сила тока короткого замыкания

Видео о том, что такое короткое замыкание:

В электрике есть два вида неисправностей:

1. Тока нет там, где он должен быть — это называется разрыв
2. Ток есть там, где его быть не должно — это называется короткое замыкание.

Сегодня мы поговорим как раз о токе короткого замыкания. Любую электрическую цепс можно представить себе, как Источник тока и сопротивление нагрузки, по которой течет ток.

Однако, если появится какой-то проводящий элемент, который замкнет собой контур с входным напряжением, то картина будет следующей.

В указанной цепи произошло короткое замыкание. На практике это может быть любая проволока или неосторожно засунутая отвертка, которая создала контур короткого замыкания. Особенность этой ситуации в том, что сопротивление этих проводов Rкз ничтожно мало по сравнению с сопротивлением нагрузки Rн. Что приводит к тому, что ток устремляется туда.

Опасность этого явления в том, что из-за очень низкого сопротивления, ток будет очень высоким. Рассмотрим конкретный пример — ваша Rн — это обычный фен мощностью 1 кВт. Т.е. при Действующем напряжении сети 220 В у него ток будет около 4 А и тогда мы можем понять, что наше Rн около 54 Ом.

Если же туда попадет провод, у которого сопротивление, скажем 0,054 Ом (вполне реальная цифра), то ток от 4 сразу может скакнуть до 4кА, а провод будет нагреваться уже в не в 1000, а 1000000 раз больше.

На практике это приводит к тому, что провод мгновенно нагревается до температуры плавления и перегорает. Однако, если он достаточно толстый, и расплавляется не очень быстро, то он может успечь поджечь горючие элементы, если они окажутся рядом.

В целом, это все, что вам необходимо знать про короткое замыкание )) Ниже теоретические выкладки, читать которые не обязательно.

В разговорной речи электриков это частно называется «коротнуло», «замкнуло», «закоротило» и т.д. На практике все эти слова означают, что произошло короткое замыкание электрической цепи. Т.е. проводники с разными потенциалами соединились и по сути произошла нештатная ситуация, при которой нормальное функционирование электрического устройства невозможно. В точке контакта происходит резкое падение сопротивления, что приводит к скачкообразному увеличению силы тока, которое влечет за собой тяжелые последствия.

Общее понятие короткого замыкания и его связь с силой тока

Любое подключение устройства потребления электроэнергии можно считать коротким замыканием. При этом само изделие является сопротивлением и всю нагрузку принимает на себя. Таким образом осуществляется штатная работа электроприбора. Но если сопротивление по какой-либо причине будет уменьшаться (стремиться к нулю), то сила тока будет возрастать. Из школьной программы всем известен закон Ома, который определяет взаимосвязь ЭДС (электродвижущей силы или напряжения), величиной тока и сопротивлением.

Сила тока при коротком замыкании участка цепи

Формула, по которой можно вычислить силу тока при коротком замыкании имеет следующий вид:

I=U/R,

• -I – величина тока (его сила);
• U – разность потенциалов (напряжение сети);
• R – электрическое сопротивление.

Это упрощенная формула и она верна для участка цепи. При этом подразумевается, что проводники однородные, а в цепи присутствует резистор (сопротивление), но не принимается во внимание сам источник тока.

Формула для измерения силы тока короткого замыкания:

Iкз = E/r.

Для полной сети формула будет иметь несколько усложненный вид, но в нашем случае для понимания сущности короткого замыкания в электрической цепи и его влияния на нее, это не принципиально.

Возвращаясь к формуле можно заметить, что при уменьшении сопротивления, сила тока будет возрастать. Казалось бы, что в этом нет ни чего страшного, если б в свое время Джоуль и Ленц не вывели закон, названный их именем. На основе своих опытов они пришли к заключению что при протекании электрического тока по проводнику выделяется тепло. Причем эта связь имеет не только количественную, но и временную характеристику. Кратко суть закона состоит в следующем – чем выше сила тока, тем большее количество тепла будет выделяться за единицу времени.

Сила тока при коротком замыкании источника питания

Любой источник тока, такой как батарея или аккумулятор состоит из отрицательного (анода) и положительного (катода) контакта разделенных жидким или твердым электролитом. Под действием химической реакции происходит формирование электрического заряда, который при замыкании на устройство потребления обеспечивает его функционирование. В упрощенном варианте батарею можно рассматривать как участок цепи для которого будут действовать вышеприведенные правила.

Причиной замыкания электродов по короткому пути, как правило, является нарушение изоляционного слоя. При этом сила тока многократно возрастает с выделением тепла, что приводит к перегреву и разрушению источника электроэнергии. При использовании жидкого электролита, как например, в большинстве автомобильных аккумуляторов. Это может привести к закипанию жидкости и разрушению корпуса.

Последствия короткого замыкания в электрической цепи

Вследствие многократного увеличения силы тока при коротком замыкании выделяется больше количество тепла. Отдельные виды изоляции могут не выдержать такой температурный режим. Как правило, происходит ее возгорание, что является частой причиной пожаров. Также при высокой температуре в точке замыкания проводников может происходить их механическое разрушение, что приведет к нарушению электроснабжения потребителей.

В отдельных случаях при коротком замыкании возникают электромагнитные колебания деструктивного характера, влияющие на работу аппаратуры связи и других устройств чувствительных к его воздействию.

Но несмотря на преобладание негативной составляющей в ситуациях, когда происходит короткое замыкание электрической цепи, это явление с успехом применяется в различных сферах промышленности. Типичным примером использования тепла, которое выделяется при замыкании токопроводящих элементов является точечная сварка металлов.

В точке контакта происходит кратковременное увеличение силы тока, в следствии чего металл достигает расплавленного состояния и детали надежно соединяются. Так же эффект КЗ используется в системах безопасности обслуживания электрических сетей. Когда в цепь преднамеренно включаются специальные предохранители с плавкими вставками. Только в данной ситуации защита направленна на нештатное увеличение напряжения в сети.