Jednom je jednoj gospođi, ne baš upućenoj u elektrotehniku, električar rekao razlog gubitka svjetla u njenom stanu. Ispostavilo se da je u pitanju kratki spoj, a žena je zahtevala da se odmah produži. Možete se smijati ovoj priči, ali bolje je detaljnije razmotriti ovu smetnju. Čak i bez ovog članka, električari znaju šta je to, čemu prijeti i kako izračunati struju kratkog spoja. Informacije u nastavku su namijenjene osobama koje nemaju tehničko obrazovanje, ali, kao i svi ostali, nisu osigurani od smetnji povezanih s radom opreme, strojeva, proizvodne opreme i najčešćih kućanskih aparata. Važno je da svaka osoba zna šta je kratak spoj, koji su mu uzroci, moguće posljedice i metode sprječavanja. U ovom opisu ne možete bez poznavanja osnova elektrotehnike. Čitaocu koji ih ne poznaje može biti dosadno i neće pročitati članak do kraja.

Popularno izlaganje Ohmovog zakona

Bez obzira kakva je priroda struje u električnom kolu, ona se javlja samo ako postoji razlika potencijala (ili napon, isti je). Priroda ovog fenomena može se objasniti na primjeru vodopada: ako postoji razlika u nivoima, voda teče u nekom smjeru, a kada nije, miruje. Čak i školarci znaju Ohmov zakon, prema kojem, što je veći napon i niža struja, veći je otpor uključen u opterećenje:

I je veličina struje, koja se ponekad naziva i "trenutna snaga", iako ovo nije baš pismen prijevod s njemačkog jezika. Izmjereno u amperima (A).

U stvari, sama struja ne posjeduje silu (odnosno uzrok ubrzanja), što se upravo manifestira prilikom kratkog spoja. Ovaj termin je već postao poznat i često se koristi, iako su nastavnici nekih univerziteta, nakon što su iz studentskih usta čuli riječi „trenutna snaga“, odmah rekli „ne“. „Ali šta je sa vatrom i dimom koji dolazi iz ožičenja tokom kratkog spoja? - Pita tvrdoglavog protivnika, "Zar ovo nije moć?" Na ovu primjedbu postoji odgovor. Činjenica je da idealni provodnici ne postoje, a njihovo zagrijavanje je upravo zbog toga. Ako pretpostavimo da je R = 0, tada se toplota ne bi oslobađala, kao što je jasno iz Joule-Lenzovog zakona, datog u nastavku.

U je ista razlika potencijala, koja se naziva i napon. Meri se u voltima (imamo V, u inostranstvu V). Naziva se i elektromotorna sila (EMF).

R - električni otpor, odnosno sposobnost materijala da spriječi prolaz struje. Za dielektrike (izolatore) je velika, iako nije beskonačna, za provodnike je mala. Mjeri se u omima, ali se vrednuje kao određena veličina. Podrazumijeva se da što je žica deblja, to bolje provodi struju, a što je duža, to je lošija. Stoga se otpornost mjeri u omima pomnoženim sa kvadratnim milimetrom i podijeljenim metrom. Osim toga, na njegovu vrijednost utječe temperatura, što je veća, to je veći otpor. Na primjer, zlatni provodnik dužine 1 metar i 1 kvadratni metar. mm na 20 stepeni Celzijusa ima ukupan otpor od 0,024 Ohma.

Postoji i formula Ohmovog zakona za kompletno kolo, u njega se unosi unutrašnji (vlastiti) otpor izvora napona (EMF).

Dvije jednostavne, ali važne formule

Nemoguće je razumjeti razlog zašto dolazi do struje kratkog spoja bez savladavanja još jedne jednostavne formule. Snaga koju troši opterećenje jednaka je (isključujući reaktivne komponente, ali o njima kasnije) proizvodu struje i napona.

P - snaga, vat ili volt-amper;

U - napon, volt;

I - struja, Amper.

Snaga nikada nije beskonačna, uvijek je ograničena nečim, stoga, sa svojom fiksnom vrijednošću, napon opada sa povećanjem struje. Zavisnost ova dva parametra radnog kola, grafički izražena, naziva se strujno-naponska karakteristika.

