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从电工学角度谈谈电源有载工作、开路和短路

2020年06月25日 17:12 次阅读

电路的结构形式多种多样和完成的功能也是多种多样的,电路小到一块电路板大到电力系统,这些电路都可以等效为电源、中间环节和负载三个部分构成。其中,电源是提供电能的设备,比如有发电机、变压器电池等。实际的电路是由一些起不同作用的实际电路元件或器件组成的,它们的电路比较复杂,为了对实际电路进行分析和用数学模型描述,必须要对实际原件进行理想化,抓出其主要特性,忽略其次要因素,把它看成理想模型。对于干电池模型来说,可以等效为电动势E串联电阻R构成。为了分析电路简单,以直流电路为例进行分析,本文对电源有载工作、开路短路三种状态进行分析。

一、电路有载工作

如下图第一个图所示电路图,把开关闭合后,电源与负载接通构成通路,这就是电源有载工作,这就是电源正常工作状态。从图中可知电源端电压小于电动势电压,两者之间的电压差是由于电源内阻压降造成的,电源输出电流越大,电源端电压下降的越多。下图第二图为电源的外特性曲线,其斜率与电源内阻有关,当内阻很小时可以忽略不计。当负载变动时,电源的端电压变化不大,此时说明该电源带负载能力强。

二、电源开路

如下图所示,当电源断开后,此时电源相当于空载状态,即没有接负载。电源开路时,相当于电源接了一个无穷大负载,此时电路中电流为零,此时电源两端端电压等于电源电动势,电源不输出电能。

三、电源短路

如下图所示,当电源两端由于某种原因连在一起此时电源则被短路,电源被短路时,外电阻可以忽略为零,电流此时不在经过负载而是直接经过短路处回到电源,此时电源回路中只有电源内阻,所以电流会很大,此时电流为短路电流。短路电流会产生热效应和动力效应,会使电源受到损坏,短路时所产生电能被电源内阻全部吸收。短路是一种严重事故,在实际中应该尽量避免,要采取一些短路保护措施,比如在电路中串联断路器或者熔断器,在电路发生短路时迅速切断电源。

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