第四节 电路三种工作状态
电工技术：电路的工作状态
4kW ——额定功率PN
50HZ ——额定频率fN
受外界影响——如电压波动、工作条件、环境温度 4.额定值≠实际值 造成原因 负载变化时，电流、功率通常不一定处于额定工作状态
电路的工作状态
一、电路的工作状态
1.有载工作状态：
当开关S闭合时，电源与负载构成闭合通路时的状态。 S RS ＋ US － I ＋ U － RL 电路特征：
I＝ US R S＋R L
U = IRL = US– IRS P = UI = USI– I2RSFra bibliotek、电路的工作状态
2.开路状态：
电源与负载没有构成闭合路径时的状态，也称断路状态。 S I ＋ 电路特征： I=0 U =0 P=0
RS
＋ US －
U
－
RL
一、电路的工作状态
3.短路状态：
电源未经负载而直接通过导线接成闭合路径的状态。 S RS I ＋ US － ＋ U RL 电路特征：
I＝ US RS
U=0 P=0
－
二、电气设备的额定值
1.定义： 电气设备长期、安全工作条件下的最高限值。 2.种类： 额定电流——IN 额定电压——UN 额定功率——PN 3.工作状态 （1）满载—— I = IN（经济合理、安全可靠） （2）超载（过载）——I > IN（设备易损坏） （3）轻载（欠载）——I < IN（浪费） 某电动机的参数 380V ——额定电压UN 8.6A ——额定电流IN
电路的3种工作状态
电路的3种工作状态电路是电子技术中的基础概念，它是由电子元件按照一定的组织方式连接而成的。
在电路中，电子元件起到连接、控制、放大、转换电信号的作用。
电路的工作状态主要有三种，分别是稳态、瞬态和暂态。
本文将分别介绍这三种工作状态。
一、稳态稳态是指电路中各个元件的电压、电流等物理量达到稳定的状态，不随时间变化。
在稳态下，电路中的电子元件的特性参数保持不变，电路中的电压、电流等物理量可以通过各种方法进行计算和分析。
稳态分析是电路设计和故障诊断的基础，因为在稳态下，电路中的各个元件工作可靠，电路的性能可以得到准确的评估。
稳态分析通常包括直流稳态分析和交流稳态分析。
直流稳态分析主要研究电路中直流电源和直流元件的工作情况，例如电阻、电容和电感等。
交流稳态分析则是研究电路中交流电源和交流元件的工作情况，例如电容、电感、电阻、二极管和晶体管等。
通过稳态分析，可以确定电路中各个元件的工作状态，为电路设计和故障排查提供参考。
二、瞬态瞬态是指电路中的各个元件在电路通电或断电的瞬间，电压、电流等物理量会发生短暂的变化。
在瞬态过程中，电路中的电子元件的特性参数不再保持稳定，而是随着时间的推移而发生变化。
瞬态分析主要研究电路中的电压、电流等物理量在瞬态过程中的变化规律。
瞬态分析对于电路设计和故障诊断同样重要。
在电路通电或断电瞬间，电子元件可能会受到电压过高或过低的冲击，从而造成元件损坏或工作不稳定。
通过瞬态分析，可以确定电路中各个元件在瞬态过程中的工作状态，为电路设计和故障排查提供参考。
三、暂态暂态是指电路中的各个元件在电路发生突变或干扰的瞬间，电压、电流等物理量会出现瞬时的变化。
暂态分析主要研究电路中各个元件在暂态过程中的响应和恢复情况。
在电路发生突变或干扰时，电子元件可能会受到电压幅度、频率等参数的变化，从而导致电路的工作状态发生变化。
暂态分析对于电路设计和故障诊断同样重要。
在电路发生突变或干扰时，电子元件的响应和恢复情况决定了电路的工作性能和稳定性。
电路的三种工作状态分别是什么
电路的三种工作状态分别是什么
电路有三种工作状态，分别是通路、开路和短路。
由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路，称为电路。
在电路输入端加上电源使输入端产生电势差，电路连通时即可工作。
电路的三种工作状态
1.通路：处处连通的电路。
2.开路：也叫断路，因为电路中某一处因中断，没有导体连接，电流无法通过，导致电路中电流消失，一般对电路无损害。
3.短路：电源未经过任何负载而直接由导线接通成闭合回路，易造成电路损坏、电源瞬间损坏、如温度过高烧坏导线、电源等。
