Odată, unei doamne, nu prea cunoscătoare în inginerie electrică, un electrician i-a spus motivul pierderii luminii în apartamentul ei. S-a dovedit a fi un scurtcircuit, iar femeia a cerut să fie prelungit imediat. Puteți râde de această poveste, dar este mai bine să luați în considerare această pacoste mai detaliat. Chiar și fără acest articol, electricienii știu ce este acest fenomen, ce amenință și cum să calculeze curentul de scurtcircuit. Informațiile de mai jos se adresează persoanelor care nu au studii tehnice, dar, ca toți ceilalți, nu sunt asigurate împotriva necazurilor asociate cu funcționarea utilajelor, utilajelor, echipamentelor de producție și a celor mai comune aparate de uz casnic. Este important ca fiecare persoană să știe ce este un scurtcircuit, care sunt cauzele acestuia, posibilele consecințe și metodele de prevenire a acestuia. Nu puteți face în această descriere fără a cunoaște elementele de bază ale ingineriei electrice. Un cititor care nu le cunoaște s-ar putea să se plictisească și să nu citească articolul până la capăt.

O expunere populară a legii lui Ohm

Indiferent de natura curentului din circuitul electric, acesta apare numai dacă există o diferență de potențial (sau tensiune, este aceeași). Natura acestui fenomen poate fi explicată prin exemplul unei cascade: dacă există o diferență de nivel, apa curge într-o anumită direcție, iar când nu, rămâne nemișcată. Chiar și școlarii cunosc legea lui Ohm, conform căreia, cu cât tensiunea este mai mare și curentul mai mic, cu atât rezistența inclusă în sarcină este mai mare:

I este magnitudinea curentului, care uneori este numită „puterea curentului”, deși aceasta nu este o traducere destul de alfabetizată din limba germană. Măsurată în Amperi (A).

De fapt, curentul în sine nu posedă o forță (adică cauza accelerației), care este tocmai ceea ce se manifestă în timpul unui scurtcircuit. Acest termen a devenit deja familiar și este folosit des, deși profesorii unor universități, auzind cuvintele „puterea curentă” din gura unui student, au spus imediat „nu”. „Dar ce se întâmplă cu focul și fumul care provin din cablare în timpul unui scurtcircuit? - Întreabă un adversar încăpăţânat: „Nu este aceasta putere?” Există un răspuns la această remarcă. Cert este că conductorii ideali nu există, iar încălzirea lor se datorează tocmai acestui fapt. Dacă presupunem că R = 0, atunci căldura nu ar fi eliberată, așa cum este clar din legea Joule-Lenz, dată mai jos.

U este aceeași diferență de potențial, numită și tensiune. Se măsoară în Volți (avem V, în străinătate V). Se mai numește și forță electromotoare (EMF).

R - rezistența electrică, adică capacitatea materialului de a împiedica trecerea curentului. Pentru dielectrici (izolatori), este mare, deși nu infinit, pentru conductori, este mic. Măsurat în ohmi, dar evaluat ca o anumită cantitate. Este de la sine înțeles că cu cât firul este mai gros, cu atât conduce mai bine curentul și cu cât este mai lung, cu atât mai rău. Prin urmare, rezistivitatea se măsoară în ohmi înmulțit cu un milimetru pătrat și împărțit la un metru. În plus, valoarea sa este influențată de temperatură, cu cât este mai mare, cu atât rezistența este mai mare. De exemplu, un conductor de aur de 1 metru lungime și 1 metru pătrat. mm la 20 de grade Celsius are o rezistență totală de 0,024 Ohm.

Există și formula legii lui Ohm pentru un circuit complet, în el este introdusă rezistența internă (propria) a sursei de tensiune (EMF).

Două formule simple, dar importante

Este imposibil de înțeles motivul pentru care apare un curent de scurtcircuit fără a stăpâni o altă formulă simplă. Puterea consumată de sarcină este egală (excluzând componentele reactive, dar mai multe despre ele mai târziu) cu produsul dintre curent și tensiune.

P - putere, Watt sau Volt-Ampere;

U - tensiune, Volt;

I - curent, Amperi.

Puterea nu este niciodată infinită, este întotdeauna limitată de ceva, prin urmare, cu valoarea ei fixă, tensiunea scade odată cu creșterea curentului. Dependența acestor doi parametri ai circuitului de lucru, exprimată grafic, se numește caracteristică curent-tensiune.

