Scurt circuit. Cauzele apariției și cum se poate evita. Esența unui scurtcircuit într-un circuit electric. Tensiune (EMF) și curent în timpul scurtcircuitului

Ce este un scurtcircuit? Cel mai adesea, această frază poate fi auzită de la electricieni, precum și de la oameni care nu înțeleg deloc electronica și ingineria electrică. Întrebați de ce iese fum de la orice aparat sau dispozitiv, toată lumea spune în unanimitate: „A avut loc un scurtcircuit”. O scuză foarte universală pentru cei care vor să pară un nu știu deștept).

Natura scurtcircuitului

Să ne uităm la un circuit simplu format dintr-un bec și o baterie de mașină:

În acest caz, curentul va curge prin circuit și becul va străluci.

Să presupunem că firele noastre care duc la bec sunt complet goale. Dintr-o dată, printr-un miracol, un alt fir similar cade pe aceste fire. Acest cablaj închide cele două fire goale ale noastre și începe cel mai interesant lucru - a scurtcircuit (scurtcircuit). Un scurtcircuit este o cale scurtă prin care curentul electric să circule printr-un circuit unde există cea mai mică rezistență.

Acum curentul curge atât prin bec, cât și prin cablare. Dar cablarea noastră este mult mai mică decât rezistența becului și aproape tot curentul va curge acolo unde este mai puțină rezistență - adică prin cablare. Și, deoarece firul nostru are o rezistență foarte mică, curentul va curge foarte mare, conform legii lui Ohm. Și dacă curge un curent mare, prin urmare, cantitatea de căldură generată de cablaj va fi foarte mare, conform Legii Joule-Lenz. La final, de-a lungul circuitului va curge un flux mare, care este evidențiat cu roșu, iar acest circuit se va încălzi foarte mult. Încălzirea firelor poate duce la arderea lor sau chiar să ia foc. Acest caz se numește scurt circuit.

Probabil ați auzit de mai multe ori în știri că incendiul s-a produs din cauza unui scurtcircuit. În acest caz, firul de fază goală a atins firul gol zero într-un loc sau faza a atins pământul. A avut loc un scurtcircuit, iar firele au început să se încălzească în așa măsură încât încălzirea lor a aprins obiectele din apropiere. De aici și focul.

Practic, în casele vechi apar scurtcircuite de la cablurile vechi care crapă la cusături și pot scurtcircuita împreună. Prin urmare, primul lucru pe care trebuie să-l faceți atunci când cumpărați un apartament sau o casă pe piața secundară este să vă uitați la starea cablajului.

Semne tipice ale unui scurtcircuit

• sigurante arse în echipamente electronice (REA)
• încălzirea circuitului în care circulă curentul de scurtcircuit
• sursă de tensiune joasă tensiune
• curent mare
• fum
• fire carbonizate
• piste PCB arse
• depuneri negre în locul unde s-a produs scurtcircuitul

Cum să faci față scurtcircuitelor? Acest lucru, desigur, implică instalarea siguranțelor, întrerupătoarelor și încercarea de a face o instalare îngrijită a cablajului.

Auzim adesea „Există un scurtcircuit”, „Există un scurtcircuit în circuit”. Este imediat clar că s-a întâmplat ceva neplanificat și rău. Dar de ce circuitul este scurt și nu lung? Să punem capăt incertitudinii și să ne dăm seama ce se întâmplă exact când există un scurtcircuit în circuitul electric.

Ce este un scurtcircuit (SC)

O raie electrică înoată în ocean și nu este fericită scurt circuit, renunțând complet la cunoștințele legii lui Ohm. Pentru noi, pentru a înțelege natura și cauzele unui scurtcircuit, această lege este pur și simplu necesară. Deci, dacă nu ați făcut-o deja, să citim despre legea lui Ohm, curent, tensiune, rezistență și alte concepte fizice minunate.

Acum că știți toate acestea, puteți da definiția unui scurtcircuit din fizică și inginerie electrică:

Scurt circuit- aceasta este o conexiune a două puncte ale unui circuit electric cu potențiale diferite, care nu este prevăzută de modul normal de funcționare al circuitului și duce la o creștere critică a intensității curentului la joncțiune.

Un scurtcircuit duce la formarea de curenți distructivi care depășesc valorile admise, defectarea dispozitivelor și deteriorarea cablajului. De ce se întâmplă asta? Să privim în detaliu ce se întâmplă în circuit în timpul unui scurtcircuit.

Să luăm cel mai simplu lanț. Conține o sursă de curent, rezistență și fire. În plus, rezistența firelor poate fi neglijată. O astfel de diagramă este suficientă pentru a înțelege esența scurtcircuitului.

