Прибор для демонстрации короткого замыкания

 Калинин Артём Александрович

Руководитель: Зорина Елена Эдуардовна

ГБОУ СПО  Архангельской области

«Котласский транспортный техникум»

Прибор для демонстрации короткого замыкания

Объект исследования: электрический ток.

Предмет исследования: короткое замыкание, предохранители.

Цель: изучить условия возникновения короткого замыкания и способы защиты электросетей от него; изготовить прибор для демонстрации короткого замыкания.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

• рассмотреть причины короткого замыкания;
• изучить виды предохранителей;
• сконструировать прибор для демонстрации короткого замыкания.

Гипотеза: если замкнуть два оголённых провода, возникнет короткое замыкание, и сработают предохранители.

Информационной основой работы являются литературные источники и ресурсы Интернет.

Мы настолько привыкли к присутствию электричества в нашей повседневной жизни, что, не задумываясь, включаем множество электроприборов и не представляем жизнь без них. Но мы часто забываем, что электричество может быть не только полезным, но и опасным.

Электрический ток – это упорядоченное направленное движение заряженных частиц. Характеристикой электрического тока является сила тока. Все электрические цепи рассчитаны на определенную силу тока. Чем больше сила тока, тем сильнее нагревается проводник. Если сила тока превысит допустимые значения, то нагретый проводник может расплавить изоляцию. Причиной значительного увеличения силы тока в сети может быть или одновременное включение нескольких мощных потребителей тока или короткое замыкание. По статистике большая часть пожаров возникает от короткого замыкания.

Коротким замыканием называют соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.

Короткое замыкание может возникнуть:

- при повреждении изоляции проводов, находящихся под напряжением,

- при ремонте проводки без отключения электрического тока;

- при случайном соприкосновении с открытыми контактами.

Чтобы избежать фатальных последствий короткого замыкания в сеть включают предохранители.

Назначение предохранителей — сразу отключить питание электросети, если сила тока окажется больше допустимой нормы. Они защищают электроприборы от выхода из строя при перегрузках в электрической сети. Предохранители устанавливают на входе электрических приборов, радиоприборов и установок.

Предохранители бывают:

1. плавкие,
2. автоматические.

Предохранители с плавящимся проводником называют плавкими предохранителями. Они обычно изготавливаются из медной проволоки, покрытой оловом. Если сила тока превысит допустимое значение, то проволока расплавится и цепь окажется разомкнутой.

1 – фарфоровая «пробка», 2 – легкоплавкая проволока, 3 – патрон предохранителя

Автоматические выключатели предназначены для многоразовой защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий.

Главным отличием от плавкого предохранителя является возможность многократного использования.

Автомат защиты линии был изобретён американским учёным Чарльзом Графтоном Пэйджем в 1836 году. Первую конструкцию автоматического выключателя описал Эдисон в 1879 году, в то время как его коммерческая система электроснабжения использовала плавкие предохранители. Конструкция современных автоматических выключателей была запатентована швейцарской компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году.

Автоматический выключатель защиты сети снабжён датчиками протекающего тока (электромагнитными и/или тепловыми). При превышении тока сверх номинального, такие предохранители разрывают цепь размыканием контактов. Обычно движение контактов на размыкание производится посредством предварительно взведённой пружины.

Предохранители, применяемые в квартирной проводке, располагают на специальном щитке, устанавливаемом у самого ввода проводов в квартиру. В каждый из проводов последовательно включают отдельный предохранитель.

Прибор для демонстрации короткого замыкания

Для демонстрации короткого замыкания был сделан прибор, состоящий из следующих частей:

1. потребитель (лампа),
2. предохранитель плавкий,
3. предохранитель автоматический,
4. провода с нарушенной изоляцией,
5. металлический замыкатель на деревянной ручке.

В качестве плавкого предохранителя используется тонкая полоска металлической фольги.

Принцип действия прибора.

При включении прибора в сеть цепь замыкается, лампа загорается. Если провода с нарушенной изоляцией соединить замыкателем, то ток идет по короткому пути, минуя потребитель.  Т.к. сопротивление становится почти равным нулю, сила тока резко возрастает, и срабатывают предохранители.  Полоска фольги плавится и сгорает, автоматический предохранитель отключается.

Последствия короткого замыкания:

- угроза здоровью и жизни людей,

- возможно расплавление электрических проводов,

-  возникновение возгорания и распространение пожара,

- нарушение функционирования сети в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, что может привести к повреждению устройства;

- в трёхфазных сетях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение.