Ngắn mạch. Nguyên nhân xảy ra và cách phòng tránh. Bản chất của hiện tượng ngắn mạch trong mạch điện. Điện áp (EMF) và dòng điện khi ngắn mạch

Ngắn mạch là gì? Thông thường, cụm từ này có thể được nghe thấy từ các thợ điện, cũng như những người không hiểu gì về điện tử và kỹ thuật điện. Khi được hỏi tại sao lại có khói bốc ra từ bất kỳ thiết bị hoặc dụng cụ nào, mọi người đều nhất trí nói: “Đã xảy ra đoản mạch”. Một lý do rất phổ biến cho những người muốn tỏ ra mình là một người không biết thông minh).

Bản chất của ngắn mạch

Chúng ta hãy xem một mạch đơn giản bao gồm một bóng đèn và ắc quy ô tô:

Trong trường hợp này, dòng điện sẽ chạy qua mạch điện và bóng đèn sẽ sáng.

Giả sử rằng dây dẫn đến bóng đèn của chúng ta hoàn toàn để trần. Đột nhiên, bằng một phép màu nào đó, một sợi dây trần tương tự khác lại rơi vào những sợi dây này. Hệ thống dây điện này sẽ đóng hai dây trần của chúng ta lại và điều thú vị nhất bắt đầu - một ngắn mạch (ngắn mạch).Đoản mạch là một đoạn đường ngắn để dòng điện chạy qua mạch có điện trở nhỏ nhất.

Lúc này dòng điện chạy qua cả bóng đèn và dây dẫn. Nhưng hệ thống dây điện của chúng ta nhỏ hơn nhiều so với điện trở của bóng đèn và gần như toàn bộ dòng điện sẽ chạy ở nơi có ít điện trở hơn - tức là xuyên qua hệ thống dây điện. Và vì dây của chúng ta có điện trở rất nhỏ nên dòng điện sẽ chạy rất lớn, theo định luật Ohm. Và do đó, nếu có dòng điện lớn chạy qua thì lượng nhiệt do hệ thống dây điện tạo ra sẽ rất lớn, theo Định luật Joule-Lenz. Cuối cùng, một dòng điện lớn sẽ chạy dọc theo mạch được tô màu đỏ và mạch này sẽ nóng lên rất nhiều. Làm nóng dây có thể khiến chúng bị cháy hoặc thậm chí bắt lửa. Trường hợp này được gọi là ngắn mạch.

Chắc hẳn bạn đã nhiều lần nghe trên các bản tin rằng vụ cháy xảy ra do chập điện. Trong trường hợp này, dây pha trần chạm vào dây số 0 trần ở một nơi nào đó hoặc pha chạm đất. Đoản mạch xảy ra và các dây dẫn bắt đầu nóng lên đến mức sức nóng của chúng đốt cháy các vật thể gần đó. Do đó có lửa.

Về cơ bản, hiện tượng đoản mạch xảy ra ở những ngôi nhà cũ do dây cáp cũ bị nứt ở các đường nối và có thể chập điện với nhau. Vì vậy, điều đầu tiên bạn cần làm khi mua một căn hộ hoặc nhà trên thị trường thứ cấp là xem xét tình trạng của hệ thống dây điện.

Dấu hiệu điển hình của ngắn mạch

cháy cầu chì trong thiết bị điện tử (REA)
làm nóng mạch trong đó có dòng điện ngắn mạch chạy qua
nguồn điện áp điện áp thấp
dòng điện cao
Khói
dây cháy
đường ray PCB bị cháy
cặn đen ở nơi xảy ra đoản mạch

Làm thế nào để đối phó với ngắn mạch? Tất nhiên, điều này liên quan đến việc lắp đặt cầu chì, cầu dao và cố gắng lắp đặt hệ thống dây điện gọn gàng.

Chúng ta thường nghe thấy “Đoản mạch”, “Đoản mạch”. Rõ ràng là có điều gì đó không có kế hoạch và tồi tệ đã xảy ra. Nhưng tại sao mạch lại ngắn mà không dài? Chúng ta hãy chấm dứt sự không chắc chắn và tìm hiểu chính xác điều gì sẽ xảy ra khi có sự cố đoản mạch trong mạch điện.

Ngắn mạch (SC) là gì

Một con cá đuối điện bơi trong đại dương và không vui ngắn mạch, hoàn toàn không cần đến kiến thức về định luật Ohm. Đối với chúng ta, để hiểu được bản chất và nguyên nhân của hiện tượng đoản mạch, định luật này đơn giản là cần thiết. Vì vậy, nếu bạn chưa đọc, hãy đọc về định luật Ohm, dòng điện, điện áp, điện trở và các khái niệm vật lý tuyệt vời khác.

Bây giờ bạn đã biết tất cả những điều này, bạn có thể đưa ra định nghĩa về đoản mạch theo vật lý và kỹ thuật điện:

Ngắn mạch- đây là sự kết nối của hai điểm của mạch điện có điện thế khác nhau, điều này không được cung cấp bởi chế độ hoạt động bình thường của mạch và dẫn đến sự gia tăng nghiêm trọng cường độ dòng điện tại điểm nối.

Đoản mạch dẫn đến hình thành dòng điện phá hủy vượt quá giá trị cho phép, hỏng thiết bị và làm hỏng hệ thống dây điện. Tại sao chuyện này đang xảy ra? Chúng ta hãy xem xét chi tiết những gì xảy ra trong mạch khi xảy ra đoản mạch.

Hãy lấy chuỗi đơn giản nhất. Nó chứa một nguồn hiện tại, điện trở và dây dẫn. Hơn nữa, điện trở của dây có thể bỏ qua. Sơ đồ như vậy là khá đủ để hiểu bản chất của ngắn mạch.

Trong mạch kín, áp dụng định luật Ohm: dòng điện tỉ lệ thuận với điện áp và tỉ lệ nghịch với điện trở. Nói cách khác, Điện trở càng thấp thì dòng điện càng lớn .

Chính xác hơn, đối với mạch của chúng ta, định luật Ohm sẽ được viết dưới dạng sau:

Đây r là điện trở trong của nguồn dòng và chữ cái Hy Lạp epsilon biểu thị emf của nguồn.

Dòng điện ngắn mạch có ý nghĩa gì? Nếu kháng cự R trong mạch của chúng ta sẽ không có hoặc rất nhỏ thì cường độ dòng điện sẽ tăng lên và một dòng điện ngắn mạch sẽ chạy trong mạch:

Nhân tiện! Đối với độc giả của chúng tôi hiện có giảm giá 10% cho

Các loại ngắn mạch và nguyên nhân của chúng

Trong cuộc sống hàng ngày thường xảy ra hiện tượng đoản mạch:

một pha- khi dây pha bị chập về 0. Những hiện tượng đoản mạch như vậy xảy ra thường xuyên nhất;
hai pha– khi một pha kết thúc với một pha khác;
ba pha- khi đóng ba pha cùng một lúc. Đây là loại ngắn mạch có vấn đề nhất.

Ví dụ, vào sáng Chủ nhật, người hàng xóm đằng sau bức tường của bạn kết nối pha và dây trung tính vào ổ cắm bằng cách cắm một chiếc máy khoan búa. Điều này có nghĩa là mạch điện đóng và dòng điện chạy qua tải, tức là qua thiết bị cắm vào ổ cắm.

Nếu hàng xóm nối dây pha và dây trung tính vào ổ cắm mà không kết nối tải thì sẽ xảy ra đoản mạch nhưng bạn sẽ có thể ngủ lâu hơn.

Đối với những người chưa biết, để hiểu rõ hơn sẽ rất hữu ích khi đọc pha và số 0 trong điện.

Đoản mạch được gọi là đoản mạch, vì dòng điện khi đóng mạch như vậy dường như đi theo một đường ngắn, bỏ qua tải. Mạch điện dài hoặc được điều khiển là cách thông thường, quen thuộc với mọi người, cắm thiết bị vào ổ cắm.

