Question

Короткое замыкание. Каков механизм процесса?

Answer 1

Рассмотрим что происходит, когда Вы включаете в розетку утюг или чайник. Получается замкнутая цепь, состоящая из вторичной обмотки трансформатора на той понижающей подстанции, к которой подключен Ваш дом, проводов (или кабеля) от подстанции до Вашего дома, разводящих по дому проводов, счётчика на щитке в Вашем подъезде, предохранителя (плавкий предохранитель, либо отключающий автомат), проводов внутри Вашей квартиры до розетки, контактов самой розетки, провода от утюга (чайника), и непосредственно нагрузки (спиралей или ТЭНов внутри Вашего утюга или чайника). (боковые ответвления не будем учитывать, т.е. Вы - единственные потребитель). Допустим, мощность Вашего утюга (чайника) около 2 кВт, для удобства расчётов пусть будет 2,2 кВт. Это значит, что по этой цепи должен протекать ток 10 ампер. Для этого суммарное сопротивление в сети должно быть 22 ома. Сопротивление вторичной обмотки трансформатора, проводов и всего, что есть между трансформатором и ТЭНом очень мало, допустим, что оно составляет 2 ома (реально может быть ещё меньше), и сопротивление ТЭНа 20 ом. Всё нормально, по цепи идёт вполне допустимый ток 10 А. Теперь представьте, что произошло "короткое замыкание", т.е. где-то провода замкнули между собой. Тогда параллельно Вашему ТЭНу включается ничтожно малое сопротивление (сотые доли ома), и получается "короткозамкнутая цепь, состоящая из вторичной обмотки трансформатора и проводов, сопротивление которой всего 2 ома. Тогда по этой цепи пойдёт ток 110 ампер. Если есть автомат, то он сразу отключит цепь, если есть исправный плавкий предохранитель, то в нём защитный провод расплавится и тоже разорвёт цепь. А если плавкий предохранитель неисправен, и сделан так называемый "жучок", (есть у нас любители, и даже сам иногда грешил этим, правда в качестве временной меры, только до как можно более срочной замены на исправный), то ничто моментально цепь не разорвёт. Провода на ток 110 ампер не рассчитаны, они быстро нагреются, и загорится изоляция, а от неё что-то ещё, и возникнет пожар. Хорошо ещё, если где-то на видном и доступном месте. Но ведь провода проходят и в недоступных местах, поэтому в электрической цепи всегда должен быть предохранитель.

Answer 2

При коротком замыкании напряжение стремиться к нулю, а ток соответственно наоборот мгновенно возрастает до неограниченных значений (если его ничто не ограничивает), при которых металл нагревается, расплавляется, наиболее слабые токоведущие части выгорают. В случае высокого напряжения, может зажечься и гореть электрическая дуга, что крайне пожароопасно. Вот и весь механизм. По этому там где теоретически возможно КЗ, ставят какую-либо защиту от превышения тока (предохранитель, автоматический выключатель, резистор и т.п.).

В обычной солевой батарейке например, ток ограничивается самой батарейкой за счет большого внутреннего сопротивления. По этому КЗ не приводит ни к каким страшным последствиям. А вот если устроить короткое замыкание литиевой батареи обойдя защиту - то батарея с большой вероятностью загорится и будет пожар, по этому в литиевых батареях всегда есть защита от превышения тока.

Answer 3

Провод фазы попадает на нулевой провод, весь ток стремится быстро перетечь через эти провода и в итоге он перетекает так быстро, что начинает нагревать их, в результате чего место с наибольшим сопротивлением и меньшей прочностью начинает плавиться.

Люди придумали как избежать большого вреда, они создали предохранитель: очень малопрочный провод с большим сопротивлением, который начинает плавиться быстрее чем остальные провода, благодаря чему остальная проводка остаётся неповреждённой.