طريقة استخدام الحاسبة
- تُدخَل قدرة المحول بالكيلوفولت أمبير، وجهد الثانوي خط-خط، وجهد الممانعة uk (Z%) من لوحة البيانات.
- يمكن إدخال خسائر الحمل Pk بالواط اختياريًا لتقسيم ممانعة المحول إلى مقاومة ومفاعلة.
- تُترك قيمة c عند 1.0 للمعادلة المباشرة، أو تُدخَل cmax من IEC 60909-0 لحساب التيار الأقصى. ويمكن إدخال مستوى القصر للشبكة الأعلى بالميغافولت أمبير.
- لمعرفة التيار عند لوحة توزيع يُفعَّل خيار الكابل وتُدخَل بياناته: الطول والمقطع والمادة وعدد الموصلات المتوازية والمفاعلة.
- يُقرأ تيار القصر عند أطراف المحول وعند نهاية الكابل، ويُقارن بسعة القطع للأجهزة.
طريقة الحساب: المعادلة
جهد الممانعة هو النسبة المئوية من الجهد المقنن التي تدفع التيار المقنن في المحول وأطرافه الثانوية مقصورة. لذلك يكون التيار عند تطبيق الجهد الكامل مساويًا لـ In مقسومًا على ممانعة المحول بالوحدة النسبية. وتحويل الممانعة إلى أوم على جانب الثانوي يسمح بجمع ممانعة الكابل والشبكة الأعلى جمعًا اتجاهيًا: المقاومة مع المقاومة والمفاعلة مع المفاعلة. ويؤخذ الكابل عند 20 °C لأن أدنى مقاومة له تعطي أعلى تيار قصر.
الرموز والوحدات
| الرمز | المعنى | الوحدة |
|---|---|---|
| S | القدرة المقننة للمحول | kVA |
| V | جهد الثانوي خط-خط | V |
| Z%, uk | ممانعة القصر للمحول (جهد الممانعة) | % |
| Pk | خسائر الحمل عند التيار المقنن | W |
| c | معامل الجهد (IEC 60909-0) | — |
| Ssc | قدرة القصر للشبكة الأعلى | MVA |
| L, A, n | طول مسار الكابل ومقطع الموصل وعدد الموصلات المتوازية | m, mm², — |
| x | مفاعلة الكابل لكل متر | mΩ/m |
مثال محلول
محول 1000 kVA بجهد ثانوي 400 V وممانعة Z = 5 % ومصدر لانهائي:
ومع افتراض خسائر حمل قدرها 10 500 W وكابل نحاسي بمقطع 240 mm² وطول 50 m (X = 0.08 mΩ/m) إلى اللوحة الرئيسية:
الافتراضات
- قصر ثلاثي متماثل مباشر (بلا مقاومة عند نقطة العطل) على جانب الجهد المنخفض.
- المصدر الأعلى لانهائي ما لم يُدخَل مستوى القصر له، وعندها يُعامل مفاعلةً صرفة.
- عند عدم إدخال خسائر الحمل تُعامل ممانعة المحول على أنها مفاعلة صرفة.
- مقاومة الكابل عند 20 °C من المقاومية (النحاس 0.017241 والألومنيوم 0.028264 Ω·mm²/m).
حدود الاستخدام
- تُهمل مساهمة المحركات التي تزيد تيار العطل الابتدائي.
- تُهمل مقاومة القوس الكهربائي التي تخفّض تيارات العطل الفعلية.
- لا تُحسب تيارات القصر أحادية الطور وتيارات عطل الأرضي اللازمة للتحقق من أزمنة الفصل.
- يجب أن تستند مقننات المعدات (Icu وIcw وتحمّل القيمة القصوى) إلى دراسة قصر وفق IEC 60909-0 ببيانات الشبكة الفعلية، بما في ذلك تيار الذروة ip والمركّبة المستمرة.
- المحولات المتوازية تضاعف تيار القصر؛ ولا تُدخَل بياناتها مجتمعةً إلا إذا كانت متماثلة وتتقاسم الحمل.
المراجع
معايير ومراجع تتناول هذا الموضوع؛ اعتمد الإصدار المعمول به في بلدك.
- IEC 60909-0، تيارات القصر في الأنظمة ثلاثية الطور للتيار المتناوب — حساب التيارات (معامل الجهد c وطريقة الممانعات).
- IEC 60076-5، محولات القدرة — القدرة على تحمّل القصر.
- IEC 60076-1، محولات القدرة — عام (جهد الممانعة وخسائر الحمل والسماحيات).
- IEC 60364-4-43، الحماية من التيار الزائد (سعة القطع لا تقل عن تيار القصر المتوقع).
- IEC 60364-4-41، الحماية من الصدمة الكهربائية (أزمنة الفصل باستخدام تيارات العطل).
- BS 7671، متطلبات التمديدات الكهربائية — اللائحة 434.1 (تحديد تيار القصر المتوقع).
أسئلة شائعة
لماذا تكون نتيجة المصدر اللانهائي هي التقدير الأول المعتاد؟
إهمال ممانعة الشبكة الأعلى يعطي أعلى تيار ممكن عند أطراف المحول، فيكون في جانب الأمان عند اختيار سعة القطع. وللشبكات الحقيقية ممانعة تخفّض التيار قليلًا، ويمكن إدخال مستوى القصر الذي تعطيه جهة التوزيع لاحتسابها.
ما معامل الجهد c؟
تضرب IEC 60909-0 الجهد الاسمي في معامل c لتغطية تغيّرات الجهد. وللتيارات القصوى في أنظمة الجهد المنخفض تكون cmax مساوية لـ 1.05 أو 1.10 حسب سماحية الجهد. أما المعادلة المباشرة فتستخدم c = 1.
هل تغيّر خسائر الحمل تيار القصر عند أطراف المحول؟
لا، فالتيار عند الأطراف يتوقف على مقدار الممانعة |Z| فقط. لكن تقسيم الممانعة إلى R وX يصبح مهمًا عند إضافة كابل، لأن ممانعة الكابل مقاومية في معظمها وتُجمع مع مقاومة المحول ومفاعلته كلٌّ على حدة.
لماذا يؤخذ الكابل عند 20 °C؟
الكابل البارد في أدنى مقاومة له، فيعطي أعلى تيار قصر، وهذا هو الأساس الصحيح للتحقق من سعة القطع. أما التحقق من أزمنة الفصل فيحتاج إلى أدنى تيار عطل مع الكابل عند درجة حرارة تشغيله.
ما مدى سرعة انخفاض التيار على طول الكابل؟
ينخفض بسرعة في الكابلات الصغيرة. ففي المثال يخفّض كابل نحاسي بمقطع 240 mm² وطول 50 m التيار من 28.87 kA إلى 17.84 kA. وقد يخفّض مسار طويل بكابل صغير تيار القصر إلى بضعة كيلوأمبيرات، فلا يكفي حينها للفصل المغناطيسي السريع.