I još jedna formula potrebna za izračunavanje struja kratkog spoja je Joule-Lenzov zakon. Daje predstavu o tome koliko se topline stvara pri opterećenju i vrlo je jednostavno. Provodnik će se zagrijati intenzitetom proporcionalnim naponu i kvadratu struje. I, naravno, formula nije potpuna bez vremena, što se otpor duže zagrijava, to će više topline osloboditi.

Šta se dešava u strujnom kolu kada dođe do kratkog spoja

Dakle, čitalac može pretpostaviti da je savladao sve glavne fizičke zakone kako bi shvatio kolika može biti veličina (u redu, neka bude) struje kratkog spoja. Ali prvo morate odlučiti o pitanju šta je to, zapravo. Kratki spoj (kratki spoj) je situacija u kojoj je otpor opterećenja blizu nule. Gledamo formulu Ohmovog zakona. Ako uzmemo u obzir njegovu verziju za dio kola, lako je razumjeti da će struja težiti beskonačnosti. U punoj verziji bit će ograničen otporom EMF izvora. U svakom slučaju, struja kratkog spoja je vrlo velika, a prema Joule-Lenzovom zakonu, što je veća, to se provodnik kroz koji prolazi više zagrijava. Štoviše, ovisnost nije direktna, već kvadratna, to jest, ako se I poveća stostruko, tada će se osloboditi deset hiljada puta više topline. Ovo je opasnost od pojave koja ponekad dovodi do požara.

Žice sijaju užareno (ili bele), prenose tu energiju na zidove, plafone i druge predmete koje dodiruju i pale ih. Ako faza u nekom uređaju dodirne neutralni provodnik, nastaje struja kratkog spoja izvora, zatvorenog za sebe. Zapaljiva podloga električnih instalacija je noćna mora za vatrogasne inspektore i razlog za brojne novčane kazne neodgovornim vlasnicima zgrada i prostorija. A greška, naravno, nisu zakoni Joule-Lenz-a i Ohma, već suha izolacija od starosti, neprecizna ili nepismena instalacija, mehanička oštećenja ili preopterećenje ožičenja.

Međutim, struja kratkog spoja, koliko god velika, takođe nije beskonačna. Na veličinu smetnji koje on može napraviti utječe trajanje grijanja i parametri strujnog kruga.

AC kola

Gore navedene situacije bile su opće prirode ili su se odnosile na kola jednosmjerne struje. U većini slučajeva, i stambeni i industrijski objekti se napajaju iz mreže naizmjeničnog napona 220 ili 380 volti. Problemi sa DC ožičenjem najčešći su u automobilima.

Postoji razlika, i to značajna, između ova dva glavna tipa napajanja. Činjenica je da prolaz naizmjenične struje ometaju dodatne komponente otpora, koje se nazivaju reaktivne i zbog valne prirode pojava koje nastaju u njima. Induktori i kapaciteti reagiraju na izmjeničnu struju. Struja kratkog spoja transformatora ograničena je ne samo aktivnim (ili omskim, odnosno onim koji se može izmjeriti džepnim testerom) otporom, već i njegovom induktivnom komponentom. Druga vrsta opterećenja je kapacitivna. U odnosu na vektor aktivne struje, vektori reaktivnih komponenti su skretani. Induktivna struja zaostaje, a kapacitivna struja je vodi za 90 stepeni.

Primjer razlike u ponašanju opterećenja koje ima reaktivnu komponentu je konvencionalni zvučnik. Neki ljubitelji glasne muzike ga preopterećuju dok magnetno polje ne izbaci difuzor. Zavojnica odleti s jezgre i odmah izgori, jer se induktivna komponenta njegovog napona smanjuje.

KZ tipovi

Struje kratkog spoja mogu se pojaviti u različitim krugovima povezanim na različite istosmjerne ili naizmjenične izvore. Najjednostavnije je s uobičajenim plusom, koji se odjednom pridružio minusom, zaobilazeći nosivost.

Ali s naizmjeničnom strujom postoji više opcija. Jednofazna struja kratkog spoja nastaje kada je faza spojena na nulu ili je uzemljena. U trofaznoj mreži može doći do neželjenog kontakta između dvije faze. Napon od 380 ili više (pri prijenosu energije na velike udaljenosti preko dalekovoda) volti također može uzrokovati neugodne posljedice, uključujući bljesak luka u trenutku prebacivanja. Također može istovremeno zatvoriti sve tri (ili četiri, zajedno s neutralnim) žice, a kroz njih će teći trofazna struja kratkog spoja dok ne proradi zaštitna automatika.

