短路的损害怎么通过电路设计进行规避

短路

先来了解一下短路的一些基本知识，短路是两个给负载供电的引脚间的无意连接。在交流和直流电路中都会发生，如果是交流的话短路会影响一整个区域的供电，但从供电站到房屋内有许多级的保险丝和过载保护电路。如果是电池这样的直流源，则短路会使电池过热，且电池放电会更快。某些极端情况下电池甚至会爆炸。有多种电路来避免短路，也有许多种保险丝来应对过载保护。

本例我们来设计并学习一种简单的低压直流短路保护电路。该电路的作用是为了让微控电路更加安全的运行，并保护其免受电路其它部分的影响。

短路的基本类型

1、电源短路

即电流不经过任何用电器，直接由正极经过导线流回负极。特别容易烧坏电源。

由于电源内阻Ro较小，短路电流Is较大，电源的端电压为0，这时电源的电动势全部降在内阻上。短路电流可能使电源遭受机械的与热的损伤或毁坏，短路时电源所产生的电能全被内阻所消耗，短路通常是一种严重事故，应该尽力预防。

2、用电器短路

也叫部分电路短路。即一根导线接在用电器的两端（电流表并联，闭合的开关并联），此用电器被短路，容易产生烧毁其他用电器的情况。

3、三相系统短路

三相系统中发生的短路有4种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。

短路的损害如何通过电路设计进行规避

我们来设计并学习一种简单的低压直流短路保护电路。该电路的作用是为了让微控电路更加安全的运行，并保护其免受电路其它部分的影响。

1、所需元器件

SK100B PNP三极管 x 1

BC547B NPN三极管 x 1

1kΩ电阻 x 1

10kΩ电阻 x 1

330Ω电阻 x 1

470Ω电阻 x 1

6V直流电源 x 1

2、SK100B PNP三极管

三极管凸起处的为射极，中间为基极，最后是基极。

3、BC547B NPN三极管

4、短路保护电路

最常见的短路就是电池的正负引脚用一个低阻值的导体连接，比如导线等。这种情况下电池可能会起火甚至会爆炸。许多手机电池起火往往是这样发生的。

为了避免短路，我们需要加入短路保护电路。短路保护电路会分流一部分电流或切断电路与电源间的连接。

有时候我们使用一些有故障的家用电器比如烤箱，熨斗时会出现断电或火花。这是因为电路某处电流过大，这可能会导致漏电或起火等。为了避免这样的损失，我们常用保险丝或断路器。短路情况下保险丝或电路器会将房屋电源切断。熔丝断路器电路也是一种短路保护电路，其中低阻值的导线会在大电流下熔断，从而切断供电。

5、电路图

6、短路保护电路的工作原理

以上短路保护电路由两个三极管电路组成，一个是BC547 NPN三极管的电路，一个是SK100B PNP三极管的电路。电源输入为5V的直流电源，既可以用电池也可以用变压器实现。

电路的工作原因很简单，当绿色LED灯D1亮起，意味着电路正常工作且无损坏风险。红色LED灯D2亮起时则意味着有短路发生。

当电源打开的时候，三极管Q1偏置导通，LED灯D1亮起。这段时间内因为没有短路所以红色LED灯D2关闭。

绿色LED灯D1的亮起同样意味着电源电压与输出电压近乎相等。

仿真电路中我们利用输出端的一个开关创造一次“短路”。当短路发生时，输出电压跌至0V，Q1基极电压为0V所以不再导通。三极管Q2的集极电压同样跌至0V也不再导通。

所以现在电流开始沿着短路路径（穿过开关）传输，流经红色LED灯D2至地。而此时D2因为正向偏置所以开始导通，LED亮起提示短路，且电流被转向D2，而非损害整个电路。

短路原因有哪些？

1、元件损坏

短路往往是由于绝缘损坏或接线不慎所引起的。例如设备绝缘材料老化，设计、制造、安装、维护不良等造成的设备缺陷发展成为短路。

2、气象条件影响

例如雷击过后造成的闪烁放电，由于风灾引起架空线断线和导线覆冰引起电线杆倒塌等。

3、人为破坏

例如工作人员带负荷拉闸，检修线路或设备时未排除接地线合闸供电，运行人员的误操作，偷电线和美国的科索沃战争、伊拉克战争时使用的碳纤维弹。

4、其他原因

挖沟损伤电缆，鸟兽风筝跨接在载流裸导体上等。

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