Почему короткое замыкание опасно для аккумуляторов кратко

Обновлено: 06.07.2024

Короткое замыкание является одной из самых опасных неисправностей электрической цепи. Оно может возникать, когда с проводом соединены проводники с недостаточным сопротивлением.

В основном сопротивление замыкающего проводника значительно ниже, чем общее сопротивление цепи или источника тока. Отсюда появляется очень большой ток, приводящий к нагреванию источника. В лучшем случае замыкание просто испортит прибор и сделает его непригодным, но ведь может возникнуть и пожар.

Самым опасным считается короткое замыкание электрической сети, потому что она имеет низкое сопротивление. Большинство пожаров возникает при замыкании электропроводки. Чтобы не допустить этого, в цепи обычно используются плавкие предохранители или автоматы, которые при слишком большом токе просто отключают напряжение.

Для того чтобы понять что такое короткое замыкание, необходимо рассматривать это явление не как физический процесс перемещения тока, а как работу конкретной электрической системы. Коротким замыкание может быть только в полностью сформированной электрической сети.

Что такое короткое замыкание

Проблема заключается не только в том, что при коротком замыкании потребители не получают энергию, но и в разрушении всей системы

Каждая электрическая цепь рассчитана на определённое количество потребителей, длину и состояние проводников, напряжение и другие специфические характеристики. До тех пор, пока в этой цепи всё соответствует системным признакам, потребители электроэнергии не знают проблем.

При соединении проводников там, где этого быть не должно, вся система меняется. Ток перемещается по короткому пути, в то время как вся электрическая сеть обесточивается.

Дело в том, что при соединении проводников сила тока в короткой системе резко увеличивается, это приводит к перегреву проводов и возгоранию. Часть проводников системы разрушается, в результате чего прохождение электроэнергии по цепи прекращается, а возгорание может перейти в пожар.

Причины возникновения

Короткое замыкание обычно возникает там, где нарушается изоляция между проводами. В результате они соединяются, а ток направляется по другой цепи. Нарушение изоляции может возникнуть по причинам:

износа системы и старения изолирующих материалов;
резкого скачка напряжения;
механического нарушения целостности изоляции;
попадания молнии в электрическую сеть;
подключения к сети неисправного оборудования (КЗ возникает в приборе, что сказывается и на состоянии сети);
ошибки при монтаже оборудования.

Если обобщить все причины, то наиболее распространённым следует считать действия человека. На втором месте оказывается износ системы. Третье место занимает фактор стихийного бедствия, то есть молнии, землетрясения, наводнения и т. д.

Чем опасно короткое замыкания и что делать, если оно возникло

Перед тем как тушить возгорание, необходимо обесточить сеть

Главная опасность при укорачивании электрической цепи состоит в прохождении электричества через человека, а также в появлении очага возгорания. По сравнению с этим отсутствие электроэнергии у потребителей окажется мелочью, недостойной внимания.

Если произошло КЗ, необходимо следовать алгоритму:

Обесточить сеть.
Вытащить все вилки из розеток.
Вызвать экстренные службы — электриков, пожарных, врачей.

Если человек, получивший удар током, жив и находится в сознании, то его не стоит трогать до прибытия скорой помощи. При угрозе жизни следует провести комплекс реанимационных мероприятий.

Короткое замыкание — это чрезвычайная ситуация. Действовать в ней нужно грамотно и быстро, но без суеты и паники, стараясь свести к минимуму негативные последствия этого явления.

Сложно представить себе современный автомобиль с ДВС без стартерного аккумулятора. Эти батареи устанавливаются на легковые и грузовые машины. Самые распространённые варианты рассчитаны на работу с напряжением бортовой сети 12 В.

АКБ называют именно 12-вольтными, хотя по факту полностью заряженная батарея выдаёт около 12,7 В.

Конструктивно батарея состоит из 6 секций. Каждая из них выдаёт около 2,1–2,2 В. Это и позволяет в сумме получить необходимые 12,6–12,8 В. Но случается так, что одна из банок (секций) замыкает. То есть она перестаёт отдавать напряжение. И даже при условии полного заряда АКБ с замкнутой банкой будет показывать напряжение около 10–11 В. С таким аккумулятором запустить двигатель крайне проблематично, практически невозможно.