Ali to nije sve. U rotorima i statorima električnih strojeva (motora i generatora) i transformatora ponekad se javlja takva neugodna pojava kao što je krug između zavoja, u kojem susjedne žičane petlje tvore svojevrsni prsten. Ova zatvorena petlja ima izuzetno nisku otpornost na izmjeničnu struju. Struja kratkog spoja u zavojima se povećava, što postaje razlog za zagrijavanje cijele mašine. Zapravo, ako se dogodi takva nesreća, ne treba čekati dok se sva izolacija ne otopi i električni motor počne dimiti. Namoti mašine se moraju premotati, za to je potrebna posebna oprema. Isto vrijedi i za one slučajeve kada je zbog "okretanja u skretanje" nastala struja kratkog spoja transformatora. Što manje izolacija izgori, lakše i jeftinije će biti premotavanje.

Proračun veličine struje kratkog spoja

Koliko god ova ili ona pojava bila katastrofalna, njena kvantitativna procjena je važna za inženjerstvo i primijenjenu nauku. Formula struje kratkog spoja je vrlo slična Ohmovom zakonu, samo zahtijeva neko objašnjenje. dakle:

I kratak spoj = Uph / (Zn + Zt),

I kratkoročno - vrijednost struje kratkog spoja, A;

Uph - fazni napon, V;

Zn je ukupni (uključujući reaktivnu komponentu) otpor kratkospojene petlje;

Zt je ukupni (uključujući reaktivnu komponentu) otpor energetskog transformatora (snaga), Ohm.

Impedancije se definiraju kao hipotenuza pravokutnog trokuta, čiji su kraci vrijednosti aktivnog i reaktivnog (induktivnog) otpora. Vrlo je jednostavno, morate koristiti Pitagorinu teoremu.

Nešto češće od formule za struju kratkog spoja u praksi se koriste eksperimentalno izvedene krive. Predstavljaju zavisnost vrijednosti I kratkog spoja. o dužini provodnika, poprečnom presjeku žice i snazi ​​energetskog transformatora. Grafikoni su kolekcija eksponencijalno silaznih linija, od kojih samo trebate odabrati pravu. Metoda daje približne rezultate, ali je njena preciznost dobro prilagođena praktičnim potrebama energetskih inženjera.

Kako ide proces

Čini se da se sve dešava trenutno. Nešto je zujalo, svjetlo se prigušilo i onda se ugasilo. Zapravo, kao i svaki fizički fenomen, proces se može mentalno rastegnuti, usporiti, analizirati i podijeliti u faze. Prije nastupanja momenta nužde, krug karakterizira stabilna vrijednost struje koja je unutar nominalnog načina rada. Odjednom, impedancija naglo pada na vrijednost blizu nule. Induktivne komponente (elektromotori, prigušnice i transformatori) opterećenja istovremeno, takoreći, usporavaju proces rasta struje. Dakle, u prvim mikrosekundama (do 0,01 s) struja kratkog spoja izvora napona ostaje praktički nepromijenjena, pa čak i donekle opada zbog početka prijelaznog procesa. U ovom slučaju, njegov EMF postepeno dostiže nulu, zatim prolazi kroz njega i postavlja se na neku stabiliziranu vrijednost, što osigurava protok velikog I kratkog spoja. Sama struja u trenutku prelaznog procesa je zbir periodične i aperiodične komponente. Analizira se oblik grafa procesa, zbog čega je moguće odrediti konstantnu vrijednost vremena u zavisnosti od ugla nagiba tangente na krivulju ubrzanja u tački njene fleksije (prva derivacija) i vrijeme kašnjenja, određeno vrijednošću reaktivne (induktivne) komponente ukupnog otpora.

