Curtos-circuitos, sobrecargas, resistências transitórias. Medidas de segurança contra incêndio

O que é um curto-circuito e o que causa um curto-circuito

Os curtos-circuitos na fiação ocorrem com mais frequência devido à violação do isolamento das partes condutoras como resultado de danos mecânicos, envelhecimento, exposição à umidade e ambientes corrosivos, bem como ações humanas impróprias. Quando há um curto-circuito aumenta amperagem, e sabe-se que a quantidade de calor liberada é proporcional ao quadrado da corrente. Portanto, se em um curto-circuito a corrente aumentar 20 vezes, a quantidade de calor liberada aumentará cerca de 400 vezes.

Um efeito térmico no isolamento dos fios reduz drasticamente suas propriedades mecânicas e dielétricas. Por exemplo, se a condutividade do papelão elétrico (como material isolante) a 20 ° C for tomada como uma unidade, a temperaturas de 30, 40 e 50 ° C aumentará 4, 13 e 37 vezes, respectivamente. O envelhecimento térmico do isolamento ocorre com mais frequência devido à sobrecarga das redes elétricas com correntes que excedem o permissível a longo prazo para um determinado tipo e seção transversal dos fios.Por exemplo, para cabos com isolamento de papel, sua vida útil pode ser determinada de acordo com a conhecida "regra dos oito graus": um aumento de temperatura a cada 8 ° C reduz a vida útil do isolamento em 2 vezes. Materiais isolantes poliméricos também estão sujeitos à degradação térmica.

O impacto da umidade e do ambiente corrosivo no isolamento dos fios piora significativamente sua condição devido ao aparecimento de vazamentos na superfície. O calor resultante evapora o líquido, deixando vestígios de sal no isolamento. Quando a evaporação para, a corrente de fuga desaparece. Com a exposição repetida à umidade, o processo se repete, mas devido ao aumento da concentração de sal, a condutividade aumenta tanto que a corrente de fuga não para mesmo após o término da evaporação. Além disso, pequenas faíscas aparecem. Posteriormente, sob a influência da corrente de fuga, o isolamento carboniza, perde sua resistência, o que pode levar ao aparecimento de uma descarga superficial de arco voltaico local que pode inflamar o isolamento.

O perigo de curto-circuito em fios elétricos é caracterizado pelas seguintes possíveis manifestações de corrente elétrica: ignição do isolamento dos fios e objetos e substâncias combustíveis circundantes; a capacidade do isolamento dos fios de espalhar a combustão quando inflamado por fontes externas de ignição; a formação de partículas de metal fundido durante um curto-circuito, inflamando os materiais combustíveis circundantes (a velocidade de expansão das partículas de metal fundido pode chegar a 11 m / s e sua temperatura é de 2.050-2.700 ° C).

Um modo de emergência também ocorre quando os fios elétricos estão sobrecarregados.Devido à seleção incorreta, ligação ou falha dos consumidores, a corrente total que circula pelos fios excede o valor nominal, ou seja, ocorre um aumento na densidade de corrente (sobrecarga). Por exemplo, quando uma corrente de 40 A flui através de três pedaços de fio conectados em série do mesmo comprimento, mas de diferentes seções transversais - 10; 4 e 1 mm2, sua densidade será diferente: 4, 10 e 40 A / mm2. A última peça tem a maior densidade de corrente e, consequentemente, as maiores perdas de energia. Um fio com seção transversal de 10 mm2 aquecerá levemente, a temperatura de um fio com seção transversal de 4 mm2 atingirá o nível permitido e o isolamento de um fio com seção transversal de 1 mm2 apenas queimará.

Como a corrente de curto-circuito difere da corrente de sobrecarga

A principal diferença entre curto-circuito e sobrecarga reside no fato de que, para curto-circuito, a violação do isolamento é a causa do modo de emergência e, em caso de sobrecarga, sua consequência. Em certas circunstâncias, a sobrecarga de fios e cabos devido à maior duração do modo de emergência é mais perigosa para incêndio do que um curto-circuito.

O material de base dos fios tem uma influência significativa nas características de ignição em caso de sobrecarga. Uma comparação dos indicadores de risco de incêndio dos fios das marcas APV e PV, obtidos durante os testes no modo sobrecarga, mostra que a probabilidade de ignição da isolação em fios com fios condutores de cobre é maior do que nos fios de alumínio.

O mesmo padrão de curto-circuito é observado. A capacidade de queima de descargas de arco em circuitos com fios de cobre é maior do que com fios de alumínio.Por exemplo, um tubo de aço com espessura de parede de 2,8 mm é queimado (ou material combustível em sua superfície é inflamado) com uma seção transversal de um fio de alumínio de 16 mm2 e um fio de cobre com uma seção transversal de 6 mm2 .

A multiplicidade de corrente é determinada pela relação entre a corrente de curto-circuito ou sobrecarga e a corrente contínua permitida para uma determinada seção transversal do condutor.

Fios e cabos com bainha de polietileno, bem como tubos de polietileno ao colocar fios e cabos neles, apresentam o maior risco de incêndio. A fiação em tubos de polietileno do ponto de vista do fogo é um perigo maior do que a fiação em tubos de plástico vinílico, portanto, o campo de aplicação dos tubos de polietileno é muito mais estreito. A sobrecarga é especialmente perigosa em edifícios residenciais privados, onde, via de regra, todos os consumidores são alimentados por uma rede e os dispositivos de proteção geralmente estão ausentes ou projetados apenas para corrente de curto-circuito. Em prédios residenciais altos, também não há nada que impeça os moradores de usar lâmpadas mais potentes ou ligar eletrodomésticos com potência total maior do que aquela para a qual a rede foi projetada.

