Ток короткого замыкания аккумулятора что это

Ток короткого замыкания аккумулятора что это

В любом автомобиле возможно короткое замыкание аккумулятора, которое может привести к неприятным последствиям. Чтобы его избежать, рекомендуется знать основные причины и признаки.

Ток короткого замыкания автомобильного аккумулятора

В нормальном состоянии пластины с положительным и отрицательным зарядом в аккумуляторе изолированы друг от друга.

Если по каким-то причинам между ними происходит соединение, обеспечивающее течение электротока – происходит короткое замыкание (КЗ).

Это очень опасное техническое явление, которое не только разрушает сам аккумулятор, но и может навредить здоровью человека. Батарея после этого не подлежит ремонту и восстановлению.

Причины и признаки короткого замыкания

Каждому автовладельцу рекомендуется хорошо знать все основные признаки КЗ аккумулятора, чтобы уметь вовремя распознать приближение этой ситуации и успеть снять батарею до того, как произойдет самое неприятное.

• искривление металлических пластин, происходящее из-за нарушения правил эксплуатации или естественного износа материалов;
• окислительные процессы, вследствие которых частицы свинца смещаются с пластин, накапливаются между ними, образуя соединяющий мостик-проводник;
• шлам (мусор, частички материалов), накапливающийся на дне, провоцирующий замыкание нижней части сеток – это чаще всего происходит у старых АКБ, выработавших свой ресурс;
• случайное попадание посторонних предметов внутрь, происходящее из-за небрежной работы при техническом обслуживании и зарядке батареи;
• механические повреждения, происходящие из-за резких маневров автомобиля в движении, если батарея плохо закреплена;
• регулярная сильная разрядка, происходящая из-за неисправного генератора;
• нарушения правил сборки устройства на заводе-изготовителе.

Самый первый сигнал о неисправности – это если заряженный аккумулятор не запускает двигатель.

Другие признаки короткого замыкания:

• снижение плотности электролита;
• падение электрического напряжения;
• изменение нормального тока;
• нагрев корпуса при работе;
• нарушение цепи аккумулятора, быстрая потеря зарядки.

В старых аккумуляторах возможность КЗ является естественным «возрастным» состоянием.

Для проверки состояния АКБ можно самостоятельно сделать предварительные выводы, если обратить внимание на несколько факторов:

• напряжение резко падает до 9-10 Вольт и ниже при проверке нагрузочной вилкой;
• электролит кипит в замкнутой банке при проверке вилкой (если АКБ не имеет пробок, которые нельзя открутить, чтобы посмотреть на состояние электролита – кипение можно услышать, если создать полную тишину);
• электролит кипит при подаче напряжения в 14 В.

Если АКБ разряжена, то перед такой проверкой его надо зарядить. Если мостик между пластинами находится в начальной стадии формирования, то быстрой разрядки батареи не произойдет, и такая проверка не выявит признаки КЗ. В этом случае надо обратить внимание на то, как быстро разряжается батарея после полной зарядки в состоянии покоя. Если при неработающем двигателе за 3-4 суток падает напряжение – АКБ неисправна.

Чтобы избежать короткого замыкания, рекомендуется:

• избегать превышения зарядки;
• устанавливать правильное значение тока при зарядке;
• избегать попадания мусора, пыли, посторонних предметов внутрь;
• избегать падения батареи, ударов, опрокидывания набок, переворачивания;
• содержать в чистоте корпус и особенно клеммы;
• регулярно проверять плотность электролита, напряжение, уровень зарядки.

Если часто происходит перезарядка, то свинцовые пластины могут получить повреждения.

Корпус должен быть ровным и исправным, без вмятин, искривлений и прочих дефектов. Иначе батарея может неожиданно выйти из строя. На корпусе не должно быть пыли, грязи, капелек масла и других рабочих жидкостей. Клеммы со временем начинают окисляться. Их нужно очищать. Крепление должно быть прочным — клеммы должны прилегать к свинцовым наконечникам максимально плотно.

Опасность и последствия для аккумулятора и машины

Если короткое замыкание все-таки произошло, то могут быть следующие последствия:

• полный выход АКБ из строя;
• пожар;
• выход из строя бортового компьютера, сигнализации и всей остальной автомобильной электроники;
• сгорание предохранителей;
• поломка генератора.

В интернете много советов о том, как восстановить батарею, в которой произошло КЗ. Но большинство специалистов не рекомендуют пытаться самостоятельно выполнять какие-то действия. Это не только бесполезно, но и опасно. Можно повредить автомобиль, можно получить травмы.