电路的组成
电路由电源、开关、连接导线和用电器四大部分组成。
实际应用的电路都比较复杂，因此，为了便于分析电路的实质，通常用符号表示组成电路实际原件及其连接线，即画成所谓电路图。
其中导线和辅助设备合称为中间环节。
电源是提供电能的设备。
电源的功能是把非电能转变成电能。
例如，电池是把化学能转变成电能；发电机是把机械能转变成电能。
由于非电能的种类很多，转变成电能的方式也很多。
电源分为电压源与电流源两种，只允许同等大小的电压源并联，同样也只允许同等大小的电流源串联，电压源不能短路，电流源不能断路。
电路的三种状态(城市轨道交通电工电子技术及应用)
I
1)电压与电流
+
+
E
S
I E Ro R
-U
Ro
U E RoI
-
R
U IR
U
E
当电源内阻 Ro<< R 时， 则U E ，表明当电流(负载)
变动时电源的端电压变动不大， O
I
这说明它带负载能力强。
电源的外特性曲线
2 )功率与功率平衡
U E RoI
UI EI Ro I 2
S
其特征如下：
-U
R
Ro
-
U 0
电源端电压为零
E I IS Ro
短路电流（很大）
PE P RoI 2 电源产生的电能全被内阻所消耗
P0
负载功率为零
短路通常是一种严重事故，应该尽力预防。
电源短路
电源短路
电源短路
1、电流表在电路中的作用相当于一根导线。 2、电压表在电路中的作用相当于断路。
电源端电压 （ 即开路电压） U E RoI 等于电源电动势
P0
负载功率为零
二、短路
是指电源未经过任何负载而直接由导线接通 成闭合回路。短路时，电路中电流比正常工作时 大很多，易造成电路损坏、电源瞬间损坏、如温 度过高烧坏导线、电源等。所以应避免短路发生。
I
+
+
当电源的两端被短接时， E
电路的三种状态
开路 短路 有载工作状态
一、开路
开路也叫断路，是指电源与负载之 间未接成闭合回路。因为电路中某一处 因中断，没有导体连接，电流无法通过， 导致电路中电流消失，一般对电路无损 害。
当开关断开时， 电源处于开路(空载) 状态，不输出电能， 其特征如下：
电路的三种工作状态
• 3.汽车电路的特点
1）低压直流电源 2）单线制（负极搭铁）
2021/4/4
15
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• 汽车单线制
2021/4/4
16
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元件为负载，吸收功率为：
1.5 电源有载工作、开路与短 路
A
+
I1
I2
I3
1
2
3 UAB
P2 I2UAB 10 50 500W
∵I3 = -5A
-
B
∴I3实际方向与参考方向相反，电流从“+”端入， “3”元件为负载，吸收功率为：
P3 I3U AB (5) 50 250W
可见负载吸收的功率与电源输出的功率平衡
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2.断路（开路）
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10
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1.4.2 电源开路
当开关断开时， 电源处于开路(空载) 状态，不输出电能， 其特征如下：
1.5 电源有载工作、开路与短 路
I
+
E
+
S
-U
R
Ro
-
I 0
开路电流为零
电源端电压 （ 即开路电压） U E Ro I 等于电源电动势
第四节 电路的三种工作状态
• 电路的工作状态
1.通路 2.断路（开路） 3.短路
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1
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1.通路
2021/4/4
解释电路的工作状态。
解释电路的工作状态.
