Το ανοιχτό κύκλωμα αποτελεί τον πυρήνα τόσο για προηγμένες μηχανικές εφαρμογές όσο και για βασικές καταστάσεις. Για παράδειγμα, αν κάποια μέρα δεν μπορείτε να ανάψετε το φως σας, ή θέλετε να βελτιώσετε την αξιοπιστία του ηλεκτρικού συστήματος για το προϊόν σας, ή να επιλύσετε προβλήματα στο PCB, αφού κατανοήσετε την έννοια του ανοιχτού κυκλώματος, θα γνωρίζετε τη γενική κατεύθυνση και θα βρείτε την αιτία και τη λύση από αυτή την κατεύθυνση. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κυκλώματα μπορούν να εμφανίσουν δυσλειτουργία λόγω ανοιχτών κυκλωμάτων, καθώς και του τρόπου αποτροπής και διαχείρισης τέτοιων καταστάσεων, μπορεί να σας βοηθήσει να κατανοήσετε την ασφάλεια και την αξιοπιστία τους, από μικρά σαλόνια μέχρι μεγάλους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Για να περιγράψουμε και να αναλύσουμε θεμελιωδώς, ένα ανοιχτό κύκλωμα είναι ουσιαστικά ένα μη ολοκληρωμένο κύκλωμα. Σε όλες τις σύγχρονες τεχνολογίες που διαθέτουν κυκλώματα, υπάρχει μια συνεχής και αδιάλειπτη διαδρομή για τη ροή του ρεύματος, η οποία επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να διέρχονται από μια πηγή τροφοδοσίας μέσω του κυκλώματος, διαμέσου των στοιχείων του κυκλώματος και στη συνέχεια να επιστρέφουν. Όταν συμβεί μια διακοπή στο κύκλωμα, όπως ένας σπασμένος αγωγός, μια καμένη ασφάλεια ή ένας αποσυνδεδεμένος διακόπτης, αυτό εμποδίζει τη ροή του ρεύματος στο κύκλωμα.
Σε ένα λειτουργικό σειριακό κύκλωμα, κάθε στοιχείο συνδέεται διαδοχικά. Εάν οποιαδήποτε συσκευή ή σύνδεση υποστεί ανοιχτό κύκλωμα (όπως μια καμένη λάμπα), το ρεύμα στο κύκλωμα θα σταματήσει πλήρως. Από την άλλη πλευρά, λόγω των πολλαπλών διαδρομών ροής ρεύματος, τα παράλληλα κυκλώματα συνήθως μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν ακόμη και αν ένας κλάδος ανοίξει.
Το ανοιχτό κύκλωμα αναφέρεται σε ένα κύκλωμα στο οποίο το ρεύμα δεν μπορεί να διανύσει πλήρως - αυτό μπορεί να είναι επίτηδες (διακόπτες, ασφάλειες ή διακόπτες κυκλώματος) ή ατύχημα (βλάβη εξαρτήματος ή αποσύνδεση).

Ένα κύκλωμα αναφέρεται σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που δημιουργείται με τη σύνδεση δύο ή περισσότερων εξαρτημάτων με αγώγιμα καλώδια και μια πηγή ενέργειας για να σχηματιστεί μια πλήρης διαδρομή για τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος.
Σε ένα σενάριο ανοιχτού κυκλώματος, όταν υπάρχει διακοπή στο κύκλωμα, η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων στο κύκλωμα μπορεί ακόμη να μετρηθεί. Αυτή η διαφορά δυναμικού ονομάζεται τάση ανοιχτού κυκλώματος. Η τάση ανοιχτού κυκλώματος είναι η τάση που εμφανίζεται στα ανοιχτά σημεία, όπως στους ακροδέκτες μιας αποσυνδεδεμένης μπαταρίας ή στα επαφές ενός ανοιχτού διακόπτη.
Αντίσταση στο Κύκλωμα: Όταν ένα κύκλωμα είναι ανοιχτό, η αντίσταση του κυκλώματος στη διακοπή θεωρείται άπειρη. Σύμφωνα με τον Νόμο του Ohm:
[ I = \frac{V}{R} ]
Πού
Αν ( R \to \infty ) (όπως σε ένα ανοιχτό κύκλωμα), τότε ( I \to 0 ), πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει ροή ρεύματος.
