Электрический ток, протекая через проводник, нагревает его. Количество тепла, выделяющегося в проводнике, определяют по формуле

Q = I²Rt

Эта зависимость называется законом Джоуля—Ленца.

Провода, как правило, имеют электрическую изоляцию, которая ухудшает условия охлаждения токоведущей жилы. Кроме того, изоляция в зависимости от вида материала, из которого она изготовлена, может выдержать определенную (допустимую) температуру нагрева. Число проводов и способ их прокладки также значительно, влияют на условия их охлаждения.

При проектировании электрических проводок выбирают такие сечения и марки проводов, чтобы их температура не превышала допустимых значений. Минимальное для данной силы тока сечение провода определяют по таблице длительных допустимых токовых нагрузок на провода и кабели. Эти таблицы приводятся в электротехнических справочниках и в "Правилах устройства электроустановок" (ПУЭ).

• Короткое замыкание. На основании закона Ома и закона Джоуля-Ленца можно проанализировать явление, которое возникает при непосредственном соединении между собой проводников, подводящих электрический ток к нагрузке. При этом ток протекает более коротким путем, минуя нагрузку (короткое замыкание).

На рис. 3 приведена схема включения электрической лампы накаливания в электрическую сеть. Если сопротивление этой лампы R=484 Ом, а напряжение сети U=220 В, то ток в цепи лампы в соответствии с уравнением I = U/R = 220/484 = 0,455 А.

Рассмотрим случай, когда провода, идущие к лампе накаливания, оказываются соединенными через очень малое сопротивление, например толстый металлический стержень. В этом случае ток цепи, проходя к точке А, разветвляется по двум путям: одна, большая его часть, пойдет по пути с малым сопротивлением - металлическому стержню, а другая, небольшая, часть тока, - по пути с большим сопротивлением - лампе накаливания.

Определим ток, протекающий по металлическому стержню с сопротивлением R=0,01 Ом, I=U⁄R=220⁄0,01=22000 А.

В действительности при коротком замыкании напряжение сети будет меньше 220 В, так как большой ток в цепи вызовет большое падение напряжения и поэтому ток протекающий по металлическому стержню, будет несколько меньше, но он будет во много раз превышать ток, который ранее протекал по цепи.

В соответствии с зависимостью Q=I²Rt ток, проходя по проводам, выделяет тепло, и провода нагреваются. В нашем примере сечение проводов было рассчитано на небольшой ток - 0,455 А. При соединении проводов более коротким путем, минуя нагрузку, по цепи протекает очень большой ток - 22000 А. Такой ток вызовет выделение громадного количества тепла, что приведет к обугливанию и возгоранию изоляции проводов, расплавлению материала проводов, порче электроизмерительных приборов, оплавлению контактов выключателей, ножей рубильников и т. п. Источник электрической энергии, питающий такую цепь, также может быть поврежден. Перегрев проводов может вызвать пожар.

Каждая электрическая проводка рассчитана на определенный для нее ток. Аварийный режим работы цепи, когда из-за уменьшения ее сопротивления ток в ней резко возрастает по сравнению с нормальным, называется коротким замыканием.

• При монтаже и эксплуатации электрических установок во избежание опасных последствий короткого замыкания необходимо соблюдать следующие условия:

§ изоляция проводов должна соответствовать напряжению сети и условиям работы;

§ сечение проводов должно быть таким, чтобы нагревание их при нормальной нагрузке не достигало опасного значения;

§ проложенные провода должны быть защищены от механических повреждений;

§ места соединений и ответвлений должны быть так же хорошо изолированы, как и провода;

§ через стены, потолки и полы провода должны быть проложены так, чтобы они были защищены от механических и химических повреждений, сырости и были удалены друг от друга.

Во избежание внезапного опасного увеличения тока в электрической цепи при ее коротком замыкании цепь защищают предохранителями и автоматическими выключателями.

Дата добавления: 2014-01-20