§ 49. Короткое замыкание. Предохранители

Каждая электрическая цепь рассчитана на определённую нагрузку и допустимую силу тока. Сечение проводов, изоляция и защитные устройства выбираются с учётом этих условий. Если одновременно включить слишком много параллельных потребителей, общее сопротивление уменьшается, а общий ток возрастает. Возникает перегрузка, при которой даже исправные приборы вместе могут создавать недопустимый режим для подводящих проводов. Поэтому количество работающих устройств само по себе не заменяет оценки их суммарной мощности.

Коротким замыканием называют соединение точек цепи через очень малое сопротивление, например при повреждении изоляции и соприкосновении проводов. Нормальная нагрузка оказывается обойдённой, полное сопротивление цепи резко уменьшается, а ток может сильно вырасти. Он не становится математически бесконечным: его ограничивают сопротивления источника, проводов и соединений. Но даже ограниченный ими ток способен вызвать интенсивное нагревание, повреждение оборудования и пожар. Короткое замыкание нельзя специально устраивать как домашний эксперимент.

Защита должна разорвать цепь раньше, чем опасный перегрев приведёт к тяжёлым последствиям. В плавком предохранителе тонкая вставка нагревается чрезмерным током и расплавляется, прекращая его прохождение. Предохранитель устанавливают последовательно с защищаемой цепью, чтобы через него проходил контролируемый ток. Его параметры должны соответствовать проводке и нагрузке. Заменять вставку случайной проволокой или устанавливать произвольно более мощную защиту нельзя: при этом цепь может остаться без необходимой защиты от перегрева.

В автоматических устройствах отключение может обеспечиваться нагреванием биметаллической пластины. Она составлена из двух металлов, расширяющихся при нагревании неодинаково, поэтому изгибается и действует на механизм размыкания. После устранения причины неисправности исправное устройство допускает повторное включение по установленным правилам. Однако постоянные срабатывания нельзя просто игнорировать и снова включать нагрузку. Сначала необходимо выяснить причину с помощью специалиста. Главная связь темы с законом Джоуля—Ленца такова: рост тока особенно резко увеличивает тепловыделение, поскольку ток входит в формулу в квадрате.