Вышедшую из строя АКБ нужно снять с машины и сдать в утиль. Ни в коем случае нельзя выкидывать его на свалку! В состав батареи входит много вредных для окружающей среды веществ. Разборкой этих устройств должны заниматься только сотрудники специальной фирмы, которая имеет соответствующую лицензию, и в которой есть необходимое оборудование, инструменты, защитные средства.

Жители Москвы могут обратиться в ООО «Стандарт». Здесь можно сдать старые АКБ в любом состоянии и получить за них хорошие деньги.

© 2020 Общество с ограниченной ответственностью «СТАНДАРТ».
ИНН 7703804390. КПП 770901001. ОГРН 1147746016945 от 16.01.2014
109147, г. Москва, ул. Воронцовская, д. 35Б, корпус 1, пом. 1, ком. 37
Лицензия Департамента Росприроднадзора по Центральному федеральному округу № 077 824 от 08.09.2016
Лицензия Министерства потребительского рынка и услуг Московской области № 349 от 26.11.2015
Внимание! Информация и цены, размещенные на настоящем сайте, носят информационный характер
и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями ч.2 ст.437 ГК РФ.
Для получения точных сведений обратитесь за справкой по указанному номеру телефона
или используйте специальные контактные формы размещенные на сайте.

Источник

Короткое замыкание сети или других источников питания

Под коротким замыканием (КЗ) понимают особый случай, когда соединены 2 проводника электрического тока разных потенциалов или фаз электрического прибора между собой или землей. В месте соединения проводников происходит резкое увеличение значения силы электрического тока с превышением максимально допустимого параметра. Это приводит к остановке нормального функционирование прибора и смежных элементов.

По упрощенной формулировке представленный тип замыкания является любым нештатным и незапланированным соединением проводников электричества, имеющих разное значение потенциала. Это могут быть, к примеру, фаза и ноль, что приводит к образованию токов разрушительного действия.

Явление опасно для здоровья человека и его имущества. КЗ вызывает не только сбой оборудования, остановку работы электроприборов. Если пренебрегать правилами безопасности, то это потенциально может обернуться полным выходом из строя аппаратов или их отдельных частей с невозможностью восстановления. Также может возникнуть возгорание, приводящее к пагубным последствиям для жизни людей, их имущества и окружающей среды.

Расчет тока короткого замыкания

Чтобы понимать, почему возникает этот процесс, необходимо провести расчет значений токов короткого замыкания. Для этого надо знать закон Ома: «Значение силы тока в некотором промежутке электрической цепи является прямо пропорциональным значению напряжения и обратно пропорциональным сопротивлению тока на этом промежутке». Это основополагающий закон электрики, который изучается даже в школьной программе. Для большей наглядности, следует обозначить его формулой: I=U/R, где:

• I — сила тока;
• U — напряжение на участке цепи;
• R — сопротивление.

Любое электрооборудование, подключенное к бытовой или промышленной электрической цепи, является активным сопротивлением. Параметр напряжения сети бытового назначения — 220 В (в некоторых случаях 230 В). Представленное значение неизменно. Чем выше значение сопротивления прибора (проводника или некоторого материала), подключенного к электропитанию, тем меньшей будет величина электрического тока.

Для расчёта тока короткого замыкания лучше воспользоваться более «продвинутой» формой закона Ома, называемой законом Ома для полной цепи.

Эта форма закона Ома также изучается в школьной программе, однако мало кто о ней помнит. А ведь именно она применяется для расчёта тока КЗ. Дело в том, что если сопротивление внешних элементов цепи равно 0, то странного деления на ноль не появится, а вместо этого ток будет вполне конкретно и точно вычисляем как результат деления ЭДС источника на внутреннее сопротивление источника напряжения:

Iкз=ε / r

Конечно в случае, если КЗ возникает в доме или квартире — от места замыкания до точки возникновения ЭДС ток проходит через проводку. И неважно, медные это провода или изготовленные из алюминия — они обладают сопротивлением. И в таком случае R не равно нулю. Чему же оно равно — читаем дальше.

Пример 1. Сеть с напряжением 220–230В

Давайте возьмем для конкретного примера: длину проводки 100 м и площадь сечения проводов 2,5 мм² и затем посмотрим каково же будет их сопротивление в случае, если они сделаны из меди.

