сила струму короткого замикання Знайти силу струму короткого замикання.

Відео про те, що таке коротке замикання:


В електриці є два види несправностей:

  1. Струму немає там, де він повинен бути — це називається розрив
  2. Струм є там, де його бути не повинно — це називається коротке замикання.

Сьогодні ми поговоримо саме про струмі короткого замикання. Будь-яку електричну цепс можна уявити собі, як Джерело струму і опір навантаження, по якій тече струм.

Струм в нормальній ланцюга без короткого замикання

Однак, якщо з’явиться якийсь провідний елемент, який замкне собою контур з вхідною напругою, то картина буде наступною.

Схема ланцюга з коротким замиканням

У зазначеній ланцюга сталося коротке замикання. На практиці це може бути будь-яка дріт або необережно засунута викрутка, яка створила контур короткого замикання. Особливість цієї ситуації в тому, що опір цих проводів Rкз мізерно мало в порівнянні з опором навантаження Rн. Що призводить до того, що струм спрямовується туди.

Небезпека цього явища в тому, що через дуже низького опору, струм буде дуже високим. Розглянемо конкретний приклад — ваша Rн — це звичайний фен потужністю 1 кВт. Тобто при Чинному напрузі мережі 220 В у нього струм буде близько 4 А і тоді ми можемо зрозуміти, що наше Rн близько 54 Ом.

Якщо ж туди потрапить провід, у якого опір, скажімо 0,054 Ом (цілком реальна цифра), то струм від 4 відразу може стрибнути до 4ка, а провід буде нагріватися вже в не в 1000, а 1000000 разів більше.

На практиці це призводить до того, що провід миттєво нагрівається до температури плавлення і перегорає. Однак, якщо він досить товстий, і розплавляється не дуже швидко, то він може успечь підпалити горючі елементи, якщо вони опиняться поруч.

В цілому, це все, що вам необхідно знати про коротке замикання)) Нижче теоретичні викладки, читати які не обов’язково.

У розмовній мові електриків це приватно називається «коротнуло», «замкнуло», «закоротити» і т.д. На практиці всі ці слова означають, що сталося коротке замикання електричного кола. Тобто провідники з різними потенціалами з’єдналися і по суті сталася нештатна ситуація, при якій нормальне функціонування електричного пристрою неможливо. У точці контакту відбувається різке падіння опору, що призводить до стрибкоподібного збільшення сили струму, яке тягне за собою важкі наслідки.

Загальне поняття короткого замикання і його зв’язок з силою струму

Будь-яке з’єднання з пристроями споживання електроенергії можна вважати коротким замиканням. При цьому сам виріб є опором і все навантаження приймає на себе. Таким чином здійснюється штатна робота електроприладу. Але якщо опір з якої-небудь причини буде зменшуватися (прагнути до нуля), то сила струму буде зростати. Зі шкільної програми всім відомий закон Ома, який визначає взаємозв’язок ЕРС (електрорушійної сили або напруги), величиною струму і опором.

Сила струму при короткому замиканні ділянки кола

Формула, за якою можна обчислити силу струму при короткому замиканні має наступний вигляд:

I = U / R,

  • -I — величина струму (його сила);
  • U — різниця потенціалів (напруга мережі);
  • R — електричний опір.

Це спрощена формула і вона вірна для ділянки кола. При цьому мається на увазі, що провідники однорідні, а в ланцюзі присутня резистор (опір), але не береться до уваги сам джерело струму.

Формула для вимірювання сили струму короткого замикання:

Iкз = E / r.

Для повної мережі формула буде мати трохи ускладнений вид, але в нашому випадку для розуміння сутності короткого замикання в електричному ланцюзі і його впливу на неї, це не принципово.

Повертаючись до формули можна помітити, що при зменшенні опору, сила струму буде зростати. Здавалося б, що в цьому немає ні чого страшного, якщо б свого часу Джоуль і Ленц не вивели закон, названий їх ім’ям. На основі своїх дослідів вони прийшли до висновку що при протіканні електричного струму по провіднику виділяється тепло. Причому цей зв’язок має не тільки кількісну, але і тимчасову характеристику. Коротко суть закону полягає в наступному — чим вище сила струму, тим більша кількість тепла буде виділятися за одиницю часу.

Сила струму при короткому замиканні джерела живлення

Будь-яке джерело струму, такий як батарея або акумулятор складається з негативного (анода) і позитивного (катода) контакту розділених рідким або твердим електролітом. Під дією хімічної реакції відбувається формування електричного заряду, який при замиканні на пристрій споживання забезпечує його функціонування. У спрощеному варіанті батарею можна розглядати як ділянку ланцюга для якого будуть діяти вищенаведені правила.

Причиною замикання електродів по короткому шляху, як правило, є порушення ізоляційного шару. При цьому сила струму в багато разів з виділенням тепла, що призводить до перегріву і руйнування джерела електроенергії. При використанні рідкого електроліту, як наприклад, в більшості автомобільних акумуляторів. Це може привести до закипання рідини і руйнування корпусу.

Наслідки короткого замикання в електричному ланцюзі

Внаслідок багаторазового збільшення сили струму при короткому замиканні виділяється більше кількість тепла. Окремі види ізоляції можуть не витримати такий температурний режим. Як правило, відбувається її загоряння, що є частою причиною пожеж. Також при високій температурі в точці замикання провідників може відбуватися їх механічне пошкодження, що призведе до порушення електропостачання споживачів.

В окремих випадках при короткому замиканні виникають електромагнітні коливання деструктивного характеру, що впливають на роботу апаратури зв’язку та інших пристроїв чутливих до його впливу.

Але незважаючи на переважання негативної складової в ситуаціях, коли відбувається коротке замикання електричного кола, це явище з успіхом застосовується в різних сферах промисловості. Типовим прикладом використання тепла, яке виділяється при замиканні струмопровідних елементів є точкове зварювання металів.

У точці контакту відбувається короткочасне збільшення сили струму, в слідстві чого метал досягає розплавленого стану і деталі надійно з’єднуються. Так само ефект КЗ використовується в системах безпеки обслуговування електричних мереж. Коли в ланцюг навмисно включаються спеціальні запобіжники з плавкими вставками. Тільки в даній ситуації захист спрямована на нештатное збільшення напруги в мережі.

Ссылка на основную публикацию