Jednom je jednoj gospođi, ne baš upućenoj u elektrotehniku, električar rekao razlog gubitka svjetla u njenom stanu. Ispostavilo se da je riječ o kratkom spoju, a žena je zahtijevala da se odmah produži. Možete se smijati ovoj priči, ali bolje je detaljnije razmotriti ovu smetnju. Čak i bez ovog članka, električari znaju što je to, što prijeti i kako izračunati struju kratkog spoja. Informacije u nastavku namijenjene su osobama koje nemaju tehničko obrazovanje, ali, kao i svi ostali, nisu osigurani od nevolja povezanih s radom opreme, strojeva, proizvodne opreme i najčešćih kućanskih aparata. Važno je da svaka osoba zna što je kratki spoj, koji su mu uzroci, moguće posljedice i metode sprječavanja. U ovom opisu ne možete učiniti bez poznavanja osnova elektrotehnike. Čitatelju 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 krugu, 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 razinama, voda teče u nekom smjeru, a kada ne, ona 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 "trenutna snaga", iako ovo nije baš pismen prijevod s njemačkog jezika. Mjereno u amperima (A).

Zapravo, sama struja ne posjeduje silu (odnosno uzrok ubrzanja), što se upravo očituje tijekom kratkog spoja. Ovaj izraz je već postao poznat i često se koristi, iako su nastavnici nekih sveučilišta, nakon što su čuli riječi "trenutna snaga" iz studentskih usta, odmah rekli "ne". “Ali što je s vatrom i dimom koji dolazi iz ožičenja tijekom kratkog spoja? - Pita tvrdoglavog protivnika: "Nije li ovo moć?" Na ovu primjedbu postoji odgovor. Činjenica je da idealni vodiči ne postoje, a njihovo zagrijavanje je upravo zbog te činjenice. Ako pretpostavimo da je R = 0, tada se toplina ne bi oslobađala, kao što je jasno iz Joule-Lenzovog zakona, danog u nastavku.

U je ista razlika potencijala, također se naziva napon. Mjeri se u voltima (imamo V, u inozemstvu 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 vodiče 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 s kvadratnim milimetrom i podijeljenim s metrom. Osim toga, na njegovu vrijednost utječe temperatura, što je veća, to je veći otpor. Na primjer, zlatni vodič duljine 1 metar i 1 četvorni metar. mm na 20 stupnjeva Celzija ima ukupni otpor od 0,024 Ohma.

Postoji i formula Ohmovog zakona za kompletan krug, u njega se uvodi unutarnji (vlastiti) otpor izvora napona (EMF).

Dvije jednostavne, ali važne formule

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

P - snaga, vat ili volt-amper;

U - napon, volt;

I - struja, Amper.

Snaga nikada nije beskonačna, uvijek je ograničena nečim, stoga, uz svoju fiksnu vrijednost, napon opada s povećanjem struje. Ovisnost ova dva parametra radnog kruga, grafički izražena, naziva se strujno-naponska karakteristika.

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

Što se događa u strujnom krugu kada dođe do kratkog spoja

Dakle, čitatelj može smatrati da je savladao sve glavne fizikalne zakone kako bi shvatio kolika može biti veličina (u redu, neka bude) struje kratkog spoja. Ali prvo morate odlučiti o pitanju što 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 kruga, 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 vodič kroz koji prolazi više zagrijava. Štoviše, ovisnost nije izravna, već kvadratna, odnosno ako se I poveća stostruko, tada će se osloboditi deset tisuća puta više topline. To je opasnost od pojave koja ponekad dovodi do požara.

Žice svijetle užareno (ili bijelo), prenose tu energiju na zidove, stropove i druge predmete koje dodiruju i pale ih. Ako faza u nekom uređaju dotakne neutralni vodič, nastaje struja kratkog spoja izvora, zatvorenog za sebe. Zapaljiva baza električnih instalacija noćna je mora za vatrogasne inspektore i razlog za brojne novčane kazne neodgovornim vlasnicima zgrada i prostora. A greška, naravno, nisu zakoni Joule-Lenza i Ohma, već suha izolacija od starosti, netočna ili nepismena instalacija, mehanička oštećenja ili preopterećenje ožičenja.

Međutim, struja kratkog spoja, koliko god velika, također nije beskonačna. Na veličinu smetnji koje on može učiniti utječe trajanje grijanja i parametri kruga napajanja.

AC krugovi

Gore razmatrane situacije bile su opće prirode ili su se odnosile na krugove istosmjerne struje. U većini slučajeva, i stambeni i industrijski objekti napajaju se iz mreže izmjeničnog napona 220 ili 380 volti. Problemi s DC ožičenjem najčešći su u automobilima.

Postoji razlika, i to značajna, između ove dvije glavne vrste napajanja. Činjenica je da prolaz izmjenične struje ometaju dodatne komponente otpora, koje se nazivaju reaktivnim 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 takvim koji se može mjeriti džepnim testerom) otporom, već i njegovom induktivnom komponentom. Druga vrsta opterećenja je kapacitivna. S obzirom na vektor aktivne struje, vektori reaktivnih komponenti su otklonjeni. Induktivna struja zaostaje, a kapacitivna struja je vodi za 90 stupnjeva.

Primjer razlike u ponašanju opterećenja koje ima reaktivnu komponentu je konvencionalni zvučnik. Neki ljubitelji glasne glazbe ga preopterećuju sve dok magnetsko polje ne gurne difuzor naprijed. Zavojnica odleti s jezgre i odmah izgori, jer se induktivna komponenta njenog napona smanjuje.

KZ vrste

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

Ali s izmjeničnom 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 neutralnom) 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 nizak otpor izmjenične struje. Struja kratkog spoja u zavojima se povećava, što postaje razlog zagrijavanja cijelog stroja. Zapravo, ako se dogodi takva nesreća, ne treba čekati dok se sva izolacija ne otopi i električni motor počne dimiti. Strojni namoti moraju se 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, to će premotavanje biti lakše i jeftinije.

Proračun veličine struje kratkog spoja

Koliko god ovaj ili onaj fenomen bio katastrofalan, njegova je kvantitativna procjena važna za inženjerstvo i primijenjenu znanost. Formula struje kratkog spoja vrlo je slična Ohmovom zakonu, samo zahtijeva neko objašnjenje. Tako:

I kratki 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 Pitagorin teorem.

Nešto češće od formule za struju kratkog spoja u praksi se koriste eksperimentalno izvedene krivulje. Oni predstavljaju ovisnost vrijednosti I kratkog spoja. o duljini vodiča, presjeku žice i snazi ​​energetskog transformatora. Grafikoni su zbirka eksponencijalno silaznih linija, od kojih samo trebate odabrati pravu. Metoda daje približne rezultate, ali je njezina točnost dobro prilagođena praktičnim potrebama energetskih inženjera.

Kako teče proces

Čini se da se sve događa 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 početka hitnog trenutka, 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 u isto vrijeme, 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 tom slučaju njegov EMF postupno doseže nulu, zatim prolazi kroz njega i postavlja se na neku stabiliziranu vrijednost, što osigurava protok velikog I kratkog spoja. Sama struja u trenutku prijelaznog procesa je zbroj periodične i aperiodične komponente. Analizira se oblik grafa procesa, zbog čega je moguće odrediti stalnu vrijednost vremena ovisno o kutu nagiba tangente na krivulju ubrzanja u točki njezine fleksije (prva derivacija) i kašnjenju. vrijeme određeno vrijednošću reaktivne (induktivne) komponente ukupnog otpora.

Udarna struja kratkog spoja

U tehničkoj literaturi često se susreće izraz "naponska struja kratkog spoja". Ne biste se trebali plašiti ovog koncepta, on uopće nije tako strašan i nema izravnu vezu sa strujnim udarom. Ovaj koncept znači maksimalnu vrijednost I kratkog spoja. u krugu izmjenične struje, dostižući svoju vrijednost obično pola razdoblja nakon što je došlo do nužde. Pri frekvenciji od 50 Hz period je 0,2 sekunde, a polovica 0,1 sekunde. U ovom trenutku interakcija vodiča koji se nalaze blizu jedan drugome dostiže najveći intenzitet. Prenaponska struja kratkog spoja određena je formulom, što nema smisla navoditi u ovom članku, koji nije namijenjen stručnjacima, pa čak ni studentima. Dostupan je u posebnoj literaturi i udžbenicima. Sam po sebi, ovaj matematički izraz nije osobito težak, ali zahtijeva prilično opsežne komentare koji čitatelja produbljuju u teoriju električnih krugova.