Bảo vệ ngắn mạch

Đầu tiên, về hậu quả mà đoản mạch có thể gây ra:

Thiệt hại cho con người do điện giật và sinh nhiệt.
Ngọn lửa.
Sự cố của các thiết bị.
Mất điện và thiếu internet ở nhà. Kết quả là buộc phải đọc sách và ăn tối dưới ánh nến.

Như bạn có thể thấy, đoản mạch là kẻ thù và là loài gây hại cần phải chiến đấu. Các phương pháp bảo vệ ngắn mạch là gì?

Hầu như tất cả chúng đều dựa trên việc mở nhanh mạch khi phát hiện ra lỗi. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị bảo vệ ngắn mạch khác nhau.

Hầu như tất cả các thiết bị điện hiện đại đều có cầu chì. Dòng điện cao chỉ đơn giản là làm chảy cầu chì và đứt mạch.

Các căn hộ sử dụng cầu dao bảo vệ ngắn mạch. Đây là những bộ ngắt mạch được thiết kế cho một dòng điện hoạt động cụ thể. Khi dòng điện tăng, máy được kích hoạt, ngắt mạch.

Để bảo vệ động cơ điện công nghiệp khỏi bị đoản mạch, người ta sử dụng rơle đặc biệt.

Bây giờ bạn có thể dễ dàng xác định ngắn mạch, đồng thời bạn biết về định luật Ohm, cũng như pha và số 0 trong điện. Chúng tôi mong mọi người không gây ra đoản mạch! Và nếu bạn đang bế tắc trong đầu và hoàn toàn không còn sức lực cho bất kỳ công việc nào, dịch vụ sinh viên của chúng tôi sẽ luôn giúp bạn đối phó với điều đó.

Và cuối cùng là video về cách KHÔNG xử lý dòng điện.

Hãy xem xét một trường hợp đặc biệt về kết nối song song của dây dẫn - cái gọi là ngắn mạch. Nó được gọi là kết nối song song của một dây dẫn có điện trở rất thấp trong mạch. Hãy xem một ví dụ.
Hãy kết nối đèn và công tắc như trong sơ đồ. Lưu ý rằng công tắc và đèn thứ hai được mắc song song, ngoài ra, công tắc đóng trong sơ đồ bên phải là một dây dẫn có điện trở rất nhỏ. Vì vậy, theo định nghĩa, Trong sơ đồ bên phải có hiện tượng đoản mạch ở đèn.

Ví dụ, giả sử rằng điện áp của nguồn hiện tại được chọn sao cho khi công tắc mở, cả hai đèn đều không phát sáng mạnh - ở cường độ một nửa (đó là lý do tại sao trong sơ đồ đầu tiên, chúng bị bóng một nửa). Nếu đóng công tắc, đèn bên trái sẽ sáng và đèn bên phải sẽ tắt hoàn toàn. Vì vậy, việc tăng độ sáng của đèn bên trái cho chúng ta biết rằng Khi xảy ra đoản mạch trong mạch, dòng điện tăng mạnh. Theo định luật Joule-Lenz, việc tăng cường độ dòng điện có thể dẫn đến dây dẫn quá nóng và cháy.
Hãy để chúng tôi giải thích tại sao đèn bên trái sáng hơn. Chúng ta hãy nhớ rằng khi các dây dẫn được mắc song song, tổng điện trở của chúng sẽ nhỏ hơn giá trị nhỏ hơn, tức là thậm chí còn nhỏ hơn điện trở của công tắc (mà nó gần như bằng 0). Theo định luật Ohm, điện trở giảm sẽ dẫn đến dòng điện tăng. Và sự gia tăng dòng điện, theo định luật Joule-Lenz, dẫn đến sự nóng lên mạnh hơn của hình xoắn ốc của đèn bên trái.
Bây giờ chúng ta hãy giải thích tại sao đèn bên phải tắt. Vì khi các dây dẫn mắc song song thì điện áp trên mỗi dây dẫn là như nhau nên điện áp trên đèn bên phải và trên công tắc là như nhau. Theo định luật Ohm, U=I·R. Như chúng ta đã tìm ra ở đoạn trước, điện trở của kết nối này gần như bằng 0, tức là R»0. Thay số 0 vào công thức, chúng ta nhận được: U=I·0=0. Nghĩa là, điện áp trên công tắc và đèn bằng 0 (chính xác hơn là rất nhỏ). Điện áp này rõ ràng không đủ để đèn tiếp tục sáng nên tắt.

