Короткое замыкание — урок. Физика, 8 класс.

Каждый раз, когда вы вставляете вилку электроприбора в розетку, вы замыкаете электрическую цепь, и по ней начинает течь электрический ток.

Потребитель электрического тока преобразует электрическую энергию, которая к нему поступает, в другие виды энергии — механическую (например, в электродвигателях), тепловую (в утюгах, нагревательных приборах), световую (в осветительных приборах).

При создании электроприборов обязательно рассчитываются и указываются в маркировках и технических паспортах оптимальное и максимальное значение силы тока и напряжения. При превышении максимальных значений перегрев элементов прибора может нарушить их электрическую изоляцию, повлиять на работоспособность прибора.

 

Рассмотрим простейшую электрическую цепь, которая состоит из источника тока (1), выключателя (2) и потребителя электроэнергии (3), соединённых между собой проводами (рис. 1).

 

Рис. 1

 

Сила тока в этой цепи определяется по закону Ома:

 

I=UR, где

 

\(U\) — напряжение в сети;

\(R\) — сопротивление потребителя электроэнергии (электроприбора).

Сила тока прямо пропорциональна напряжению в сети и обратно пропорциональна сопротивлению, которое создаёт электроприбор.

Что произойдёт, если цепь замкнуть проводником так, как показано на рисунке 2, то есть между точками \(A\) и \(B\) напрямую?

Рис. 2

 

В этом случае основная часть электрического тока потечёт по проводнику \(AB\), минуя потребитель тока, так как сопротивление участка \(AB\) намного меньше, чем сопротивление электроприбора.

При этом общее сопротивление цепи сильно уменьшится, а в результате, согласно закону Ома для участка цепи, сила тока в ней резко возрастёт. Возникнет короткое замыкание.

Короткое замыкание (КЗ) — явление резкого увеличения значения электрического тока в цепи вследствие уменьшения внешнего сопротивления до нуля.

Ток короткого замыкания прямо пропорционален ЭДС цепи и обратно пропорционален внутреннему сопротивлению ЭДС: \(I_{кз}=\frac{\varepsilon}{r}\).

Как известно из закона Джоуля-Ленца, количество теплоты \(Q\), выделяемое на участке цепи \(R\), пропорционально квадрату силы тока \(I\) на этом участке:

 

Q=I2Rt, где

 

\(t\) — время протекания тока по цепи.

 

Согласно этому закону, если при коротком замыкании ток увеличится в \(10\) раз, то количество теплоты, выделяющейся при этом, возрастёт примерно в \(100\) раз (при прочих равных условиях)!

Вот почему короткое замыкание может вызвать расплавление проводов, воспламенение изоляции и в конечном итоге привести к возгоранию горючих предметов вокруг места короткого замыкания и к пожару.
 

Чаще всего причиной короткого замыкания является нарушение изоляции проводов (из-за их износа, неправильной эксплуатации и т.п.). Также причиной короткого замыкания могут быть механические повреждения в электрической цепи или в электроприборе, а также перегрузки сети.

Короткое замыкание | Практическая электроника

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ, англ. short curcuit) — незапланированное  соединение точек цепи с различными потенциалами друг с другом или с другими электрическими цепями через пренебрежимо малое сопротивление. При этом образуется сверхток, значения которого на порядки превышают предусмотренные нормальными условиями работы.

Определение КЗ из “Элементарного учебника физики” Ландсберга

В результате короткого замыкания выходит из строя электрооборудование, происходят возгорания. О самых разрушительных последствиях коротких замыканий мы регулярно узнаем из новостных рубрик «Чрезвычайные происшествия». Что же именно происходит при КЗ? В результате чего они появляются? Какими могут быть последствия? Давайте рассмотрим подробнее эти и другие вопросы в приведенной ниже статье.

Как образуется короткое замыкание

Как мы помним из учебника физики за 8 класс, закон Ома для участка цепи определяется по формуле:

где

I – сила тока в цепи, А

U – напряжение, В

R – сопротивление, Ом

Давайте рассмотрим вот такую схему

Если мы подключим настольную лампу EL к источнику тока Bat и замкнем ключ SA, то вольфрамовая нить лампы начнет разогреваться под тепловым воздействием тока. В этом случае значительная часть электрической энергии преобразуется в световую и тепловую.

А теперь покончим с лирическими отступлениями и замкнем два провода, которые идут на лампочку, через толстый провод AВ

Что будет дальше, если мы замкнем контакты ключа SA?

В результате ток пойдет по укороченному пути, минуя нагрузку. Короткий путь в данном случае и есть провод AB. Сопротивление провода АВ близко к нулю. В результате наша схема преобразуется в делитель тока. Согласно правилу делителя тока, если нагрузки соединены параллельно, то через нагрузку с меньшим сопротивлением побежит большая сила тока, а через нагрузку с большим значением сопротивления – меньшая сила тока. Так как провод АВ обладает почти нулевым сопротивлением, то через него потечет большая сила тока, согласно опять же закону Ома:

Как я уже сказал, в режиме КЗ сила тока достигает критических значений, превышающих допустимые для данной цепи.

Закон Джоуля-Ленца

Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловое действие тока прямо пропорционально квадрату силы тока на данном участке электрической цепи

где

Q – это количество теплоты, которое выделяется на сопротивлении нагрузки R_н . Выражается в Джоулях. 1 Джоуль = 1 Ватт х секунда.

I – сила тока в этой цепи, А

R_н – сопротивление нагрузки, Ом

t – период времени, в течение которого происходит выделение теплоты на нагрузке R_н , секунды

Это означает, что на проводе AB будет выделяться бешеное количество теплоты. Провод резко нагреется от температуры, а потом и сгорит. Все зависит от мощности источника питания.

То есть, если ток при коротком замыкании возрастет в 20 раз, то количество выделяющейся при этом теплоты — примерно в 400 раз! Вот почему бывшая еще мгновение назад мирной электроэнергия превращается в настоящее стихийное бедствие: горит проводка, расплавленный металл проводов поджигает находящиеся рядом предметы, возникают пожары. 

Существуют еще запланированные  и контролируемые КЗ, а также специальное замыкающее оборудование. Например, сварочные аппараты работают как раз на контролируемом КЗ, где требуется большая сила тока для плавки металла.

Основные причины короткого замыкания

Все многообразие причин возникновения коротких замыканий можно свести к следующим:

• Нарушение изоляции
• Внешние воздействия
• Перегрузка сети

Нарушение изоляции вызывается как естественным износом, так и внешним вмешательством. Естественное старение элементов электросети ускоряется за счет длительного теплового воздействия тока (тепловое старение изоляции), агрессивных химических сред.

Внешние воздействия могут быть вызваны грызунами, насекомыми и другими животными. Сюда же относится и человеческий фактор. Это может быть “кривой” электромонтаж, либо несоблюдение техники электробезопасности.

Намного чаще короткое замыкание вызывается перегрузкой сети из-за подключения большого количества потребителей тока. Так, если совокупная мощность одновременно включенных в бытовую сеть электроприборов превышает допустимую нагрузку на проводку, с большой вероятностью произойдет короткое замыкание, так как сила тока в такой цепи начинает превышать допустимое значение. Такое явление можно часто наблюдать в домах со старой проводкой, где провода чаще всего алюминиевые и не рассчитаны на современные мощные электроприборы.

Ток короткого замыкания

Сверхток, образующийся в результате КЗ, называется током короткого замыкания. Как только произошло короткое замыкание в цепи, ток короткого замыкания достигает максимальных значений. После того, как провода начнут греться и плавиться, ток короткого замыкания идет на спад, так как сопротивление проводов в при нагреве возрастает.

Для источников ЭДС ток короткого замыкания может быть вычислен по формуле

где

I_кз – это ток короткого замыкания, А

E – ЭДС источника питания, В

R_внутр. – внутреннее сопротивление источника ЭДС, Ом

Более подробно про ЭДС и внутреннее сопротивление читайте здесь.

Ниже на рисунке как раз изображен такой источник ЭДС  в виде автомобильного аккумулятора с замкнутыми клеммами

Внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора может достигать значений в доли Ома. Теперь представьте, какой ток короткого замыкания  будет течь через проводник, если закоротить им клеммы аккумулятора. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от многих факторов. Возьмем среднее значение R_внутр = 0,1 Ом. Тогда ток короткого замыкания будет равен I_кз =E/R

внутр. = 12/0,1=120 Ампер. Это очень большое значение.

Виды коротких замыканий

В цепи постоянного тока

В этом случае КЗ бывает, как правило, между напряжением питания, которое чаще всего обозначается как “+”, и общим проводом схемы, который соединяют с “-“. Последствия такого КЗ зависят от мощности источника питания постоянного тока. Если в автомобиле голый плюсовой провод заденет корпус автомобиля, который соединяется с “минусом” аккумулятора, то провода начнут плавится и гореть как спички, при условии если не сработает предохранитель, либо вместо него уже стоит “жучок” – самопальный предохранитель. Ниже на фото вы можете увидеть результат такого КЗ.