电路的三种工作状态分别是正常工作状态、开路状态和短路状态。
1、正常工作状态：指电路按照设计要求正常运行的状态。
在正常工作状态下，电路中的元器件按照设计的电路图连接，电流和电压等参数处于合适的范围内，实现所需的功能。
2、开路状态：指电路中某个分支或元器件存在断开的情况，导致电路中无法形成闭合的电流回路。
此时电路无法正常工作，电流无法流动。
开路状态可能是由于线路的断开、开关未闭合、元器件故障等原因引起。
3、短路状态：指电路中某个分支或元器件之间存在低阻抗路径，导致电路中形成了较大的短路电流。
此时电路也无法正常工作，电流过大可能会损坏电路中的元器件。
短路状态可能是由于线路短路、元器件接触不良等原因引起。
电路工作是指电路中的电子元件、电源和信号传输等各个部分正常运行，完成其设计或预期功能的过程。
电路工作的关键在于实现电流和电压的正确流动和转换，以满足电路所需的功率、信号处理和控制等要求。
电路工作涉及电流、电压、信号处理和控制等多个方面，要求各个部分之间的协调配合，确保电路能够按照设计要求完成所需的功能。
《电路的工作状态》课件
通路与设备保护
通路
电路处于正常工作状态，电流经 过负载，设备正常运转。
设备保护
在通路状态下，电流经过负载， 设备正常运转，不会受到损害。
开路与设备保护
开路
电路中无电流通过，设备不工作。
设备保护
在开路状态下，设备不会受到电流的损害，但长时间处于开路状态可能导致设 备老化或损坏。
短路与设备保护
短路
开路在实际中的应用
总结词：电路断路
详细描述：开路状态下，电路中的开关或元件断开，电流无法通过电路，通常用 于保护电路或设备，避免电流过大造成损坏。例如，家用电器通常有过载保护功 能，当电流过大时，会自动断开电路，实现开路状态。
短路在实际中的应用
总结词
电路中存在低阻抗路径
详细描述
短路是指电路中存在低阻抗路径，使得电流不经过用电设备而直接回到电源的现象。在实际应用中，短路通常是 有害的，因为它会导致电流过大，可能烧毁电源或电路元件。然而，在某些情况下，短路也被用于测试和调试电 路。例如，在电子实验中，有时会故意制造短路来观察电路的反应。
能量损耗原因
在短路状态下，电流通过导体时同样会产生热量，导致能量以热能的形式散失。此外，由 于电流未经过负载，能量没有得到有效的转换和利用。
节能措施
为了减少能量损耗，应避免电路发生短路。在设计和安装电路时，应确保负载正常接入， 防止出现短路现象。同时，应定期检查和维护电路，及时发现和排除短路隐患。
03 电路工作状态与设备保护
《电路的工作状态》ppt课件
目录
• 电路的三种工作状态 • 电路工作状态与能量损耗 • 电路工作状态与设备保护 • 实际应用案例
01 电路的三种工作状态
通路
003
直流电路的三种工作状态
直流电路的三种工作状态直流电路是指电流方向和大小保持恒定的电路。
它有三种工作状态：正常工作状态、稳态运行状态和暂态过程。
1.正常工作状态：正常工作状态是指电路中各元件稳定工作的状态。
在这种状态下，电路中的电流和电压均保持稳定，不发生变化。
当电源正常工作时，电流从正极流向负极，形成一个闭合电路。
正常工作状态下的直流电路可以用欧姆定律来描述，即电流等于电压除以电阻的值。
例如，一个由电源、电阻和导线构成的简单电路，当电源接通时，电流从电源的正极流向电源的负极，通过电阻和导线形成闭合回路。
在正常工作状态下，电导率不会发生变化，电路中的电流和电压保持恒定不变。
2.稳态运行状态：稳态运行状态是指在正常工作状态下，电路中各元件的电流和电压是稳定的，不随时间的变化而变化。
在稳态运行状态下，电路中的电流和电压符合欧姆定律，并且电流和电压的幅值是保持恒定不变的。
例如，在一个由电源、电阻和电容构成的直流电路中，当电源接通时，电容开始充电，电流从电源的正极流向电源的负极，经过电阻和电容。
在稳态运行状态下，电容的电压会逐渐增大，直到达到与电源电压相等的值，此时电流将变为零。
稳态运行状态的直流电路中，电流和电压是稳定的，可以用稳态分析来计算电流和电压的数值。
在这种状态下，电路中的元件可以看作是线性的，符合欧姆定律和基尔霍夫定律。
3.暂态过程：暂态过程是指在电路中存在变化的电流和电压的过程。
当电路中的元件发生变化，或者电源接通时，电路中的电流和电压会发生瞬间的变化。
这种暂时的变化称为暂态过程。
例如，在一个由电阻、电感和电源构成的直流电路中，当电源接通时，电感开始充电，从而在电感处产生反向电压，导致电压和电流瞬间发生变化。
在暂态过程中，电流和电压的变化速度很快，不能用稳态分析来计算。
暂态过程可以分为两个阶段：瞬态过程和稳态过程。
瞬态过程是指电路中的电流和电压发生瞬间的变化，而稳态过程是指在瞬态过程之后，电路中的电流和电压逐渐趋于稳定。
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1.5 电源有载工作、开路与短路
1.4.3 电源短路
其特征如下：
I
+ +
当电源的两端被短接时，E
S
Ro
-
U
R
-
U 0
电源端电压为零
E I IS 短路电流（很大） Ro PE P Ro I 2 电源产生的电能全被内阻所消耗
P0
2018/11/13
负载功率为零
电工与电子学
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1)电压与电流
E I Ro R
I
+ +
E
S
Ro
-
U
R
U IR U E 当电源内阻 Ro<< R 时， 则U E ，表明当电流(负载) 变动时电源的端电压变动不大， I O 这说明它带负载能力强。 电源的外特性曲线 2018/11/13 电工与电子学
