Що таке коротке замикання в електричному ланцюзі?
Будь-яка людина, чия робота пов'язана з обслуговуванням електротехніки, дуже добре знає про ті неприємності, які таїть в собі коротке замикання (к.з.). Іноді вважається, що воно являє собою пошкодження. Це не так. Коротке замикання - це процес, або, якщо завгодно, аварійний режим роботи якої-небудь ділянки електроустановки. А ось наслідки його дійсно призводять до пошкоджень. Загальноприйняте визначення говорить: «Коротке замикання - це безпосереднє з'єднання двох або більше точок електричного кола, що володіють різним потенціалом. Є ненормальним (непередбачуваних) режимом роботи».
Щоб зрозуміти, що саме відбувається в ланцюзі в той момент, коли там виникає коротке замикання, необхідно згадати принципи функціонування елементів контуру. Уявімо найпростішу ланцюг, що складається з джерела живлення, двох провідників і навантаження (наприклад, лампочки). У звичайних умовах в провіднику існує спрямований рух заряджених елементарних частинок, обумовлене постійним впливом електрорушійної сили джерела. Вони переміщуються від одного полюса джерела до іншого через дві ділянки проводу та лампу. Відповідно, лампа випромінює світло, так як частинки здійснюють в ній певну роботу.
При змінному струмі напрямок руху постійно змінюється, але в даному випадку це не принципово. Кількість електронів, що проходять по певної ділянки ланцюга за одиницю часу, обмежується опором лампи, провідників, джерела ЕРС. Іншими словами, струм не зростає нескінченно, а відповідає сталому режиму.
Але ось з якої-небудь причини пошкоджується ізоляція на ділянці кола. Приміром, лампу залило водою. У цьому випадку її електричний опір зменшується. В результаті поточний по контуру струм обмежується сумарним опором джерела живлення, проводів і водного «перешийка» на лампі. Зазвичай ця сума настільки незначна, що в розрахунках не враховується (виняток становлять спеціалізовані обчислення).
Підсумком є практично нескінченне зростання струму, що визначається за класичним законом Ома. В даному випадку часто згадують потужність короткого замикання. Вона визначається граничним значенням електричного струму, який здатний видати джерело живлення до виходу з ладу. До речі, саме тому забороняється з'єднувати дротом (закорочувати) протилежні контакти батарейок.
Хоча в прикладі ми розглядаємо усунення з ланцюга опору лампи внаслідок попадання на неї води, причин короткого замикання безліч. Наприклад, якщо говорити про цю ж схемою, то к.з. також може виникнути, якщо буде порушена ізоляція хоча б одного проводу і він стикнеться із землею. У цьому випадку струм від джерела живлення послідує по шляху найменшого опору, тобто в землю, володіє величезною ємністю. Пошкодження ізоляції відразу двох проводів і їх зіткнення призведе до того ж самого результату.
Вищесказане можна узагальнити: к.з можуть бути із землею і без неї. На відбуваються процеси це не впливає.
Про які ж пошкодженнях йшлося на початку статті? Як відомо, чим вище значення струму, що протікає по ділянках ланцюга, тим більше їх нагрівання. При достатній потужності джерела при к.з. деякі ділянки ланцюга попросту вигорають, перетворюючись на мідну пил (для мідних елементів).
Захист від короткого замикання досить проста і ефективна. Повідомлення про руйнування через замикання виникають, перш за все, через неправильно підібраних параметрів апаратів захисту, невірної селективності. Якщо мова йде про побутову ланцюга 220 В, то застосовують автоматичні вимикачі. У них при надмірному зростанні струму електромагнітний розчіплювач, що знаходиться всередині, розриває ланцюг.