Udarna struja kratkog spoja

U tehničkoj literaturi često se nalazi izraz "prenaponska struja kratkog spoja". Ne treba vas plašiti ovaj koncept, on uopće nije toliko strašan i nema direktnu vezu sa strujnim udarom. Ovaj koncept znači maksimalnu vrijednost I kratkog spoja. u kolu naizmjenične struje, dostižući svoju vrijednost obično pola perioda nakon što je došlo do nužde. Na frekvenciji od 50 Hz, period je 0,2 sekunde, a polovina 0,1 sekunde. U ovom trenutku interakcija provodnika koji se nalaze blizu jedan drugom dostiže najveći intenzitet. Prenaponska struja kratkog spoja određena je formulom, koju nema smisla navoditi u ovom članku, koji nije namijenjen specijalistima, pa čak ni studentima. Dostupan je u specijalnoj literaturi i udžbenicima. Sam po sebi, ovaj matematički izraz nije posebno težak, ali zahtijeva prilično obimne komentare koji čitaoca produbljuju u teoriju električnih kola.

Korisno KZ

Čini se da je očigledna činjenica da je kratki spoj izuzetno gadna, neugodna i nepoželjna pojava. To može dovesti, u najboljem slučaju, do destruiranja objekta, onesposobljavanja zaštitne opreme za hitne slučajeve, au najgorem - do pregaranja ožičenja, pa čak i požara. Stoga sve snage moraju biti usmjerene na izbjegavanje ove pošasti. Međutim, proračun struja kratkog spoja ima vrlo stvarno i praktično značenje. Izmišljeno je mnogo tehničkih sredstava koja rade u režimu visokih strujnih vrijednosti. Primjer je konvencionalni aparat za zavarivanje, posebno lučni, koji u trenutku rada praktično kratko spaja uzemljenu elektrodu. Drugi problem je što su ovi načini rada kratkotrajni, a snaga transformatora mu omogućava da izdrži ova preopterećenja. Prilikom zavarivanja velike struje (mjerene u desetinama ampera) prolaze na mjestu kontakta s krajem elektrode, zbog čega se oslobađa dovoljno topline da se metal rastopi lokalno i stvori jak šav.

Metode zaštite

Već u prvim godinama naglog razvoja elektrotehnike, kada je čovječanstvo još hrabro eksperimentiralo, uvodeći galvanske uređaje, izumilo razne vrste generatora, motora i rasvjete, pojavio se problem zaštite ovih uređaja od preopterećenja i struja kratkog spoja. Njegovo najjednostavnije rješenje sastojalo se u ugradnji topljivih elemenata u seriju sa opterećenjem, koji su se uništavali pod utjecajem otporne topline ako je struja prelazila zadanu vrijednost. Takvi osigurači danas služe ljudima, njihove glavne prednosti su jednostavnost, pouzdanost i niska cijena. Ali imaju i nedostatke. Sama jednostavnost "plute" (kako su nosioci plutajućih stopa nazvani zbog specifičnog oblika) provocira korisnike nakon što pregori, da ne filozofiraju lukavo, već da pokvarene elemente zamjene prvim žicama, spajalicama ili čak i nokte koji dođu pri ruci. Vrijedi li spomenuti da takva zaštita od struja kratkog spoja ne ispunjava svoju plemenitu funkciju?

U industrijskim poduzećima, za isključivanje preopterećenih strujnih krugova, prekidači su se počeli koristiti ranije nego u stambenim štitnicima, ali posljednjih desetljeća "utikači" su u velikoj mjeri zamijenjeni njima. "Automatski uređaji" su mnogo praktičniji, ne mogu se mijenjati, već uključiti, eliminirajući uzrok kratkog spoja i čekajući da se termalni elementi ohlade. Njihovi kontakti ponekad pregore, u ovom slučaju ih je bolje zamijeniti i ne pokušavati ih očistiti ili popraviti. Složeniji diferencijalni automati po visokoj cijeni ne traju duže od konvencionalnih, ali je njihovo funkcionalno opterećenje šire, isključuju napon u slučaju minimalnog curenja struje "u stranu", na primjer, kada osobu udari neki električna struja.

U svakodnevnom životu ne preporučuje se eksperimentiranje s kratkim spojem.

Razmotrimo poseban slučaj paralelnog povezivanja provodnika - tzv kratki spoj. Zove se paralelna veza u kolu vodiča s vrlo malim otporom. Pogledajmo primjer.
Neka lampe i prekidač budu povezani kako je prikazano na dijagramima. Imajte na umu da su prekidač i druga lampa povezani paralelno, a zatvoreni prekidač na desnom dijagramu je provodnik vrlo malog otpora. Dakle, prema definiciji, postoji kratki spoj u lampi na desnoj shemi.