Într-un circuit închis, se aplică legea lui Ohm: curentul este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența. Cu alte cuvinte, cu cât rezistența este mai mică, cu atât curentul este mai mare .

Mai precis, pentru circuitul nostru legea lui Ohm va fi scrisă în următoarea formă:

Aici r este rezistența internă a sursei de curent, iar litera greacă epsilon denotă emf-ul sursei.

Ce se înțelege prin curent de scurtcircuit? Daca rezistenta Rîn circuitul nostru nu va fi, sau va fi foarte mic, atunci puterea curentului va crește și un curent de scurtcircuit va curge în circuit:

Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la

Tipuri de scurtcircuite și cauzele acestora

În viața de zi cu zi, apar scurtcircuite:

• fază singulară– când firul de fază este scurtcircuitat la zero. Astfel de scurtcircuite se întâmplă cel mai des;
• în două faze– când o fază se închide de alta;
• trei faze– când trei faze sunt închise deodată. Acesta este cel mai problematic tip de scurtcircuit.

De exemplu, duminică dimineața, vecinul tău din spatele peretelui conectează faza și neutrul în priză, conectând un burghiu cu ciocan. Aceasta înseamnă că circuitul este închis și curentul trece prin sarcină, adică prin dispozitivul conectat la priză.

Dacă un vecin conectează firele de fază și neutru în priză fără a conecta sarcina, atunci va avea loc un scurtcircuit în circuit, dar veți putea dormi mai mult.

Pentru cei care nu știu, pentru o mai bună înțelegere va fi util să citiți ce fază și zero sunt în electricitate.

Un scurtcircuit se numește scurtcircuit, deoarece curentul într-o astfel de închidere a circuitului pare să urmeze o cale scurtă, ocolind sarcina. Un circuit controlat sau lung este obișnuit, familiar pentru toată lumea, conectarea dispozitivelor la o priză.

Protecție la scurtcircuit

În primul rând, despre ce consecințe poate provoca un scurtcircuit:

1. Deteriorarea unei persoane prin electrocutare și căldură generată.
2. Foc.
3. Defecțiunea dispozitivelor.
4. Pana de curent și lipsa internetului acasă. Ca urmare, există o nevoie forțată de a citi cărți și de a lua masa la lumina lumânărilor.

După cum puteți vedea, un scurtcircuit este un inamic și un dăunător care trebuie luptat. Care sunt metodele de protecție la scurtcircuit?

Aproape toate se bazează pe deschiderea rapidă a circuitului atunci când este detectată o defecțiune. Acest lucru se poate face folosind diferite dispozitive de protecție la scurtcircuit.

Aproape toate aparatele electrice moderne au siguranțe. Curentul mare pur și simplu topește siguranța și circuitul se întrerupe.

Apartamentele folosesc întreruptoare de protecție la scurtcircuit. Acestea sunt întreruptoare de circuit proiectate pentru un anumit curent de funcționare. Când curentul crește, mașina este declanșată, întrerupând circuitul.

Pentru a proteja motoarele electrice industriale de scurtcircuite, se folosesc relee speciale.

Acum puteți defini cu ușurință un scurtcircuit, în același timp știți despre legea lui Ohm, precum și despre faza și zero în electricitate. Dorim tuturor să nu provoace scurtcircuite! Și dacă ești blocat în cap și nu ai absolut nicio energie pentru orice muncă, serviciul nostru pentru studenți te va ajuta întotdeauna să faci față.

Și, în sfârșit, un videoclip despre cum să NU faceți față curentului electric.

Să luăm în considerare un caz special de conectare în paralel a conductorilor - așa-numitul scurt circuit. Se numește conexiunea în paralel a unui conductor cu rezistență foarte mică într-un circuit. 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, în plus, întrerupătorul închis din diagrama din dreapta este un conductor cu rezistență foarte mică. Prin urmare, conform definiției, În diagrama din dreapta există un scurtcircuit în lampă.