В цепи переменного тока

Трехфазное замыкание

Это когда три фазных провода коротнули между собой.

Трехфазное на землю

Здесь все три фазы соединены между собой, да еще и замкнуты на землю

Двухфазное

В этом случае любые две фазы замкнуты между собой

Двухфазное на землю

Любые две фазы замкнуты между собой, да еще и замкнуты на землю

Однофазное на землю

Однофазное на ноль

Эти две ситуации чаще всего бывают в ваших квартирах и домах, так как к простым потребителям идет два провода: фаза и ноль.

В трехфазных сетях наиболее часто происходит однофазное замыкание на землю –  60-70% всех коротких замыканий. Двухфазные КЗ составляют 20-25%. Двойное замыкание фаз на землю происходит в электросетях с изолированной нейтралью и составляет 10-15% всех случаев. До 3-5% занимают трехфазные КЗ, при которых происходит нарушение изоляции между всеми тремя фазами.

В электрических двигателях короткое замыкание чаще всего возникает между обмотками двигателя и его корпусом.

Последствия короткого замыкания

Во время КЗ температура в зоне контакта возрастает до нескольких тысяч градусов. Помимо воспламенения изоляции, расплавления и механических повреждений выключателей и розеток и возгорания проводки, следствием замыкания может стать выход из строя компьютерного и телекоммуникационного оборудования и линий связи, которые находятся рядом, вследствие сильного электромагнитного воздействия.

Но падение напряжения и выход из строя оборудования — не самое опасное последствие. Нередко короткие замыкания становятся причиной разрушительных пожаров, зачастую с человеческими жертвами и огромными экономическими потерями.

Из-за удаленности и большого сопротивления до места замыкания защитное оборудование может не сработать. Бывают ситуации, когда ток недостаточен для срабатывания защиты и отключения напряжения, но в месте КЗ его вполне хватает для расплавления проводов и возникновения источников возгорания. Поэтому, токи коротких замыканий очень важны для расчетов аварийных режимов работы.

Меры, исключающие короткое замыкание

Еще на заре развития электротехники появились плавкие предохранители. Принцип действия подобной защиты очень прост: под влиянием теплового действия тока предохранитель разрушается, тем самым размыкая цепь. Предохранители наиболее часто используются в бытовых электросетях и бытовых электроприборах, электрическом оборудовании транспортных средств и промышленном электрооборудовании до 1000 В. Встречаются они и в цепях с высоковольтным оборудованием.

Вот такие предохранители используются в цепях с малыми токами

вот такие плавкие предохранители вы можете увидеть в автомобилях

А вот эти большие предохранители используются в промышленности, и они уже рассчитаны на очень большие значения токов

Более сложную конструкцию имеют автоматические выключатели, оснащенные электромагнитными и/или тепловыми датчиками. Ниже на фото однофазный автоматический выключатель, а справа – трехфазный

Их принцип действия основан на размыкании цепи при превышении допустимых значений силы тока.

В быту мы чаще всего сталкиваемся со следующими устройствами защиты электросети:

• Плавкие предохранители (применяются в том числе в бытовых электроприборах).
• Автоматические выключатели.
• Стабилизаторы напряжения.
• Устройства дифференциального тока.

Все вышеперечисленное защитное оборудование относится к устройствам вторичной защиты, действующим по инерционному принципу. На вводе бытовых электросетей наиболее часто устанавливаются автоматические защитные устройства, действующие по адаптивному принципу. Такие устройства можно увидеть возле счетчиков электроэнергии квартир, коттеджей, офисов.

В высоковольтных сетях защита чаще обеспечивается:

• Устройствами релейной защиты и другим отключающим оборудованием.
• Понижающими трансформаторами.
• Распараллеливанием цепей.
• Токоограничивающими реакторами.

Большинства коротких замыканий можно избежать, если устранить основные причины их возникновения: своевременно ремонтировать или заменять изношенное оборудование, исключить вредные воздействия человека. Не допускать неправильных действий при монтажных и ремонтных работах, соблюдать СНИПы и правила техники безопасности.

Суть короткого замыкания электрической цепи. Напряжение (ЭДС) и ток при возникновении КЗ.

Про электрическое короткое замыкание слышали многие, но далеко не всем известна суть этого явления. Давайте же с этим разберемся. Итак, если вникнуть в само словосочетание «короткое замыкание», то можно понять, что происходит какой-то процесс, при котором замыкается нечто по короткому, а именно самому короткому пути протекания электрического тока (электрических зарядов в проводнике). Проще говоря, есть путь, по которому течет электричество, его ток зарядов. Это различные электрические цепи, проводники электроэнергии. Чем длиннее этот путь, тем больше преград нужно преодолеть зарядам, тем больше электрическое сопротивление этого пути. А из закона ома известно, чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем (при определенном значении напряжения). Следовательно, на самом коротком пути, будет максимально возможный ток, а это путь будет коротким в случае замыкания концов самого источника питания.

В общем, у нас есть, к примеру, обычный автомобильный аккумулятор (в заряженном состоянии). Если к нему подключить лампочку, рассчитанную на напряжение аккумулятора (12 вольт), то в результате прохождения тока определенной величины через эту лампу мы получим излучение света и тепла. Лампа имеет определенное электрическое сопротивление, которое и ограничивает силу тока, идущего по этой цепи. Чтобы намеренно сделать короткое замыкание нам просто нужно взять кусок провода и подсоединить его к концам выводов аккумулятора (параллельно лампе). У этого провода сопротивление очень мало, по сравнению с лампой. Следовательно и нет особого ограничения, которое бы препятствовало движению заряженных частиц. И как только мы замкнем такую вот цепь, получим наше КЗ. По проводу потечет сразу большое ток, который может просто раскалить и расплавить этот кусок провода.

В результате такого вот короткого замыкания будет возгорание проводника (его изоляции), вплоть до пожара, если этот проводник своим воспламенением переносит огонь на легковоспламеняющиеся вещи, что находятся поблизости. Кроме этого такое вот резкое, скачкообразное течение тока может быть вредным для самого аккумулятора. Он также в это время начинает нагреваться. А как известно аккумуляторы очень сильно не любят чрезмерного нагрева. Как минимум у них значительно после этого сокращается срок службы, а как максимум — выходят из строя и даже загораются и взрываются. Если такое короткое замыкание происходит, к примеру, с литиевым аккумулятором в телефоне (у которого нет электронной защиты внутри), в течении нескольких секунд происходит сильный нагрев, далее образуется пламя и взрыв.

Есть некоторые аккумуляторы, которые изначально рассчитаны на отдачу больших токов (тяговые аккумуляторы), но и у них полное короткое замыкание может привести к большим неприятностям. Ну, а что же происходит с напряжением во время короткого замыкания? Из школьной физики должно быть известно, что чем больше сила тока, тем большее падение напряжения на этом участке цепи. Следовательно, когда к источнику электропитания не подсоединено никакой нагрузки, на нем можно увидеть максимальное значение напряжения (это и есть ЭДС источника питания, его электродвижущая сила). Как только мы нагрузили этот источник питания, тут же появляется некое падение напряжения. И чем больше будет нагрузка, тем сильнее будет падение напряжения. Так как при коротком замыкании сопротивление цепи практически равно нулю, а сила тока при этом будет максимально возможной, то и падение напряжение на источнике питания также будет максимальной (около нуля).

Это мы рассмотрели вариант полного короткого замыкания, который происходит непосредственно на выводах источника питания. Да, вот, что еще стоит добавить про это. В случае аккумулятора будет происходит большая токовая нагрузка на внутренние части и химические вещества самого аккумулятора (электролит, пластины, выводы). В случае короткого замыкания на таких источниках питания как электрогенераторы токовая нагрузка ложится на обмотки этих генераторов, что приводит к ее чрезмерному нагреву и испорченности (ну и те цепи, что работают в генераторе после этой обмотки). Короткое замыкание на выводах различных блоков питания приводит к перегреву и выходу из строя самих электрических схем источников тока и вторичной обмотки трансформатора.

Короткое замыкание может случаться в самой электрической цепи проводки, схемы. В этом случае последствия также имеют крайне негативный характер. Но при этом сила тока уже будет, как правило, чуть меньше, чем в случае замыкания на выходе источника питания. К примеру, есть схема усилителя звука. Вдруг из-за плохой изоляции самих динамиков происходит короткое замыкание на звуковом выходе этого усилителя. В итоге, скорее всего выгорят выходные транзисторы, микросхемы, стоящей в последних каскадах усиления звука. Сам источник питания в этом случае может даже не пострадать, так как до него чрезмерная токовая нагрузка может не дойти. Думаю вы суть короткого замыкания уловили.