Pretpostavimo, na primjer, da je napon izvora struje odabran tako da kada je prekidač otvoren, obje lampe ne svijetle jako jako - pri punoj žarulji (dakle, u prvom dijagramu su napola obojene). Ako je prekidač zatvoren, lijeva lampa će svijetliti, a desna će se potpuno ugasiti. Dakle, povećanje svjetline lijeve lampe nam to ukazuje kada dođe do kratkog spoja u krugu, struja naglo raste. Prema Joule-Lenzovom zakonu, povećanje jačine struje može dovesti do pregrijavanja žica i požara.
Hajde da objasnimo zašto se lijeva lampica svjetlije pali. Podsjetimo da kada su vodiči spojeni paralelno, njihov ukupni otpor postaje manji od manjeg od njih, odnosno čak manji od otpora prekidača (u kojem je gotovo jednak nuli). Prema Ohmovom zakonu, smanjenje otpora dovodi do povećanja jačine struje. A povećanje struje, prema Joule-Lenzovom zakonu, dovodi do jačeg usijanja spirale lijeve lampe.
Hajde sada da objasnimo zašto se prava lampa gasi. Pošto su provodnici spojeni paralelno, napon na svakom od njih je isti, naponi na desnoj lampi i na prekidaču su isti. Prema Ohmovom zakonu, U = I · R. Kao što smo saznali u prethodnom paragrafu, otpor ove veze je skoro nula, odnosno R "0. Zamjenom nule u formuli dobijamo: U = I · 0 = 0. Odnosno, napon na prekidaču i lampi je nula (tačnije, vrlo mali). Ovaj napon očigledno nije dovoljan da lampa svetli, pa se gasi.

Za zaštitu električnih uređaja od kratkih spojeva koristite prekidači. Njihova svrha je da isključe struju u slučaju da struja poraste više od dozvoljene vrijednosti. Na slici desno, vidite auto osigurač sa bazom za vijke sličan lampi. Takvi osigurači (uobičajeni "utikači") su uvrnuti u posebne uloške, koji su pričvršćeni na zid.
Postoje također osigurači. U njima je glavni dio tanka (promjera oko 0,1 mm) žica od kalaja ili olova (vidi sliku ispod). U slučaju jakog povećanja struje, on se gotovo trenutno topi, a krug se otvara, prekidajući struju. Za razliku od automatskih osigurača za višekratnu upotrebu, osigurači su električni uređaji za jednokratnu upotrebu.

Ako pretpostavimo da su žice koje dovode struju u ožičenje stana izrađene od aluminija i imaju promjer od 1 mm, tada će površina poprečnog presjeka olovne žice biti 100 puta manja. Osim toga, gledajući tabelu, možemo vidjeti da je otpornost olova oko 10 puta veća od otpornosti aluminija. Prema tome, otpor žice je oko 1000 puta veći od otpora aluminijske žice iste dužine.
Budući da su žica i osigurač (odnosno žica unutar nje) spojeni serijski, jačina struje u njima je ista. Budući da je, prema Joule-Lenzovom zakonu, Q = I2Rt, dakle, količina topline koja se oslobađa u žici u svakom trenutku vremena je 1000 puta veća nego u žici. Zbog toga se žica topi, a ožičenje ostaje netaknuto. Trenutno se osigurači praktički ne koriste u tehnologiji, ustupajući mjesto automatskim.

Kratki spoj nastaje zbog zatvaranja dvije žice kruga, koje su spojene na različite kontakte (ovo je plus i minus). U ovom slučaju, to se događa kroz mali otpor, koji se može usporediti s otporom same žice. U tom slučaju struja može nekoliko puta premašiti nominalnu vrijednost. Da bi se spriječio požar, električni krug se mora prekinuti prije nego žice dostignu kritične temperature.

Šta je kratki spoj?

Svaki dan, gdje god da smo, zatvaramo strujni krug. U ovom slučaju se ništa opasno ne dešava, jer kada se utikač električne opreme priključi na utičnicu, električna energija se pretvara u:

• mehanička energija;
• toplotna snaga.