Формула, также известная из учебника физики любой самой средней школы, гласит:

R=ρ·L/S,

ρ — удельное сопротивление меди, равное приблизительно 0,017–0,018 Ом·мм²/м;

L — длина проводника, выраженная в метрах;

S — площадь проводника, выраженная в мм².

Учтем, что подводящих электроэнергию провода не один, а два (ток приходит по одному проводу и уходит по второму), поэтому длина провода L при расчёте удваивается:

R=0.018·2·100/2,5=1,44 Ом

Итак, теперь видно, что провода имеют достаточно большое сопротивление. Чтобы теперь прикинуть ток КЗ можно воспользоваться законом Ома. Внутреннее сопротивление источника питания нам не известно, но как видно из формулы закона Ома для полной цепи, что чем оно больше, тем меньше будет ток КЗ. Следовательно, приняв r=0 мы найдем максимально возможный ток КЗ при вычисленном R=1,44 Ом.

Также примем, что напряжение питания в сети также максимально возможное, и составляет 230+10%=253 В. В таком случае ток короткого замыкания будет равен:

Iкз=253/1,44 = 175,7 А

Итак, мы провели расчет для конкретного питающего проводника. Для проводки с другими параметрами вычисление может быть произведено аналогичным образом.

Пример 2. Аккумуляторная батарея

Если КЗ возникает непосредственно у источника ЭДС (с таким явлением мы можем встретиться в случае «коротыша» бытового или автомобильного аккумулятора или батареи питания), то в таком случае внешнее сопротивление R≈0. Следовательно, для расчета понадобится знать внутреннее сопротивление r максимально точно (иначе опять возникнет деление на ноль и ничего стоящего мы не насчитаем). Вычислить его не составит труда, если у вас имеется сопротивление (резистор) и мультиметр.

Теперь давайте рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется автомобильный аккумулятор на 12В. Как необходимо действовать, чтобы определить его ток КЗ.

Нам понадобится резистор номиналом 10 Ом на 15Вт, который поможет выполнить необходимый эксперимент:

1. Измеряем напряжение питания аккумулятора в режиме холостого хода (без нагрузки) мультиметром, допустим мы получили значение 11,85 В.
2. Далее подключаем в качестве нагрузки резистор 10 Ом 15Вт и замеряем мультиметром ток. Получили 1,07 А.
3. Не отключая резистор на 100 Ом измеряем падение напряжения на клеммах аккумулятора. Пусть будет 10,8 В.
4. Теперь можно вычислить внутреннее сопротивление: r=11,85–1,07·10,8=0,3 Ом.
5. Теперь можно определить ток КЗ: Iкз=11,85/0,3 = 39,5 А

Если вы ещё не догадались что за формулы были применены, то вот подсказки:

r=Uхх–Iн·Uн,

Iкз=Uхх/r,

Uхх — напряжение холостого хода источника питания;

Iн — ток, отдаваемый источником питания под нагрузкой;

Uн — напряжение источника питания под нагрузкой.

Как видно из формул, само значение нагрузки знать не нужно, тем не менее оно подбирается таким образом, чтобы погрешность измерения прибора не давала слишком большой разброс результата (если нагрузка будет незначительно «просаживать» напряжение источника питания, то есть Uхх≈Uн, то точность результата будет крайне низкой).

Причины возникновения КЗ

Теперь кратко пробежимся по возможным причинам возникновения КЗ.

Распространенные причины появления КЗ следующие:

• устаревшая проводка;
• механические повреждения внутри цепи;
• неправильная организация электрических проводов;
• нарушение правил эксплуатации электроприбора;
• бесконтрольное увеличение показателя мощности приборов;
• несоблюдение норм строительства.

Отрицательное воздействие КЗ для человека и его имущества

КЗ, в зависимости от места возникновения, приводит к пагубным последствиям для имущества и безопасности жизни человека. К таковым относят:

• обгорание и выход из строя электрических приборов;
• воспламенение электрической проводки;
• снижение напряжения электросети (в промышленных условиях приводит к остановке работы предприятий);
• падение эффективности работы систем электроснабжения;
• возникновение электромагнитного воздействия приводит к нарушению функционирования коммуникаций, расположенных под землей.

Виды КЗ

Электричество используется повсеместно и бытовой и промышленной сфере. Чтобы свести риск появления короткого замыкания к минимуму, разработан ряд мероприятий и устройств по обеспечению защиты от КЗ. Однако, чтобы точно понимать в каком случае и какой прибор использовать, нужно знать виды замыкания. Основными из них являются:

• в цепях постоянного тока;
• в цепях переменного тока (между: фазой и землей, двумя разными фазами, тремя фазами, двумя разными фазами и землей, тремя фазами и землей).