Și încă o formulă necesară pentru a calcula curenții de scurtcircuit este legea Joule-Lenz. Oferă o idee despre cât de multă căldură este generată atunci când rezistă la o sarcină și este foarte simplu. Conductorul se va încălzi la o intensitate proporțională cu tensiunea și pătratul curentului. Și, desigur, formula nu este completă fără timp, cu cât rezistența se încălzește mai mult, cu atât mai multă căldură va elibera.

Ce se întâmplă într-un circuit când are loc un scurtcircuit

Deci, cititorul poate presupune că a stăpânit toate legile fizice principale pentru a înțelege care poate fi magnitudinea (bine, să fie) curentului de scurtcircuit. Dar mai întâi trebuie să vă decideți cu privire la întrebarea ce este, de fapt. Scurtcircuit (scurtcircuit) este o situație în care rezistența de sarcină este aproape de zero. Ne uităm la formula legii lui Ohm. Dacă luăm în considerare versiunea sa pentru o secțiune a circuitului, este ușor de înțeles că curentul va tinde spre infinit. În versiunea sa completă, acesta va fi limitat de rezistența sursei EMF. În orice caz, curentul de scurtcircuit este foarte mare, iar conform legii Joule-Lenz, cu cât este mai mare, cu atât conductorul prin care trece se încălzește mai mult. Mai mult, dependența nu este directă, ci pătratică, adică dacă I ​​crește de o sută de ori, atunci se va elibera de zece mii de ori mai multă căldură. Acesta este pericolul unui fenomen care duce uneori la incendii.

Firele strălucesc în roșu (sau alb), transferă această energie pe pereți, tavane și alte obiecte pe care le ating și le dau foc. Dacă o fază dintr-un dispozitiv atinge un conductor neutru, apare un curent de scurtcircuit al sursei, închis pentru sine. Baza inflamabilă a cablurilor electrice este un coșmar pentru inspectorii de pompieri și motivul multor amenzi aplicate proprietarilor iresponsabili de clădiri și spații. Și vina, desigur, nu sunt legile lui Joule-Lenz și Ohm, ci izolarea uscată de la bătrânețe, instalarea inexactă sau analfabetă, deteriorarea mecanică sau supraîncărcarea cablajului.

Cu toate acestea, curentul de scurtcircuit, oricât de mare, nu este, de asemenea, infinit. Dimensiunea problemelor pe care le poate face este influențată de durata încălzirii și de parametrii circuitului de alimentare.

circuite AC

Situațiile discutate mai sus au fost de natură generală sau legate de circuitele de curent continuu. În majoritatea cazurilor, atât instalațiile rezidențiale, cât și cele industriale sunt alimentate de la o rețea de tensiune alternativă de 220 sau 380 volți. Problemele de cablare DC sunt cele mai frecvente la mașini.

Există o diferență, și una semnificativă, între aceste două tipuri principale de surse de alimentare. Cert este că trecerea curentului alternativ este împiedicată de componente suplimentare de rezistență, numite reactive și datorită naturii ondulatorii a fenomenelor care apar în ele. Inductoarele și capacitățile reacționează la curentul alternativ. Curentul de scurtcircuit al transformatorului este limitat nu numai de rezistența activă (sau ohmică, adică cea care poate fi măsurată cu un tester de buzunar), ci și de componenta sa inductivă. Al doilea tip de sarcină este capacitiv. În ceea ce privește vectorul curent activ, vectorii componentelor reactive sunt deviați. Curentul inductiv rămâne în urmă, iar curentul capacitiv îl conduce cu 90 de grade.

Un exemplu de diferență în comportamentul unei sarcini care are o componentă reactivă este un difuzor convențional. Unii fani ai muzicii tare îl supraîncărcă până când difuzorul este aruncat înainte de câmpul magnetic. Bobina zboară din miez și se arde imediat, deoarece componenta inductivă a tensiunii sale scade.

Tipuri KZ

Curenții de scurtcircuit pot apărea în diferite circuite conectate la diferite surse DC sau AC. Cel mai simplu lucru este cu plusul obișnuit, care s-a alăturat brusc cu un minus, ocolind sarcina utilă.

Dar cu curent alternativ există mai multe opțiuni. Curentul de scurtcircuit monofazat apare atunci când o fază este conectată la neutru sau este împământat. Într-o rețea trifazată, poate apărea contact nedorit între cele două faze. O tensiune de 380 sau mai mult (atunci când se transmite energie pe distanțe lungi prin liniile electrice) de volți poate provoca, de asemenea, consecințe neplăcute, inclusiv un arc electric în momentul comutării. De asemenea, poate închide toate cele trei (sau patru, împreună cu neutrul) fire în același timp, iar curentul de scurtcircuit trifazat va curge prin ele până când automatele de protecție funcționează.