Để bảo vệ các thiết bị điện khỏi bị đoản mạch, chúng được sử dụng bộ ngắt mạch. Mục đích của chúng là tắt điện nếu dòng điện tăng vượt quá giá trị cho phép. Trong hình bên phải bạn thấy tự động cầu chì có đế vít giống như một chiếc đèn. Những cầu chì như vậy (gọi chung là “phích cắm”) được vặn vào các ổ cắm đặc biệt được gắn trên tường.
Cũng có cầu chì. Phần chính trong chúng là một sợi dây mỏng (đường kính khoảng 0,1 mm) làm bằng thiếc hoặc chì (xem hình bên dưới). Trong trường hợp dòng điện tăng mạnh, nó gần như tan chảy ngay lập tức và mạch hở, làm gián đoạn dòng điện. Không giống như cầu chì "có thể tái sử dụng", cầu chì là thiết bị điện dùng một lần.

Nếu chúng ta giả sử rằng các dây cung cấp dòng điện cho hệ thống dây điện trong căn hộ được làm bằng nhôm và có đường kính 1 mm thì tiết diện của dây dẫn sẽ nhỏ hơn 100 lần. Ngoài ra, nhìn vào bảng ta thấy điện trở suất của chì lớn hơn nhôm khoảng 10 lần. Do đó, điện trở của dây lớn hơn khoảng 1000 lần điện trở của dây nhôm có cùng chiều dài.
Vì dây và cầu chì (tức là dây bên trong nó) mắc nối tiếp nên dòng điện trong chúng là như nhau. Vì theo định luật Joule-Lenz, Q = I2Rt nên lượng nhiệt tỏa ra trong dây tại mỗi thời điểm lớn hơn 1000 lần so với trong dây. Đó là lý do tại sao dây bị nóng chảy nhưng hệ thống dây điện vẫn còn nguyên. Hiện nay, cầu chì thực tế không được sử dụng trong công nghệ, nhường chỗ cho cầu chì tự động.

Hàng ngày, dù ở nhà hay nơi làm việc, chúng ta đều đóng mạch điện và không có vụ nổ nào xảy ra. Bằng cách hoàn thành một mạch điện sử dụng phích cắm của thiết bị điện, điện năng được chuyển đổi thành:

- thành năng lượng cơ học - động cơ của máy bơm, máy hút bụi và các thiết bị điện khác nhau.
- thành năng lượng nhiệt - không khí nóng từ máy sấy tóc, nước sôi từ ấm đun nước điện, bức xạ nhiệt từ bộ đối lưu điện.

Đây là cách đóng tốt, hãy gọi nó một cách thông thường thay vì đóng ngắn, “dài” của mạch điện.

Đoản mạch có kết quả tiêu cực, tức là năng lượng tự định vị ở dạng tia lửa điện, tiếng nổ, thường đánh lửa hệ thống dây điện và các vật liệu dễ cháy - cháy.

Ngắn mạch là gì?

Ví dụ: Một đầu máy xe lửa phải vận chuyển hàng hóa, chẳng hạn như từ thành phố Nizhny Novgorod đến một đô thị như Moscow. Cuộc hành trình của tàu phải dài. Một đầu máy kéo 50 toa than phía sau tăng tốc. Nhưng đột nhiên, tại thành phố Vladimir, người điều phối đã mắc một sai lầm chết người, chuyển mũi tên sang đường ray nơi có một đoàn tàu khác - một tai nạn là không thể tránh khỏi.