Să presupunem, de exemplu, că tensiunea sursei de curent este selectată astfel încât, atunci când întrerupătorul este deschis, ambele lămpi să nu lumineze foarte puternic - la jumătate de intensitate (de aceea în prima diagramă sunt pe jumătate umbrite). 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. Să ne amintim că atunci când conductoarele sunt conectate în paralel, rezistența lor totală devine mai mică decât cea mai mică, adică chiar mai mică decât rezistența comutatorului (pentru care este deja aproape zero). Conform legii lui Ohm, o scădere a rezistenței duce la o creștere a curentului. Iar o creștere a curentului, conform legii Joule-Lenz, duce la o încălzire 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 de pe întrerupător 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 acestea sunt folosite întrerupătoare de circuit. Scopul lor este de a opri alimentarea dacă curentul crește peste valoarea admisă. In poza din dreapta vezi auto siguranța cu o bază cu șurub ca o lampă. Astfel de siguranțe (în limbajul obișnuit „prize”) sunt înșurubate în prize speciale care sunt montate pe perete.
Există, de asemenea sigurante. Partea principală a acestora 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 și circuitul se deschide, întrerupând curentul. Spre deosebire de siguranțele „reutilizabile”, siguranțele sunt dispozitive 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, privind pe tabel, vedem că rezistivitatea plumbului este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a aluminiului. Prin urmare, rezistența firului este de aproximativ 1000 de ori mai mare decât rezistența unui fir de aluminiu de aceeași lungime.
Deoarece firul și siguranța (adică firul din interiorul său) sunt conectate în serie, curentul din ele este același. 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, dar cablajul electric rămâne intact. În prezent, siguranțele practic nu sunt folosite în tehnologie, dând loc celor automate.

În fiecare zi, fie acasă, fie la serviciu, închidem circuitul electric și nu se întâmplă nimic exploziv. Prin completarea unui circuit folosind ștecherul unui aparat electric, electricitatea este convertită în:

• - în energie mecanică - motoare de pompe, aspiratoare și diverse dispozitive electrice.
• - în energie termică - aer cald de la un uscător de păr, apă clocotită dintr-un fierbător electric, radiație termică de la un convector electric.

Aceasta este o închidere bună, să o numim convențional, spre deosebire de o închidere scurtă, „lungă” a circuitului electric.

Un scurtcircuit are un rezultat negativ, adică energia se poziționează sub formă de scântei, breton, adesea aprinderea cablurilor și materiale ușor inflamabile - un incendiu.

Ce este un scurtcircuit?

Exemplu: o locomotivă trebuie să livreze mărfuri, să zicem, din orașul Nijni Novgorod către o metropolă precum Moscova. Călătoria trenului trebuie să fie lungă. O locomotivă, trăgând în spate 50 de vagoane de cărbune, ia viteză. Dar brusc, în orașul Vladimir, dispeceratul face o greșeală fatală, schimbând săgeata pe calea unde se află un alt tren - un accident nu poate fi evitat.

Un tren care a câștigat viteză mare nu poate fi oprit rapid. Un exemplu clar poate părea primitiv, dar aș dori să arăt principiul de bază - aceasta este puterea, puterea, folosită în alte scopuri, aducând distrugere. Traseul locomotivei cu multe vagoane s-a dovedit a fi scurt, incomplet și nu a atins scopul.

Este PUTEREA curentului care produce distrugere în timpul unui scurtcircuit, curentul crește de 20 de ori, cantitatea de căldură crește de aproximativ 400 de ori.

Iată o altă explicație clară a ceea ce este un scurtcircuit.

Se știe că cablarea electrică defectuoasă duce la un scurtcircuit, care cel mai adesea provoacă un incendiu. Acest lucru este adesea menționat în rapoartele de incendiu. Ce este un scurtcircuit și de ce este periculos?

În funcționare normală, curentul din cablajul dintre firele de fază și neutru trece prin sarcină, ceea ce limitează acest curent la un nivel care este sigur pentru cablare. Când izolația este distrusă, curentul curge, ocolind sarcina, imediat între fire. Un astfel de contact este numit scurt deoarece are loc în plus față de aparatul electric.

Să ne amintim legea lui Ohm: I = U/R, care de obicei se pronunță astfel: „Curentul dintr-un circuit este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu REZISTENTA.” Rezistența este la care merită să acordați atenție aici.

Rezistența cablajului electric este, de regulă, mică, deci poate fi neglijată și considerată egală cu zero. Conform legilor matematicii, împărțirea la zero este imposibilă, iar rezultatul va tinde spre infinit. În cazul unui scurtcircuit, curentul din circuit va tinde către același infinit.

Desigur, acest lucru nu este în întregime adevărat, firele au un fel de rezistență finită, așa că curentul, desigur, nu va ajunge la infinit, dar va fi suficient de puternic pentru a produce un efect distructiv, o explozie destul de puternică. Are loc un arc voltaic, a cărui temperatură ajunge la 5000 de grade Celsius.

Cauzele scurtcircuitului

• Erori ale personalului care deservește rețelele electrice.
• Din cauza uzurii cablajelor electrice (învechite).
• Instalare incorectă a cablajului.
• Contact slab în conexiunile cablajelor și a aparatelor electrice
• Din cauza suprasarcinii circuitului electric.
• Poate apărea din cauza deteriorării mecanice a firelor.
• Neajunsurile pot fi cauzate de rozătoare.

