第三節 電路的工作狀態

電路有三種可能的工作狀態：通路、斷路和短路。

一、通路（負載工作狀態）

通路就是電源與負載接成閉合回路，即圖1-19所示電路中開關S閉合時的工作狀態。

短距離輸電導線的電阻很小，常忽略不計，于是負載的電壓U_L就等于路端電壓U，即

若輸電導線較長，就應當考慮它的電阻。實用上，為了簡化電路計算，常用等值的集中電阻來代表實際導線的分布電阻，如，圖1-19中用虛線表示的電阻R_l（其中下標l=Load負載）。

輸電導線的橫截面積應依據線路上的容許電壓損失（一般規定為額定電壓的5%）和最大工作電流適當選定，截面過細則導線上的電壓損失太大，過粗則浪費材料。

電氣設備接入額定電壓，流過額定電流的工作狀態，稱為額定工作狀態，也稱滿載。滿載時的電功率等于額定功率。如果由于某種原因，電流超過額定值，即實際功率超過額定功率，這種狀態稱為過載狀態，簡稱過載。長時間過載是不允許的，而短時間過載往往是不可避免的。實際功率在額定值50%以下時一般可稱為輕載，實際功率為額定值80%以上時一般可稱為重載。

二、斷路（開路）

斷路就是電源與負載沒有接通成閉合回路，即圖1-19電路中開關S斷開時的工作狀態。斷路狀態相當于負載電阻等于無窮大，電路的電流為零，即

此時，電源不向負載供給電功率，即

這種情況稱為電源空載。電源空載時的端電壓稱為斷路電壓或開路電壓，電源的開路電壓U_OC就等于電動勢E（其中下標OC=Open Circuit，譯為斷路）：

U_OC=E

例如，圖1-20所示電路中裝有一只單刀單擲開關S（S=Switch，譯為開關），S斷開，它的兩個端鈕A與電源正極、B與電源負極等電位，故

U_AB=U_OC=E

此時，負載電阻R上的電壓和電流均為零。

【專業指導】 在汽車電路中，斷路但不徹底，斷路點仍存在一定的接觸時會產生接觸電阻，也被稱為虛接，當接觸電阻電流較大時，電路中的負載將不能工作，同時接觸電阻會發熱，在斷路點處熔化外部的金屬或使塑料制品的產生變形或火災。例如汽車燈光開關變形或冒煙，ABS線束和ABS控制單元虛接引起的失火等。

另外，雨水從外觀后鏡線束流到線束接頭上，可能造成水隔離供電不良，需要用吹風機吹干后重新插回。

在鈑金車間，斷開的線束在這樣的環境中，可能造成公母插頭表面黏上飄來的車漆，造成供電不良，需要用清洗劑洗過后再重新裝回，在這個過程可借助小刷頭刷子完成。

三、短路

短路就是電源未經負載而直接由導線接通成閉合通路，如圖1-21所示。圖中折線是指明短路點的符號，電源輸出的電流就以短路點為回路而不流過負載。

若忽略輸電導線的電阻，短路時回路中只存在電源的內阻R₀，這時的電流為

I_SC稱為短路電流（SC=Short Circuit）。因為電源內電阻R₀一般都比負載電阻小得多，所以短路電流I_SC總是很大。

如果電源短路狀態不迅速排除，由于電流熱效應，很大的短路電流將會燒毀電源、導線以及短路回路中接有的電流表、開關等，以致引起火災。所以，電源短路是一種嚴重事故，應嚴加防止。

許多短路事故是由絕緣損壞引起的；錯誤的接線或誤操作也常導致電源短路。

為了避免短路故障所引起的嚴重后果，通常在電路中接入熔斷器或自動斷路器，以便在發生短路時能迅速將故障電路自動切斷。

熔斷器的代表符號如圖1-22所示，它在電路中的安裝位置如圖1-23所示。

熔斷器內裝有熔絲，俗稱保險絲，是由低熔點的合金制成的金屬絲或片，電路中一旦發生短路事故，例如在圖1-23中，A、B兩點間發生短路，很大的短路電流流過熔絲所產生的熱量使熔絲迅速熔斷，電路即被斷開，使電源、開關和輸電線免遭損壞。

短路與開路這兩個術語不僅能用于電源，也能用于電路中任意一段或某一器件。如某段電路或某一器件因與電源斷開，以致無電流流過，也可說該段電路或該器件開路。若某段電路或某器件的兩端被一根幾乎無電阻的導線連接，以致兩端無電壓，這也可說是該段電路或該器件被短路。有時由于某種需要，可將電路中的某一段短路，例如電動機起動時，為了避免過大的起動電流損壞電流表，可在起動時間內用一個開關將電流表短路，如圖1-24所示。為了區分“事故短路”和“有用短路”，我們將后者稱為短接。

【專業指導】 在汽車電路中，開路也稱為斷路，斷路點可發生在電路環節的任何一點，而短路只發生在負載的正極導線上。

短路的特點是熔絲會熔斷或斷路器斷開，電路中不會失火，所以不要說輕易說是短路造成的火災。只有在熔絲前發生的正、負極導線短路才會引起電路火災或電池爆炸。