Một đoàn tàu đã đạt tốc độ cao không thể dừng lại nhanh chóng được. Một ví dụ rõ ràng có vẻ thô sơ, nhưng tôi muốn chỉ ra nguyên tắc cơ bản - đây là sức mạnh, quyền lực, được sử dụng cho các mục đích khác, mang đến sự hủy diệt. Lộ trình của đầu máy nhiều toa hóa ra lại ngắn, chưa đầy đủ và không đạt được mục tiêu.

Chính SỨC MẠNH của dòng điện tạo ra sự hủy diệt; khi xảy ra đoản mạch, dòng điện tăng gấp 20 lần, lượng nhiệt tăng khoảng 400 lần.

Đây là một lời giải thích rõ ràng khác về đoản mạch là gì.

Được biết, hệ thống dây điện bị lỗi dẫn đến chập điện, thường gây ra hỏa hoạn. Điều này thường được đề cập trong các báo cáo hỏa hoạn. Đoản mạch là gì và tại sao nó lại nguy hiểm?

Trong hoạt động bình thường, dòng điện trong dây dẫn giữa dây pha và dây trung tính chạy qua tải, điều này hạn chế dòng điện này ở mức an toàn cho hệ thống dây điện. Khi lớp cách điện bị phá hủy, dòng điện chạy qua tải trực tiếp giữa các dây dẫn. Sự tiếp xúc như vậy được gọi là ngắn mạch vì nó xảy ra ngoài thiết bị điện.

Chúng ta hãy nhớ định luật Ohm: I = U/R, thường được phát âm như sau: “Dòng điện trong mạch tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ lệ nghịch với ĐIỆN TRỞ.” Ở đây chính là SỰ KHÁNG CỨ mới đáng được quan tâm.

Điện trở của dây dẫn điện thường nhỏ nên có thể bỏ qua và coi bằng 0. Theo các định luật toán học, việc chia cho số 0 là không thể và kết quả sẽ có xu hướng tiến tới vô cùng. Trong trường hợp đoản mạch, dòng điện trong mạch sẽ có xu hướng vô cùng như vậy.

Tất nhiên, điều này không hoàn toàn đúng, các dây dẫn có một loại điện trở hữu hạn nào đó nên dòng điện tất nhiên sẽ không đạt tới vô cực, nhưng nó sẽ đủ mạnh để tạo ra hiệu ứng hủy diệt, một vụ nổ khá mạnh. Một vòng cung điện xảy ra, nhiệt độ lên tới 5000 độ C.

Nguyên nhân gây đoản mạch

Sai sót của nhân viên bảo trì mạng điện.
Do hệ thống dây điện (lỗi thời) bị hao mòn.
Lắp đặt hệ thống dây điện không chính xác.
Tiếp xúc kém ở các kết nối dây điện và các thiết bị điện
Do mạch điện quá tải.
Có thể xảy ra do hư hỏng cơ học đối với dây dẫn.
Những thiếu sót có thể do loài gặm nhấm gây ra.

Làm thế nào để ngăn ngừa ngắn mạch?

Để tránh đoản mạch là cần thiết.

Lắp đặt và vận hành đúng cách các thiết bị điện.
Chọn dây dẫn điện phù hợp với giá trị hiện tại.
Thực hiện kiểm tra và đo điện trở cách điện theo lịch trình thường xuyên;
Chọn đúng thiết bị bảo vệ tự động được thiết kế để ngắt kết nối khu vực bị hư hỏng.
Trước khi làm việc với hệ thống dây điện, nó phải được ngắt điện.

Lợi ích của ngắn mạch

Hàn hồ quang được sử dụng trong sản xuất ra đời trên cơ sở đoản mạch. Điểm tiếp xúc của thanh và bề mặt kim loại được nung nóng đến điểm nóng chảy, kết cấu kim loại được nối thành một tổng thể duy nhất. Ví dụ, thân ô tô hiện đại được buộc chặt chính xác bằng phương pháp hàn ngắn mạch - hàn hồ quang.

Như chúng ta đã thấy, đoản mạch có thể gây ra sự phá hủy nếu sử dụng dòng điện không đúng cách. Nếu năng lượng được quản lý một cách chính xác, có thể đạt được những tiến bộ công nghệ to lớn.