Доля однофазных КЗ составляет 65% повреждений, 2 фазы с землей — 20%, двухфазных — 10%, трехфазных — 5%. Часто случаются сложные виды повреждений, сопровождающиеся многократной несимметрией. Это означает тип замыкания различных фаз, происходящего в нескольких точках единовременно.

Методы поиска короткого замыкания

Заранее найти место возникновения этого явления довольно сложно. В большинстве случаев до него нет дела ни специалистам, ни обычным пользователям. Однако это поможет вовремя нейтрализовать его, что приведет к невозможности появления пагубных последствий. Благодаря своевременному реагированию, экономятся финансовые средства и время. Методов как определить короткое замыкание существует несколько:

• визуальный осмотр проводки (на не должно быть разрывов и оголенных проводов);
• использование мультиметра или мегаомметра;
• по звуку;
• исключение.

Провода, являющиеся составной частью токоведущего кабеля, могут соприкасаться между собой. Если они оголены, то именно это и является явной причиной КЗ. Подобные повреждения, как правило, находятся в распределительных коробках и других узлах электроснабжения (розетки, выключателях и так далее). Подгорелая изоляция кабеля — явное место, где потенциально может образоваться КЗ.

Применение специальных приборов помогает измерить значение сопротивления цепи. В их составе имеется 2 провода: один из них подключается к фазе, а другой — к нолю (далее к заземлению). Если на дисплее прибора отображается 0, значит целостность проводки в норме, если какое-либо другое значение — контакты соприкасаются. Обратите внимание, что напряжение мультиметра довольно маленькое. Им можно измерять цепи, протяженностью не более 3 метров.

Поиск места возникновения короткого замыкания по звуку — народный метод определения этого явления. Для этого необходимо тщательно прислушиваться у всех соединений. В месте контакта будет слышно характерное потрескивание. Иногда возникает запах горелой пластмассы и изоляции. Пользоваться таким способом нахождения КЗ следует пользоваться только в крайнем случае при недоступности других методов.

Очень часто бывает, что виновником является подключенный электроприбор. Его включение сразу приведет к срабатыванию предохранителя. Это приведет к моментальному отключению электроснабжения участка. Найти такой прибор можно методом исключения, поочередно включая все устройства.

Специалисты настоятельно рекомендуют не применять устаревшие способы поиска КЗ. В большинстве случаев они не показывают должной точности и эффективности. Если возникла необходимость найти место КЗ, необходимо пригласить профессионалов, которые будут использовать качественное и точное оборудование.

Защита от КЗ

Для защиты от КЗ существуют различные устройства:

• автоматические выключатели;
• автоматические выключатели с автоматическим возвратом во включенное состояние;
• УЗО;
• плавкие предохранители;
• «пробки»;
• самовосстанавливающиеся предохранители.

В представленной схеме участвуют стабилитрон и диоды, защищающие светодиоды от воздействия обратных токов. За ограничение тока в системе защиты отвечают 2 резистора. Предохранитель должен быть самовосстанавливающегося типа, номиналы элементов должны подбираться индивидуально в зависимости от условий.

Эффективный способ защиты от представленного явления — применение реактора, ограничивающего ток. Он применяется в системе защиты электрических цепей, где величина КЗ может быть такой силы, с которой обычное оборудование не справится.

Ректор имеет вид катушки с сопротивлением индуктивного типа, подключенной к сети по последовательной схеме. Приемлемое функционирование цепи позволяет соблюдать уровень падения напряжения реактора около 4%. При образовании КЗ основная часть напряжения поступает на это устройство. Такое оборудование бывает масляного и бетонного типов. Каждый из них применяется в зависимости от типа электропроводки и питаемого ею оборудования.

Полезное КЗ

Ток, возникающий по причине подобного явления, может принести не только разрушение, но и пользу. Существует ряд оборудования, функционирующего в условиях повышенного значения тока. Классическим примером таких устройств является электродуговая сварка. Ее работа обусловлена соединением сварочного электрода и контура заземления.

При существенных перегрузках функционирование таких аппаратов кратковременно. Его обеспечивает сварочный трансформатор большой мощности. В месте, где происходит соприкосновение 2 электродов происходит выработка тока довольно значительной силы. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии, которой достаточно для плавления металла в области соприкосновения. Таким процессом обеспечена работа сварки. Шов получается аккуратным, долговечным и прочным.

Видео по теме

Источник