§ 14. Короткое замыкание. Плавкие предохранители

Величина тока в электрической цепи, как известно, определяется формулой закона Ома

При постоянном напряжении ток обратно пропорционален величине сопротивления цепи. Сопротивления отдельных потребителей иногда сильно отличаются друг от друга. Так, например, сопротивление осветительных ламп накаливания для бытовых целей бывает порядка нескольких сот ом, а электрических нагревательных приборов, телевизоров, холодильников, стиральных машин бывает несколько десятков ом. Для бытовых целей используют сети напряжением 127 или 220 в. Следовательно, бытовые электроприемники потребляют из сети токи от нескольких десятых ампера до нескольких ампер. Потребители электрической энергии, применяемые в промышленности, электрифицированном транспорте, потребляют токи порядка десятков, сотен и тысяч ампер.

В зависимости от величины тока выбирают материал и сечение проводов, устанавливают электроизмерительные приборы и приборы защиты.

Однако часто случается, что ток в электрической цепи становится слишком большим. Это может произойти, если в результате повреждения изоляции проводников различные точки цепи, между которыми действовало напряжение, оказываются электрически соединенными между собой.

Поясним это на примере.

На рис. 33, а дана схема включения лампы накаливания с выключателем. Пусть напряжение сети равно 110 в, а сопротивление лампы r_л = 220 ом, тогда сила тока в цепи лампы будет

Рис. 33. Схема включения лампы накаливания: а - нормальная работа, б - короткое замыкание цепи

Замкнем точки 1 и 2 схемы рис. 33, б при помощи короткого металлического бруска с очень малым сопротивлением. Соединение точек 1 и 2, между которыми действует напряжение 110 в, могло произойти случайно, например при соприкосновении голых (без изоляции) проводов или касании изолированных проводов при повреждении изоляции.

В цепи по более короткому пути, т. е. по участку с очень малым сопротивлением, потечет большой ток I_кз, выделяющий большое количество тепла, а также крайне опасный для источника электрической энергии.

Возникло, как говорят, короткое замыкание. Для защиты электрической цепи от действия токов короткого замыкания и значительных перегрузок служат плавкие предохранители.

Основной деталью таких предохранителей является небольшой кусок тонкой проволоки из легкоплавкого металла (например, свинца). Предохранитель включается последовательно в цепь тока.

При увеличении тока сверх нормальной величины тонкая проволока предохранителя плавится, электрическая цепь разрывается и тем устраняется опасность последствий короткого замыкания.

Наиболее простым по устройству является пробочный предохранитель. На рис. 34 показано устройство такого предохранителя. На фарфоровом основании 3 смонтированы контакты 4, 5 для подключения предохранителя, контактный винт 6 и металлический патрон с резьбой. В патрон ввертывается пробка 2, имеющая также металлическую резьбу. Внутри пробки вмонтирован небольшой кусок проволоки 1 из легкоплавкого металла. При коротком замыкании проволока сгорает и пробку заменяют новой.

Рис. 34. Устройство пробочного предохранителя