Một trong những nguyên nhân chính gây cháy là do chập điện. Cụm từ này liên tục được nghe, nhưng nó có nghĩa là gì?

Đây là sự kết nối của dây nối đất hoặc dây trung tính với dây pha hoặc dây hai pha. Điều này dẫn đến sự tương tác của hai dây dẫn có điện thế khác nhau. Nó được gọi là tiếp xúc ngắn vì nó xảy ra mà không có thiết bị điện.

Khi các dây như vậy được kết nối, một vụ nổ nhỏ sẽ xảy ra. Điều này được giải thích là do cường độ dòng điện tăng vọt, đạt đến giá trị không thể chấp nhận được. Dòng điện tăng nhanh như vậy dẫn đến dây dẫn quá nóng và hình thành hồ quang điện giữa chúng, nhiệt độ lên tới 5000 độ C.

Đặc biệt ngoạn mục là hiện tượng đoản mạch dây pha trong mạng điện ba pha. Nếu một người dùng tuốc nơ vít làm chập các pha, anh ta có thể bị ném ra xa vài mét và có thể bị thương hoặc bỏng nặng. Tua vít sẽ bay hơi. Trong điều kiện hàng ngày, có thể không xảy ra vụ nổ lớn nhưng vẫn đảm bảo làm nóng chảy dây và lớp cách điện, đồng thời đây là con đường trực tiếp dẫn đến cháy các vật thể ở gần.

Điều quan trọng cần nhớ là khi đường dây điện (đường dây điện) bị đứt do chập điện, có thể xảy ra vụ nổ thực sự kèm theo điện giật. Vì vậy, trong mọi trường hợp, bạn không nên đến gần nơi đứt dòng.

Nguyên nhân gây chập điện đã biết: dây điện cũ hoặc hư hỏng, lắp đặt không đúng cách (điển hình là những người nghiệp dư ít hiểu biết về điện), cách điện bị lỗi, các thiết bị điện không đáp ứng điều kiện an toàn về điện (lại cũ hoặc hư hỏng) , lỏng các kết nối dây, ngắt dòng ngẫu nhiên.

Tất cả những lý do trên có thể được giải quyết thành công nếu bạn tuân theo một số quy tắc:

1. Không sử dụng dây cũ có lớp cách điện không đủ.

2. Cẩn thận khi thực hiện công việc lắp đặt điện. Không khoan, chạm hoặc cắt tường ở những nơi đặt cáp điện.

3. Loại bỏ lớp cách điện trong quá trình lắp đặt thật cẩn thận, không dùng dao cắt dây dọc theo lõi.

4. Đảm bảo rằng mạng đã tắt khi làm việc với nó. Cần treo biển trên biển “đang làm việc, không được bật điện” hoặc để người trực.

5. Lắp đặt thiết bị bảo vệ ngắt - tự động công tắc ical, thiết bị dòng điện dư, thiết bị tự động.

6. Thường xuyên theo dõi tình trạng các điểm điện - ổ cắm, công tắc. Nếu cần thiết, hãy thay thế chúng ngay lập tức.

7. Không vận hành các thiết bị điện bị hư hỏng có tia lửa bắn ra, ngoại trừ một số dụng cụ, chẳng hạn như có chổi than - chúng phát ra một chút tia lửa trong khi vận hành (điều này xảy ra với máy khoan, máy ghép hình và các dụng cụ khác).

8. Khi lắp đặt hệ thống dây điện, không chạy các dây thành một bó lớn; tốt hơn là chạy chúng song song cạnh nhau hoặc sử dụng các hộp đặc biệt.

Việc tuân theo các quy tắc đơn giản này sẽ làm giảm đáng kể nguy cơ đoản mạch và hỏa hoạn. Và điều quan trọng cần nhớ là tốt hơn hết bạn nên giao phó công việc liên quan đến điện cho một thợ điện chuyên nghiệp. Khi đó cuộc sống sẽ bình yên và an toàn hơn!