第三节 电路的工作状态

电路有三种可能的工作状态：通路、断路和短路。

一、通路（负载工作状态）

通路就是电源与负载接成闭合回路，即图1-19所示电路中开关S闭合时的工作状态。

短距离输电导线的电阻很小，常忽略不计，于是负载的电压U_L就等于路端电压U，即

若输电导线较长，就应当考虑它的电阻。实用上，为了简化电路计算，常用等值的集中电阻来代表实际导线的分布电阻，如，图1-19中用虚线表示的电阻R_l（其中下标l=Load负载）。

输电导线的横截面积应依据线路上的容许电压损失（一般规定为额定电压的5%）和最大工作电流适当选定，截面过细则导线上的电压损失太大，过粗则浪费材料。

电气设备接入额定电压，流过额定电流的工作状态，称为额定工作状态，也称满载。满载时的电功率等于额定功率。如果由于某种原因，电流超过额定值，即实际功率超过额定功率，这种状态称为过载状态，简称过载。长时间过载是不允许的，而短时间过载往往是不可避免的。实际功率在额定值50%以下时一般可称为轻载，实际功率为额定值80%以上时一般可称为重载。

二、断路（开路）

断路就是电源与负载没有接通成闭合回路，即图1-19电路中开关S断开时的工作状态。断路状态相当于负载电阻等于无穷大，电路的电流为零，即

此时，电源不向负载供给电功率，即

这种情况称为电源空载。电源空载时的端电压称为断路电压或开路电压，电源的开路电压U_OC就等于电动势E（其中下标OC=Open Circuit，译为断路）：

U_OC=E

例如，图1-20所示电路中装有一只单刀单掷开关S（S=Switch，译为开关），S断开，它的两个端钮A与电源正极、B与电源负极等电位，故

U_AB=U_OC=E

此时，负载电阻R上的电压和电流均为零。

【专业指导】 在汽车电路中，断路但不彻底，断路点仍存在一定的接触时会产生接触电阻，也被称为虚接，当接触电阻电流较大时，电路中的负载将不能工作，同时接触电阻会发热，在断路点处熔化外部的金属或使塑料制品的产生变形或火灾。例如汽车灯光开关变形或冒烟，ABS线束和ABS控制单元虚接引起的失火等。

另外，雨水从外观后镜线束流到线束接头上，可能造成水隔离供电不良，需要用吹风机吹干后重新插回。

在钣金车间，断开的线束在这样的环境中，可能造成公母插头表面黏上飘来的车漆，造成供电不良，需要用清洗剂洗过后再重新装回，在这个过程可借助小刷头刷子完成。

三、短路

短路就是电源未经负载而直接由导线接通成闭合通路，如图1-21所示。图中折线是指明短路点的符号，电源输出的电流就以短路点为回路而不流过负载。

若忽略输电导线的电阻，短路时回路中只存在电源的内阻R₀，这时的电流为

I_SC称为短路电流（SC=Short Circuit）。因为电源内电阻R₀一般都比负载电阻小得多，所以短路电流I_SC总是很大。

如果电源短路状态不迅速排除，由于电流热效应，很大的短路电流将会烧毁电源、导线以及短路回路中接有的电流表、开关等，以致引起火灾。所以，电源短路是一种严重事故，应严加防止。

许多短路事故是由绝缘损坏引起的；错误的接线或误操作也常导致电源短路。

为了避免短路故障所引起的严重后果，通常在电路中接入熔断器或自动断路器，以便在发生短路时能迅速将故障电路自动切断。

熔断器的代表符号如图1-22所示，它在电路中的安装位置如图1-23所示。

熔断器内装有熔丝，俗称保险丝，是由低熔点的合金制成的金属丝或片，电路中一旦发生短路事故，例如在图1-23中，A、B两点间发生短路，很大的短路电流流过熔丝所产生的热量使熔丝迅速熔断，电路即被断开，使电源、开关和输电线免遭损坏。

短路与开路这两个术语不仅能用于电源，也能用于电路中任意一段或某一器件。如某段电路或某一器件因与电源断开，以致无电流流过，也可说该段电路或该器件开路。若某段电路或某器件的两端被一根几乎无电阻的导线连接，以致两端无电压，这也可说是该段电路或该器件被短路。有时由于某种需要，可将电路中的某一段短路，例如电动机起动时，为了避免过大的起动电流损坏电流表，可在起动时间内用一个开关将电流表短路，如图1-24所示。为了区分“事故短路”和“有用短路”，我们将后者称为短接。

【专业指导】 在汽车电路中，开路也称为断路，断路点可发生在电路环节的任何一点，而短路只发生在负载的正极导线上。

短路的特点是熔丝会熔断或断路器断开，电路中不会失火，所以不要说轻易说是短路造成的火灾。只有在熔丝前发生的正、负极导线短路才会引起电路火灾或电池爆炸。