Όταν συμβεί διακοπή κυκλώματος, το κύκλωμα που σχεδιάσαμε θα αποσυνδεθεί σε εκείνο το σημείο. Αυτή η ενέργεια θα καταστήσει τις ηλεκτρονικές συσκευές αναποτελεσματικές.

Η κατανόηση του πώς επηρεάζουν τα ανοιχτά κυκλώματα διαφορετικές διαμορφώσεις είναι ζωτικής σημασίας τόσο στην ηλεκτρολογική μηχανική όσο και στην πρακτική επίλυση προβλημάτων.
Ένα κύκλωμα σε σειριακό κύκλωμα έχει όλα τα στοιχεία συνδεδεμένα άκρο-με-άκρο. Όταν εμφανιστεί ανοιχτό κύκλωμα σε σειριακό κύκλωμα (π.χ. μια συσκευή αποτυγχάνει και ανοίγει):
Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, οι κλάδοι επιτρέπουν πολλαπλές διαδρομές. Όταν ένας κλάδος είναι ανοιχτός:
Επιπτώσεις ανοιχτού κυκλώματος σε σειριακά έναντι παράλληλων κυκλωμάτων
ΤÏÏÎ¿Ï ÎÏ ÎºÎ»ÏμαÏÎ¿Ï |
Αποτυχία συσκευής σε ανοιχτή κατάσταση |
Επίδραση στο σύστημα |
Κύκλωμα σειράς |
Ένας λαμπτήρας αποτυγχάνει σε ανοιχτή κατάσταση |
Όλοι οι λαμπτήρες σβηστοί (το ρεύμα διακόπτεται) |
Παράλληλα |
Ένας λαμπτήρας αποτυγχάνει σε ανοιχτή κατάσταση |
Μόνο αυτός ο λαμπτήρας σβηστός, οι υπόλοιποι λειτουργούν |
Αν υπάρχει ανοιχτό κύκλωμα σε ένα σειριακό κύκλωμα, ολόκληρο το σύστημα θα υποστεί βλάβη, ενώ σε ένα παράλληλο κύκλωμα, μόνο οι διακλαδώσεις θα επηρεαστούν.
Η τάση ανοικτού κυκλώματος είναι μια βασική μέτρηση, ειδικά για τη διάγνωση σφαλμάτων και την κατανόηση του δυναμικού του κυκλώματος.
Είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων μιας συσκευής ή ενός κυκλώματος όταν δεν ρέει ρεύμα (το κύκλωμα είναι ανοιχτό).
Σε ανοιχτά τερματικά: μια μπαταρία που δεν συνδέεται με φορτίο ή τα δύο σημεία ενός ανοιχτού διακόπτη.
Σας λέει αν η πηγή ενέργειας είναι υγιής ή αν υπάρχει διακοπή κατάντια.

Η κατανόηση του τι μπορεί να οδηγήσει σε ανοιχτά κυκλώματα είναι κρίσιμη τόσο για τον προληπτικό σχεδιασμό όσο και για την επισκευή.
Οι διακόπτες κυκλώματος δεν είναι χωρίς προληπτικά μέτρα. Οι ασφάλειες και οι διακόπτες κυκλώματος μπορούν να παρέχουν καλή προστασία, αποτρέποντας τους διακόπτες κυκλώματος σε περίπτωση κινδύνου υψηλού ρεύματος, προλαμβάνοντας ζημιές στον εξοπλισμό ή ακόμη και πυρκαγιές.

Πώς να διαγνώσετε και να ελέγξετε σωστά τα κυκλώματα είναι το πρώτο βήμα για να κατανοήσετε πώς να εξαλείψετε βλάβες ανοιχτού κυκλώματος σε ηλεκτρικά συστήματα.
Σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, ο στόχος μας είναι να γνωρίζουμε ακριβώς πού βρίσκεται το πρόβλημα, ιδιαίτερα με ακρίβεια, προκειμένου να το επισκευάσουμε αποτελεσματικά.
Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ ανοιχτού κυκλώματος και άλλων συνθηκών κυκλώματος, όπως τα βραχυκυκλώματα και τα κλειστά κυκλώματα, είναι βασική για την επίλυση προβλημάτων και την ηλεκτρολογική μηχανική.
