são as ações não qualificadas do pessoal de serviço.
Curto-circuito intencional
Ao aplicar esquemas de conexão simplificados de subestações abaixadoras, dispositivos especiais são usados - curto circuitosque criam um curto-circuito intencional para interromper rapidamente a falha resultante. Assim, além dos curtos-circuitos acidentais nos sistemas de potência, também existem os curtos-circuitos intencionais causados pela ação de um curto-circuito.
Consequências de um curto-circuito
Como resultado de um curto-circuito, as partes energizadas superaquecem significativamente, o que pode levar à quebra do isolamento, bem como ao aparecimento de grandes forças mecânicas que contribuem para a destruição de partes das instalações elétricas.
Nesse caso, o fornecimento normal de consumidores em trechos não danificados da rede é interrompido, pois o modo de emergência de um curto-circuito em uma linha leva a uma queda geral da tensão. No ponto de curto-circuito, a conjugação torna-se zero e em todos os pontos até o ponto de curto-circuito, a tensão cai drasticamente e o fornecimento normal de energia às linhas não danificadas torna-se impossível.
Quando ocorrem curtos-circuitos no sistema de energia, sua resistência total diminui, o que leva a um aumento das correntes em seus ramos em comparação com as correntes no modo normal, e isso causa uma diminuição na tensão em pontos individuais do sistema de energia, que é especialmente grande perto do ponto de curto-circuito.O grau de redução de tensão depende da operação dispositivos para regulação automática de tensão e distância do local do dano.
Dependendo do local de ocorrência e da duração da falha, suas consequências podem ser de caráter local ou afetar todo o sistema de alimentação.
Com uma longa distância do curto-circuito, o valor da corrente de curto-circuito pode ser apenas uma pequena parte da corrente nominal dos geradores de energia, e a ocorrência de tal curto-circuito é percebida por eles como um leve aumento na carga .
Uma forte redução de tensão ocorre apenas próximo ao ponto de curto-circuito, enquanto em outros pontos do sistema de potência essa redução é menos perceptível. Portanto, nas condições consideradas, as consequências perigosas de um curto-circuito se manifestam apenas nas partes do sistema de alimentação mais próximas ao local do acidente.
A corrente de curto-circuito, embora pequena em relação à corrente nominal dos geradores, costuma ser muitas vezes a corrente nominal do ramal onde ocorre o curto-circuito. Portanto, mesmo com fluxo de corrente de curto-circuito de curto prazo, pode causar aquecimento de elementos portadores de corrente e fios acima do nível permitido.
As correntes de curto-circuito causam altas forças mecânicas entre os condutores, que são particularmente grandes no início do processo de curto-circuito, quando a corrente atinge seu valor máximo. Se a resistência dos fios e suas fixações for insuficiente, podem ocorrer danos mecânicos.
A súbita queda profunda de tensão de curto-circuito afeta o desempenho dos consumidores.Em primeiro lugar, isso se aplica aos motores, porque mesmo com uma queda de tensão de curto prazo de 30 a 40%, eles podem parar (os motores giram).
O capotamento do motor tem um efeito severo na operação de uma planta industrial, pois leva muito tempo para restaurar o processo normal de produção, e o desligamento inesperado dos motores pode causar um defeito no produto da planta.
Com uma distância pequena e uma duração de curto-circuito suficiente, é possível que as estações paralelas saiam do sincronismo, ou seja, interrupção do funcionamento normal de todo o sistema elétrico, que é a consequência mais perigosa de um curto-circuito.
Os sistemas de corrente desequilibrada resultantes de faltas à terra são capazes de criar fluxos magnéticos suficientes para induzir campos eletromagnéticos significativos em circuitos adjacentes (linhas de comunicação, tubulações) que são perigosos para o pessoal de serviço e equipamentos nesses circuitos.
Portanto, as consequências de um curto-circuito são as seguintes:
1. Danos mecânicos e térmicos em equipamentos elétricos.
2. Incêndio em instalações elétricas.
3. Diminuição do nível de tensão na rede elétrica, levando à diminuição do torque dos motores elétricos, sua parada, diminuição do desempenho ou até mesmo capotamento.
4. Perda de sincronia de geradores individuais, usinas e partes do sistema elétrico e ocorrência de acidentes, inclusive acidentes de sistema.
5. Influência eletromagnética em linhas de comunicação, comunicações, etc.
Para que serve o cálculo das correntes de curto-circuito?
Um curto-circuito no circuito causa um processo transitório nele, durante o qual a corrente pode ser considerada como a soma de dois componentes: harmônico forçado (periódico, senoidal) ip e livre (aperiódico, exponencial) ia. A componente livre diminui com a constante de tempo Tc = Lc / rc = xc /? Rc como o transiente decai. O valor instantâneo máximo iу da corrente total i é chamado de corrente de choque, e a razão desta última para a amplitude Iπm é chamada de coeficiente de choque.
O cálculo das correntes de curto-circuito é necessário para a seleção correta de equipamentos elétricos, projeto relé proteção e automação, seleção de meios para limitar as correntes de curto-circuito.
Os curtos-circuitos (SC) geralmente ocorrem através de resistências transitórias - arcos elétricos, objetos estranhos no local da falha, suportes e seus aterramentos, bem como resistências entre condutores de fase e terra (por exemplo, quando os condutores caem no solo). Para simplificar os cálculos, as resistências transitórias individuais, dependendo do tipo de falha, são consideradas iguais entre si ou iguais a zero (curto-circuito "metálico" ou "maçante").
Veja também:Corrente de curto-circuito, que determina a magnitude da corrente de curto-circuito