P.S. В любом случае явление электрического короткого замыкания приводит к плачевным последствиям. Для защиты от этого как правило применять обычные плавкие предохранители, автоматические выключатели, защитные схемы и т.д. Их задача заключается в быстром разрыве электрической цепи при резком увеличении силы тока. То есть, обычный предохранитель как бы является самым слабым звеном во всех электрической цепи. Как только сила тока резко возросла плавкая вставка просто плавится и разрывает цепь. Это в большинстве случаев приводит к тому, что прочие другие цепи в схеме остаются не поврежденными.

Как избежать перегрузку и короткое замыкание проводку

Как избежать перегрузку и короткое замыкание проводку

Электрическая проводка – это комплекс, состоящий из кабелей либо проводов, разнообразного крепежа и прочих элементов (зажимы, клеммы), защищающих и поддерживающих конструкций и деталей.

Главная задача электрика – сделать проводку надёжной и безопасной. В результате аварий может произойти возгорание или людей ударит током. Аварии возникают из-за повышенного тока и коротких замыканий. В результате через проводники протекает слишком большой ток, они греются и на них плавится изоляция, возникает искрение или дуга. В этой статье я расскажу о том, как защитить проводку от перегрузки и короткого замыкания.

Почему перегрузка короткое замыкание опасны — теория

Чтобы понять опасность протекания повышенного тока через провода нужно вспомнить два важных закона физики из курса «электричество и магнетизм». Первый — это закон Ома:

Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Это значит, что если в цепи малое сопротивление – ток будет большим, а если большое – то маленьким, а также при повышении напряжения ток растёт вместе с ним. Это кажется очевидным, но у новичков часто возникает вопрос «почему замыкание называют коротким? А что бывает длинное?». Вот как раз потому что при коротком замыкании сопротивление замкнутой цепи приблизительно равняется:

RКЗ=RЛИНИИ+r+RКОНТАКТ,

где RЛИНИИ — это сопротивление проводников, зависит от их сечения и длинны (R=po*L/S).

r — внутреннее сопротивление источника питания. Если сказать простым языком, то зависит от конструкции если это гальванический элемент, или от сечения провода в обмотке трансформатора. RКОНТАКТ — переходное или контактное сопротивление – его величина зависит от площади касания двух замкнутых проводников.

Также стоит учитывать реактивные индуктивные и емкостные сопротивления, но в бытовой проводке можно опустить этот вопрос.

В результате при замыкании цепи ток ограничен только приведенными выше сопротивлениями, а они в большинстве случаев ничтожно малы (доли Ом, в домашней электросети), даже при сопротивлении 1 Ом при напряжении в 220В в цепи будет протекать ток 220В, против вашей проводки рассчитанной обычно на 16-40А. А на практике ток короткого замыкания составляет сотни и тысячи ампер!

Второй закон, о котором нужно сказать — это закон Джоуля-Ленца, в учебниках о нём сказано:

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка.

Что это значит? То, что, чем больше сопротивление проводника или ток через него – тем больше тепла выделится на нём. То есть когда через провода протекает ток – они греются. У каждого проводника есть определенное сопротивление.

Чтобы проводник не перегревался подбирают нужное сечение под определенный ток. Чтобы жила не грелась — тепло должно рассеиваться в окружающую среду, рассеивается оно тем быстрее, чем больше площадь, с которой оно рассеивается.

В связи с этим тонкие провода под большой нагрузкой начинают греться и становятся горячими, а толстые – успевают отдать тепло наружу, и их температура остаётся почти неизменной. Если температура проводника будет слишком высокой, вплоть до покраснения жилы – изоляция оплавится.

Сечение проводника — первый шаг к защите от перегрузки

Вы наверняка знаете, что под каждую нагрузку выбирают провод или кабель с жилами определенного поперечного сечения, например, для оценки правильности выбора сечения жил популярного кабеля марки ВВГ-НГ-ls используют таблицу 1.3.4 из ПУЭ. В ней описаны требования для проводов и кабелей с резиновой или поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией. Также она учитывает способ прокладки и количество проводников.

Так как проводники выбирают с запасом, то электрики руководствуются простым правилом: для розеток провод 2.5 мм², а для освещения – 1.5 мм². В большинстве случае этого достаточно.

Согласно этой таблице вы проверяете расчетные значения сечения и выдержат ли жилы такую плотность тока без перегрева и других неприятностей.

Итак, первым шагом к защите от перегрузок является прокладка хорошей проводки из медного кабеля типа ВВГ-НГ-ls или NYM. При этом учтите, что при покупке кабельных изделий «на рынке» вас может ждать продукция, изготовленная не по ГОСТ, а это значит, что реальное сечение, скорее всего, будет меньше указанного. В результате получается, что вроде бы и кабель проложили «какой надо», но в результате соединения отгорают, жилы греются, а изоляция плавится.

Защитная аппаратура

Автоматический выключатель – это основной коммутационный аппарат для защиты проводки от перегрузки и коротких замыканий. В народе их называют автоматами и ошибочно «пакетниками» (что в корне неверно). О том как он устроен мы рассказывали в статье Устройство и принцип работы автоматического выключателя

Главное, что нужно запомнить – автоматический выключатель защищает КАБЕЛЬ, ШНУР или ПРОВОД от возгорания или перегорания, но никак не оборудование или людей.

Если кратко, то в автоматическом выключателе есть два расцепителя – электромагнитный и тепловой. Электромагнитный срабатывает при сильном превышении тока (в единицы и десятки раз больше номинального тока), например, при коротком замыкании, а тепловой при незначительной перегрузке, например, на 20-50%.

Таким образом если вы включите много электроприборов – нагреется тепловой расцепитель, это биметаллическая пластина, которая при нагреве изгибается. Изгибаясь она приведет в движение механизм отключения автоматического выключателя, таким образом цепь обесточится.

Электромагнитный расцепитель – это соленоид внутри которого есть сердечник. При протекании большого тока – соленоид выталкивает сердечник и приводит в движение механизм отключения. Это своего рода реле тока.

От правильности выбора номинала и типа время-токовой, характеристики зависит безопасность его использования.

Номинальный ток автоматического выключателя выбирают исходя из пропускной способности самого слабого места в проводке. Например, какой бы вы кабель не проложили на розетки, посмотрите, что на ней написано, в большинстве бытовых розеток вы увидите 16 ампер, а иногда и 10 ампер.

Поэтому и номинал автоматического выключателя выбирают на 16А. Если допустим вы решили поставить автомат с номинальным током в 32А, исходя из соображений «розеток же несколько, да и кабель выдержит, он же 2,5-4 мм²», то при подключении в одну розетку через удлинитель обогревателя и фена – через неё пойдёт ток больше 16А, в результате её контакты начнут греться, а корпус плавится.

Если вы вовремя не отключите приборы – то, нагреваясь, контакты покроются нагаром, части корпуса оплавятся, а металлические шинки, удерживающие вилку, расширятся и контакт ослабнет. Из-за чего контактное сопротивление возрастёт и нагрев будет происходить еще интенсивнее, розетка начнет искрить и дымится, вплоть до возгорания обоев или стен, в которых она установлена.

Время-токовая характеристика, если говорить простыми словами, то это характеристика, которая показывает как быстро отключится автомат в случае перегрузки. В домашнем электрощите зачастую используют автоматы класса B и C.

Второе правило – устанавливайте автоматические выключатели с номинальным током, не превышающим самое слабое звено в электропроводке. Если вам нужно чтобы больше потребителей могли одновременно работать – делите розетки на группы в каждой комнате и прокладывайте к ним отдельный кабель (радиальная схема разводки).

Дифференциальная защита от утечек

И по сей день обыватели, установив УЗО почему-то считают, что оно защитит от перегрузки или короткого замыкания, это также ошибочно.

УЗО – устройство защитного отключения, создано для защиты при утечке тока. Это нужно для: защиты человека при случайном касании токопроводящих частей под напряжением (оголенные провода, корпус поврежденного электроприбора), а также утечки тока на заземленные корпуса, трубопроводы, элементы строительных конструкций и прочего.

УЗО отслеживает сколько тока прошло по фазному и сколько по нулевому проводнику, если есть разница между проводами – значит произошла утечка и силовые контакты размыкаются.

Таким образом обеспечивается безопасность людей, а также снижение риска дальнейшего развития утечки до короткого замыкания, при повреждениях изоляции, что особенно важно в деревянном доме, например.

Другой тип защитных приборов – дифавтомат, совмещает в себе функции УЗО и автоматического выключателя. На рисунке ниже вы видите, как отличить дифавтомат (слева) от УЗО (справа), отличия на схеме и в маркировке.

УЗО и дифавтоматы всегда выполняются в двухполюсном или четырёхполюсном виде однофазных и трёхфазных цепей соответственно. Согласно ПУЭ п. 1.7.80, должны использоваться только если есть заземление, то есть в двухпроводной сети их использовать запрещено. Однако это спорный вопрос в этой статье рассматривать не будем.

