Lühis. Kaitsmed

Voolutugevus elektrivõrgu juhtmetes sõltub selles elektrivõrgus töötavate elektriseadmete võimsusest. Kuna igal juhtmel on teatud takistus, siis voolu toimel soojenevad ka juhtmed. Juhtmes eralduv soojushulk sõltub voolutugevusest ja juhtme takistusest (Q = I²Rt). Kui voolutugevus suureneb näiteks kaks korda, suureneb juhtmes eraldunud soojushulk tervelt neli korda.

Elektrijuhtmetele kulub väga palju metalli, seetõttu püütakse kasutada võimalikult peeni juhtmeid. Sõltuvalt juhtmete ainest, jämedusest ja teistest tingimustest, on igas elektrivõrgus voolutugevus piiritletud teatud suurima lubatud väärtusega. Kui voolutugevus elektrivõrgu mingis osas ületab selle väärtuse, võivad juhtmed kuumeneda nii kõrge temperatuurini, et neid kattev isolatsioonikiht sütib.

Voolutugevus elektrivõrgus või selle osas võib ületada lubatud väärtuse kahel juhul:

1. kui üheaegselt töötavad vooluringis mitu rööbiti ühendatud suure võimsusega elektritarvitit;
2. lühiühenduse ehk lühise korral.

Oletame, et vooluring koosneb taskulambipatareist, lambist, lülitist ja juhtmetest. Selles vooluringis saab tekitada lühise, kui ühendada lambipesa klemmid omavahel lühikese jämeda traadiga.

Lühis vooluringis

Sellise ühenduse korral on lamp ja jäme traat vooluringis rööbiti. Teatavasti on rööbiti ühendatud juhtide kogutakistus alati väiksem kõige väiksema takistusega juhi takistusest, seetõttu väheneb lühise korral järsult vooluringi takistus. Lühiseks nimetatakse vooluringi mingi osa otste ühendust juhiga, mille takistus on selle osa tavalise takistusega võrreldes väga väike. Lühise korral on vooluallikaga ühendatud juhtide kogutakistus ligilähedaselt võrdne ainult ühendusjuhtmete takistusega. Et see on väga väike, tekib juhtmetes väga tugev vool, nn lühisevool. Lühise tagajärjeks on voolutugevuse järsk suurenemine vooluringis. Lühisevool võib kutsuda esile juhtmete ülemäärase kuumenemise ning rikkuda vooluallika.

Lühis tekib tavaliselt katkise isolatsiooniga või isolatsioonita faasi- ja neutraaljuhtme juhuslikul kokkupuutel või faasijuhtme kokkupuutel elektriseadme maaga ühendatud metall­kerega. Lühis võib tekkida ka siis, kui rikutakse elektriohutuse nõudeid ja remonditakse pingestatud elektriseadmeid.

Lühis võib tek­kida pingestatud elektriseadmete remontimisel.

Et vältida lühise tekkimist, tuleb elektriseadmete remon­timisel ja rikete kõrvaldamisel elektrivool katkestada.

Vooluallika, elektriseadmete ja juhtmete kaitseks varustatakse elektrivõrgud ja vooluringid kaitsmetega. Kaitse katkestab voolu, kui voolutugevus juhtmetes ületab lubatud väärtuse. Kaitsmed paigaldatakse majade ja korterite elektrivõrkudes jadamisi elektritarvititega. Kaitsmetega varustatakse ka liiklusvahendid ning keerulisema ehitusega elektriseadmed. Lühise korral seadme mingis elemendis või sõlmes katkestab kaitse voolu, kaitstes sel viisil seadme teisi elemente.

Elektrivõrgus paigaldatakse kaitsmed faasi­juhtmete neisse kohtadesse, kus elektrivõrk hargneb, samuti kohtadesse, kust lähtuvad väiksema ristlõikega juhtmed. Paljude korteritega elumajas varustatakse kaitsmetega terve maja elektrivõrk, teatud korterite grupi ja samuti iga korteri elektrivõrk. Korteri elektrikilbis asuvad kaitsmed elektriarvestist korterisse tulevas faasijuhtmes.

Elektrikilp

Eramajades ja suuremates korterites on laevalgustid ja pistikupesad jaotatud tubade kaupa tavaliselt mitmele kaitsmele. Kui korteris on kohtkindel elektripliit, põrandaküte jm, on igal neist oma kaitse.