Τύπος |
Τρέχουσα |
Αντίσταση |
Τάση σε Ανοιχτό |
Παράδειγμα |
Ανοιχτό κύκλωμα |
Δεν υπάρχει ροή ρεύματος |
Άπειρο |
Τάση πηγής |
Καμένος λαμπτήρας, καμένη ασφάλεια, ανοιχτός διακόπτης |
Κλειστό κύκλωμα |
Το ρεύμα ρέει όπως προβλέπεται |
Αντίσταση φορτίου |
Σχεδόν μηδέν |
Λειτουργία φωτισμού, ηλεκτρονικά ενεργοποιημένα |
Βραχυκύκλωμα |
Υψηλή ροή |
Σχεδόν μηδέν |
Πολύ χαμηλό (λόγω αντίστασης των καλωδιώσεων) |
Καλώδιο στα άκρα της μπαταρίας, αποτυχία μόνωσης |
Διαφορές μεταξύ ανοιχτού κυκλώματος και βραχυκυκλώματος
Παράμετρος |
Ανοιχτό κύκλωμα |
Βραχυκύκλωμα |
Συνέχεια |
Κανένα· το κύκλωμα είναι διατεταμένο |
Πλήρες, αλλά άμεσο (χωρίς φορτίο) |
Τρέχουσα |
Μηδέν |
Εξαιρετικά υψηλή |
Αντίσταση |
Άπειρο |
Σχεδόν Μηδέν |
Τάση ανοικτού κυκλώματος |
Ίση με την πηγή (εμφανίζεται στα άκρα του ανοίγματος) |
Πολύ χαμηλή (η πτώση τάσης χάνεται κυρίως στο καλώδιο) |
Παραδείγματα |
Απενεργοποιημένος διακόπτης, καμένη ασφάλεια, αποσυνδεδεμένο καλώδιο |
Κατσαβίδι στους ακροδέκτες πρίζας, φθαρμένο καλώδιο που ακουμπά σε μέταλλο |
Επίδραση στην ασφάλεια του κυκλώματος |
Συνήθως ασφαλές· το σύστημα απλώς σταματά |
Επικίνδυνο: θερμότητα, πυρκαγιά, κίνδυνος για τον εξοπλισμό |
Η γνώση των διαφορών μεταξύ ανοιχτού κυκλώματος και βραχυκυκλώματος βοηθά στην πρόληψη ηλεκτρικών πυρκαγιών, ζημιών σε συσκευές και ακούσιας απώλειας ρεύματος.
Ο ρόλος των ανοιχτών κυκλωμάτων ξεπερνά τις απλές βλάβες· η κατανόηση του επίκαιρου και ακούσιου ρόλου των ανοιχτών κυκλωμάτων είναι κρίσιμη για τη διαχείριση της ασφάλειας και της αξιοπιστίας των ηλεκτρικών συστημάτων.
Μια απρόσμενη βλάβη στο σύστημα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα το κόστος για το έργο σας να αυξηθεί δραματικά. Για παράδειγμα, σε νοσοκομεία και στον αεροπορικό τομέα, μπορεί να τεθεί σε κίνδυνο η ασφάλεια της ανθρώπινης ζωής, ενώ σε κέντρα δεδομένων, ενδέχεται να χρεωθείτε δραματικό κόστος λόγω μιας μεμονωμένης βλάβης.
Πολλοί σχεδιαστές κυκλωμάτων έχουν δύο σειρές κυκλωμάτων για την έξοδο, και ακόμη κι αν ένα από αυτά βραχυκυκλωθεί, δεν επηρεάζεται η χρήση του.
Έξυπνη διάγνωση: Μπορεί να είναι εξοπλισμένο με έξυπνα ρελέ ανίχνευσης ή PLCs, και μπορεί να ανιχνεύει αυτόματα βραχυκυκλώματα.
Πρέπει να ληφθούν κατάλληλα μέτρα πρόληψης και διαχείρισης πριν από τη λειτουργία, ώστε να εξασφαλιστεί η ασφαλής και σταθερή λειτουργία του ηλεκτρικού συστήματος. Ταυτόχρονα, μπορεί να ελαχιστοποιηθεί ο κίνδυνος βραχυκυκλωμάτων ή ακόμη και διακοπών κυκλώματος, και να αποφευχθούν ατυχήματα που προκαλούνται από διακοπές λόγω αυτών των βλαβών.