Dar asta nu este tot. În rotoarele și statoarele mașinilor electrice (motoare și generatoare) și transformatoare, uneori apare un fenomen atât de neplăcut, cum ar fi un circuit inter-turn, în care buclele de sârmă adiacente formează un fel de inel. Această buclă închisă are o rezistență AC extrem de scăzută. Curentul de scurtcircuit în spire crește, acesta devine motivul încălzirii întregii mașini. De fapt, dacă apare o astfel de nenorocire, nu trebuie să așteptați până când toată izolația se topește și motorul electric începe să fumeze. Înfășurările mașinii trebuie să fie rebobinate, acest lucru necesită echipament special. Același lucru este valabil și pentru acele cazuri în care, din cauza „turn-to-turn”, a apărut un curent de scurtcircuit al transformatorului. Cu cât izolația arde mai puțin, cu atât rebobinarea va fi mai ușoară și mai ieftină.

Calculul mărimii curentului de scurtcircuit

Indiferent cât de catastrofal ar fi acest sau altul fenomen, evaluarea sa cantitativă este importantă pentru inginerie și știința aplicată. Formula curentului de scurtcircuit este foarte asemănătoare cu legea lui Ohm, necesită doar o explicație. Asa de:

I scurtcircuit = Uph / (Zn + Zt),

eu pe termen scurt - valoarea curentului de scurtcircuit, A;

Uph - tensiune de fază, V;

Zn este rezistența totală (inclusiv componenta reactivă) a buclei în scurtcircuit;

Zt este rezistența totală (inclusiv componenta reactivă) a transformatorului de putere (putere), Ohm.

Impedanțele sunt definite ca ipotenuza unui triunghi dreptunghic, ale cărui catete sunt valorile rezistenței active și reactive (inductivă). Este foarte simplu, trebuie să folosești teorema lui Pitagora.

Ceva mai des decât formula pentru curentul de scurtcircuit, curbele derivate experimental sunt utilizate în practică. Ele reprezintă dependența valorii I scurtcircuit. pe lungimea conductorului, secțiunea transversală a firului și puterea transformatorului de putere. Graficele sunt o colecție de linii descrescătoare exponențial, din care trebuie doar să o alegeți pe cea potrivită. Metoda oferă rezultate aproximative, dar acuratețea sa se potrivește bine nevoilor practice ale inginerilor energetici.

Cum merge procesul

Totul pare să se întâmple instantaneu. Ceva a bâzâit, lumina s-a redus și apoi s-a stins. De fapt, ca orice fenomen fizic, procesul poate fi întins mental, încetinit, analizat și împărțit în faze. Înainte de apariția momentului de urgență, circuitul este caracterizat de o valoare a curentului constant care se află în modul nominal. Brusc, impedanța scade brusc la o valoare apropiată de zero. Componentele inductive (motoare electrice, bobine și transformatoare) ale sarcinii în același timp, parcă, încetinesc procesul de creștere a curentului. Astfel, în primele microsecunde (până la 0,01 sec), curentul de scurtcircuit al sursei de tensiune rămâne practic neschimbat și chiar scade oarecum datorită declanșării procesului tranzitoriu. În acest caz, EMF-ul său ajunge treptat la zero, apoi trece prin el și este setat la o valoare stabilizată, ceea ce asigură curgerea unui scurt-circuit I mare. Curentul însuși în momentul procesului tranzitoriu este suma componentelor periodice și aperiodice. Se analizează forma graficului procesului, în urma căreia se poate determina o valoare constantă a timpului, în funcție de unghiul de înclinare a tangentei la curba de accelerație în punctul de inflexiune a acesteia (derivată întâi) și de timpul de întârziere, determinat de valoarea componentei reactive (inductive) a rezistenței totale.