Характерные признаки

Не все понимают, как узнать, замкнутый стартерный аккумулятор либо же нет.

Для этого нужно лучше узнать строение АКБ. Большинство батарей, используемых в автотранспорте, являются одной из многочисленных вариаций свинцово-кислотных аккумуляторов. Внутри находятся разнополярные пластины из свинца, которые покрываются специальными легирующими добавками. Это могут быть сурьма, кальций, серебро и пр. Помимо свинца, огромную роль играет электролит. Это смесь из серной кислоты и дистиллированной воды.

Каждая из 6 секций накапливает энергию, что происходит за счёт протекающих электрохимических процессов. Эти банки соединяются между собой последовательно. За счёт этого их напряжение суммируется. Из каждой банки выделяется около 2,1 В, что в сумме даёт 12,6 В напряжения в АКБ.

Теперь к вопросу о том, как можно понять, что аккумулятор на авто замкнутый. Замыкание может происходить в результате сближения пластин в банках, вздутия стенок, падения уровня электролита.

Замыканием называют ситуации, когда конструктивно разъединённые пластины с положительным и отрицательным зарядом под действием тем или иных факторов соприкасаются. Именно соединение плюса и минуса ведёт к своего рода короткому замыканию.

Такое случается, когда от пластины отваливается кусок свинца, либо свинец постепенно осыпается, накапливается на дне и в определённый момент выступает как перемычка, замыкающая пластины плюс и минус.

Автомобилисту следует знать, как определить короткое замыкание в аккумуляторе. Сделать это можно несколькими способами. На замыкание указывает несколько характерных признаков:

при замерах напряжения оно значительно падает в сравнении с нормальными показателями;
корпус аккумулятора по время работы и при зарядке сильно нагревается; не дают желаемого результата;
не удаётся провернуть стартер.

Если перечислять признаки замкнутых банок аккумуляторов, также стоит добавить к этому спинку появление неприятного запаха. Он напоминает запах тухлых яиц. Это связано с выделением сероводорода. Но подобное явление наблюдается не всегда.

При наличии подозрений о неполадках АКБ следует проверить стартерный аккумулятор на замыкание. Причём сделать это можно своими руками в гаражных условиях.

К сожалению, замкнутость батареи часто ведёт к одному и тому же финалу. Это необходимость утилизации и замены аккумулятора. Потому, даже если удастся проверить самому, замкнута ли та или иная банка автомобильного аккумулятора, нет никаких гарантий, что АКБ получится вернуть к работе.

Заметив хотя бы один из рассмотренных признаков, следует приступать к проверке.

Почему так происходит

Логично возникает вопрос: почему в автомобильном аккумуляторе стартерного типа иногда замыкает та или иная банка.

В основном это обусловлено действиями самих автомобилистов, которые банально не соблюдают прописанные производителем инструкции по эксплуатации источников питания.

Пластины располагаются достаточно близко друг к другу, но при этом разделены, что обеспечивает стабильное протекание электрохимических реакций. Но при нарушении правил эксплуатации пластины начинают осыпаться, уровень электролита падает, противоположно заряженные пластины контактируют между собой.

Существуют некоторые причины возможного замыкания стартерного аккумулятора. Но не все они связаны с автовладельцами:

Заводской брак. Не исключено, что замыкание пластин аккумулятора может произойти именно по вине изготовителя АКБ. Эти причины проявляются не так часто, если покупать батареи от проверенных компаний. Но всё же и такая вероятность есть. Отвечать за последствия должен производитель, поскольку замыкание банок в результате заводского брака является гарантийным случаем.
Физический удар по корпусу. Такое возможно при столкновениях, в результате серьёзных ДТП. В итоге пластины смещаются, возникает замыкание.
Хронический перезаряд и недозаряд. Именно эта причина встречается на практике чаще остальных. В основном автомобилисты эксплуатируют АКБ, которая находится в состоянии постоянного недозаряда. Это провоцирует сульфатацию, осыпание пластин со всеми вытекающими последствиями. Постоянный перезаряд возможен из-за проблем с генератором, диодным мостом и регулятором напряжения.

Вне зависимости от причин, дальнейшие действия можно разделить на 2 варианта. Это либо утилизация АКБ и покупка новой батареи, либо же попытка восстановить аккумулятор и продлить срок его службы.

Проверка АКБ на замкнутость

Теперь конкретно о том, как можно определить в аккумуляторе замкнутую банку. Самый простой способ заключается в обращении к специалистам. Они за определённую плату возьмут батарею на тестирование и в течение некоторого времени вынесут вердикт.

Но проверить АКБ на возможное замыкание вполне реально своими силами, используя практически подручные средства и стандартный набор инструментов, доступный каждому автолюбителю. Есть несколько способов, как самому проверить, не замкнул ли аккумулятор. Каждый вариант имеет свои особенности и сложности в плане самостоятельной реализации:

Случается и так, что проверка показывает наличие замкнутой банки. И тут у автомобилистов возникает закономерный вопрос о том, что им делать дальше.

Потенциально восстановить АКБ можно. Но это актуально в основном для специалистов и в условиях мастерских, где присутствует соответствующее оборудование.

При этом автолюбители, которые любят покопаться в машине, нашли способ своими руками реанимировать АКБ с замкнутой банкой.

Нет никаких гарантий, что представленный метод восстановления поможет. Автомобилист делает это на свой страх и риск, принимая на себя всю ответственность.

Заниматься восстановлением или нет, дело лично каждого.

Как проводится восстановление

Далее подробно о том, что делать, если одна банка аккумулятора замкнула.

Обычно в такой ситуации советуют не пытаться реанимировать батареи, а заняться поисками нового аккумулятора. Ведь вероятность того, что удастся успешно восстановить замкнутую банку, не так велика.

Но находятся те, кто готов устранять последствия самостоятельно, не торопясь с утилизацией и покупкой новой АКБ. На практике замыкание пластин – ещё не окончательный приговор для аккумулятора. Но многое зависит от конкретной причины:

при повреждении корпуса заниматься восстановлением крайне опасно;
если это заводской брак, АКБ стоит сдать продавцу, потребовать обратно деньги либо обменять на новую батарею без доплаты;
при хроническом недозаряде или перезаряде сначала нужно устранить причину такого явления, после чего попытаться восстановить банку.

Получается, что восстановить аккумулятор, который замкнул, можно лишь в одной ситуации. И тут каждый автомобилист должен сам решить, что ему делать в сложившейся ситуации.

Чтобы устранить последствия замыкания секции аккумуляторной батареи, необходимо:

Определить, какая именно банка не функционирует, воспользовавшись предложенными методами диагностики и опираясь на характерные симптомы.
Далее нужно полностью слить электролит именно из проблемной банки. Все остальные секции трогать не требуется. Слив выполняется не путём переворачивания корпуса, поскольку это опасно. Лучше воспользоваться шприцем или аналогичным приспособлением, позволяющим откачать весь электролит.
Сверху над проблемной секцией нужно вырезать кусочек пластика, чтобы через полученное отверстие удалось извлечь пластины.
Перемычки с соседними секциями следует обязательно отсоединить. Некоторые просто их перерезают.
Затем аккуратно извлекается пакет свинцовых пластин. Только не голыми руками. Пластины нужно промыть под проточной водой, удалить остатки кислоты.
Теперь внимательно изучается состояние всех пластин. Это даст понять, где именно возникло замыкание. Если это стало результатом скопления осадка, потребуется промыть на дне всю муть.
После восстановления пластин они опускаются обратно на своё место. Заливается электролит, закрывается вырезанная пластиковая крышка. Её обязательно нужно припаять, добившись герметичности.
Далее остаётся только зарядить восстановленный аккумулятор.

Если после зарядки напряжение восстановится до требуемых 12,5–13 В, можно продолжить эксплуатацию АКБ.