Ограничитель мощности

Следующий прибор отключает нагрузку в случае превышения мощности. Это Реле ограничения мощности. Примером такого устройства является однофазный ОМ-110 или трёхфазный ОМ-310, есть и другие модели – эти приведены просто для примера.

Хоть это устройство и не является по своей сути защитным и его используют в большей степени энергосбытовые или сетевые компании для контроля и ограничения потребления электроэнергии, свыше установленной в нормальной или уменьшения этой величины в аварийной ситуации. Изделие отслеживает потребляемую мощность и в случае её превышения отключает потребителя.

Тем не менее устройство не допустит перегрузок электропроводки если вы правильно установите параметры его работы. Если вам интересно узнать подробнее о таких устройствах – пишите в комментариях и мы обязательно о них расскажем.

Заключение – 3 правила чтобы не было КЗ и перегрузок

Безопасность и долговечность работы электропроводки лежит на трёх китах:

1. Правильный выбор сечения кабельных изделий.

2. Установка автоматических выключателей и других приборов защиты нужных номиналов. Покупайте их только в сертифицированных магазинах, чтобы не нарваться на подделку, отдавайте предпочтение таким брендам, как ABB, Schneider Electric, а из более дешевых — отечественный КЭАЗ (г. Курск).

3. Правильная эксплуатация электрообрудования.

Под «правильной эксплуатацией» я имею в виду:

1. Своевременную замену и протяжку клеммников электроустановочных изделий — автоматов, УЗО, выключателей света, розеток.

2. Рационального распределения нагрузки по розеткам — не вставляйте в тройники и удлинители мощные электроприборы, таким образом вы можете перегрузить розетку или кабель, который её питает.

3. Аккуратное обращение с электроприборами — не допускайте попадание воды, металлических предметов внутрь бытовой техники, чтобы не произошло замыкание. Ведь даже если автоматы и кабель установлены хорошие нужно помнить, что автоматы иногда залипают или срабатывают медленно, в результате чего отгорают соединения в распредкоробках.

4. При ремонте приборов и монтаже или обслуживании проводки используйте качественную изоляцию, которая хорошо липнет или термоусадочные трубки. Избегайте скруток — соединяйте провода пайкой, сваркой, гильзованием или клеммниками. Таким образом вы избежите коротких замыканий в результате плохой изоляции или нагрева соединений в распределительных коробках.

Ранее ЭлектроВести писали, что 18 марта в с. Великие Низгорцы Бердичевского района произошел пожар на солнечной электростанции.

По материалам: electrik.info.

Короткое замыкание и перегрузка, в чем их различие

Короткое замыкание и перегрузка, в чем их различие

Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.

Если фазу и ноль электрической сети соединить под напряжением друг с другом не через потребитель, а напрямую, то возникнет короткое замыкание, сокращенно КЗ.

Коротким замыканием называется соединение проводников отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании.

Никакая сеть не предназначена для длительной работы в таком режиме. Однако данный аварийный режим иногда возникает. Так, короткое замыкание может случиться из-за нарушения изоляции электропроводки или из-за случайного замыкания разноименных проводников проводящими частями электрооборудования. Нормальная работа электрической сети будет нарушена. Чтобы это нежелательное явление предотвратить, электрики используют клеммники либо просто изолируют соединения.

Проблема режима КЗ заключается в том, что в момент его возникновения в сети многократно увеличивается ток (до 20 раз превышает номинал), что приводит к выделению огромного количества джоулева тепла (до 400 раз превышает норму), поскольку количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату тока и сопротивлению потребителя.

Теперь представьте: сопротивление потребителя здесь — доли ома проводки, а ток, как известно, тем выше, чем меньше сопротивление. В итоге, если мгновенно не сработает защитное устройство, произойдет чрезмерный перегрев проводки, провода расплавятся, изоляция воспламенится, и может случиться пожар в помещении. В соседних помещениях, питаемых этой же сетью, упадет напряжение, и некоторые электроприборы могут выйти из строя.

Типичный вид короткого замыкания для жилых квартир — однофазное короткое замыкание, когда фаза смыкается с нулем. Для сетей трехфазных, например в цеху или в гараже, возможно трехфазное или двухфазное короткое замыкание (две фазы между собой, три фазы между собой, или несколько фаз на ноль).

Для трехфазного оборудования, такого как асинхронный двигатель или трехфазный трансформатор, характерно межвитковое замыкание, когда витки замыкаются накоротко внутри обмотки статора или внутри обмотки трансформатора, шунтируя остальные рабочие витки и выводя таким образом прибор из строя.

Или замыкание может случиться через проводящий корпус прибора. Вообще проводящие корпуса следует заземлять, дабы защитить персонал от случайного поражения током, а провода в квартирах использовать те, что в негорючей изоляции.

Есть еще один вид аварийного режима нагрузки электрической сети, связанный с превышением нормального тока. Это так называемая перегрузка. Перегрузки иногда возникают в квартирах, в домах, на предприятиях. Это опасный режим, порой более опасный, чем короткое замыкание. Ведь короткое замыкание в квартире может быть на корню остановлено мгновенно сработавшим автоматическим выключателем в щитке. А вот токовая перегрузка — случай более хитрый.

Представьте себе, что в одну единственную розетку вы решили понавтыкать множество электроприборов через тройник да через удлинители. Что нежелательного может в этом случае произойти? Если жила проводки, подведенный к розетке, не рассчитана на ток более 16 ампер, то при включении в такую розетку нагрузки более 3500 ватт начнется перегрев электропроводки чреватый пожаром.

Вообще тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20°С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50°С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно.

И тепловое старение изоляции наиболее часто возникает именно из-за перегрузки электросетей токами, превышающими длительно допустимые для данного вида и сечений проводников. Также нельзя в розетку, на которой указано 250 В 10 А, включать потребителей более чем на 2500 Вт, ибо может начаться перегрев контактов, ведущий к их ускоренному окислению.

Для защиты от перегрузок в квартире, а также для мгновенного купирования режима КЗ, используйте автоматические выключатели. 

Ранее ЭлектроВести писали, что ДТЭК Киевские электросети возобновил подачу электроэнергии потребителям Печерского района в Киеве. Благодаря оперативным действиям специалистов компании электроснабжение возобновлено на более 20 улицах центральной части Киева.

По материалам: electrik.info.

Сопротивление — внешняя цепь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Сопротивление — внешняя цепь

Cтраница 3

При сопротивлениях внешней цепи, указанных в табл. VI.10, время успокоения не превышает 2 сек. При работе в цепях с внешним сопротивлением, — отличающимся в 1 5 раза от нормированного, время успокоения может доходить до 3 сек.  [31]

При сопротивлении внешней цепи Л 0 по ней течет ток короткого замыкания.  [32]

При сопротивлении внешней цепи 10 Ом по ней идет ток 10 А, при сопротивлении 20 Ом ток падает до 8 А. При каком внешнем сопротивлении ток будет равен 9 А.  [33]

Если уменьшать сопротивление внешней цепи г, то сопротивление всей цепи г г0 также уменьшится, а сила тока в цепи увеличится. С увеличением силы тока падение напряжения внутри источника энергии ( / г0) возрастет, так как внутреннее сопротивление г0 источника энергии остается неизменным. Следовательно, с уменьшением сопротивления внешней цепи напряжение на зажимах источника энергии также уменьшается.  [34]

Следовательно, сопротивление внешней цепи должно лежать в определенных незначительных пределах.  [35]

Также и сопротивление внешней цепи г2 при Коротком замыкании может стать только очень малой величиной, но все же отличной от нуля.  [36]

Также и сопротивление внешней цепи г2 при коротком замыкании может стать только очень малой величиной, но все же отличной от нуля.  [38]

Чему равно сопротивление внешней цепи, измеренное со стороны зажимов гальванометра.  [39]

Если уменьшать сопротивление внешней цепи г, то сопротивление всей цепи г г0 также понизится, а сила тока в цепи, как это видно из формулы ( 22), увеличится. С повышением силы тока падение напряжения внутри источника энергии ( / г0) возрастет, так как внутреннее сопротивление, г0 источника энергии остается неизменным. Следовательно, из формулы ( 27) вытекает, что с уменьшением сопротивления внешней цепи напряжение на зажимах источника энергии также уменьшается.  [40]

Как влияет сопротивление внешней цепи и гальванометра на точность и чувствительность потенщиометрической схемы измерения.  [41]

Если уменьшать сопротивление внешней цепи R, то сопротивление всей цепи R R0 также уменьшится, а ток в цепи увеличится.  [42]

При увеличении сопротивления внешней цепи ( уменьшении разрядного тока) начальное найряжение элемента ( батареи) увеличивается, а при уменьшении сопротивления ( увеличении разрядного тока) уменьшается.  [43]