Curent de șoc de scurtcircuit

În literatura tehnică, termenul „curent de supratensiune în scurtcircuit” este adesea găsit. Nu ar trebui să te lași intimidat de acest concept, nu este deloc atât de groaznic și nu are nicio legătură directă cu șocul electric. Acest concept înseamnă valoarea maximă a scurtcircuitului I. într-un circuit de curent alternativ, atingând valoarea sa de obicei la jumătate de perioadă după ce a apărut o urgență. La o frecvență de 50 Hz, perioada este de 0,2 secunde, iar jumătate din aceasta este de 0,1 secunde, respectiv. În acest moment, interacțiunea conductoarelor amplasate aproape unul de celălalt atinge cea mai mare intensitate. Curentul de supratensiune de scurtcircuit este determinat de formula, care nu are sens să o dați în acest articol, care nu este destinat specialiștilor și nici măcar studenților. Este disponibil în literatură specială și manuale. Prin ea însăși, această expresie matematică nu este deosebit de dificilă, dar necesită comentarii destul de voluminoase care să aprofundeze cititorul în teoria circuitelor electrice.

Util KZ

S-ar părea că faptul evident este că un scurtcircuit este un fenomen extrem de urât, neplăcut și nedorit. Poate duce, în cel mai bun caz, la deconectarea instalației, la dezactivarea echipamentului de protecție de urgență și, în cel mai rău caz, la arderea cablajului și chiar la incendiu. Prin urmare, toate forțele trebuie concentrate pe evitarea acestui flagel. Totuși, calculul curenților de scurtcircuit are o semnificație foarte reală și practică. Au fost inventate o mulțime de mijloace tehnice care funcționează în modul de valori mari ale curentului. Un exemplu este un aparat de sudura conventional, in special unul cu arc, care practic scurtcircuita un electrod impamantat in momentul functionarii. O altă problemă este că aceste moduri sunt pe termen scurt, iar puterea transformatorului îi permite să reziste la aceste suprasarcini. La sudare, curenți uriași (măsurați în zeci de amperi) trec în punctul de contact cu capătul electrodului, în urma căruia se eliberează suficientă căldură pentru a topi metalul la nivel local și a crea o cusătură puternică.

Metode de protecție

În primii ani ai dezvoltării rapide a ingineriei electrice, când omenirea încă experimenta curajos, introduce dispozitive galvanice, inventa diverse tipuri de generatoare, motoare și iluminat, a apărut problema protejării acestor dispozitive de suprasarcini și curenți de scurtcircuit. Soluția sa cea mai simplă a constat în instalarea elementelor fuzibile în serie cu sarcina, care erau distruse sub influența căldurii rezistive dacă curentul depășea valoarea setată. Astfel de siguranțe servesc oamenilor astăzi, principalele lor avantaje sunt simplitatea, fiabilitatea și costul scăzut. Dar au și dezavantaje. Însăși simplitatea „plutei” (cum erau numiți deținătorii ratelor flotante pentru forma lor specifică) îi provoacă pe utilizatori după ce se stinge, să nu filosofeze viclean, ci să înlocuiască elementele eșuate cu primele fire, agrafe, sau chiar și unghiile care vin la îndemână. Merită menționat faptul că o astfel de protecție împotriva curenților de scurtcircuit nu își îndeplinește funcția nobilă?

În întreprinderile industriale, pentru a dezactiva circuitele supraîncărcate, întreruptoarele de circuit au început să fie folosite mai devreme decât în ​​scuturile de apartamente, dar în ultimele decenii, „prizele” au fost în mare măsură înlocuite de acestea. „Dispozitivele automate” sunt mult mai convenabile, nu pot fi schimbate, ci pornite, eliminând cauza scurtcircuitului și așteptând răcirea elementelor termice. Contactele lor se ard uneori, în acest caz este mai bine să le înlocuiți și să nu încercați să le curățați sau să le reparați. Automatele diferențiale mai complexe la un cost ridicat nu durează mai mult decât cele convenționale, dar sarcina lor funcțională este mai mare, opresc tensiunea în cazul unei scurgeri minime de curent „în lateral”, de exemplu, atunci când o persoană este lovită de un curent electric.

În viața de zi cu zi, nu este recomandat să experimentați cu un scurtcircuit.

Luați în considerare un caz special de conectare în paralel a conductorilor - așa-numitul scurt circuit. Se numește conexiune paralelă în circuit a unui conductor cu o rezistență foarte mică. Să ne uităm la un exemplu.
Lasă lămpile și întrerupătorul să fie conectate așa cum se arată în diagrame. Rețineți că întrerupătorul și a doua lampă sunt conectate în paralel, iar comutatorul închis din diagrama din dreapta este un conductor de rezistență foarte scăzută. Prin urmare, conform definiției, există un scurtcircuit în lampa din diagrama din dreapta.