Ove vrste zatvaranja mogu se konvencionalno nazvati "dugi". Kratki spoj je, jednostavno rečeno, vrsta energije koja se izražava u obliku iskre, pucanja ili vatre. Ovo je stanje kada otpor samog opterećenja postane manji od otpora napajanja. U slučaju kratkog spoja, struja se trenutno povećava, što dovodi do snažnog stvaranja topline. To, zauzvrat, može dovesti do topljenja ožičenja i kasnijeg požara. Takav kratki spoj ne samo da može poremetiti performanse elementa električnog kruga, već i dovesti do smanjenja ulaznog napona za druge potrošače.

U normalnom režimu rada, struja između faznog i neutralnog vodiča teče samo kada je opterećenje priključeno, što ga ograničava na siguran nivo za električne instalacije. Kako nastaje kratki spoj? U slučajevima kada se pojavi povreda izolacijskog premaza, što dovodi do kratkog spoja plusa i minusa, struja zaobilazi opterećenje i teče između ovih žica. Ova vrsta kontakta se naziva "kratka", zbog činjenice da električni uređaji zaobilaze.

Metalni kratki spoj je onaj koji ne uzima u obzir kontaktni otpor. To je moguće samo u slučaju njegove posebne pripreme pomoću vijčane veze dijelova pod naponom.

Struja kratkog spoja je struja koja nastaje zbog oštećenja izolacije dijelova pod naponom koji imaju različit električni potencijal. Također može nastati jednostavnim spajanjem provodnih dijelova s ​​istim potencijalima.

Prenaponska struja kratkog spoja je maksimalna vrijednost struje koja se javlja tokom trofaznog kratkog spoja.

Režim kratkog spoja je takvo stanje uređaja s dva terminala kada su njegovi izlazi povezani jedan s drugim pomoću vodiča s nultim otporom. U ovom načinu rada, sekundarni namotaj je kratko spojen. Prilikom provođenja takvog eksperimenta moguće je odrediti veličinu gubitaka u namotajima samog transformatora.

Također je vrijedno znati da je napon kratkog spoja transformatora napon koji se mora primijeniti na namotaj kada je drugi zatvoren. I tada će nazivna struja početi teći u posljednjem namotu.

Kako se može otkriti i spriječiti?

Možete se prisjetiti dobro poznatog Ohmovog zakona, koji kaže: "Struja u kolu je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu." Upravo na ovo drugo vrijedi obratiti posebnu pažnju u ovom slučaju. Zbog činjenice da je otpor ožičenja vrlo mali, smatra se da je jednak "0". U slučaju kratkog spoja, njegova vrijednost je, naprotiv, vrlo velika, jer struja počinje teći u zatvorenom krugu.

Da biste spriječili kratki spoj, potrebno je povremeno mjeriti otpor ožičenja. Ako to ne možete učiniti sami, trebate potražiti pomoć od stručnjaka. Profesionalno će izvršiti sva mjerenja vezana za ožičenje, kao i pomoći u testiranju instrumentalnih strujnih transformatora, što će ujedno uštedjeti vašu opremu i povećati sigurnost od požara.

Svaka osoba čiji je posao vezan za održavanje elektrotehnike itekako je svjesna nevolja kojima kratak spoj (kratki spoj) nosi. Ponekad se smatra da je šteta. Ovo nije istina. Kratki spoj je proces ili, ako želite, hitni način rada bilo kojeg dijela električne instalacije. Ali njegove posljedice zaista dovode do štete. Općeprihvaćena definicija kaže: „Kratki spoj je direktna veza dvije ili više točaka električnog kola s različitim potencijalom. To je nenormalan (nenamjeran) način rada."

Da bismo razumjeli što se točno događa u krugu u trenutku kada tamo dođe do kratkog spoja, potrebno je podsjetiti se na principe funkcioniranja elemenata kola. Zamislite jednostavno kolo koje se sastoji od dva vodiča i opterećenja (na primjer, sijalice). U normalnim uslovima dolazi do usmerenog kretanja naelektrisanih elementarnih čestica u provodniku, usled stalnog uticaja izvora. Kreću se od jednog pola izvora do drugog kroz dva dijela žice i lampu. Shodno tome, lampa emituje svetlost, pošto čestice u njoj obavljaju određeni posao.