При уменьшении сопротивления внешней цепи разрядный ток в разряде с искусственно подогретым катодом становится больше того тока насыщения, который может дать при данной температуре катод, и разрядный ток может поддерживаться только при наличии на катоде, кроме термоэлектронной эмиссии, еще и процессов, охватываемых коэффициентом поверхности ионизации у Таунсенда.  [44]

Последующее уменьшение сопротивления внешней цепи ведет к резкому уменьшению напряжения на зажимах генератора, а следовательно, и к уменьшению тока в цепи. ЭДС его оказывается на прямолинейном участке характеристики холостого хода.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

Что такое короткое замыкание? — CMP Products Limited

Тип продуктаКабельные скобы (12)Кабельные вводы (106)

Правила монтажа оборудованияAS/NZS, для горнодобывающей отрасли (Группа I) (15)Зоны AS/NZS (48)Разделы класса CEC (20)Зоны класса CEC (26)CEC, не классифицировано (3)GOST Zones (36)IEC, для горнодобывающей отрасли (Группа I) (14)IEC, не классифицировано (45)Зоны IEC (49)Разделы класса NEC (19)Зоны класса NEC (19)NEC, не классифицировано (3)Зоны Norsok (11)Параллельная конструкция (8)Один кабель (8)Трехлистная компоновка кабелей (7)

Тип защиты1Ex d IIC Gb X (27)1Ex e IIC Gb X (36)2Ex nR IIC Gc X (27)Класс I, Разд. 1 (8)Класс I, Разд. 1, Группы A, B, C, D (8)Класс I, Разд. 2 (18)Класс I, Разд. 2, Группы A, B, C, D (17)Класс I, Группы A, B, C, D (6)Класс I, Группы B, C, D (2)Класс I, Зона 1 (19)Класс I, Зона 1, AEx d IIC Gb (10)Класс I, Зона 1, AEx e IIC Gb (19)Класс I, Зона 2 (19)Класс I, Зона 2, AEx d IIC Gb (10)Класс I, Зона 2, AEx e IIC Gb (12)Класс I, Зона 2, AEx nR IIC Gc (8)Класс I, Зона 20 (10)Класс I, Зона 20, AEx ta IIIC Da (10)Класс I, Зона 21 (10)Класс I, Зона 21, AEx tb IIIC Db (10)Класс I, Зона 22 (10)Класс I, Зона 22, AEx tc IIIC Dc (10)Класс II, Разд. 1 (10)Класс I, Разд. 1, Группы E, F, G (10)Класс II, Разд. 2 (18)Класс II, Разд. 2, Группы E, F, G (18)Класс III, Разд. 1 (15)Класс III, Разд. 2 (13)Ex d I Mb (20)Ex d IIC Gb (36)Ex db I Mb (1)Ex db IIC Gb (1)Ex e I Mb (20)Ex e IIC Gb (46)Ex eb I Mb (1)Ex eb IIC Gb (3)Ex nR IIC Gc (34)Ex nRc IIC Gc (1)Ex ta IIIC Da (43)Ex ta IIIC Da X (35)Ex tb IIIC Db (43)Ex tb IIIC Db X (35)Ex tc IIIC Dc (43)Ex tc IIIC Dc X (35)Ex tD A21 IP66 (2)Промышленного назначения (45)Стандартные среды (6)Одноболтовой (10)Двухболтовой (10)Влажные среды (6)

Тип кабеляАлюминиевая ленточная броня (ASA) (25)Алюминиевая ленточная броня (например, ATA) (24)Алюминиевая проволочная броня (AWA) (34)Оснащенные броней и оболочкой (24)Судовой кабель с броней в виде оплетки (24)Гофрированная металлическая броня, приваренная непрерывным швом (MC-HL) — алюминий (4)Гофрофольгированная броня, приваренная непрерывным швом (MC-HL) — сталь (4)Гофрированная и взаимосвязанная металлическая броня (MC) — алюминий (4)Гофрированная и взаимосвязанная металлическая броня (MC) — сталь (4)Сверхтвердый шнур (2)Небронированный кабель плоской формы (2)Гибкий шнур (5)Освинцованный кабель с алюминиевой проволочной броней (LC/AWA) (9)Освинцованный кабель с гибкой проволочной броней (LC/PWA) (8)Освинцованный кабель с однослойной проволочной броней (LC/SWA) (9)Освинцованный кабель со стальной ленточной броней (LC/STA) (8)Освинцованный кабель с ленточной броней (LC/ASA) (8)Освинцованный кабель с броней в виде проволочной оплетки (8)Освинцованный небронированный кабель (2)M10 (12)M12 (8)Морской судовой кабель с броней в виде оплетки (24)Морской судовой кабель (11)Небронированный морской судовой кабель (19)Гибкая проволочная броня (PWA) (27)Оплетка и алюминиевая проволочная броня (AWA) (4)Оплетка и однослойная проволочная броня (SWA) (4)Гибкая проволочная (EMC) оплетка (например, CY/SY) (42)Однослойная проволочная броня (SWA) (38)Стальная ленточная броня (STA) (24)TECK (4)TECK 90 (4)TECK 90-HL (4)Кабель, укладывающийся в короб (9)Без брони (27)Броня в виде проволочной оплетки (42)

Конфигурация уплотненияДвойное наружное уплотнение (3)Внутреннее и наружное уплотнения (28)Внутреннее защитное уплотнение и кабельный ввод (2)Внутреннее защитное уплотнение и наружное уплотнение (18)Внутреннее защитное уплотнение и наружное уплотнение/переходная муфта FRAS (1)Без уплотнения (4)Наружное уплотнение (46)Наружное уплотнение/кабельный ввод (3)Наружное уплотнение/переходная муфта FRAS (1)Очень высокая (12)

СертификатыABS (67)Алюминий (3)Алюминий/нержавеющая сталь (1)ATEX (61)BS 6121 (45)BV (40)c-CSA-us (19)CCO-PESO (44)CSA (11)DNV-GL (41)Алюминий, покрытый эпоксидным составом (2)ГОСТ К (74)ГОСТ Р (44)IEC 62444 (45)IECEX (61)INMETRO (30)KCC (27)Lloyds (70)LSF (2)Одобренный LUL (Лондонский метрополитен) полимер (2)NEPSI (34)Нейлон (2)RETIE (35)Нержавеющая сталь (6)TR-CU-EAC (38)UL (9)

Защита от влагиОсевая нагрузка (12)Горизонтальная нагрузка (12)Нет (68)Силы при коротком замыкании (8)Да (41)

Что означает «сопротивление» в коротких замыканиях?

Когда говорят о сопротивлении в электрической цепи, это означает меру сопротивления току. Он измеряется в омах и обычно измеряется для обозначения состояния конкретного компонента или цепи. Но что подразумевается под «сопротивлением» при коротком замыкании?

Обзор коротких замыканий

Что такое короткое замыкание?

У Spruce есть хороший учебник по этой теме.Как правило, короткое замыкание происходит, когда электрический поток проходит на более коротком расстоянии, чем при установленном письме.

Электричество должно возвращаться на землю, и в цепи, которая функционирует нормально, ток будет течь через электрическую цепь к сервисной панели, а затем через электрические провода.

Однако, если соединения оборваны или ослаблены, электрический ток может протекать по более короткому пути. Горячие провода под напряжением могут коснуться нейтрального провода, что может вызвать потрескивание или дым.Короткое замыкание может быть опасным и привести к возгоранию или поражению электрическим током.

Как узнать о коротком замыкании?

Наиболее частые признаки короткого замыкания — это срабатывание автоматического выключателя и отключение цепи.

Как работает сопротивление?

Чем выше сопротивление, тем меньше ток. Если сопротивление будет чрезмерно высоким, проводники могут быть повреждены в результате ожога или коррозии.Проводники обычно выделяют некоторое количество тепла, но если они перегреваются, то обычно это происходит из-за сопротивления.

Если сопротивление низкое, ток будет выше. Это может быть вызвано повреждением изоляторов, влажных или перегретых.

Общие сведения об электричестве

Понять, как работает электричество, бывает непросто. Необходимо учитывать множество факторов: высокое напряжение, источник напряжения, цепь сопротивления, разомкнутые цепи, сопротивление потоку, бесконечное сопротивление и то, как они влияют на остальную часть цепи.

Если вы считаете, что у вас короткое замыкание и вам нужно его устранить, не пытайтесь устранить его самостоятельно. Важно знать, как работает сопротивление, и определить лучший вариант ремонта. Опытный электрик сможет это сделать безопасно.

Наша надежная команда в Prairie Electric позаботится о том, чтобы электричество в вашем доме или офисе работало должным образом, чтобы вы могли оставаться в безопасности. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы записаться на прием.

Что означает «сопротивление» в коротких замыканиях? 2020-04-162020-07-09https: // www.prairielectric.com/wp-content/uploads/logo-full-white.svg Прейри Электрич https://www.prairielectric.com/wp-content/uploads/ing_33704_00683.jpg200px200px

Обрыв и короткое замыкание

Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем

---

Особое поведение при двух крайностях сопротивления: нуле и бесконечности. Читать 4 мин

Обрыв цепи и короткое замыкание — два специальных термина, которые представляют собой противоположные крайние значения числовой линии сопротивления.

