教你短路的损害如何通过电路设计进行规避

短路

先来(lai)了解一下短(duan)路(lu)的(de)(de)一些(xie)基本知(zhi)识，短(duan)路(lu)是(shi)两个(ge)给(ji)负载(zai)供电(dian)(dian)(dian)的(de)(de)引脚间的(de)(de)无意(yi)连接。在交(jiao)流和(he)直流电(dian)(dian)(dian)路(lu)中都会(hui)(hui)发生，如果(guo)是(shi)交(jiao)流的(de)(de)话短(duan)路(lu)会(hui)(hui)影响一整个(ge)区域(yu)的(de)(de)供电(dian)(dian)(dian)，但从供电(dian)(dian)(dian)站到房屋内有(you)(you)许多(duo)级的(de)(de)保(bao)(bao)险丝(si)和(he)过载(zai)保(bao)(bao)护电(dian)(dian)(dian)路(lu)。如果(guo)是(shi)电(dian)(dian)(dian)池(chi)这(zhei)样的(de)(de)直流源(yuan)，则短(duan)路(lu)会(hui)(hui)使电(dian)(dian)(dian)池(chi)过热，且电(dian)(dian)(dian)池(chi)放电(dian)(dian)(dian)会(hui)(hui)更(geng)快。某些(xie)极(ji)端(duan)情况下电(dian)(dian)(dian)池(chi)甚至会(hui)(hui)爆炸。有(you)(you)多(duo)种(zhong)电(dian)(dian)(dian)路(lu)来(lai)避(bi)免短(duan)路(lu)，也有(you)(you)许多(duo)种(zhong)保(bao)(bao)险丝(si)来(lai)应对过载(zai)保(bao)(bao)护。

本(ben)例(li)我们来(lai)设(she)计并学习一种简单的(de)低压直流短路保护电(dian)路。该电(dian)路的(de)作用(yong)是(shi)为了让微控(kong)电(dian)路更加安全(quan)的(de)运行，并保护其(qi)(qi)免(mian)受电(dian)路其(qi)(qi)它部分的(de)影(ying)响。

短路的基本类型

1、电源短路

即电(dian)流不经(jing)过任何用电(dian)器(qi)，直接由正极经(jing)过导(dao)线流回负极。特别容易烧坏(huai)电(dian)源。

由于电(dian)源(yuan)内阻Ro较小，短路电(dian)流Is较大，电(dian)源(yuan)的(de)端电(dian)压为0，这时电(dian)源(yuan)的(de)电(dian)动(dong)势全部降在内阻上。短路电(dian)流可能使电(dian)源(yuan)遭(zao)受机械(xie)的(de)与热的(de)损伤或毁(hui)坏(huai)，短路时电(dian)源(yuan)所产生的(de)电(dian)能全被内阻所消耗，短路通(tong)常是一种严重(zhong)事故，应(ying)该尽力(li)预防(fang)。

2、用电器短路

也(ye)叫部分电(dian)(dian)路短路。即一根(gen)导线接在用电(dian)(dian)器(qi)的两端（电(dian)(dian)流表并(bing)联(lian)，闭合的开关并(bing)联(lian)），此(ci)用电(dian)(dian)器(qi)被短路，容易(yi)产生(sheng)烧毁其(qi)他用电(dian)(dian)器(qi)的情况(kuang)。

3、三相系统短路(lu)

三(san)(san)相(xiang)系统中发生的(de)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)有4种(zhong)基(ji)本(ben)类(lei)型：三(san)(san)相(xiang)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)，两(liang)相(xiang)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)，单相(xiang)对地(di)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)和两(liang)相(xiang)对地(di)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)。其中，除三(san)(san)相(xiang)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)时，三(san)(san)相(xiang)回路(lu)(lu)(lu)(lu)依旧对称(cheng)(cheng)，因(yin)而(er)又(you)称(cheng)(cheng)对称(cheng)(cheng)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)外，其余三(san)(san)类(lei)均属不对称(cheng)(cheng)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)。在中性(xing)点接(jie)地(di)的(de)电(dian)力网(wang)络(luo)中，以一相(xiang)对地(di)的(de)短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)故障(zhang)最多(duo)，约占全部故障(zhang)的(de)90%。在中性(xing)点非(fei)直接(jie)接(jie)地(di)的(de)电(dian)力网(wang)络(luo)中，短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)故障(zhang)主要是各种(zhong)相(xiang)间短(duan)路(lu)(lu)(lu)(lu)。

短路的损害如何通过电路设计进行规避

我们来(lai)设计并学习一种简(jian)单的(de)低压直流短路(lu)保护(hu)电(dian)路(lu)。该电(dian)路(lu)的(de)作用是为(wei)了让微(wei)控电(dian)路(lu)更加安(an)全的(de)运行，并保护(hu)其免(mian)受电(dian)路(lu)其它部分(fen)的(de)影响。

1、所需元器件

SK100B PNP三极管(guan) x 1

BC547B NPN三极管 x 1

1kΩ电阻 x 1

10kΩ电阻 x 1

330Ω电阻(zu) x 1

470Ω电(dian)阻 x 1

6V直流电(dian)源 x 1

2、SK100B PNP三极管

三极(ji)(ji)(ji)管凸起处的为射极(ji)(ji)(ji)，中间为基极(ji)(ji)(ji)，最后是基极(ji)(ji)(ji)。

3、BC547B NPN三极管

4、短路保护电路

最常见(jian)的短路就是电池的正负引脚(jiao)用一(yi)个低阻值的导体(ti)连接(jie)，比如导线等。这种情况下电池可能会起(qi)火甚至会爆炸。许多手机电池起(qi)火往(wang)往(wang)是这样(yang)发生的。