Kada se smjer kretanja stalno mijenja, ali u ovom slučaju to nije bitno. Broj elektrona koji prolaze kroz određeni dio kruga u jedinici vremena ograničen je otporom lampe, vodiča, EMF izvora. Drugim riječima, struja ne raste beskonačno, već odgovara stabilnom režimu.

Ali iz nekog razloga, izolacija na dijelu strujnog kruga je oštećena. Na primjer, lampa je preplavljena vodom. U ovom slučaju se smanjuje. Kao rezultat toga, struja koja teče duž strujnog kruga ograničena je ukupnim otporom izvora napajanja, žica i vodenog "istmusa" na lampi. Obično je ovaj iznos toliko beznačajan da se ne uzima u obzir u proračunima (s izuzetkom specijalizovanih proračuna).

Rezultat je gotovo beskonačno povećanje struje, određeno klasičnim Ohmovim zakonom. U ovom slučaju se često spominje snaga kratkog spoja. Određuje se graničnom vrijednošću električne struje koju izvor napajanja može isporučiti prije kvara. Inače, zbog toga je zabranjeno spajanje (kratki spoj) suprotnih kontakata baterija.

Iako u primjeru razmatramo uklanjanje otpora žarulje iz strujnog kruga zbog prodiranja vode na njega, postoji mnogo razloga za kratki spoj. Na primjer, ako govorimo o istoj shemi, onda je kratki spoj. može se javiti i ako je izolacija barem jedne žice prekinuta i ona dođe u kontakt sa zemljom. U tom slučaju struja iz izvora napajanja će pratiti put najmanjeg otpora, odnosno u zemlju, koja ima ogroman kapacitet. Oštećenje izolacije dvije žice odjednom i njihov kontakt dovest će do istog rezultata.

Gore navedeno se može sažeti: k.z može biti sa ili bez zemljišta. Ovo ne utiče na tekuće procese.

O kakvoj se šteti govorilo na početku članka? Kao što znate, što je veća vrijednost struje koja teče kroz dijelove kruga, to je veće njihovo zagrijavanje. Sa dovoljnom snagom izvora u kratkom spoju. neki dijelovi lanca jednostavno izgore, pretvarajući se u bakrenu prašinu (za bakrene elemente).

Zaštita od kratkog spoja je prilično jednostavna i efikasna. Poruke o kvarovima zbog kratkog spoja nastaju, prije svega, zbog pogrešno odabranih parametara zaštitnih uređaja, nepravilne selektivnosti. Ako govorimo o krugu za domaćinstvo od 220 V, onda se u njima koristi s prekomjernim povećanjem struje, elektromagnetno oslobađanje koje se nalazi unutra prekida krug.

Tema: šta je kratki spoj u električnom kolu, koje su posljedice kratkog spoja.

Mnogi su čuli za električni kratki spoj, ali ne znaju svi suštinu ovog fenomena. Hajde da to shvatimo. Dakle, ako se udubite u samu frazu "kratki spoj", onda možete shvatiti da postoji proces u kojem se nešto zatvara duž kratkog, odnosno najkraćeg puta toka električne struje (električni naboji u vodiču). Jednostavno rečeno, postoji put kroz koji teče električna energija, njena struja naelektrisanja. To su različiti električni krugovi, provodnici električne energije. Što je ova staza duža, više prepreka naelektrisanja treba da savladaju, veći je električni otpor ove staze. A iz Ohmovog zakona je poznato da što je veći otpor kruga, to će biti manja struja u njemu (pri određenoj vrijednosti napona). Stoga će na najkraćem putu postojati maksimalna moguća struja, a ta će staza biti kratka u slučaju kratkog spoja krajeva samog izvora napajanja.

Općenito, imamo, na primjer, običnu automobilsku bateriju (u napunjenom stanju). Ako na nju spojite sijalicu dizajniranu za napon baterije (12 volti), tada ćemo kao rezultat prolaska struje određene veličine kroz ovu lampu primiti zračenje svjetlosti i topline. Lampa ima određeni električni otpor, koji ograničava struju koja teče kroz ovo kolo. Da bismo namjerno napravili kratki spoj, samo trebamo uzeti komad žice i spojiti ga na krajeve terminala baterije (paralelno sa lampom). Ova žica ima vrlo mali otpor u poređenju sa lampom. Posljedično, ne postoji posebno ograničenje koje bi spriječilo kretanje nabijenih čestica. I čim zatvorimo takav krug, dobijamo kratki spoj. Kroz žicu će odjednom teći velika struja, koja može jednostavno zagrijati i rastopiti ovaj komad žice.