Să presupunem, de exemplu, că tensiunea sursei de curent este selectată astfel încât, atunci când comutatorul este deschis, ambele lămpi să nu strălucească foarte puternic - la incandescență completă (prin urmare, în prima diagramă, sunt pe jumătate vopsite). Dacă întrerupătorul este închis, lampa din stânga va arde puternic, iar lampa din dreapta se va stinge complet. Astfel, creșterea luminozității lămpii din stânga ne indică faptul că când există un scurtcircuit în circuit, curentul crește brusc. Conform legii Joule-Lenz, o creștere a puterii curentului poate duce la supraîncălzirea firelor și un incendiu.
Să explicăm de ce lampa din stânga se aprinde mai puternic. Amintiți-vă că atunci când conductoarele sunt conectate în paralel, rezistența lor totală devine mai mică decât cea mai mică dintre ele, adică chiar mai mică decât rezistența comutatorului (în care este aproape egală cu zero). Conform legii lui Ohm, o scădere a rezistenței duce la o creștere a puterii curentului. Iar o creștere a curentului, conform legii Joule-Lenz, duce la o incandescență mai puternică a spiralei lămpii din stânga.
Să explicăm acum de ce se stinge lampa potrivită. Deoarece atunci când conductoarele sunt conectate în paralel, tensiunea de pe fiecare dintre ele este aceeași, tensiunile de pe lampa din dreapta și de pe comutator sunt aceleași. Conform legii lui Ohm, U = I · R. După cum am aflat în paragraful anterior, rezistența acestei conexiuni este aproape zero, adică R „0. Înlocuind zero în formulă, obținem: U = I · 0 = 0. Adică, tensiunea între comutator și lampă este zero (mai precis, foarte mică). Această tensiune în mod clar nu este suficientă pentru a menține lampa strălucitoare, așa că se stinge.

Pentru a proteja aparatele electrice de scurtcircuite, utilizați întrerupătoare de circuit. Scopul lor este de a opri electricitatea în cazul în care curentul crește mai mult decât valoarea admisă. În poza din dreapta, vezi auto siguranța cu soclu cu șurub similar lampii. Astfel de siguranțe (în limbajul comun „prize”) sunt înșurubate în cartușe speciale, care sunt fixate pe perete.
Există, de asemenea sigurante.În ele, partea principală este un fir subțire (aproximativ 0,1 mm în diametru) din cositor sau plumb (vezi figura de mai jos). În cazul unei creșteri puternice a curentului, acesta se topește aproape instantaneu, iar circuitul este deschis, întrerupând curentul. Spre deosebire de siguranțele automate „reutilizabile”, siguranțele sunt aparate electrice de unică folosință.

Dacă presupunem că firele care furnizează curent cablajul apartamentului sunt din aluminiu și au un diametru de 1 mm, atunci aria secțiunii transversale a firului de plumb va fi de 100 de ori mai mică. În plus, uitându-ne la tabel, putem observa că rezistivitatea plumbului este de aproximativ 10 ori mai mare decât a aluminiului. În consecință, rezistența firului este de aproximativ 1000 de ori rezistența unui fir de aluminiu de aceeași lungime.
Deoarece firul și siguranța (adică firul din interiorul său) sunt conectate în serie, puterea curentului în ele este aceeași. Deoarece, conform legii Joule-Lenz, Q = I2Rt, prin urmare, cantitatea de căldură eliberată în fir în fiecare moment de timp este de 1000 de ori mai mare decât în ​​fir. De aceea, firul se topește și cablajul rămâne intact. În prezent, siguranțele practic nu sunt folosite în tehnologie, dând loc celor automate.

Se formează un scurtcircuit din cauza închiderii a două fire ale circuitului, care sunt conectate la contacte diferite (acest lucru este plus și minus). În acest caz, acest lucru se întâmplă printr-o rezistență mică, care poate fi comparată cu rezistența firului în sine. În acest caz, curentul poate depăși de mai multe ori valoarea nominală. Pentru a preveni incendiul, circuitul electric trebuie întrerupt înainte ca firele să atingă temperaturi critice.

Ce este un scurtcircuit?

În fiecare zi, oriunde ne-am afla, închidem circuitul electric. În acest caz, nu se întâmplă nimic periculos, deoarece atunci când ștecherul echipamentului electric este conectat la priză, energia electrică este convertită în:

• energie mecanică;
• putere termala.

