短路試驗

短路是指電路或電路中的一部分被短接。如負載與電源兩端被導線連接在一起，就稱為短路，短路時電源提供的電流將比通路時提供的電流大得多，一般情況下不允許短路，如果短路，嚴重時會燒壞電源或設備。

電力系統中，所謂“短路”是指電力系統正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的接通。在三相系統中短路的基本形式有：三相短路，兩相短路，單相接地短路，兩相接地短路。相與相之間或相與地（或中性線）之間發生非正常連接（即短路）時而流過非常大的電流。其電流值遠大於額定電流，並取決於短路點距電源的電氣距離。短路就是不同電位的導電部分之間的低阻性短接，相當於電源未經過負載而直接由導線接通成閉合迴路。（通常這是一種嚴重而應該儘可能避免電路的故障，會導致電路因電流過大而燒毀併發生火災）。

電源短路（Short circuit）是指在電路中，電流不流經用電器，直接連接電源正負兩極。根據歐姆定律I=U/R知道，由於導線的電阻很小，電源短路時電路上的電流會非常大。這樣大的電流，電池或者其他電源都不能承受，會造成電源損壞；更為嚴重的是，因為電流太大，會使導線的溫度升高，嚴重時有可能造成火災。

由於短路現象的危險性，爆炸性（產生電弧），教師怕做，甚至迴避不做，學生對短路沒有全面深刻了解，對短路事故嚴重性無明確直觀認識，更易在生活、實驗、工作中導致短路事故的發生機率增加，危害極大。短路現象在生活中的危險性危害性的事實，迫切要求我們對短路現象要有一個明晰，正確地認識。首先，短路實驗是否該做，什麼場合做，應怎樣做，應該根據物理教學的實際需要和師生的心理狀態進行主客觀心理分析得出結論。

（一）短路實驗教育性。

短路實驗教育性主要從兩方面考慮，一是提供短路知識的感性材料，二是提供安全教育的感性材料。

初中物理課本第二冊電學中有關短路原理知識僅作簡單介紹。教師為了幫助學生正確內化短路認知目標而設計短路實驗，提供典型的感性實驗材料，這對理解短路現象物理本質及規律十分有利。在物理實驗中電學安全教育是一個不可忽視的問題，其包括實驗安全、生產安全、生活用電安全，設計短路實驗，為學生提供模擬性生活環境，典型性感性材料，進行安全教育具有現實性，很有說服力。

（二）短路實驗趣味性

我們對289名初三學生進行電學知識學習心理調查，?結果表明喜愛看短路實驗的佔24%，喜歡做短路實驗的佔59%，但也有11%的人害怕做短路實驗，且多數為女生，總體上對短路實驗感興趣的學生達83%；由此可見，短路實驗深受學生歡迎，因為短路實驗現象一般伴有強烈的電弧火光及小聲的熔絲斷聲。

事實上短路實驗只能激發學生暫時興趣，而暫時興趣易生易滅，在學生大腦中樞此聯繫軟弱、常有盲目性，廣泛性，是學生實驗興趣初級階段。在這個階段初中生心理有兩個明顯特徵：①容易形成不正確興趣品質，甚至造成變戲法，看熱鬧的感覺；②容易產生害怕擔心，懼怕的心理狀態，阻礙學生對電學歐姆定律1=U/R本質的進一步理解與深化。而短路實驗如果處理不當，將會對兩種心理特徵產生不利影響因素，因為過多的短路實驗容易滋長學生不正確的興趣品質；強烈，驚險的短路實驗易加劇學生的害怕心理。所謂強烈，就是短路時威力大，電弧火光強，伴有小聲爆炸聲，對眼、耳感官有強烈刺激；所謂驚險，就是線連接錯誤時，電路一旦接電導通，短路就即刻發生，難於挽救。

從短路產生效果看：似乎實驗中發生轟然巨響，電孤火光越亮越好，但是這類實驗愈多對學生害怕心理會有負向加劇作用，使他們感到電現象可怕，我們對289名初三學生電學學習心理調查，結果表明11．2%學生對短路實驗現象感到害怕，（導致）這對學生在做電學實驗時，會常懷著恐懼心理，甚至可能不間斷地問實驗指導教師他所在進行地電學實驗是否有無危險性，對學生物理電學學習產主消極地負面影響。因此，學生長期在實驗時懷著恐懼心理進行電學實驗操作，很易將此不良心理遷移到其他物理電學實驗操作中，造成電學實驗操作上的學習心理障礙。因此，對於發生在電壓過高、電流過大等實驗條件下短路現象，雖然能激發和滿足部分學生暫時興趣與心理需要，卻不宜在課堂上演示。實驗指導教師尤應明記此點。

變壓器的短路承受能力試驗主要是考核其承受短路的機械力，並不能驗證其熱特徵（在標準中明確規定承受短路的耐熱能力由計算驗證）。短路承受能力試驗通常是在試驗室完成的。國際電工委員會（IEC）和我國國家標準（GB）都對變壓器承受短路的能力進行了明確的規定，並且對短路承受能力試驗的方法箱要求進行了闡述。

變壓器和不帶第三繞組的自耦變壓器，由於二次側（低壓側）的短路能最嚴密地反映系統的短路故障狀態，因此應優先考慮二次側短路。短接時應採用低電阻的銅排或斷路器進行短接。對三繞組變壓器（包括自耦變壓器），必須根據每台特定的變壓器來決定短路的方式和施加短路的端子，每個繞組的最大故障電流可以根據故障的類型計算出來。因它是由不同的故障類型、故障位置和系統數據來決定的，在試驗時應至少在一種試驗中受到最大故障電流的作用。通常是通過幾種不同的接線方式進行短路承受能力試驗，從而保證所有繞組的短路承受能力都得到驗證。

短路試驗可採用兩種方式：

（1）預先短路法：也稱對預先短路的變壓器施加電壓的短路試驗，即在變壓器的二次側預先短路或合上斷路器，,然後在一次側進行勵磁。這種方法要求離鐵心柱最遠的繞組接電源，目的是為了儘可能地避免鐵心飽和以及在最初的幾個周期內的磁化涌流疊加到短路電流上。

（2）后短路法：也稱對預先勵磁變壓器進行短接的短路試驗，即變壓器一次繞組施加勵磁電壓，二次繞組利用短路裝置進行短路的方式。這種方式更接近實際運行狀態。

發電機的短路試驗，是指發電機在額定轉速下定子三相繞組短路時，定子穩態短路電流與勵磁電流的關係曲線。在做發電機的短路試驗時，要先將發電機三相繞組的出線端短路，然後維持轉速不變，增加勵磁讀取勵磁電流及相應的定子電流數值，直到定子電流達到額定電流時為止，特別注意的是在進行發電機的短路試驗過程中調整勵磁電流時嚴禁往返來回調整。

做發電機短路實驗的目的，是為了檢查三相電流的對稱性，並結合空載特性用來求取電機的參數，可以判斷線圈有無匝間短路。此外計算髮電機的主要參數同步電抗短路比以及進行電壓調整的計算也需要短路特性注意：

1.三相短路實驗盡量採用銅排或鋁排同時連接必須良好以免過熱現象。

2.調節勵磁電流時應緩慢進行。

3.在實驗中當升至15~20%時應檢查三相電流對稱性合格後繼續。

4.三相短路應盡量裝在出口斷路器內側以免在實驗過程中斷路器誤跳引起電機絕緣損壞。

相關數據採集：轉子勵磁電流和電壓可在功率柜上或勵磁調節櫃電腦上直接讀取；定子電流測量計量的在機組電量採集或監控電腦上直接讀取；定子勵磁用電流在勵磁調節櫃電腦上直接讀取；保護和差動電流在發電機保護裝置上讀取，並注意其相位的正確性。