Замыкание банки аккумуляторной батареи не всегда ставит крест на её дальнейшей работе. Но важно быть готовым к тому, что реанимация не даст желаемого результата, и АКБ придётся утилизировать.

Короткое замыкание (КЗ) в аккумуляторе – это как состояние комы у человека. Теоретическая возможность возврата к нормальной деятельности существует, но скорее всего, замкнувший аккум больше не заработает. Возникает КЗ из-за соединения двух точек электрической цепи с разными потенциалами. В аккумуляторе оно может произойти по причине замыкания положительного и отрицательного токоотводов металлическим предметом. Однако, чаще всего причины короткого замыкания внутри батареи, и увидеть их не так просто.

Почему происходит короткое замыкание АКБ?

Как воскресить аккумулятор после короткого замыкания?

Мы уже говорили, что заставить работать аккумулятор в состоянии КЗ не проще, чем вывести тяжело раненного человека из комы. А с современными батареями – максимально закрытыми, без видимых контактов банок на крышке, и, иногда даже, без пробок, — замыкание становится приговором.

Но все-таки, два способа попытаться воскресить АКБ существует. Один достаточно прост, другой – экстремален.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ – это электрическое соединение разных фаз или потенциалов электроустановки между собой или с землей, не предусмотренное в нормальном режиме работы, при котором в проводниках, в месте контакта, резко возрастает сила тока, превышая максимально допустимые величины.

Если же говорить простым языком, короткое замыкание – это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи.

Как вы заметили, акцент на том, что короткое замыкание в электрической цепи - это именно незапланированный, не предусмотренный процесс, сделан не зря, ведь, по большому счету, контролируемое замыкание (некоторые еще назывыают его по-аналогии длинным) запускает электроприборы. Все они включаются в розетку, и, так или иначе, фазный провод, посредством электроприбора соединяется с нулевым, но короткого замыкания при этом не происходит, давайте разберемся почему.

Почему происходит короткое замыкание

I=U/R

где I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление.

Любой электроприбор в квартире, включающийся в розетку, это активное сопротивление (R – в формуле), напряжение в бытовой электросети вам должно быть известно – 220В-230 В и оно практически не меняется. Соответственно, чем выше сопротивление электроприбора (или материала, проводника и т.д.) включаемого в сеть, тем меньше величина тока, так, как зависимость между этими величинами обратно пропорциональная.

Теперь представьте, что мы включаем в сеть электроприбор практически без сопротивления, допустим его величина R=0.05 Ом, считаем, что тогда будет с силой тока по закону Ома.

I=220В(U)/0,05(Ом)=4400А

В результате получается очень высокий ток, для сравнения стандартная электрическая розетка в нашей квартире, выдерживает лишь ток 10-16А, а у нас по расчетам 4,4 кА.

Современные медные провода, используемые в проводке, имеют настолько хорошие показатели электрической проводимости, что их сопротивление, при относительно небольшой длине, можно принять за ноль. Соответственно, прямое соединение фазного и нулевого провода, можно сравнить, с подключением к сети электроприбора, с очень низким сопротивлением. Чаще всего, в бытовых условиях, мы сталкиваемся именно с таким типом короткого замыкания.

Конечно, это очень грубый пример, в реальных условиях, при расчете силы тока при коротком замыкании, учитывать приходится гораздо больше показателей, таких как: сопротивление всей линии проводов, идущих к вам, соединений, дополнительного оборудования сети и даже дуги образующейся при коротком замыкании, а также некоторых других.Поэтому, чаще всего, сопротивление будет выше тех 0,05 Ом, что мы взяли в расчете, но общий принцип возникновения КЗ и его разрушительных эффектов понятен.

Почему короткое замыкание так называется

Подключая какую-то нагрузку к сети, например, утюг, телевизор или любой другой электроприбор, мы создаём сопротивление для протекания электрического тока.
Если же мы умышленно или случайно соединим, например, фазу и ноль напрямую, без нагрузки, мы, в каком-то смысле, укорачиваем путь, делаем его коротким.