Aceste tipuri de închidere pot fi numite în mod convențional „lung”. Un scurtcircuit este, în termeni simpli, un tip de energie care se exprimă sub forma unei scântei, pop sau foc. Aceasta este o condiție în care rezistența sarcinii în sine devine mai mică decât rezistența sursei de alimentare. În cazul unui scurtcircuit, curentul crește instantaneu, ceea ce duce la o generare puternică de căldură. Acest lucru, la rândul său, poate duce la topirea cablurilor și la incendiul său ulterior. Un astfel de scurtcircuit nu numai că poate perturba performanța unui element de circuit electric, dar poate duce și la o scădere a tensiunii de intrare pentru alți consumatori.

În modul normal de funcționare, curentul dintre conductorii de fază și neutru circulă numai atunci când este conectată o sarcină, ceea ce o limitează la un nivel sigur pentru cablarea electrică. Cum se întâmplă un scurtcircuit? În cazurile în care apare o încălcare a stratului de izolație, care duce la un scurtcircuit al plus și minus, curentul ocolește sarcina și curge între aceste fire. Acest tip de contact se numește „scurt”, datorită faptului că dispozitivele electrice ocolesc.

Un scurtcircuit metalic este unul care nu ține cont de rezistența de contact. Este posibil doar în cazul pregătirii sale speciale prin intermediul unei îmbinări cu șuruburi a pieselor sub tensiune.

Un curent de scurtcircuit este un curent care apare din cauza deteriorării izolației pieselor sub tensiune care au un potențial electric diferit. De asemenea, poate apărea prin simpla conectare accidentală a unor părți conductoare cu aceleași potențiale.

Curentul de supratensiune de scurtcircuit este valoarea maximă a curentului care apare în timpul unui scurtcircuit trifazat.

Modul de scurtcircuit este o astfel de stare a unui dispozitiv cu două terminale atunci când ieșirile sale sunt conectate între ele folosind un conductor cu rezistență zero. În acest mod, înfășurarea secundară este scurtcircuitată. Când se efectuează un astfel de experiment, este posibil să se determine magnitudinea pierderilor în înfășurările transformatorului însuși.

De asemenea, merită să știți că tensiunea de scurtcircuit a transformatorului este tensiunea care trebuie aplicată înfășurării atunci când a doua este închisă. Și apoi curentul nominal va începe să curgă în ultima înfășurare.

Cum poate fi detectat și prevenit?

Vă puteți aminti de binecunoscuta lege a lui Ohm, care spune: „Curentul din circuit este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența”. Tocmai asupra acestuia din urmă merită să acordați o atenție deosebită în acest caz. Datorită faptului că rezistența cablajului este foarte mică, se consideră că este egală cu „0”. În cazul unui scurtcircuit, valoarea acestuia, dimpotrivă, este foarte mare, deoarece un curent începe să circule într-un circuit închis.

Pentru a preveni un scurtcircuit, este necesar să se măsoare periodic rezistența cablajului. Dacă nu puteți face acest lucru pe cont propriu, atunci ar trebui să căutați ajutor de la specialiști. Aceștia vor efectua în mod profesionist toate măsurătorile legate de cablare, precum și vor ajuta la testarea transformatoarelor de curent ale instrumentelor, ceea ce va economisi echipamentul și crește siguranța la incendiu.

Orice persoană a cărei muncă este legată de întreținerea ingineriei electrice este foarte conștientă de problemele cu care este plin un scurtcircuit (scurtcircuit). Uneori este considerat a fi deteriorare. Nu este adevarat. Un scurtcircuit este un proces sau, dacă doriți, un mod de funcționare de urgență al oricărei secțiuni a unei instalații electrice. Dar consecințele sale duc cu adevărat la pagube. Definiția general acceptată spune: „Un scurtcircuit este o conexiune directă a două sau mai multe puncte ale unui circuit electric cu potențial diferit. Este un mod anormal (neintenționat) de funcționare.”

Pentru a înțelege ce se întâmplă exact în circuit în momentul în care apare un scurtcircuit acolo, este necesar să ne amintim principiile funcționării elementelor circuitului. Imaginați-vă un circuit simplu format din doi conductori și o sarcină (de exemplu, un bec). În condiții normale, există o mișcare direcțională a particulelor elementare încărcate într-un conductor, datorită influenței constante a sursei. Se deplasează de la un pol al sursei la celălalt prin două secțiuni de sârmă și o lampă. În consecință, lampa emite lumină, deoarece particulele fac o anumită treabă în ea.

Când direcția de mișcare se schimbă constant, dar în acest caz nu este important. Numărul de electroni care trec printr-o anumită secțiune a circuitului pe unitatea de timp este limitat de rezistența lămpii, conductorilor, sursei EMF. Cu alte cuvinte, curentul nu crește la infinit, ci corespunde regimului de echilibru.

Dar din anumite motive, izolația de pe secțiunea circuitului este deteriorată. De exemplu, o lampă este inundată cu apă. În acest caz, scade. Ca urmare, curentul care curge de-a lungul circuitului este limitat de rezistența totală a sursei de alimentare, a firelor și a „istmului” de apă de pe lampă. De obicei, această sumă este atât de nesemnificativă încât nu este luată în considerare în calcule (cu excepția calculelor de specialitate).

Rezultatul este o creștere aproape nesfârșită a curentului, determinată de legea clasică a lui Ohm. În acest caz, se face deseori referire la puterea de scurtcircuit. Este determinată de valoarea limită a curentului electric pe care sursa de energie este capabilă să o furnizeze înainte de defectare. Apropo, de aceea este interzisă cablarea (scurtcircuitarea) contactelor opuse ale bateriilor.

Deși în exemplu luăm în considerare eliminarea rezistenței lămpii din circuit din cauza pătrunderii apei pe aceasta, există multe motive pentru un scurtcircuit. De exemplu, dacă vorbim despre aceeași schemă, atunci scurtcircuit. poate apărea și dacă izolația a cel puțin unui fir este ruptă și acesta intră în contact cu pământul. În acest caz, curentul de la sursa de alimentare va urma calea cu cea mai mică rezistență, adică în pământ, care are o capacitate uriașă. Deteriorarea izolației a două fire simultan și contactul lor va duce la același rezultat.

Cele de mai sus pot fi rezumate: k.z poate fi cu sau fără teren. Acest lucru nu afectează procesele în curs.

Ce fel de daune s-a discutat la începutul articolului? După cum știți, cu cât valoarea curentului care curge prin secțiunile circuitului este mai mare, cu atât încălzirea acestora este mai mare. Cu suficientă putere a sursei la scurtcircuit. unele părți ale lanțului pur și simplu se ard, transformându-se în praf de cupru (pentru elemente de cupru).

Protecția la scurtcircuit este destul de simplă și eficientă. Mesajele de defecțiune din cauza unui scurtcircuit apar, în primul rând, din cauza parametrilor selectați incorect ai dispozitivelor de protecție, a selectivității incorecte. Dacă vorbim despre un circuit de uz casnic de 220 V, atunci folosesc în ele cu o creștere excesivă a curentului, o eliberare electromagnetică situată în interior rupe circuitul.

Subiect: ce este un scurtcircuit într-un circuit electric, care sunt consecințele unui scurtcircuit.

Mulți au auzit despre un scurtcircuit electric, dar nu toată lumea cunoaște esența acestui fenomen. Să ne dăm seama. Deci, dacă vă aprofundați chiar în expresia „scurtcircuit”, atunci puteți înțelege că există un proces în care ceva este închis de-a lungul unui scurtcircuit, și anume calea cea mai scurtă a fluxului de curent electric (sarcini electrice în conductor). Mai simplu spus, există o cale prin care curge electricitatea, curentul său de sarcini. Acestea sunt diverse circuite electrice, conductoare de electricitate. Cu cât această cale este mai lungă, cu atât sarcinile trebuie să depășească mai multe obstacole, cu atât rezistența electrică a acestei căi este mai mare. Și din legea lui Ohm se știe că cu cât rezistența circuitului este mai mare, cu atât mai puțin curent va fi în el (la o anumită valoare a tensiunii). Prin urmare, pe calea cea mai scurtă, va exista curentul maxim posibil, iar această cale va fi scurtă în cazul unui scurtcircuit al capetelor sursei de alimentare în sine.

În general, avem, de exemplu, o baterie auto obișnuită (în stare încărcată). Dacă conectați la el un bec proiectat pentru tensiunea bateriei (12 volți), atunci, ca urmare a trecerii unui curent de o anumită magnitudine prin această lampă, vom primi radiația de lumină și căldură. Lampa are o anumită rezistență electrică, care limitează curentul care circulă prin acest circuit. Pentru a scurtcircuita în mod intenționat, trebuie doar să luăm o bucată de fir și să o conectăm la capetele bornelor bateriei (paralel cu lampa). Acest fir are o rezistență foarte mică în comparație cu o lampă. În consecință, nu există nicio limitare specială care să împiedice mișcarea particulelor încărcate. Și de îndată ce închidem un astfel de circuit, ne obținem scurtcircuitul. Un curent mare va curge prin fir deodată, care poate pur și simplu să se încălzească și să topească această bucată de sârmă.

