Каждый из нас наверняка когда-нибудь сталкивался с таким неприятным физическим явлением, как короткое замыкание (КЗ) в электросети или электроприборах. Маленькая «молния», может возникнуть при случайном замыкании оголенных проводов, при попадании гвоздя или сверла дрели в скрытую электрическую проводку, в ситуациях, когда по какой-либо причине нарушена изоляция проводов. Короткое замыкание сопровождается электрической дугой, хлопком и испуг далеко не самое страшное последствие сопутствующее короткому замыканию.
Высокие значения величины тока, протекающего в короткозамкнутой цепи, приводят:
- к повреждениям проводки,
- возгоранию изоляции,
- от вспышки электрической дуги может возникать возгорание посторонних предметов.
Такие последствия оказываются главной причиной возникновения пожаров, по вине КЗ, однако этим перечень его опасных воздействий не ограничиваются:
- резкое падение напряжения в момент возникновения короткого замыкания может привести к порче дорогостоящего электрического оборудования,
- мощный электромагнитный импульс губителен для чувствительной электроники,
- да и поражения человека электрическим током или ожогом не стоит сбрасывать со счетов.
Так что же это такое короткое замыкание? Попробуем разобраться.
Определение и суть короткого замыкания
Согласно определению, найденному в интернете, коротким замыканием называют непреднамеренное электрическое соединение двух точек, представляющих электрическую цепь и имеющих разные потенциалы. Чтобы разобраться в сути явления следует вспомнить закон Ома для участка цепи, согласно которому сила тока, протекающего через этот самый участок (в частности нагрузку) представлена частным от деления напряжения на величину сопротивления нагрузки:
I=U/R
В качестве нагрузки может выступать что угодно: электрочайник, телевизор, холодильник или зарядное устройство сотового телефона. Активные (омические) сопротивления нагрузки могут колебаться в пределах трех порядков от нескольких десятков Ом до нескольких десятков кОм – это и определяет величину силы тока.
В случае короткого замыкания вызванного, например повреждениями изоляции сопротивление между проводниками стремится к нулю. Предположим, что оно составляет всего 0.1 Ом, тогда при напряжении 220 В сила тока составит порядка 2200 А. Конечно же, пример этот идеализированный, если рассматривать реальную электрическую сеть, следует учитывать различные аспекты, в частности:
- сопротивление сетевых проводов,
- переходные сопротивления контактов, соединения проводников,
- реактивные составляющие и многое другое, включая даже сопротивление дуги.
Но даже если реальное его значение окажется в разы выше, то ток, протекающий в сети составит сотни ампер, даже при таких показаниях силы тока КЗ приводит к негативным последствиям.
Способы защиты от короткого замыкания
От возможности появления короткого замыкания и, как следствие возникновения возгорания никто не застрахован. Это может быть механическое повреждение изоляции или поломка электроприбора, поэтому вопрос защиты от КЗ не терял своей актуальности на протяжении всей истории использования электроэнергии.
Люди старшего поколения еще помнят электрические щитки с электрическими пробками. Основу таких пробок представлял плавкий предохранитель, который имел внутренний проводник, рассчитанный на определенный ток. По сути, таким образом, в общую сеть вносилось слабое звено, которое не выдерживало токов короткого замыкания. Сегодня защиту обеспечивают при помощи автоматических предохранителей. Она реализуется на автоматическом выключателе (АВ) расположенном на вводе электрических линий и автоматах меньшего номинала, защищающего отдельные группы электропитания.