Električna mreža izvrsno je fleksibilno sredstvo za isporuku energije do željene točke i korištenje tamo za rješavanje različitih problema. Međutim, on također ima ozbiljan nedostatak, koji je izravan nastavak zapažene zasluge. Činjenica je da su električne mreže vrlo osjetljive na kratke spojeve, koji se podrazumijevaju kao izravna veza neutralnih i faznih žica zaobilazeći opterećenje. U trofaznim mrežama kratki spoj također uključuje isti spoj dviju faza. Takav događaj dovodi do raznih neugodnih posljedica, a u težim slučajevima prati i požar.
Kako bi se zaštitili od kratkih spojeva u modernim kućama, instalirani su različiti uređaji koji nadziru mrežu i po potrebi isključuju ožičenje. Govorimo o prekidačima koji su zamijenili čepove starog djeda. Odabir tipa karakteristika stroja provodi se prema struji kratkog spoja.
Zašto se struja kratkog spoja može razlikovati u različitim mrežama?
Iz školskog tečaja fizike poznato je da je kombinacija bilo kojeg izvora električne energije (baterija, automobilska baterija, električna mreža itd.) i potrošač (svjetiljka, kuhalo za vodu, hladnjak) mogu se predstaviti u obliku ekvivalentnog kruga prikazanog na slici 1. Lijevo od točkaste crte nalazi se generator s elektromotornom silom E i unutarnjim otporom Rin, desno je teret s otporom Rn.
Unutarnji otpor izvora može varirati u širokom rasponu. Na to značajno utječu:
- snaga distribucijskog transformatora;
- presjek jezgri kabela;
- kakvoća bakra od kojeg su izrađene te žile;
- udaljenost od ploče do izlaza.
i mnogo više.
Eksperimentalno određivanje unutarnjeg otpora
Da biste utvrdili stvarnu vrijednost Ri, trebat će vam:
- kućanski multimetar;
- tee ili bilo koji drugi razdjelnik;
- opterećenje poznate snage P = 1 - 2 kW (na primjer glačalo, kuhalo za vodu i slično).
Izravno mjerenje struje kratkog spoja prema dijagramu na slici 2 nemoguće je zbog činjenice da:
- izgorjet će multimetar koji nije dizajniran za struje od stotina i tisuća A;
- u nedostatku stroja, ožičenje će se zapaliti i rastopiti.
Stoga će biti potreban neki trik čija je suština izvesti sljedeći postupak:
- radi čistoće eksperimenta, opterećenje mreže smanjit ćemo na minimum isključivanjem maksimalno mogućeg broja potrošača s mreže;
- pomoću tee, prema dijagramu na slici 3, spojite multimetar na mrežu koja je prethodno prebačena u voltmetar i popravite izmjereni napon Uxx otvorenog kruga izvora (mreže);
- u drugu utičnicu čajne spojimo svoje opterećenje snagom P, uslijed čega dobivamo krug na slici 4 i opet mjerimo napon Un;
- izvedimo jednostavan izračun Rin = P * (Uhh - Un) / 220 Ohma (uzmemo P u vatima, sama formula izračuna dobiva se iz Ohmovog zakona za kompletan krug).
Izbor stroja
Procijenjena struja kratkog spoja u proučavanoj mreži bit će Isc = Uhh / Rin. Izbor prekidača provodi se prema primljenoj vrijednosti.
Ako izračun daje Isc od jedne do dvije tisuće ampera ili više, tada se instalira automatski stroj sa C-karakteristikom, pri strujama reda veličine 200 A ili manje, potrebno je koristiti strojeve s karakteristikom tipa B.