Поэтому, короткое замыкание и называют коротким, подразумевая движение электронов по кротчайшему пути, без сопротивления.

Чем опасно короткое замыкание

Самая значительная опасность при коротком замыкании – это большая вероятность возникновения пожара.

При значительном увеличении силы тока, которое происходит при КЗ, выделяется большое количество теплоты в проводниках, что вызывает разрушение изоляции и возгорание.
Кроме того, в быту, чаще всего происходит дуговое короткое замыкание, при котором, между проводниками в месте КЗ, возникает мощнейший электрический разряд, который нередко воспламеняет окружающие предметы.

Так же не стоит забывать про опасность поражения электрическим током или резким выделением тепла человека, которая так же достаточно высока.

Из менее опасных последствий, происходящих при КЗ, стоит отменить значительное снижение напряжения в электрической сети особенно в месте его возникновения, что негативно влияет на различные электроприборы, в частности оснащенные двигателями. Также, не стоит забывать про сильное электромагнитное воздействие на чувствительное к этому оборудование.

Как видите, последствия от возникновения короткого замыкания могут быть очень серьезными, поэтому, при проектировании любой электроустановки и монтаже электропроводки, необходимо предусмотреть защиту от короткого замыкания.

Защита от короткого замыкания

Большинство современных способов защиты от короткого замыкания основаны на принципе разрыва электрической цепи, при обнаружении КЗ.

Самые простые устройства, которые есть во многих электроприборах, защищающие от последствий коротких замыканий – это плавкие предохранители.

Чаще всего, плавкий предохранитель представляет собой проводник, рассчитанный на определенный предельный ток, который он сможет пропускать через себя, при превышении этого значения, проводник разрушается, тем самым разрывая электрическую цепь. Плавкий предохранитель - это самый слабый участок электрической цепи, который первый выходит из строя под действием высокого тока, тем самым защищает все остальные элементы.

Для защиты от коротких замыканий в квартире или доме, используются автоматические выключатели -АВ (чаще всего их называют просто автоматы), они устанавливаются на каждую группу электрической сети.

Каждый автоматический выключатель рассчитан на определенный рабочий ток, при превышении которого он разрывает цепь. Это происходит либо с помощью теплового расцепителя, который при нагреве, вследствие протекания высокого тока, механически разъединяет контакты, либо с помощью электромагнитного.

Принцип работы автоматических выключателей — это тема отдельной статьи, о них мы поговорим в другой раз. Сейчас же, хочу еще раз напомнить, что от короткого замыкания не спасает УЗО, его предназначение совсем в другом.

Для того, чтобы правильно выбрать защитный автоматический выключатель, делаются расчеты величины возможного тока короткого замыкания для конкретной электроустановки. Чтобы в случае, если КЗ произойдёт, автоматика сработала оперативно, не пропустив резко возросший ток и не сгорев от него, не успев разорвав цепь.

Причины короткого замыкания

Чаще всего в бытовых условиях квартиры или частного дома, короткое замыкание возникает по нескольким причинам, основные из которых:

- в следствии нарушения изоляции электрических проводов или мест их соединений. Факторов приводящих к этому достаточно много, здесь и банальное старение материалов, и механическое повреждение, и даже загрязнения изоляторов.

- из-за случайного или преднамеренного соединения проводников с различным потенциалом, чаще всего фазного и нулевого. Это может быть вызвано ошибками при работе с электропроводкой под напряжением, неисправностью электроприборов, случайным попаданием проводников на контактные группы и т.д.

Поэтому, очень важно ответственно относится как к монтажу электроустановки, так и к её эксплуатации и обслуживанию.

Будьте аккуратны и осмотрительны при обращении с электрическими приборами и оборудованием, не включайте их в сеть если они повреждены или открыты. Не хватайтесь за электрические провода, если точно не знаете, что они не под напряжением.

Ну и как всегда, если у вас есть что добавить, вы нашли неточности или ошибки – обязательно пишите в комментариях к статье, кроме того задавайте свои вопросы, делитесь полезным опытом.

Читайте также: