短絡、過負荷、過渡抵抗。火災安全対策
短絡とは何ですか、また短絡の原因は何ですか
配線の短絡は、ほとんどの場合、機械的損傷、経年劣化、湿気や腐食環境への曝露、および人間の不適切な行為の結果として生じる導電性部品の絶縁違反によって発生します。短絡があると増加します アンペア数、放出される熱の量は電流の二乗に比例することが知られています。したがって、短絡状態で電流が 20 倍に増加すると、放出される熱の量は約 400 倍になります。
ワイヤの絶縁に対する熱の影響により、その機械的特性と誘電特性が急激に低下します。たとえば、20℃での電気段ボール（絶縁材料として）の導電率を単位とすると、30℃、40℃、50℃の温度ではそれぞれ4倍、13倍、37倍に増加します。絶縁体の熱劣化は、特定のタイプおよびワイヤ断面積の長期許容を超える電流による電気ネットワークの過負荷が原因で発生することがほとんどです。たとえば、紙絶縁材を使用したケーブルの場合、その耐用年数はよく知られている「8 度の法則」に従って決定できます。温度が 8 ℃上昇するごとに、絶縁材の耐用年数は 2 倍減少します。ポリマー断熱材も熱劣化を受けます。
水分や腐食環境がワイヤの絶縁に与える影響は、表面に漏れが発生するため、その状態が著しく悪化します。結果として生じる熱により液体が蒸発し、断熱材に塩の痕跡が残ります。蒸発が止まると漏れ電流はなくなります。湿気に繰り返しさらされるとこのプロセスが繰り返されますが、塩濃度の増加により導電率が増加し、蒸発が終了した後でも漏れ電流が止まらなくなります。また、小さな火花が発生します。その後、漏れ電流の影響で絶縁体が炭化し、強度が失われ、絶縁体に発火する可能性のある局所的なアーク表面放電が発生する可能性があります。
電線の短絡の危険性は、次のような電流の発生の可能性によって特徴付けられます。 電線の絶縁体および周囲の可燃性の物体や物質の発火。外部の点火源によって点火されたときにワイヤの絶縁体が燃焼を広げる能力。短絡中の溶融金属粒子の形成、周囲の可燃性物質の発火（溶融金属粒子の膨張速度は11 m / sに達する可能性があり、その温度は2050〜2700℃です）。
電線が過負荷になった場合にも、緊急モードが発生します。誤った選択、消費者のスイッチオン、または故障により、ワイヤを流れる総電流が公称値を超えます。つまり、電流密度の増加（過負荷）が発生します。たとえば、長さは同じだが断面が異なる 3 本の直列接続されたワイヤに 40 A の電流が流れるとします。 4と1 mm2では、その密度は異なります：4、10、40 A / mm2。最後の部分は電流密度が最も高く、それに応じて電力損失も最大になります。断面積 10 mm2 のワイヤはわずかに発熱し、断面積 4 mm2 のワイヤの温度は許容レベルに達します。断面積 1 mm2 のワイヤの絶縁体は燃えてしまいます。
短絡電流と過負荷電流の違い
短絡と過負荷の主な違いは、短絡の場合は絶縁違反が緊急モードの原因であり、過負荷の場合はその結果であるという事実にあります。特定の状況下では、緊急モードの持続時間が長くなることによるワイヤやケーブルの過負荷は、短絡よりも火災の危険性が高くなります。
ワイヤーの母材は過負荷時の着火特性に大きく影響します。過負荷モードでのテスト中に得られた、APV と PV ブランドのワイヤの火災危険指標を比較すると、銅導線を使用したワイヤの絶縁体が発火する確率がアルミニウム線よりも高いことがわかります。
同様のショートパターンが観察されます。銅線を使用した回路におけるアーク放電の燃焼能力は、アルミニウム線を使用した場合よりも高くなります。たとえば、肉厚 2.8 mm の鋼管を、断面積 16 mm2 のアルミニウム線と断面積 6 mm2 の銅線で燃焼 (または表面の可燃性物質に点火) します。 。
電流多重度は、導体の所定の断面積における連続許容電流に対する短絡電流または過負荷電流の比率によって決まります。
ポリエチレンのシースを備えたワイヤやケーブル、およびワイヤやケーブルを敷設する際のポリエチレンパイプは、火災の危険性が最も高くなります。火災の観点から、ポリエチレンパイプ内での配線は、ビニルプラスチックパイプ内での配線よりも危険性が高いため、ポリエチレンパイプの適用範囲は非常に狭いです。過負荷は、原則としてすべての消費者が 1 つのネットワークから給電され、保護装置が存在しないか、短絡電流専用に設計されていることが多い民間住宅の建物では特に危険です。高層住宅の建物では、居住者がより強力なランプを使用したり、ネットワークの設計上の合計電力を超える総電力で家庭用電化製品の電源を入れたりすることを妨げるものは何もありません。