为(wei)了避免短(duan)路(lu)(lu)，我们(men)需要(yao)加入短(duan)路(lu)(lu)保护(hu)电(dian)(dian)路(lu)(lu)。短(duan)路(lu)(lu)保护(hu)电(dian)(dian)路(lu)(lu)会分(fen)流一部分(fen)电(dian)(dian)流或切(qie)断电(dian)(dian)路(lu)(lu)与电(dian)(dian)源间的连接。

有时(shi)候(hou)我们(men)使用(yong)一(yi)些有故障的家(jia)用(yong)电(dian)(dian)(dian)器比如烤箱，熨斗时(shi)会(hui)出(chu)现(xian)断(duan)电(dian)(dian)(dian)或(huo)火花。这是因为(wei)(wei)电(dian)(dian)(dian)路某(mou)处(chu)电(dian)(dian)(dian)流过(guo)大，这可能会(hui)导致漏电(dian)(dian)(dian)或(huo)起火等。为(wei)(wei)了(le)避免这样(yang)的损(sun)失，我们(men)常(chang)用(yong)保(bao)险丝(si)或(huo)断(duan)路器。短路情况(kuang)下(xia)保(bao)险丝(si)或(huo)电(dian)(dian)(dian)路器会(hui)将房屋电(dian)(dian)(dian)源切断(duan)。熔(rong)丝(si)断(duan)路器电(dian)(dian)(dian)路也是一(yi)种短路保(bao)护(hu)电(dian)(dian)(dian)路，其中低阻值的导线(xian)会(hui)在(zai)大电(dian)(dian)(dian)流下(xia)熔(rong)断(duan)，从而切断(duan)供电(dian)(dian)(dian)。

5、电路图

6、短路保护电路的工作原理

以上短路保护(hu)电(dian)(dian)路由两(liang)个三(san)极管电(dian)(dian)路组成(cheng)，一(yi)个是BC547 NPN三(san)极管的(de)电(dian)(dian)路，一(yi)个是SK100B PNP三(san)极管的(de)电(dian)(dian)路。电(dian)(dian)源输入(ru)为(wei)5V的(de)直流电(dian)(dian)源，既可以用电(dian)(dian)池也可以用变压(ya)器实现。

电(dian)路(lu)的工作原因很简单，当绿(lv)色(se)LED灯D1亮(liang)起(qi)，意味(wei)着(zhe)电(dian)路(lu)正常工作且(qie)无(wu)损坏风险。红色(se)LED灯D2亮(liang)起(qi)时(shi)则(ze)意味(wei)着(zhe)有短路(lu)发生。

当(dang)电源打开的时候，三(san)极管Q1偏(pian)置导通，LED灯D1亮起。这段时间内因为没有短路(lu)所以红色LED灯D2关(guan)闭。

绿色(se)LED灯(deng)D1的亮(liang)起(qi)同样意味着电源电压与输出电压近乎相等。

仿真(zhen)电路(lu)中我们利用输出端的一个开关创造一次“短路(lu)”。当短路(lu)发生时，输出电压(ya)(ya)跌至(zhi)0V，Q1基(ji)极电压(ya)(ya)为0V所以不再导通。三(san)极管(guan)Q2的集极电压(ya)(ya)同样跌至(zhi)0V也不再导通。

所(suo)以(yi)现在电(dian)流(liu)开始沿着短路(lu)(lu)路(lu)(lu)径(jing)（穿(chuan)过开关）传输，流(liu)经(jing)红色LED灯D2至地。而此时D2因为正向(xiang)偏(pian)置所(suo)以(yi)开始导通，LED亮起提示短路(lu)(lu)，且电(dian)流(liu)被转向(xiang)D2，而非损害整(zheng)个电(dian)路(lu)(lu)。

短路原因有哪些？

1、元件损坏(huai)

短(duan)路(lu)往(wang)往(wang)是由于(yu)绝(jue)(jue)缘(yuan)损坏或接线不(bu)慎(shen)所引起的。例如(ru)设备绝(jue)(jue)缘(yuan)材(cai)料老化，设计、制造、安装、维护不(bu)良等造成的设备缺陷发展成为短(duan)路(lu)。

2、气象条件影响

例(li)如雷击过后造成(cheng)的闪烁放电，由于(yu)风(feng)灾引起架空线(xian)(xian)断(duan)线(xian)(xian)和导线(xian)(xian)覆冰引起电线(xian)(xian)杆(gan)倒(dao)塌等。

3、人为(wei)破坏

例如(ru)工(gong)作人员带负(fu)荷拉闸(zha)，检修(xiu)线(xian)(xian)路或设(she)备(bei)时未排除接地线(xian)(xian)合闸(zha)供电，运行(xing)人员的误操作，偷电线(xian)(xian)和(he)美国(guo)的科索沃战(zhan)(zhan)争、伊(yi)拉克战(zhan)(zhan)争时使用的碳纤维(wei)弹。

4、其他原因

挖沟损伤电缆，鸟(niao)兽风筝跨接(jie)在载(zai)流(liu)裸导体上(shang)等。

联系(xi)方式：邹先生

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