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例：下图所示方框为电路元件，已知：UAB= 50V， I1=15A，I2=10A，I3=-5A，试求电路各元件的功率， 并校验功率是否平衡。 A + 解： I1 I2 I3 ∵UAB = 50V 1 2 3 UAB ∴A点为“+”，B点为“-” B ∴I1实际方向与参考方向相同，电流从“+”端出， “1”元件为电源，输出功率为： ∵I1 = 15A
①U 和 I 取关联参考方向，若P = UI 0，负载； 若P = UI 0，电源。
②U 和 I 取非关联参考方向，若P = UI 0，电源； 2018/11/13 电工与电子学 若P = UI 0，负载。
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1.5 电源有载工作、开路与短路
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• 3.汽车电路的特点
1）低压直流电源 2）单线制（负极搭铁）
2018/11/13
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• 汽车单线制
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1.5 电源有载工作、开路与短路
4) 额定值与实际值 额定值：电气设备的额定电压、额定电流和额定功 率及其他标准使用规定值称为电气设备的额定值。 分别用UN、IN、PN表示。 制造厂在制定产品的额定值时，要全面考虑使 用的经济性、可靠性及寿命等因素，特别要保证设 备的工作温度不超过规定的容许值。 使用时，电压、电流和功率的实际值不一定等 于它们的额定值。
-
P 1 I1U AB 15 50 750W
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1.5 电源有载工作、开路与短路
∵I2 = 10A ∴I2实际方向与参考方向相 同，电流从“+”端入，“2” 元件为负载，吸收功率为： I1 1
A I2 2 B
+
I
+
E
S
Ro
-
U
R
-
I 0
开路电流为零
电源端电压 （ 即开路电压） U E Ro I 等于电源电动势
P0
2018/11/13
负载功率为零
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3.短路
2018/11/13
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2018/11/13 电工与电子学
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2.断路（开路）
2018/11/13
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1.5 电源有载工作、开路与短路
1.4.2 电源开路
当开关断开时， 电源处于开路(空载) 状态，不输出电能， 其特征如下：
U E Ro I
-
1.5 电源有载工作、开路与短路
2 )功率与功率平衡
U E Ro I
UI EI Ro I 2
P PE P
电源输出的功率 电源产生的功率 内阻损耗的功率
在一个电路中，电源产生的功率和负载取用的 功率以及内阻上所损耗的功率是平衡的。
2018/11/13 电工与电子学
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1.5 电源有载工作、开路与短路
3)电源与负载的判别
⑴方法一：根据 U 和 I流从“+”端流出，
发出功率； 负载：U和I 的实际方向相同，电流从“+”端流入， 取用功率。 ⑵方法二：根据 U 和 I 的参考方向判别
第四节 电路的三种工作状态
• 电路的工作状态
1.通路
2.断路（开路） 3.短路
2018/11/13
电工与电子学
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1.通路
2018/11/13
电工与电子学
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1.4 电源有载工作、开路与短路
1.4.1 电源有载工作
短路通常是一种严重事故，应该尽力预防
1.5 电源有载工作、开路与短路
1.4.4 如图，方框代表电源或负载。已知 U = 220V， I= -1A，试问哪些方框是电源，哪些是负载？ I I I I + + U U U U + + （a） （b） （ c） （d）
解：(a)图 P = UI = 220×(-1) = -220W < 0，电源 (b)图 P = -UI = 220×(-1) = 220W > 0，负载 (c)图 P = -UI = 220×(-1) = 220W > 0， 负载 2018/11/13 电工与电子学 (d)图 P = UI = 220× (-1) = -220W < 0，电源
+ I3 3 UAB
P2 I 2U AB 10 50 500W
∵I3 = -5A
-
∴I3实际方向与参考方向相反，电流从“+”端入， “3”元件为负载，吸收功率为：
P3 I 3U AB (5) 50 250W
可见负载吸收的功率与电源输出的功率平衡
2018/11/13 电工与电子学