Cum să preveniți un scurtcircuit?

Pentru a preveni scurtcircuitul este necesar.

• Instalați și operați corect instalațiile electrice.
• Selectați cablajul electric în conformitate cu valoarea curentului.
• Efectuați periodic controale și măsurători ale rezistenței de izolație programate;
• Alegeți dispozitivele de protecție automată potrivite care sunt concepute pentru a deconecta zona deteriorată.
• Înainte de a lucra cu cablajul, acesta trebuie scos de sub tensiune.

Beneficiul scurtcircuitului

Sudarea cu arc, care este utilizată în producție, s-a născut pe baza unui scurtcircuit. Punctul de contact al tijei și suprafața metalică este încălzit până la punctul de topire, structura metalică este conectată într-un singur întreg. De exemplu, caroserii auto moderne sunt fixate precis printr-un scurtcircuit - sudare cu arc.

După cum am văzut, un scurtcircuit poate provoca distrugeri dacă curentul este utilizat inadecvat. Dacă energia este gestionată corect, se pot realiza mari progrese tehnologice.

Una dintre principalele cauze ale incendiului este un scurtcircuit. Această frază se aude în mod constant, dar ce înseamnă?

Aceasta este o conexiune a unui fir de împământare sau a unui fir neutru cu un fir de fază sau două fire de fază. Aceasta are ca rezultat interacțiunea a doi conductori cu potențiale diferite. Se numește contact scurt deoarece a avut loc fără un aparat electric.

Când astfel de fire sunt conectate, are loc o mică explozie. Acest lucru se explică printr-un salt brusc în puterea curentului, atingând o valoare inacceptabilă. O creștere atât de rapidă a curentului duce la supraîncălzirea firelor și la formarea unui arc electric între ele, a cărui temperatură ajunge la 5000 de grade C.

Deosebit de spectaculos este scurtcircuitul firelor de fază într-o rețea electrică trifazată. Dacă o persoană scurtează fazele cu o șurubelniță, aceasta poate fi aruncată la câțiva metri și poate suferi răni grave și arsuri. Șurubelnița se va evapora pur și simplu. În condiții de zi cu zi, poate să nu fie o explozie mare, dar topirea firului și a izolației este garantată, iar aceasta este o cale directă către aprinderea obiectelor aflate în apropiere.

Este important de reținut că atunci când o linie de alimentare (linie de alimentare) se întrerupe din cauza unui scurtcircuit, poate avea loc o adevărată explozie cu șoc electromagnetic. Prin urmare, în niciun caz nu trebuie să vă apropiați de locul în care se rupe linia.

Cauzele unui scurtcircuit sunt cunoscute: cablaj electric vechi sau deteriorat, instalare incorectă (asta este tipic pentru amatorii care au puține cunoștințe de electricitate), izolație defectuoasă, aparate electrice care nu îndeplinesc condițiile de siguranță electrică (din nou, vechi sau deteriorate) , slăbirea conexiunilor firelor, rupturi aleatorii ale liniei.

Toate motivele de mai sus pot fi combatete cu succes dacă respectați câteva reguli:

1. Nu utilizați fire vechi cu izolație necorespunzătoare.

2. Aveți grijă când efectuați lucrări de instalare electrică. Nu găuriți, bateți sau tăiați pereții în locurile unde este așezat cablul de alimentare.

3. Îndepărtați izolația în timpul instalării cu foarte mare grijă, nu tăiați firul cu un cuțit de-a lungul miezurilor.

4. Asigurați-vă că rețeaua este oprită când lucrați cu ea. Trebuie să afișați un semn pe semn care să spună „luc în curs, nu porniți electricitatea” sau lăsați o persoană de serviciu.

5. Instalați dispozitive de închidere de protecție - automate întrerupătoare ice, dispozitive de curent rezidual, dispozitive automate.

6. Monitorizați în mod regulat starea punctelor electrice - prize și întrerupătoare. Dacă este necesar, înlocuiți-le imediat.

7. Nu operați aparate electrice deteriorate din care zboară scântei, cu excepția unor unelte, de exemplu, care au perii de cărbune - acestea scânteiesc puțin în timpul funcționării (acest lucru se întâmplă la burghiu, ferăstrău și alte unelte).

8. Când instalați cablurile, nu rulați firele într-un pachet mare, este mai bine să le rulați paralel unul lângă celălalt sau să folosiți cutii speciale.

Respectarea acestor reguli simple va reduce semnificativ riscul de scurtcircuite și incendii. Și este important să rețineți că este mai bine să încredințați munca cu energie electrică unui electrician profesionist. Atunci viața va fi mai calmă și mai sigură!