從電工學角度談談電源有載工作、開路和短路

2020-11-26 電子工程專輯

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   電路的結構形式多種多樣和完成的功能也是多種多樣的，電路小到一塊電路板大到電力系統，這些電路都可以等效為電源、中間環節和負載三個部分構成。其中，電源是提供電能的設備，比如有發電機、變壓器和電池等。實際的電路是由一些起不同作用的實際電路元件或器件組成的，它們的電路比較複雜，為了對實際電路進行分析和用數學模型描述，必須要對實際原件進行理想化，抓出其主要特性，忽略其次要因素，把它看成理想模型。對於乾電池模型來說，可以等效為電動勢E串聯電阻R構成。為了分析電路簡單，以直流電路為例進行分析，本文對電源有載工作、開路和短路三種狀態進行分析。

   一、電路有載工作

   如下圖第一個圖所示電路圖，把開關閉合後，電源與負載接通構成通路，這就是電源有載工作，這就是電源正常工作狀態。從圖中可知電源端電壓小於電動勢電壓，兩者之間的電壓差是由於電源內阻壓降造成的，電源輸出電流越大，電源端電壓下降的越多。下圖第二圖為電源的外特性曲線，其斜率與電源內阻有關，當內阻很小時可以忽略不計。當負載變動時，電源的端電壓變化不大，此時說明該電源帶負載能力強。

    

   二、電源開路

   如下圖所示，當電源斷開後，此時電源相當於空載狀態，即沒有接負載。電源開路時，相當於電源接了一個無窮大負載，此時電路中電流為零，此時電源兩端端電壓等於電源電動勢，電源不輸出電能。

    

   三、電源短路

   如下圖所示，當電源兩端由於某種原因連在一起此時電源則被短路，電源被短路時，外電阻可以忽略為零，電流此時不在經過負載而是直接經過短路處回到電源，此時電源迴路中只有電源內阻，所以電流會很大，此時電流為短路電流。短路電流會產生熱效應和動力效應，會使電源受到損壞，短路時所產生電能被電源內阻全部吸收。短路是一種嚴重事故，在實際中應該儘量避免，要採取一些短路保護措施，比如在電路中串聯斷路器或者熔斷器，在電路發生短路時迅速切斷電源。

   

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