Мы можем посмотреть на схему, посмотрев на любую пару открытых клемм:

В контексте любых двух выводов цепи:

Короткое замыкание означает, что две клеммы подключены извне с сопротивлением R = 0 , так же, как идеальный провод. Это означает, что для любого значения тока существует нулевая разница напряжений. (Обратите внимание, что настоящие провода имеют ненулевое сопротивление!)

Разрыв цепи означает, что две клеммы являются точками, внешне отключены , что эквивалентно сопротивлению R = ∞ .Это означает, что между двумя выводами может течь нулевой ток, независимо от разницы напряжений. (Обратите внимание, что очень высокое напряжение может вызвать протекание дуги тока даже через большие воздушные или вакуумные зазоры!)

Идея взглянуть на два терминала цепи и посмотреть на поведение в этих двух крайностях — мощная идея.

Как в теории, так и на практике слово «внешне» не имеет особого значения. Это произвольная граница, отделяющая «исходное» поведение схемы от нового поведения, когда мы вносим определенные изменения в любую пару узлов.Эта искусственная граница рассматривает остальную часть схемы, внутренние части черного ящика, как немодифицированные. Сделав это предположение, мы можем сделать только одно небольшое изменение вне черного ящика и увидеть его влияние на черный ящик.

---

Идеальный вольтметр на обрыв. Обрыв цепи — это ограничивающее приближение для реального вольтметра, который будет иметь некоторое большое (но не бесконечное) сопротивление.

Идеальный амперметр — короткозамкнутый. Короткое замыкание — это ограничивающее приближение для реального амперметра, который будет иметь небольшое (но не нулевое) сопротивление.

Подробнее см. В разделе «Мультиметры и измерения».

---

Подобно тому, как вольтметр и амперметр измеряют, подключая два щупа к цепи, теоретический анализ часто выполняется, глядя только на два узла цепи.

Обрыв и короткое замыкание обеспечивают две полезные точки на кривой V-I.

В частности:

• Напряжение разомкнутой цепи — это разница напряжений, измеренная между двумя клеммами, когда ток не подается и не подается.
• Ток короткого замыкания — это ток, который протекает, когда клеммы вынуждены иметь нулевую разность напряжений.

Мы будем использовать эти два значения в эквивалентных схемах Thevenin и Norton Equivalent Circuits.

---

На практике мы хотим, чтобы схемы, которые мы строим, выдерживали как нормальные условия, для которых они предназначены, так и некоторые необычные условия, которые случаются время от времени, но не должны приводить к необратимым повреждениям.

Обрыв цепи случается даже тогда, когда он нежелателен.Например, всякий раз, когда что-то отключается или отключается, у нас возникает состояние разомкнутой цепи.

Короткие замыкания случаются даже тогда, когда они нежелательны. Например, если разъем на мгновение закорачивает между двумя клеммами при установке или крошечная металлическая стружка оказывается в неправильном месте, мы имеем дело с коротким замыканием.

По возможности, мы должны спроектировать так, чтобы обрыв и короткое замыкание происходили в различных местах в цепи, особенно на любых открытых входах и выходах.Мы должны проектировать так, чтобы любые отказы были временными и / или устраняемыми, например, с автоматическим выключателем.

---

Преднамеренное R = 0 Ом резисторы (короткое замыкание) иногда добавляются к печатной плате, потому что разработчик хочет гибкости для изменения значения без необходимости перепроектировать печатную плату позже, если они хотят добавить некоторое ненулевое последовательное сопротивление (или другой последовательный компонент) в будущем .

Точно так же иногда добавляются преднамеренные перемычки (разомкнутая цепь), потому что разработчик хочет гибкости для подключения секции позже, возможно, для добавления параллельного сопротивления.

Оба они позволяют гибко вносить изменения, разделяя при этом одни и те же производственные накладные расходы. Это снижает затраты на единицу и позволяет избежать дорогостоящих затрат времени на реконструкцию.

---

В следующем разделе, Эквивалентные схемы Thevenin и Norton Equivalent Circuits, мы увидим, как двухконтактную концепцию можно применить для упрощенного приближения того, что находится в «схеме черного ящика», помеченной выше.

---

Роббинс, Майкл Ф. Ultimate Electronics: Практическое проектирование и анализ схем. CircuitLab, Inc., 2021, ultimateelectronicsbook.com. Доступно. (Авторское право © CircuitLab, Inc., 2021)

Сопротивление | Основные понятия электричества

Схема из предыдущего раздела не очень практична. На самом деле, это может быть довольно опасно строить (прямое соединение полюсов источника напряжения с помощью одного куска провода). Причина, по которой это опасно, заключается в том, что величина электрического тока может быть очень большой в таком коротком замыкании , а выделение энергии может быть очень значительным (обычно в виде тепла).Обычно электрические цепи строятся таким образом, чтобы максимально безопасно использовать высвобождаемую энергию на практике.

Ток, протекающий через нить накала лампы

Одним из практических и популярных способов использования электрического тока является электрическое освещение. Самая простая форма электрической лампы — это крошечная металлическая «нить» внутри прозрачной стеклянной колбы, которая накаляется добела («накаляется») тепловой энергией, когда через нее проходит достаточный электрический ток.Как и батарея, он имеет две токопроводящие точки подключения: одна для входа тока, а другая — для выхода. Схема электрической лампы, подключенная к источнику напряжения, выглядит примерно так:

Когда ток проходит через тонкую металлическую нить накала лампы, он встречает большее сопротивление движению, чем обычно в толстом куске провода. Это сопротивление электрическому току зависит от типа материала, его площади поперечного сечения и температуры.Технически он известен как сопротивление . (Можно сказать, что проводники имеют низкое сопротивление, а изоляторы имеют очень высокое сопротивление.) Это сопротивление служит для ограничения количества тока, проходящего через цепь с заданным значением напряжения, подаваемого батареей, по сравнению с «коротким замыканием», когда у нас не было ничего, кроме провода, соединяющего один конец источника напряжения (батареи) с другим. Когда ток движется против сопротивления сопротивления, возникает «трение». Точно так же, как механическое трение, трение, создаваемое током, протекающим против сопротивления, проявляется в виде тепла.Концентрированное сопротивление нити накала лампы приводит к тому, что на нити накала рассеивается относительно большое количество тепловой энергии. Этой тепловой энергии достаточно, чтобы нить накала стала раскаленной добела, производя свет, в то время как провода, соединяющие лампу с батареей (которые имеют гораздо более низкое сопротивление), едва ли нагреваются при проведении такого же количества тока. Как и в случае короткого замыкания, если целостность цепи нарушена в любой точке, ток прекращается по всей цепи.Если лампа установлена, это означает, что она перестанет светиться:

Как и раньше, при отсутствии протекания тока весь потенциал (напряжение) батареи доступен через разрыв, ожидая возможности соединения, чтобы перемыть этот разрыв и позволить току снова течь. Это состояние известно как разрыв цепи , когда разрыв цепи предотвращает ток повсюду. Все, что требуется, — это один разрыв цепи, чтобы «разомкнуть» цепь.После повторного подключения любых разрывов и восстановления непрерывности цепи она называется замкнутой цепью , .

Основа для переключения ламп

То, что мы видим здесь, является основой для включения и выключения ламп с помощью дистанционных выключателей. Поскольку любой разрыв непрерывности цепи приводит к остановке тока по всей цепи, мы можем использовать устройство, предназначенное для преднамеренного прерывания этой непрерывности (так называемый переключатель ), установленное в любом удобном месте, к которому мы можем провести провода, для управления протекание тока в цепи:

Таким образом выключатель, установленный на стене дома, может управлять лампой, установленной в длинном коридоре или даже в другой комнате, вдали от выключателя.Сам переключатель состоит из пары токопроводящих контактов (обычно сделанных из какого-либо металла), соединенных между собой механическим рычажным приводом или кнопкой. Когда контакты соприкасаются друг с другом, ток может течь от одного к другому, и устанавливается непрерывность цепи. Когда контакты разделены, ток от одного к другому предотвращается воздушной изоляцией между ними, и непрерывность цепи нарушается.

Рубильник

Пожалуй, лучший вид переключателя, который можно показать для иллюстрации основного принципа, — это «ножевой» переключатель:

Рубильник — это не что иное, как токопроводящий рычаг, свободно поворачивающийся на шарнире, вступающий в физический контакт с одной или несколькими неподвижными точками контакта, которые также являются токопроводящими.Переключатель, показанный на приведенном выше рисунке, построен на фарфоровой основе (отличный изоляционный материал) с использованием меди (отличный проводник) для «лезвий» и точек контакта. Ручка сделана из пластика, чтобы изолировать руку оператора от токопроводящего лезвия переключателя при его открытии или закрытии. Вот еще один тип рубильника, с двумя неподвижными контактами вместо одного:

Конкретный рубильник, показанный здесь, имеет одно «лезвие», но два неподвижных контакта, что означает, что он может замыкать или размыкать более одной цепи.На данный момент это не так важно, чтобы знать, просто базовая концепция того, что такое переключатель и как он работает. Рубильные переключатели отлично подходят для иллюстрации основного принципа работы переключателя, но они представляют определенные проблемы безопасности при использовании в электрических цепях большой мощности. Открытые проводники рубильника делают случайный контакт с цепью, и любая искра, которая может возникнуть между движущимся лезвием и неподвижным контактом, может воспламенить находящиеся поблизости легковоспламеняющиеся материалы.Большинство современных конструкций переключателей имеют подвижные проводники и точки контакта, закрытые внутри изолирующим корпусом, чтобы уменьшить эти опасности. Фотографии нескольких современных типов переключателей показывают, что механизмы переключения гораздо более скрыты, чем в конструкции ножа:

Открытые и закрытые схемы

В соответствии с терминологией «разомкнутых» и «замкнутых» цепей, переключатель, который устанавливает контакт от одной клеммы подключения к другой (пример: рубильник с лезвием, полностью касающимся неподвижной точки контакта), обеспечивает непрерывность подачи тока в протекает и называется переключателем закрыто .И наоборот, выключатель, который нарушает целостность цепи (пример: рубильник с лезвием , не касающимся неподвижной точки контакта), не пропускает ток, и называется выключателем с разомкнутым контактом . Эта терминология часто сбивает с толку новичков, изучающих электронику, потому что слова «открытый» и «закрытый» обычно понимаются в контексте двери, где «открытый» приравнивается к свободному проходу, а «закрытый» — к блокировке. В случае электрических переключателей эти термины имеют противоположное значение: «разомкнутый» означает отсутствие потока, в то время как «замкнутый» означает свободное прохождение электрического тока.

ОБЗОР:

• Сопротивление — это мера сопротивления электрическому току.
• Короткое замыкание — электрическая цепь, оказывающая небольшое сопротивление протеканию тока или не имеющая его. Короткие замыкания опасны для источников питания высокого напряжения, поскольку возникающие высокие токи могут вызвать выделение большого количества тепловой энергии.
• Разрыв цепи — это цепь, в которой непрерывность была нарушена из-за прерывания пути прохождения тока.
• Замкнутая цепь — это замкнутая цепь с хорошей непрерывностью повсюду.
• Устройство, предназначенное для размыкания или замыкания цепи в контролируемых условиях, называется переключателем .
• Термины «разомкнут», и «замкнут». относятся к переключателям, а также ко всем цепям. Открытый переключатель — это переключатель без непрерывности: ток не может течь через него. Замкнутый переключатель — это переключатель, который обеспечивает прямой (с низким сопротивлением) путь для прохождения тока.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Попробуйте наш калькулятор сопротивления в разделе Инструменты .

Последствия обрыва и короткого замыкания

ВЛИЯНИЕ ОТКРЫТОГО И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Ранее в этой главе обсуждались термины обрыв и короткое замыкание. Следующее обсуждение касается воздействия на цепь при обрыве или коротком замыкании.

Основное различие между разрывом в параллельной цепи и разрывом в последовательной цепи состоит в том, что в параллельной цепи разрыв не обязательно приведет к отключению цепи. Если разомкнутое состояние возникает в последовательном участке цепи, тока не будет, потому что нет полного пути для протекания тока. Если, с другой стороны, размыкание происходит на параллельном пути, некоторый ток все равно будет течь в цепи. Параллельная ветвь, в которой происходит обрыв, будет эффективно отключена, общее сопротивление цепи УВЕЛИЧИТСЯ, а общий ток УМЕНЬШИТСЯ.

Чтобы прояснить эти моменты, на рисунке 3-61 показана последовательно-параллельная цепь. Сначала будет рассмотрен эффект разрыва последовательной части этой цепи. Рисунок 3-61 (A) показывает нормальную цепь, R _T = 40 Ом и I _T = 3 ампер. На рисунке 3-61 (B) в последовательной части цепи показан обрыв, нет полного пути для тока, и сопротивление цепи считается бесконечным.

Рисунок 3-61. — Последовательно-параллельная схема с обрывами.

На рисунке 3-61 (C) показано отверстие в параллельной ветви R ₃ . Нет пути прохождения тока через R ₃ . В цепи ток протекает только через R ₁ и R ₂ . Поскольку существует только один путь для прохождения тока, R ₁ и R ₂ фактически включены последовательно.

В этих условиях R _T = 120 Ом и I _T = 1 ампер. Как видите, когда в параллельной ветви происходит обрыв, общее сопротивление цепи увеличивается, а общий ток цепи уменьшается.

Короткое замыкание в параллельной сети имеет эффект, аналогичный короткому замыканию в последовательной цепи. Как правило, короткое замыкание вызывает увеличение тока и возможность повреждения компонентов независимо от типа задействованной цепи. Чтобы проиллюстрировать этот момент, на рис. 3-62 показана последовательно-параллельная сеть, в которой возникают короткие замыкания. На рисунке 3-62 (A) показана нормальная схема. R _T = 40 Ом и I _T = 3 ампера.

Рисунок 3-62. — Последовательно-параллельная цепь с короткими замыканиями.

На рисунке 3-62 (B), R ₁ закорочено. R ₁ теперь имеет нулевое сопротивление. Суммарное сопротивление цепи теперь равно сопротивлению параллельной сети R ₂ и R ₃ , или 20 Ом. Ток в цепи увеличился до 6 ампер. Весь этот ток проходит через параллельную сеть (R ₂ , R ₃ ), и это увеличение тока, скорее всего, приведет к повреждению компонентов.

На рисунке 3-62 (C), R ₃ закорочено.При замкнутом R ₃ происходит короткое замыкание параллельно с R ₂ . Короткое замыкание направляет ток вокруг R ₂ , эффективно удаляя R ₂ из цепи. Общее сопротивление цепи теперь равно сопротивлению R ₁ , или 20 Ом.

Как известно, R ₂ и R ₃ образуют параллельную сеть. Сопротивление сети можно рассчитать следующим образом:

Дано:

Решение:

Общий ток цепи с замкнутым R ₃ составляет 6 ампер.Весь этот ток протекает через R ₁ и, скорее всего, повредит R ₁ . Обратите внимание, что даже при том, что была закорочена только одна часть параллельной сети, вся параллельная сеть была отключена.

Как обрывы, так и короткие замыкания, если они происходят в цепи, приводят к общему изменению эквивалентного сопротивления. Это может вызвать нежелательные эффекты в других частях схемы из-за соответствующего изменения общего протекания тока. Короткое замыкание обычно приводит к выходу из строя компонентов в цепи, которая не имеет должным образом предохранителей или иным образом не защищена.Неисправность может принять форму сгоревшего резистора, поврежденного источника или возгорания компонентов схемы и проводки.

Предохранители и другие устройства защиты цепей устанавливаются в цепи оборудования для предотвращения повреждений, вызванных увеличением тока. Эти устройства защиты цепи предназначены для размыкания при повышении тока до заданного значения. Устройства защиты цепи подключаются последовательно к цепи или части цепи, которую защищает устройство. Когда устройство защиты цепи размыкается, ток в цепи прекращается.

Более подробное объяснение предохранителей и других устройств защиты цепей представлено в Модуле 3, Введение в защиту цепей, управление и измерения.

Какое влияние на общее сопротивление и общий ток в цепи оказывает обрыв в (а) параллельной ветви и (б) в последовательной части?

Какое влияние на общее сопротивление и общий ток в цепи оказывает короткое замыкание в (а) параллельной ветви и (б) в последовательной части?

Если одна ветвь параллельной сети закорочена, какая часть тока цепи протекает через остальные ветви?

Как именно происходит «короткое замыкание»?

Если вы читали наши статьи, то знаете, что короткое замыкание обычно считается плохим явлением в вашей электрической системе.Вот почему мы делаем все возможное, чтобы ваша проводка, розетки и автоматические выключатели были в отличном состоянии, чтобы предотвратить короткое замыкание, а также другие электрические проблемы. Когда вы читаете об электробезопасности или оцениваете потенциальные опасности в вашей собственной системе, может быть полезно узнать, что вызывает эти проблемы. На этой неделе мы рассмотрим короткие замыкания и способы их предотвращения.

Именно то, что написано на жестяной банке.

Короткие замыкания — это именно то, что следует из названия; когда электрический поток завершает свой путь на более короткое расстояние, чем предполагалось изначально.Это может произойти в системах электропроводки, где провода повреждены или даже просто ослаблены. Электричество всегда стремится двигаться по пути наименьшего сопротивления как можно быстрее. Провода с неисправным подключением создают прекрасную возможность для электрического тока уйти в обход. К сожалению, этот альтернативный путь может быть через легковоспламеняющиеся материалы или даже через вас! Короткое замыкание может вызвать электрические ожоги, пожар или поражение электрическим током. Даже если вы не пострадаете, ваши приборы и электрическая система могут серьезно пострадать из-за случайного электрического тока.

The Pièce de Résistance

Наиболее опасным аспектом короткого замыкания является то, что оно вызывает резкое изменение электрического сопротивления. Думайте об этом, как о толкании двери с прислоненным к ней диваном. Этот диван вызывает большое сопротивление, из-за чего дверь открывается труднее. А теперь представьте, что кто-то внезапно уносит кушетку без вашего ведома, и вы толкаете с той же силой, что и при сильном сопротивлении. Вы собираетесь пролететь через эту дверь! То же самое происходит и в случае короткого замыкания: теперь, когда сопротивление внезапно и резко падает, электрический поток резко возрастает, беспрепятственно перенося большой объем тока по новейшему неожиданному пути.

Эффективные профилактические меры

К счастью, современные дома были построены так, чтобы снизить риск коротких замыканий. Вот некоторые ключевые элементы, которые должны быть в любом доме для максимальной защиты:

• Автоматический выключатель. Эти выключатели в вашем подвале отключают цепь всякий раз, когда обнаруживают изменение электрического тока.

• Защита GFCI. Более чувствительные, чем ваш автоматический выключатель, эти устройства обычно используются в розетках рядом с водой для защиты от замыканий на землю, определенного типа короткого замыкания.

• Защита AFCI. Дуга — это еще один тип короткого замыкания, которое возникает, когда незакрепленные провода заставляют электричество переходить с провода на провод. Они могут создать большое количество тепла и риск возгорания, поэтому защита от AFCI является обязательной!

• Регулярное электрическое обслуживание. Износ — наиболее частая причина коротких замыканий, поэтому техническое обслуживание является ключом к электробезопасности. Ежегодные плановые осмотры гарантируют, что ваша система не выйдет из строя.

Короткие замыкания могут быть опасной проблемой, но, к счастью, большинство из них можно полностью предотвратить! Позвоните нашим электрикам сегодня, чтобы проверить систему электропроводки в вашем доме. Ведь ваша безопасность — наш приоритет номер один!

Общие сведения о коротких замыканиях | Дэвид Грей Электротехнические услуги

Короткое замыкание — это когда электрический ток течет по неправильный или непредусмотренный путь с небольшим электрическим сопротивлением или без него.Это может вызвать серьезные повреждения, возгорание и даже небольшие взрывы. Фактически, короткие замыкания являются одной из основных причин структурных пожары по всему миру. Если вы когда-нибудь видели искры в своем электрическая панель, скорее всего, это короткое замыкание, вызвавшее их.

Что вызывает короткое замыкание?

Существует ряд факторов, которые могут привести к короткому замыканию. Вот некоторые из наиболее частых причин.

• В проводке попала вода или другая жидкость.
• Неисправная изоляция или ненадежные соединения могут привести к и нейтральные провода, контактирующие друг с другом.
• Проколы гвоздями и винтами, вызывающие ухудшаться.
• Ненормальное нарастание электрического тока в доме система электропроводки.
• Распространенные вредители, такие как крысы, мыши и белки, жуют провода.

Старые или неисправные приборы с поврежденными вилками или электропитанием шнуры также могут вызвать короткое замыкание.Это потому, что когда прибор включен в розетку его проводка по сути становится продолжением схемы.

Защита от коротких замыканий

Короткое замыкание создает опасность поражения электрическим током или возгорания. К счастью, в системе электропроводки вашего дома предусмотрены различные средства защиты против этих опасностей.

• Схема выключатели или предохранители используют внутреннюю систему пружин или сжатый воздух для обнаружения изменений электрического тока.Они предназначены для разрыва цепи соединения при любой неровности имеет место.
• Прерыватели цепи замыкания на землю, или GFCI, как они обычно известные, обеспечивают аналогичную функцию автоматических выключателей. Они тоже чувствуют изменения в текущем потоке, но гораздо более чувствительны, чем автоматические выключатели, автоматически отключающие ток в малейшее чувство колебания.
• Прерыватели цепи дугового замыкания (AFCI) защищают от дугового разряда, явление, возникающее при слабых электрических соединениях и вызывающее электричество прыгать между металлическими контактами.Эти устройства предвидеть короткое замыкание и отключать питание, прежде чем оно сможет достичь состояния короткого замыкания. Где GFCI защищают от шока, AFCI — лучшее решение для предотвращения пожаров, вызванных: дуга.

Как бороться с коротким замыканием

Эту работу лучше доверить профессионалам, но есть кое-что. Вы можете проверить самостоятельно. Например, если автоматический выключатель регулярно отключается сразу после сброса, возможно, у вас проблема с проводкой где-то в цепи или в приборе что с этим связано.Взгляните на всю мощь шнуры подключены к розеткам в цепи срабатывания. Если вы заметили повреждения или похоже, что пластиковая изоляция распалась, отключите прибор от сети, а затем снова включите автоматический выключатель. Если цепь теперь остается активной, вы можете быть уверены, что прибор был проблемой.

Устранение неисправности проводки цепи обычно должно выполняться профессиональный электрик. Ремонт предполагает отключение цепи, открыв розетку и распределительные коробки для проверки проводов и подключения и произвести необходимый ремонт.Вам также могут потребоваться изменения в вашем электрическая панель дома. Это определенно не работа для большинство мастеров!

Если вы подозреваете, что у вас короткое замыкание в Джексонвилл, штат Флорида, дом, наша команда высококвалифицированных электриков здесь, чтобы помочь. Связаться с David Gray Electrical Услуги онлайн сегодня или позвоните нам по телефону (904) 724-7211, чтобы узнать более.

Что происходит при коротком замыкании резистора?

Короткое замыкание — это ненормальное соединение между двумя узлами электрической цепи, рассчитанное на разное напряжение.Это приводит к тому, что электрический ток ограничивается только эквивалентным сопротивлением Тевенина остальной части сети, что может вызвать повреждение цепи, перегрев, пожар или взрыв. Хотя, как правило, это результат неисправности, бывают случаи, когда короткое замыкание вызывается намеренно, например, для защиты ударных цепей для датчиков напряжения.

В анализе цепей короткое замыкание определяется как соединение между двумя узлами, которое заставляет их находиться под одинаковым напряжением. В «идеальном» коротком замыкании это означает отсутствие сопротивления и, следовательно, отсутствие падения напряжения в соединении.В реальных схемах результатом является соединение почти без сопротивления. В таком случае ток ограничивается только сопротивлением остальной цепи.

Например: Короткое замыкание общего типа возникает, когда положительный и отрицательный полюсы батареи подключены к проводнику с низким сопротивлением, например к кабелю. При низком соединительном усилии будет течь большой ток, что приведет к подаче большого количества энергии за короткий период времени.

Сильный ток, протекающий через батарею, может вызвать быстрое повышение температуры, что может привести к взрыву с выделением газообразного водорода и электролитов (кислоты или основания), которые могут сжечь ткань и вызвать слепоту или даже смерть. Перегруженные провода перегреются, что приведет к повреждению изоляции проводов или возгоранию. Сильноточные условия также могут возникать при нагрузках электродвигателя в стационарных условиях, например, когда ротор насоса с электрическим приводом заблокирован обломками; Это не коротко, хотя может иметь аналогичные эффекты.

В электрических устройствах непреднамеренные короткие замыкания обычно возникают, когда изоляция кабеля нарушается или когда вводится другой основной материал, позволяя нагрузке течь по пути, отличному от желаемого.

В сетевых цепях короткие замыкания могут возникать между двумя фазами, между фазой и нейтралью или между фазой и землей. Вероятно, что такие короткие замыкания генерируют очень высокий ток и, следовательно, быстро активируют устройство защиты от перегрузки по току.Однако короткое замыкание может произойти между нулевым проводом и землей, а также между двумя проводниками в одной фазе.

Эти короткие замыкания могут быть опасными, особенно потому, что они не могут вызвать большой ток и, следовательно, с меньшей вероятностью будут обнаружены. Возможные эффекты включают неожиданную активацию цепи, которая должна быть изолирована. Чтобы уменьшить негативные последствия коротких замыканий, силовые распределительные трансформаторы специально спроектированы так, чтобы иметь определенное реактивное сопротивление утечки.Сопротивление утечки (обычно от 5 до 10% от общего импеданса нагрузки) помогает ограничить как величину, так и скорость увеличения тока короткого замыкания.

Короткое замыкание может привести к образованию электрической дуги. Дуга, являющаяся каналом горячей ионизированной плазмы, очень проводящая и может сохраняться даже после испарения значительного количества исходного материала с проводников.