Короткое замыкание: объяснение простыми словами

В этой статье мы разберемся, откуда берется короткое замыкание, почему оно так называется, в чем его опасность и как можно его предотвратить.

Что такое короткое замыкание

Короткое замыкание в электрической цепи происходит, когда два провода с разными электрическими потенциалами (напряжениями) случайно соединяются, образуя более низкое сопротивление по сравнению с обычной частью цепи. Это создает путь с очень небольшим сопротивлением, что может вызвать чрезвычайно высокий ток, который может повредить провода, электронные устройства и даже привести к пожару.

Закон Ома говорит о том, что сила тока (I) прямо пропорциональна напряжению (V) и обратно пропорциональна сопротивлению (R). То есть чем меньше сопротивление, тем выше сила тока.

Когда происходит короткое замыкание, сопротивление в цепи становится очень низким (почти равным нулю), поэтому сила тока (I) резко увеличивается в соответствии с законом Ома. Таким образом, даже при небольшом напряжении (V) ток становится очень высоким из-за крайне малого значения сопротивления (R), что может привести к перегрузке электрических проводов и устройств.

Представьте, что у вас есть лампочка, которая обычно работает при напряжении 220 вольт. Если случайно произойдет короткое замыкание, сопротивление в цепи резко уменьшится, и сила тока в цепи может стать настолько высокой, что лампочка перегреется и разрушится, даже если в вашей розетке 220 вольт.

Почему замыкание называют «коротким»

Термин «короткое замыкание» в электротехнике используется для описания ситуации, когда в электрической цепи происходит соединение между проводами с разными электрическими потенциалами. Это приводит к тому, что ток идет по «короткому» пути мимо намеченного, через электрические устройства или нагрузки.В обычной работающей электрической цепи ток протекает через нагрузки. Однако при коротком замыкании путь «сокращается» и протекает с гораздо меньшим сопротивлением, чем обычно.

Фото: Midjourney

Виды коротких замыканий

Короткое замыкание может происходить в различных формах, в зависимости от того, сколько фаз электрической системы оно затрагивает:

Однофазное короткое замыкание

Это случается, когда происходит соединение между двумя проводами одной фазы или между фазой и заземлением.

Например, если фазный провод касается заземленного (нулевого) провода или корпуса электрического прибора, это может вызвать однофазное короткое замыкание.

Двухфазное короткое замыкание

В этом случае два фазных провода соединяются между собой или с землей.

Например, когда провод одной фазы касается провода другой фазы или заземленного провода.

Трехфазное короткое замыкание

Это самое серьезное и опасное короткое замыкание, которое происходит, когда все три фазы электрической системы соединяются между собой или с землей.

В трехфазной системе три фазы обычно разнесены на 120 градусов друг относительно друга, так что короткое замыкание между ними может создать очень мощный и опасный ток.

Почему происходит короткое замыкание

Короткое замыкание может произойти по нескольким причинам:

• Если изоляция проводов в электрической цепи повреждена или их оболочка облезла, могут возникнуть контакты между проводами с разными электрическими потенциалами, что вызовет короткое замыкание.
• Внутренние повреждения или неисправности в электрических устройствах, таких как розетки, выключатели, лампы и другие электроприборы, могут привести к короткому замыканию.
• Неправильное подключение электрической проводки, например, перепутанные или неверно соединенные провода в электрощитке или в стене, часто приводит к короткому замыканию.
• Внешние воздействия, такие как влага, коррозия, пыль, насекомые или животные, могут вызвать короткое замыкание, приводя к контакту между проводами или металлическими частями электрической системы.
• Повреждение проводов из-за механического воздействия, например, сдавливание, разрыв или перекрытие проводов.

Как защищаются от короткого замыкания

Современные электросистемы защищены от короткого замыкания различными методами и устройствами, которые помогают предотвратить опасные последствия коротких замыканий.

• Предохранители – это устройства в электрических цепях, которые предназначены для защиты от перегрузки и короткого замыкания. Они сразу отключают цепь при возникновении опасности, предотвращая повреждение оборудования и возгорание.
• Автоматические выключатели (автоматы) отключают цепь при обнаружении опасных условий, таких как высокий ток.
• Дифференциальные автоматы, или устройства защитного отключения (УЗО), реагируют на разницу между входящим и исходящим током в цепи. 

Они быстро обнаруживают короткое замыкание и отключают цепь, чтобы предотвратить опасные последствия.

• Некоторые электрические устройства, такие как двигатели и трансформаторы, могут быть оборудованы термической защитой, которая реагирует на перегрев и отключает устройство.
• Кроме того электрические проводники и устройства изолируют защитными оболочками, чтобы предотвратить контакт с влагой, пылью или другими внешними факторами, которые могут вызвать короткое замыкание.
• Важным аспектом защиты от короткого замыкания является правильное проектирование и монтаж электрических систем: использование правильных проводников, установка защитных устройств и соблюдение электрических стандартов и нормативов.

Все эти методы и устройства помогают сделать современные электросистемы более безопасными и надежными, защищая их от опасных последствий коротких замыканий.