Nos dispositivos de cabo (contatos, interruptores, tomadas, etc.), são indicados os valores-limite de correntes, tensões, potência e nos terminais, conectores e outros produtos, além disso, as maiores seções transversais dos fios conectados. Para usar esses dispositivos com segurança, você deve ser capaz de decifrar esses rótulos.

Por exemplo, o interruptor está marcado como «6.3 A; 250 V «, no cartucho -» 4 A; 250 V; 300 W «, e na extensão -splitter -» 250 V; 6.3 A «,» 220 V. 1300 W «,» 127 V, 700 W «.«6,3 A» adverte que a corrente que passa pelo interruptor não deve exceder 6,3 A, caso contrário o interruptor irá superaquecer. Para qualquer corrente menor, a chave é adequada, pois quanto menor a corrente, menos o contato esquenta. A inscrição «250 V» indica que o interruptor pode ser utilizado em redes com tensão não superior a 250 V.

Se você multiplicar 4 A por 250 V, obtém 1.000, não 300 watts. Como associo um valor calculado a um rótulo? Devemos começar pelo poder. A uma tensão de 220 V, a corrente permitida é de 1,3 A (300: 220); em uma tensão de 127 V — 2,3 A (300-127). Uma corrente de 4 A corresponde a uma tensão de 75 V (300: 4). Inscrição "250 V; 6,3 A «indica que o dispositivo foi projetado para redes com tensão não superior a 250 V e corrente não superior a 6,3 A. Multiplicando 6,3 A por 220 V, obtemos 1386 W (1300 W, arredondado). Multiplicando 6,3A por 127V, obtemos 799W (700W arredondado). Surge a pergunta: não é perigoso arredondar dessa maneira? Não é perigoso porque após o arredondamento você obtém valores de potência mais baixos. Se a potência for menor, os contatos esquentam menos.

Quando uma corrente elétrica flui através da conexão de contato devido à resistência transitória da conexão de contato, a tensão cai, a potência e a energia são liberadas, fazendo com que os contatos aqueçam. Um aumento excessivo da corrente no circuito ou um aumento da resistência leva a um aumento adicional da temperatura do contato e dos fios condutores, o que pode causar um incêndio.

Nas instalações elétricas, são utilizadas conexões de contato permanente (solda, soldagem) e destacáveis ​​(com parafuso, plugue, mola, etc.) e contatos de dispositivos de comutação - chaves de partida magnéticas, relés, chaves e outros dispositivos especialmente projetados para fechamento e abertura de circuitos, isto é, para sua comutação. Em redes internas de energia desde a entrada até o receptor de eletricidade eletricidade a carga flui através de um grande número de conexões de contato.

Sob nenhuma circunstância os links de contato devem ser quebrados…. Os estudos realizados há algum tempo sobre equipamentos de redes internas mostram que, de todos os contatos examinados, apenas 50% atendem aos requisitos do GOST. Quando a corrente de carga flui em uma conexão de contato de baixa qualidade, uma quantidade significativa de calor é liberada por unidade de tempo, proporcional ao quadrado da corrente (densidade de corrente) e à resistência dos pontos de contato reais do contato.

Se os contatos quentes entrarem em contato com materiais combustíveis, eles podem pegar fogo ou queimar, e o isolamento dos fios pode pegar fogo.

O valor da resistência de contato depende da densidade de corrente, da força de compressão dos contatos (tamanho da área de resistência), do material de que são feitos, do grau de oxidação das superfícies de contato, etc.

Para reduzir a densidade de corrente no contato (e, portanto, a temperatura), é necessário aumentar a área de contato real dos contatos. Se os planos de contato forem pressionados um contra o outro com alguma força, os pequenos tubérculos nos pontos de contato serão levemente esmagados.Por causa disso, os tamanhos das áreas elementares de contato aumentarão e áreas de contato adicionais aparecerão, e a densidade de corrente, resistência de contato e aquecimento de contato diminuirão. Estudos experimentais mostraram que existe uma relação inversa entre a resistência de contato e a quantidade de torque (força de compressão). Com uma redução dupla no torque, a resistência da conexão de contato do fio APV com seção transversal de 4 mm2 ou dois fios com seção transversal de 2,5 mm2 aumenta de 4 a 5 vezes.

Para remover o calor dos contatos e dissipá-lo para o ambiente, são feitos contatos com uma determinada massa e superfícies de resfriamento. É dada atenção especial aos locais de conexão dos fios e sua conexão aos contatos dos dispositivos de entrada dos receptores elétricos. Nas extremidades móveis dos fios, são utilizadas orelhas de vários formatos e grampos especiais. A confiabilidade do contato é garantida por arruelas convencionais, acionadas por mola e com flanges. Após 3–3,5 anos, a resistência de contato aumenta cerca de 2 vezes. A resistência dos contatos também aumenta significativamente durante um curto-circuito como resultado de um curto efeito periódico da corrente no contato. Os testes mostram que as juntas de contato com arruelas elásticas têm a maior estabilidade quando expostas a fatores adversos.

Infelizmente, "economizar puck" é bastante comum. A arruela deve ser feita de metais não ferrosos, como latão. A arruela de aço é protegida com um revestimento anticorrosivo.