Ca urmare a unui astfel de scurtcircuit, conductorul (izolația sa) se va aprinde, până la un incendiu, dacă acest conductor, prin aprindere, transferă focul asupra lucrurilor inflamabile care se află în apropiere. În plus, un flux de curent atât de ascuțit și brusc poate fi dăunător bateriei în sine. De asemenea, începe să se încălzească în acest moment. Și după cum știți, bateriilor nu le place foarte mult încălzirea excesivă. După aceea, la minimum, durata lor de viață este redusă semnificativ și, la maximum, eșuează și chiar iau foc și explodează. Dacă apare un astfel de scurtcircuit, de exemplu, cu o baterie cu litiu într-un telefon (care nu are protecție electronică în interior), în câteva secunde are loc o încălzire puternică, apoi se formează o flacără și o explozie.

Există unele baterii care au fost proiectate inițial pentru a furniza curenți mari (baterii de tracțiune), dar chiar și cu ele un scurtcircuit complet poate duce la mari probleme. Ei bine, ce se întâmplă cu tensiunea în timpul unui scurtcircuit? Din fizica școlii trebuie știut că cu cât curentul este mai mare, cu atât căderea de tensiune este mai mare în această secțiune a circuitului. Prin urmare, atunci când nicio sarcină nu este conectată la sursa de alimentare, puteți vedea valoarea maximă a tensiunii pe aceasta (aceasta este EMF-ul sursei de alimentare, forța sa electromotoare). De îndată ce încărcăm această sursă de alimentare, apare imediat o anumită cădere de tensiune. Și cu cât sarcina este mai mare, cu atât căderea de tensiune va fi mai puternică. Deoarece în timpul unui scurtcircuit rezistența circuitului este practic zero, iar puterea curentului va fi maximă posibilă, atunci căderea de tensiune pe sursa de alimentare va fi, de asemenea, maximă (aproximativ zero).

Aceasta am considerat opțiunea unui scurtcircuit complet, care are loc direct la bornele sursei de alimentare. Da, iată încă ceva care merită adăugat despre asta. În cazul unei baterii, va exista o sarcină mare de curent pe piesele interne și substanțele chimice ale bateriei în sine (electroliți, plăci, cabluri). În cazul unui scurtcircuit pe surse de energie precum generatoarele electrice, sarcina de curent cade pe înfășurările acestor generatoare, ceea ce duce la încălzirea excesivă și deteriorarea acestuia (ei bine, acele circuite care funcționează în generator după această înfășurare). Un scurtcircuit la bornele diferitelor surse de alimentare duce la supraîncălzirea și defectarea circuitelor electrice înseși ale surselor de curent și a înfășurării secundare a transformatorului.

Un scurtcircuit se poate întâmpla chiar în circuitul electric al cablajului, circuitului. În acest caz, consecințele sunt, de asemenea, extrem de negative. Dar în acest caz, puterea curentului va fi deja, de regulă, puțin mai mică decât în ​​cazul unui scurtcircuit la ieșirea sursei de alimentare. De exemplu, există un circuit amplificator de sunet. Dintr-o dată, din cauza izolării slabe a difuzoarelor în sine, apare un scurtcircuit la ieșirea audio a acestui amplificator. Ca urmare, tranzistorii de ieșire ai microcircuitului în ultimele etape de amplificare a sunetului sunt susceptibili să se ardă. În acest caz, este posibil ca sursa de alimentare în sine să nu sufere, deoarece sarcina excesivă de curent poate să nu ajungă la ea. Cred că ai înțeles esența scurtcircuitului.

P.S. În orice caz, fenomenul de scurtcircuit electric duce la consecințe dezastruoase. Pentru a vă proteja împotriva acestui lucru, de regulă, utilizați siguranțe convenționale, întreruptoare, circuite de protecție etc. Sarcina lor este să întrerupă rapid circuitul electric cu o creștere bruscă a puterii curentului. Adică, o siguranță obișnuită este, parcă, cea mai slabă verigă din toate circuitele electrice. De îndată ce puterea curentului a crescut brusc, legătura siguranței pur și simplu se topește și întrerupe circuitul. Acest lucru duce în cele mai multe cazuri la faptul că alte circuite din circuit rămân intacte.