Kao rezultat takvog kratkog spoja, vodič (njegova izolacija) će se zapaliti, sve do požara, ako ovaj vodič svojim paljenjem prenosi vatru na zapaljive stvari koje su u blizini. Osim toga, tako oštar, nagli protok struje može biti štetan za samu bateriju. Takođe počinje da se zagreva u ovom trenutku. A kao što znate, baterije ne vole pretjerano zagrijavanje. Najmanje im se životni vijek nakon toga značajno skraćuje, a maksimalno se kvare, pa čak i zapale i eksplodiraju. Ako dođe do takvog kratkog spoja, na primjer, s litijumskom baterijom u telefonu (koja nema elektronsku zaštitu unutra), dolazi do jakog zagrijavanja u roku od nekoliko sekundi, tada nastaje plamen i eksplozija.

Postoje neke baterije koje su izvorno dizajnirane da isporučuju velike struje (trakcione baterije), ali čak i s njima potpuni kratki spoj može dovesti do velikih problema. Pa, šta se dešava sa naponom tokom kratkog spoja? Iz školske fizike treba znati da što je struja veća, to je veći pad napona u ovom dijelu kola. Stoga, kada na napajanje nije priključeno opterećenje, na njemu možete vidjeti maksimalnu vrijednost napona (ovo je EMF izvora napajanja, njegova elektromotorna sila). Čim napunimo ovo napajanje, odmah se pojavljuje određeni pad napona. I što je veće opterećenje, to će biti jači pad napona. Budući da je tokom kratkog spoja otpor kruga praktički nula, a jačina struje će biti maksimalna moguća, tada će i pad napona na izvoru napajanja biti maksimalan (oko nule).

Ovo smo smatrali opcijom potpunog kratkog spoja, koji se javlja direktno na terminalima napajanja. Da, evo još nečega vrijednog dodati o tome. U slučaju baterije, doći će do velikog strujnog opterećenja unutrašnjih dijelova i hemikalija same baterije (elektrolit, ploče, vodovi). U slučaju kratkog spoja na takvim izvorima energije kao što su električni generatori, trenutno opterećenje pada na namotaje ovih generatora, što dovodi do njegovog prekomjernog zagrijavanja i propadanja (dobro, oni krugovi koji rade u generatoru nakon ovog namota). Kratki spoj na stezaljkama različitih izvora napajanja dovodi do pregrijavanja i kvara samih električnih krugova izvora struje i sekundarnog namota transformatora.

Kratki spoj se može dogoditi u samom električnom krugu ožičenja, kruga. U ovom slučaju, posljedice su također izuzetno negativne. Ali u ovom slučaju, jačina struje će već u pravilu biti nešto manja nego u slučaju kratkog spoja na izlazu izvora napajanja. Na primjer, postoji sklop za pojačalo zvuka. Odjednom, zbog loše izolacije samih zvučnika, dolazi do kratkog spoja na audio izlazu ovog pojačala. Kao rezultat toga, izlazni tranzistori mikrokola u posljednjim fazama pojačanja zvuka vjerovatno će pregorjeti. U ovom slučaju, sam izvor napajanja možda neće ni patiti, jer ga prekomjerno strujno opterećenje možda neće doseći. Mislim da ste shvatili suštinu kratkog spoja.

P.S. U svakom slučaju, fenomen električnog kratkog spoja dovodi do katastrofalnih posljedica. Za zaštitu od toga, u pravilu, koristite konvencionalne osigurače, prekidače, zaštitne krugove itd. Njihov zadatak je brzo prekinuti električni krug uz naglo povećanje jačine struje. Odnosno, obični osigurač je, takoreći, najslabija karika u svim električnim krugovima. Čim se jačina struje naglo poveća, uložak osigurača se jednostavno topi i prekida strujni krug. To u većini slučajeva dovodi do činjenice da ostali drugi krugovi u kolu ostaju netaknuti.