حاسبة تيار القصر التقريبي (تقدير مبسط)

الشرح النظري

ما هو تيار القصر؟

عند حدوث قصر (اتصال مباشر بين الأطوار) لا تعيق التيار إلا معاوقة المصدر والمحول والكابلات، وهي صغيرة جدًا، فيرتفع التيار إلى عشرات أضعاف تيار الحمل في أجزاء من الثانية. تخيل فتح صنبور ماء كبير مباشرة على خزان مرتفع: لا شيء يحد من الجريان إلا حجم الأنبوب.

الطريقة المبسطة عند ثانوي المحول

يُعطى المحول معاوقة قصر u_k% (مثل 5%)، وتعني أن جهد 5% من المقنن يُحدث تيار الحمل الكامل عند قصر الثانوي. لذلك تيار القصر عند الثانوي بافتراض شبكة قوية جدًا: I_sc = I_n / u_k = S / (√3·V·u_k). فمحول 1000 kVA عند 400 V وu_k = 5% يعطي 28.9 kA، أي 20 مثل تياره المقنن 1443 A. وإذا كانت الشبكة المغذية محدودة بمستوى قصر S_k يُجمع الجهدان على التوالي: 1/S_sc = 1/S_sc,tr + 1/S_k فيقل التيار.

الطريقة بالمعاوقة

إذا عرفت المعاوقة الكلية Z من المصدر حتى نقطة العطل (مجموع معاوقات الشبكة والمحول والكابل) فإن I_sc = V/(√3·Z) للقصر الثلاثي المتماثل.

لماذا يهم الحساب؟

يجب أن تتحمل القواطع واللوحات والقضبان تيار القصر حراريًا (قيمة I²t) وكهروميكانيكيًا (قوة الذروة)، وأن تكون قدرة قطع القاطع أكبر منه. وتستخدم المعاوقة في تنسيق الحماية وضبط المرحلات.

حدود النموذج وتنبيه مهم

هذه الأداة تقديرية: تفترض قصرًا ثلاثيًا متماثلًا (bolted) مباشرًا عند أطراف الثانوي، وتهمل مقاومة الكابلات وإسهام المحركات المغذية للعطل ونسبة R/X ومعاملات الجهد (c في IEC 60909) والقيم القصوى والدنيا، وتهمل لا تماثل العطل (أحادي الطور-أرضي وثنائي) الذي قد يكون أكبر أو أصغر. لذلك لا تستخدمها لاختيار قدرة القطع أو ضبط المرحلات؛ استخدم دراسة قصر معتمدة وفق IEC 60909 أو ANSI/IEEE C37 أو ما تفرضه الجهة المشغلة.

الأخطاء الشائعة

الخلط بين S المقنن للمحول وقدرة القصر، وإدخال u_k كنسبة (0.05) بدل النسبة المئوية (5)، واستخدام جهد الطور مع √3، ونسيان أن الشبكة الضعيفة تخفض التيار.

أين يُستخدم هذا التقدير؟

يستعمله المصممون للتحقق الأولي من أن قدرة القطع للقاطع المخطط (مثل 25 أو 36 أو 50 kA) أكبر من تيار القصر المتوقع عند اللوحة، ولمعرفة الفرق بين لوحة قريبة من المحول (تيار قصر عالٍ) وأخرى بعيدة بكابل طويل (تيار قصر أقل). كما يعين على فهم لماذا تُركب محولات التوزيع الكبيرة جدًا بمعاوقة قصر أعلى لتحديد تيار العطل. وفي الدراسات الفعلية تُحسب حالتان: قصوى لاختيار القواطع ودنيا لضمان حساسية الحماية للأعطال الضعيفة.

المعادلات المستخدمة

تعريف الرموز والوحدات

تعمّق أكثر