Καθώς αυξάνεται ο χρόνος χρήσης του εξοπλισμού, θα προκύψουν δονήσεις και η θερμότητα θα χαλαρώσει σταδιακά το προϊόν. Επομένως, είναι απαραίτητο να ελέγχετε τακτικά όλον τον εξοπλισμό. Αν πραγματοποιηθούν επισκευές και αντικαταστάσεις, μπορούν να αποτραπούν πολλοί κίνδυνοι.
Η χρήση ενός πολύμετρου είναι επίσης πολύ σημαντική. Η χρήση του για δοκιμή εξοπλισμού και η συντήρησή του με άλλα εργαλεία μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό προβλημάτων και στην επίλυσή τους εκ των προτέρων, ειδικά σε καταστάσεις όπου τα σημαντικά κυκλώματα ή τα σενάρια χρήσης είναι ιδιαίτερα αυστηρά.
Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός ανοιχτού κυκλώματος και ενός κλειστού κυκλώματος;
Α: Ένα ανοιχτό κύκλωμα μπορεί να προκαλέσει διακοπή της ροής του ρεύματος, σταματώντας τη ροή του κυκλώματος σε μία γραμμή του συστήματος, ενώ ένα κλειστό κύκλωμα είναι πλήρες και ο σχεδιασμός του επιτρέπει τη ροή ισχύος μεταξύ δύο σημείων.
Ε: Πώς ανιχνεύετε ανοιχτά κυκλώματα σε σειριακά και παράλληλα κυκλώματα;
Α: Σε μια διάταξη σειριακού κυκλώματος, αν το κύκλωμα αποσυνδεθεί οποιαδήποτε στιγμή, όλες οι συσκευές θα σταματήσουν να λειτουργούν. Ωστόσο, σε ένα παράλληλο κύκλωμα, μόνο ο κλάδος του ανοιχτού κυκλώματος σε ένα συγκεκριμένο σημείο θα επηρεαστεί, ενώ οι άλλοι κλάδοι θα συνεχίσουν να λειτουργούν.
Ε: Τι εμφανίζεται στα ανοιχτά σημεία ενός ανοιχτού κυκλώματος;
Α: Εφαρμόζεται η τάση ανοιχτού κυκλώματος—η τάση πηγής εμφανίζεται στο σημείο διακοπής.
Ε: Πώς αυξάνουν οι ασφάλειες και οι διακόπτες ασφαλείας την ασφάλεια στα ηλεκτρικά συστήματα;
Α: Η λειτουργία των ασφαλειών είναι να διακόψουν το κύκλωμα όταν το ρεύμα υπερβεί την ονομαστική τους τιμή, αποτρέποντας έτσι εκ των προτέρων ζημιές και κινδύνους που προκαλούνται από υπερφόρτωση.
Ε: Ποια είναι τα συνηθέστερα αίτια ανοιχτών κυκλωμάτων;
Α: Τα συνηθέστερα αίτια βραχυκυκλωμάτων είναι: χαλαρές συνδέσεις, μηχανικές τάσεις λόγω δονήσεων, διάβρωση, υπερθέρμανση λόγω θερμοκρασίας και κακή καλωδίωση.
Το κύκλωμα είναι μια βασική έννοια που μπορεί να υπάρχει σε κάθε ηλεκτρικό σύστημα και είναι κρίσιμη - είναι μια κατάσταση κυκλώματος που αντιπροσωπεύει την αδυναμία διέλευσης ρεύματος λόγω διακοπής, ροής, και την ανάγκη να διακρίνουμε ανοιχτά από βραχυκυκλώματα. Αυτό αποτελεί το θεμέλιο όλων των πτυχών ασφάλειας, λειτουργικότητας και ηλεκτρικού σχεδιασμού, από τον εντοπισμό ανοιχτών κυκλωμάτων στο σπίτι μέχρι τη διαχείριση βιομηχανικών εγκαταστάσεων ή τον σχεδιασμό της επόμενης γενιάς ηλεκτρονικών προϊόντων.