Kaitsmeid on mitut liiki.

Levinud on sulav­kaitsmed.

Sulavkaitsmed

Sulavkaitsme põhiosaks on kergesti sulavast materjalist traat. Traat asub portselanist korgis ja ühendab korgi keermestatud osa põhjakontaktiga.

Sulavkaitsme ehitus

Sulavkaitsme traat on sellise läbimõõduga, et talub kestvalt teatud kindla tugevusega voolu, näiteks 10 A, 16 A, 20 A jne. Kui voolutugevus ületab kaitsmele märgitud väärtuse, traat sulab ja katkestab voolu. Sulav­kaitsmed on ainult ühekordseks kasutamiseks.

Suurim lubatav voolutugevuse väärtus on kaitsmele märgitud kas numbri või tunnusvärviga. Ka kaitsmepesa põhjas on selline märge.

Kaitsmepessa tohib paigutada ainult sellist kaitset, mille voolutugevuse lubatav väärtus vastab kaitsmepesale märgitule.

Sulavkaitsmetes, mida kasutatakse raadiotes, televiisorites ja teistes elektri­seadmetes, asub kergesti sulavast metallist traat metallotstega klaasist või portselanist torukeses. Traat on kinnitatud kaitsme metallotste külge. Kaitsmete paigaldamiseks on elektriseadmetes vastavad pesad.

Elektriseadme sulavkaitse

1. Kui suure voolu võimsuse korral põleb läbi 10-amprine kaitse? Pinge voolu­võrgus on 230 V.
2. Pinge korteri elektrivõrgus on 230 V. Korteri elektrivõrgu kaitse on ette nähtud voolu­tugevusele 16 A. Kas selles korteris saavad üheaegselt töötada 2,6 kW võimsusega pesumasin, 1200 W võimsusega tolmuimeja ja laevalgusti, milles on kolm 60 W võimsusega elektrilampi?
3. Pinge elektrivõrgus on 230 V. Ühe toa elektrivõrgu kaitse on ette nähtud voolu­tugevusele 10 A. Toas põleb kaks 60 W võimsusega elektrilampi, töötab 800 W võimsusega elektriradiaator, 90 W võimsusega teler ja 150 W võimsusega DVD-mängija. Kui tööle pandi ka 1200 W võimsusega tolmuimeja, katkestas kaitse voolu. Millise elektritarviti väljalülitamisest piisaks, et jätkata tööd tolmu­imejaga?
4. 1500 meetri kaugusel elektrivõrgu jaotuspunktist asub maja, mis on jaotuspunktiga ühendatud rauast elektrijuhtmetega. Ühe juhtmetraadi ristlõikepindala on 25 mm². Pinge faasi- ja neutraaljuhtme vahel jaotuspunktis on 240 V. Majas lülitatakse tööle elektripliit, mille passi on märgitud „230 V, 1500 W”. Kui suur on pinge elektripliidi küttekeha klemmidel? Kui suur on voolu võimsus küttekehas ja mitu protsenti moodustab see pliidi nimivõimsusest? (Takistuse sõltuvust temperatuurist mitte arvestada.)

1. Mis võib juhtuda, kui laualambi ühendusjuhtme abil ühendada vooluvõrku suure võimsusega elektripliit?
2. Miks mähitakse elektrijuhtmete ühenduskoha ümber isoleerpaela?
3. Läbipõlenud sulavkaitse tuleb asendada uuega. Sulavkaitsmeid ei lubata remontida. Mis võib juhtuda, kui asendada sulavkaitsme läbipõlenud traat ettenähtust jämedamaga?
4. Miks tekib triikraua ühendusjuhtmes lühis tavaliselt selles kohas, kus juhe on kõige rohkem paindunud?
5. Pärast umbes tund aega kestnud triikimist oli tunda plastmassi kõrbemise lõhna. Selgus, et pistikupesa, kuhu oli ühendatud triikraua ühendusjuhe, oli väga kuum. Selles pistikupesas oli varem olnud laualambi ühendusjuhe. Kui laualamp põles, kõrbelõhna tunda ei olnud. Miks kuumenes pistikupesa, kui sinna ühendati triikraud?