Korisno KZ

Čini se da je očita činjenica da je kratki spoj izuzetno gadna, neugodna i nepoželjna pojava. To može dovesti, u najboljem slučaju, do isključivanja postrojenja, onesposobljavanja zaštitne opreme za hitne slučajeve, au najgorem - do izgaranja 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 praktički kratko spaja uzemljenu elektrodu u trenutku rada. Drugi je problem što su ti načini rada kratkotrajni, a snaga transformatora omogućuje mu da izdrži ta preopterećenja. Prilikom zavarivanja na mjestu kontakta s krajem elektrode prolaze ogromne struje (mjerene u desecima ampera), uslijed čega se oslobađa dovoljno topline da se metal lokalno otopi 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 tih uređaja od preopterećenja i struja kratkog spoja. Njegovo najjednostavnije rješenje sastojalo se u ugradnji topljivih elemenata u nizu s 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 nositelji stope topljivosti nazvani zbog svog specifičnog oblika) provocira korisnike nakon što pregori da ne lukavo filozofiraju, već da neispravne elemente zamjene prvim žicama, spajalicama, pa čak i nokti koji dolaze pod ruku. Je li vrijedno 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 štitovima, ali u posljednjim desetljećima "utikači" su uvelike zamijenjeni njima. "Automatski uređaji" su mnogo prikladniji, ne mogu se mijenjati, već uključiti, eliminirajući uzrok kratkog spoja i čekajući da se toplinski 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 dulje 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 preporuča se eksperimentirati s kratkim spojem.

Razmotrimo poseban slučaj paralelnog spajanja vodiča - tzv kratki spoj. Zove se paralelna veza u krugu vodiča s vrlo malim otporom. Pogledajmo primjer.
Neka lampe i prekidač budu spojeni kako je prikazano na dijagramima. Imajte na umu da su prekidač i druga svjetiljka spojeni paralelno, a zatvorena sklopka na desnom dijagramu je vodič vrlo malog otpora. Stoga, prema definiciji, postoji kratki spoj u žarulji na desnoj shemi.

Pretpostavimo, na primjer, da je napon izvora struje odabran tako da kada je prekidač otvoren, obje žarulje ne svijetle jako jako - pri punom žaru (dakle, u prvom dijagramu su napola obojane). Ako je prekidač zatvoren, lijeva lampa će gorjeti jako, a desna će se potpuno ugasiti. Dakle, povećanje svjetline lijeve lampe nam to ukazuje kada u strujnom krugu dođe do kratkog spoja, struja naglo raste. Prema Joule-Lenzovom zakonu, povećanje jačine struje može dovesti do pregrijavanja žica i požara.
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 žarenja spirale lijeve lampe.
Objasnimo sada zašto se desna lampa gasi. Budući da kada su vodiči spojeni paralelno, napon na svakom od njih je isti, naponi na desnoj svjetiljci i na prekidaču su isti. Prema Ohmovom zakonu, U = I · R. Kao što smo saznali u prethodnom paragrafu, otpor ove veze je gotovo nula, odnosno R "0. Zamjenom nule u formuli dobivamo: U = I · 0 = 0. Odnosno, napon na prekidaču i svjetiljci je nula (točnije, vrlo mali). Ovaj napon očito nije dovoljan da lampa svijetli pa se gasi.

Za zaštitu električnih uređaja od kratkih spojeva, koristite prekidači. Njihova je svrha isključiti struju u slučaju da struja poraste više od dopuštene vrijednosti. Na slici desno, vidite auto osigurač s vijčanim postoljem sličnim svjetiljci. Takvi osigurači (u običnom govoru "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 kositra ili olova (vidi sliku ispod). U slučaju jakog povećanja struje, gotovo se trenutno topi, a krug se otvara, prekidajući struju. Za razliku od automatskih osigurača za višekratnu upotrebu, osigurači su jednokratni električni uređaji.

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 tablicu, možemo vidjeti da je otpornost olova oko 10 puta veća od otpornosti aluminija. Posljedično, otpor žice je oko 1000 puta veći od otpora aluminijske žice iste duljine.
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. Zato 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 nazivnu vrijednost. Kako bi se spriječio požar, električni krug se mora prekinuti prije nego žice dostignu kritične temperature.

Što je kratki spoj?

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

• mehanička energija;
• toplinska 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 postaje manji od otpora napajanja. U slučaju kratkog spoja, struja se trenutno povećava, što dovodi do snažnog stvaranja topline. To, zauzvrat, može dovesti do taljenja ožičenja i njegovog naknadnog požara. Takav kratki spoj ne samo da može poremetiti rad elementa električnog kruga, već i dovesti do smanjenja ulaznog napona za druge potrošače.

U normalnom načinu rada, struja između faznog i neutralnog vodiča teče samo kada je priključeno opterećenje, što ga ograničava na sigurnu razinu za električno ožičenje. Kako nastaje kratki spoj? U slučajevima kada se pojavi kršenje izolacijskog premaza, što dovodi do kratkog spoja plusa i minusa, struja zaobilazi opterećenje i teče između ovih žica. Ova vrsta kontakta naziva se "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 vijčanog spoja 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 vodljivih dijelova s ​​istim potencijalima.

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

Način kratkog spoja je takvo stanje uređaja s dva terminala kada su njegovi izlazi međusobno povezani pomoću vodiča s nultim otporom. U ovom načinu rada, sekundarni namot je kratko spojen. Prilikom provođenja takvog pokusa moguće je odrediti veličinu gubitaka u namotima samog transformatora.

Također je vrijedno znati da je napon kratkog spoja transformatora napon koji se mora primijeniti na namot 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 krugu je izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu." Upravo na potonje vrijedi obratiti posebnu pozornost u ovom slučaju. Zbog činjenice da je otpor ožičenja vrlo mali, smatra se da je jednak "0". U slučaju kratkog spoja, njegova je vrijednost, naprotiv, vrlo velika, jer struja počinje teći u zatvorenom krugu.

Kako bi se spriječio 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 uz ožičenje, kao i pomoći u testiranju instrumentalnih strujnih transformatora, što će također uštedjeti vašu opremu i povećati sigurnost od požara.

Svaka osoba čiji je posao vezan uz održavanje elektrotehnike itekako je svjesna nevolja s kojima je prepun kratki spoj (kratki spoj). 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 doista dovode do štete. Općeprihvaćena definicija kaže: „Kratki spoj je izravna veza dviju ili više točaka električnog kruga s različitim potencijalom. To je nenormalan (nenamjeran) način rada."

Da bismo razumjeli što se točno događa u krugu u trenutku kada se tamo dogodi kratki spoj, potrebno je prisjetiti se principa funkcioniranja elemenata kruga. Zamislite jednostavan krug koji se sastoji od dva vodiča i tereta (na primjer, žarulja). U normalnim uvjetima dolazi do usmjerenog kretanja nabijenih elementarnih čestica u vodiču, zbog stalnog utjecaja izvora. Kreću se s jednog pola izvora na drugi kroz dva dijela žice i svjetiljku. Sukladno tome, svjetiljka emitira svjetlost, budući da čestice u njoj obavljaju određeni posao.

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

Ali iz nekog razloga, izolacija na dijelu kruga je oštećena. Na primjer, svjetiljka 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 svjetiljci. Obično je taj iznos toliko beznačajan da se ne uzima u obzir u izračunima (osim specijaliziranih izračuna).

Rezultat je gotovo beskonačno povećanje struje, određeno klasičnim Ohmovim zakonom. U ovom slučaju često se spominje snaga kratkog spoja. Određuje se graničnom vrijednošću električne struje koju izvor energije može isporučiti prije kvara. Usput, zbog toga je zabranjeno spajati (kratki spoj) suprotne kontakte 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 kratki spoj. može nastati i ako je izolacija barem jedne žice prekinuta i ona dođe u dodir sa zemljom. U tom slučaju struja iz izvora napajanja slijedi put najmanjeg otpora, odnosno u zemlju, koja ima ogroman kapacitet. Oštećenje izolacije dvije žice odjednom i njihov kontakt dovest će do istog rezultata.

Navedeno se može sažeti: k.z može biti sa ili bez zemljišta. To ne utječe na procese koji su u tijeku.

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. S dovoljnom snagom izvora u kratkom spoju. neki dijelovi lanca jednostavno izgore, pretvarajući se u bakrenu prašinu (za bakrene elemente).

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

Tema: što je kratki spoj u električnom krugu, koje su posljedice kratkog spoja.

Mnogi su čuli za električni kratki spoj, ali ne znaju svi bit ovog fenomena. Idemo to shvatiti. Dakle, ako se udubite u samu frazu "kratki spoj", onda možete razumjeti 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, njezina struja naboja. To su razni električni krugovi, vodiči električne energije. Što je ovaj put duži, više prepreka naboji trebaju svladati, veći je električni otpor ove staze. A iz Ohmovog zakona poznato je 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 taj put će biti kratak u slučaju kratkog spoja krajeva samog izvora napajanja.

Općenito, imamo, na primjer, običnu automobilsku bateriju (u napunjenom stanju). Ako na nju spojite žarulju dizajniranu za napon baterije (12 volti), tada ćemo kao rezultat prolaska struje određene veličine kroz ovu svjetiljku primiti zračenje svjetlosti i topline. Svjetiljka ima određeni električni otpor, koji ograničava struju koja teče kroz ovaj krug. Da bismo namjerno napravili kratki spoj, samo trebamo uzeti komad žice i spojiti ga na krajeve terminala baterije (paralelno sa svjetiljkom). Ova žica ima vrlo mali otpor u usporedbi sa svjetiljkom. Posljedično, ne postoji posebno ograničenje koje bi spriječilo kretanje nabijenih čestica. I čim zatvorimo takav krug, dobivamo naš kratki spoj. Kroz žicu će odjednom teći velika struja koja se 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. Također se počinje zagrijavati u ovom trenutku. A kao što znate, baterije ne vole pretjerano zagrijavanje. Minimalno im se životni vijek nakon toga značajno skraćuje, a kao maksimum oni pokvare, pa čak i zapale i eksplodiraju. Ako dođe do takvog kratkog spoja, na primjer, s litijskom baterijom u telefonu (koji nema elektroničku zaštitu unutra), dolazi do jakog zagrijavanja unutar 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, što se događa s naponom tijekom kratkog spoja? Iz školske fizike treba znati da što je struja veća, to je veći pad napona u ovom dijelu strujnog kruga. 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 pojavi određeni pad napona. I što je veće opterećenje, to će biti jači pad napona. Budući da je tijekom kratkog spoja otpor kruga praktički nula, a jačina struje će biti najveća moguća, tada će i pad napona na izvoru napajanja biti maksimalan (oko nule).

To smo smatrali opcijom potpunog kratkog spoja, koji se javlja izravno na terminalima napajanja. Da, ovdje je još nešto vrijedno dodati o tome. U slučaju baterije, doći će do velikog strujnog opterećenja unutarnjih dijelova i kemikalija same baterije (elektrolit, ploče, vodovi). U slučaju kratkog spoja na takvim izvorima energije kao što su električni generatori, trenutno opterećenje pada na namote tih 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 izrazito 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 krug pojačala zvuka. Odjednom, zbog loše izolacije samih zvučnika, dolazi do kratkog spoja na audio izlazu ovog pojačala. Kao rezultat toga, izlazni tranzistori mikrosklopa u zadnjim fazama pojačanja zvuka vjerojatno će izgorjeti. U tom slučaju, sam izvor napajanja možda neće niti patiti, jer ga prekomjerno strujno opterećenje možda neće doseći. Mislim da ste shvatili bit kratkog spoja.

p.s. U svakom slučaju, pojava električnog kratkog spoja dovodi do katastrofalnih posljedica. Za zaštitu od toga u pravilu koristite konvencionalne osigurače, prekidače, zaštitne krugove itd. Njihov je zadatak brzo prekinuti električni krug s naglim povećanjem snage struje. Odnosno, obični osigurač je, takoreći, najslabija karika u svim električnim krugovima. Čim se jakost struje naglo poveća, osigurač se jednostavno topi i prekida strujni krug. To u većini slučajeva dovodi do činjenice da ostali drugi krugovi u krugu ostaju netaknuti.