开关的短路用法是什么？ - 知乎

题主这个问题居然在同事之间引起讨论，他们把问题给想得特别复杂，都谈到高压输配电开关短路了。他们越讨论越觉得不对，说：这指不定是初中电气问题吧，发给张工看看。我看到邮件后，笑对这些电气工程师们说：越是简单的问题，它背后的知识就越有趣，也越有伸缩性。

一位从事于电动机自动保护装置设计的同事问我：张工，如果这个开关考虑到接触电阻又会如何？我告诉他，不会相差太多，因为接触电阻的阻值太小了。

相信，题主绝对想不到，他的初中电学问题会引起这么一大群电气工程师们的热议。

以下我来扩展性地说说吧。不过，先说明，这里的扩展性说明已经超出了初中生的知识面了。

==============

题主的这个问题最大的可能性就是利用开关去短接电灯。我们看下图：

图1：猜想题主的图应当是这样的

图1中小灯泡的电阻是： ![[公式]](assets/c0f1281856d139fe4d221c92e807b990.svg)

所以灯泡两端的电压U为： ![[公式]](assets/85b85e5b925fe86482904aebc24cb329.svg)

现在，我们把开关K闭合。由于中学生们都认为开关K触头之间的接触电阻是零，于是开关K就把小灯泡HL给短接了，且短接后B、C两点之间的电阻是零，于是小灯泡自然就熄灭了。

我们把灯泡两端的电压波形绘制如下：

图2：灯泡HL两端的电压波形

图2中，开关在时刻t1闭合，灯泡HL被短接，于是灯泡两端的电压从高电平下降到零电平；开关在t2时刻再次打开，灯泡两端的电压从零电平上升到高电平。这里的零电平是0V，高电平是4.7V。

实际上，开关的触头之间因为存在接触电阻，尽管它的阻值很小，但它会影响到低电平，所以低电平的值不是0V，而是比0V略高的一个电压值。

请题主注意：“短路”和“短接”是不一样的。“短路”指的是对电源的短接，它的特点是电流非常大。“短接”指的是对负载实施短接，就象图1中开关对负载实施短接一样。短接的电流不会很大。所以，一定要弄明白什么是短路，什么是短接。

对于初中生而言，到这里应当是看得懂的，再往下就难说了。如果不感兴趣，请初中生知友们看到这里就打住吧。

======================

我们继续。

前面说过，开关是存在接触电阻的。其实我们很容易想到，接触电阻当然与材料有关，例如银-银接触肯定比铁-铁接触要好。另外，接触压力越大，接触效果就越好，这也是我们在把导线固定在接线端子里时，要把压紧螺丝锁紧的原因。此外，电接触的三种形式点接触、线接触和面接触，线接触最好。因为线接触存在摩擦的过程，它能把电接触参量的表面氧化层给磨掉。

有关接触电阻的表达式是：

![[公式]](assets/4986770414266733077e897e27f22afd.svg) ，式2

式2中，K与材料有关，F则是接触压力，m是接触形式，其中点接触时m=0.5。Rj的单位是微欧。

如果图1中的开关K，它的触点是铜-铜电接触，K值是100；接触压力是50N，接触形式是点接触，我们来算一算它的接触电阻：

![[公式]](assets/370e58268838e09fb8f4f4ca784bdc58.svg)

我们把图1改画如下：

图3：考虑开关的接触电阻Rj后的等效图

我们首先来计算开关接触电阻与灯泡的并联电阻：

![[公式]](assets/d8cf8ab983365365606add455ae01fbb.svg)

我们看到，并联后的电阻就是开关的接触电阻。

我们再来算一算电压U是多少：

![[公式]](assets/78ac7b98733a91512af1ffe172f460d2.svg)

于是流过开关的电流大小是：

![[公式]](assets/3845e6718a5382c4fb92a58e66c763e7.svg)

流过灯泡的电流是：

![[公式]](assets/1e719e18249249dcc7850d038d1839b2.svg)

只有大约0.739微安！可见，用开关把小灯泡短接后，电流几乎全部都从开关流过，小灯泡上流过的电流可以忽略不计。

好了，结论也有了，不知道这位题主从这里能看出什么问题？

最后，给题主出个问题：

我们看到，图1中流过开关的电流将近0.6A，这个值还是有点大的。如果开关的触头因为发热而氧化，接触效果越来越差，到了最后开关就烧毁了。我的问题是：在这个过程中，小灯泡会发生什么现象？

原网址: 访问
创建于: 2020-10-19 12:28:43
目录: default
标签: 无

未标明原创文章均为采集，版权归作者所有，转载无需和我联系，请注明原出处，南摩阿彌陀佛，知识，不只知道，要得到

请先后发表评论
  • 最新评论
  • 总共0条评论