ケーブルデバイス（接点、スイッチ、ソケットなど）には電流、電圧、電力の制限値が表示され、端子、コネクタ、その他の製品には接続されたワイヤの最大断面積が表示されます。これらのデバイスを安全に使用するには、これらのラベルを解読できる必要があります。
たとえば、スイッチには「6.3 A」とマークされています。 250 V «、カートリッジ上 -» 4 A; 250V; 300 W«、および拡張子-スプリッター-» 250 V; 6.3 A «、» 220 V、1300 W «、» 127 V、700 W «。「6.3 A」は、スイッチを流れる電流が 6.3 A を超えないよう警告します。6.3 A を超えないと、スイッチが過熱します。電流が低いほど接点の発熱が少なくなるため、電流が低い場合にはスイッチが適しています。 «250 V» という表記は、スイッチが 250 V を超えない電圧のネットワークで使用できることを示します。
4 A に 250 V を掛けると、300 ワットではなく 1000 ワットになります。計算された値をラベルに関連付けるにはどうすればよいですか?私たちは権力から始めなければなりません。 220 V の電圧では、許容電流は 1.3 A (300: 220) です。 127 V — 2.3 A (300-127) の電圧で。 4 A の電流は 75 V (300:4) の電圧に相当します。碑文「250 V; 6.3 A «は、デバイスが電圧 250 V 以下、電流 6.3 A 以下のネットワーク用に設計されていることを示します。6.3 A に 220 V を掛けると、1386 W (1300 W、四捨五入) になります。 6.3A に 127V を掛けると、799W (700W 四捨五入) になります。このように丸めるのは危険ではないのか、という疑問が生じます。丸め後はパワー値が低くなるため、危険ではありません。電力が少ないと、接点の発熱も少なくなります。
接点接続の過渡抵抗により接点接続に電流が流れると、電圧が降下し、電力とエネルギーが放出され、接点が発熱します。回路内の電流が過度に増加したり、抵抗が増加すると、コンタクト線やリード線の温度がさらに上昇し、火災の原因となることがあります。
電気設備では、永久接点接続（はんだ付け、溶接）および取り外し可能（ネジ、プラグ、スプリングなどによる）およびスイッチング装置の接点が使用されます - 磁気スターター、リレー、スイッチ、および電気の開閉のために特別に設計されたその他の装置回路、つまり転流用です。電力の入口から受電器までの内部電力網内 電気 負荷は多数の接点接続を通って流れます。
いかなる状況であっても、連絡先リンクが壊れてはなりません…。少し前に内部ネットワークの機器に関して実施された調査では、調査されたすべての連絡先のうち、GOSTの要件を満たしているのは50％のみであることが示されています。品質の悪い接触接続に負荷電流が流れると、単位時間当たりかなりの量の熱が放出され、電流 (電流密度) の 2 乗と実際の接触点の抵抗に比例します。
高温の接点が可燃物と接触すると、発火または焦げたり、電線の絶縁体に引火したりすることがあります。
接触抵抗の値は、電流密度、接触子の圧縮力（抵抗領域のサイズ）、接触子の材質、接触面の酸化の程度などによって異なります。
接点内の電流密度（したがって温度）を下げるには、接点の実際の接触面積を増やす必要があります。接触面がある程度の力で互いに押し付けられると、接触点の小さな結節がわずかに潰れます。このため、接触要素領域のサイズが増加し、追加の接触領域が発生し、電流密度、接触抵抗、および接触発熱が減少します。実験研究により、接触抵抗とトルク量（圧縮力）の間には反比例の関係があることが示されています。トルクが 2 倍に減少すると、断面積 4 mm2 の APV ワイヤまたは断面積 2.5 mm2 の 2 本のワイヤの接触接続の抵抗は 4 ～ 5 倍に増加します。
接点から熱を除去して環境に放散するために、一定の質量と冷却面との接点が作成されます。ワイヤの接続場所および電気受信機の入力装置の接点への接続には特に注意が払われます。ワイヤーの可動端には、さまざまな形状の耳と特別なクランプが使用されます。接点の信頼性は、バネ式のフランジ付きの従来のワッシャーによって確保されています。 3～3.5年経過すると接触抵抗は約2倍に増加します。接点の抵抗も、接点にかかる電流の短い周期的な影響により、短絡中に大幅に増加します。試験によれば、弾性ばね座金を使用した接触ジョイントは、悪影響にさらされた場合に最も安定性が高いことが示されています。
残念なことに、「パック節約」は非常に一般的です。ワッシャーは真鍮などの非鉄金属製のものを使用してください。スチールワッシャーは防食コーティングで保護されています。