电路的三种状态详解

实际用电过程中，根据不同的需要和不同的负载情况，电路可分为3种不同的状态。了解并掌握使电路处于不同状态的条件和特点，是正确用电和安全用电的前提。

1.开路状态

开路又称为断路，是电源和负载未接通时的工作状态。典型的开路状态如图1-45（a）所示，当开关S断开时，电源与负载断开（外电路的电阻无穷大），未构成闭合回路，电路中无电流，电源不能输出电能，电路的功率等于零。

开路状态有两种情况。一种是正常开路，如检修电源或负载不用电的情况；另一种是故障开路，如电路中的熔断器等保护设备断开的情况，应尽量避免故障开路。

大多数情况下，电路开路是允许的，但也有些电路不允许开路。例如，测量大电流的电流互感器，它的副边线圈绝对不允许开路；否则将产生过电压，危及人身设备的安全。

电路开路时的特征如下。

（1）电路中的电流I=0。

（2）电源两端的开路电压UOC=E，负载两端的电压U=0。

（3）电源产生的功率与负载转换的功率均为零，即PS=P=0，这种电路状态又称为电源的空载状态。

2.短路状态

电路中任何一部分负载被短接，使该两端电压降为零，这种情况称为电路处于短路状态。图1-45（b）所示电路是电源被短接的情况，其等效电路如图1-45（c）所示。

图1-45　电源被短路

短路状态有两种情况。一种是将电路的某一部分或某一元件的两端用导线连接，称为局部短路。有些局部短路是允许的，称为工作短路，常称为“短接”，如电焊机工作时焊条与工件的短接及电流表完成测量时的短接等。另一种短路是故障短路，如电源被短路或一部分负载被短路。最严重的情况是电源被短路，其短路电流用ISC表示。因为电源内阻很小，ISC很大，是正常工作电流的很多倍。

电源短路状态的特征如下。

（1）。

（2）电源的端电压U=0。

（3）电源发出及负载转换的功率均为零，即P=0；电源产生的功率全消耗在内阻上，即PS=I2RS。(www.xing528.com)

当RS=0时，ISC=∞，将烧毁电源，因此短路是一种严重的事故状态，它会使电源或其他电气设备因为严重发热而烧毁，用电操作中应注意避免。电压源不允许短路。

造成电源短路的原因主要是绝缘损坏或接线不当。因此，工作中要经常检查电气设备和线路的绝缘情况，正常连接电路。

电源短路的保护措施是，在电源侧接入熔断器和自动断路器，当发生短路时，能迅速切断故障电路，防止电气设备的进一步损坏。

3.有载工作状态

在图1-46（a）所示电路中，开关S闭合后，电源与负载接通构成回路，电路中产生了电流，并向负载输出电功率，即电路中开始了正常的功率转换，电路的这种工作状态称为有载工作状态。

电路有载工作状态的特征如下。

（1）电路中的电流：。

（2）负载端电压：U=IR=E-IRS，当R≫RS时，U≈E。

电源的外特性曲线如图1-46（b）所示。

（3）功率平衡关系：P=PS-ΔP。

电源输出的功率：P=UI=I2RS。

电源产生的功率：PS=EI。

内阻消耗的功率：ΔP=I2RS。

图1-46　有载工作状态

（a）有载工作状态；（b）电源的外特性曲线