نسبة X / R تعد من العوامل الحاسمة في تحديد خصائص تيارات القصر في الأنظمة الكهربائية ذات الجهد المنخفض، حيث تلعب دورًا رئيسيًا في تحديد الذروة لتيار العطل غير المتناظر (asymmetrical fault current).
في حالات الأعطال، قد يكون تيار العطل غير المتناظر أكبر بكثير من تيار العطل المتناظر (symmetrical fault current)، وتعتبر نسبة X / R (المفاعلة X إلى المقاومة R) مهمة للغاية في تحديد هذه الزيادة.
أنواع الأعطال وأثرها على تيار العطل:
- الأعطال الثلاثية الطور مع الأرض.
- الأعطال الثلاثية الطور.
- عطل خط مع الأرض.
- عطل خطين مع الأرض.
- عطل خط مع خط.
في جميع هذه الأنواع من الأعطال، يولد التيار القصر مستويات مرتفعة جدًا من التيار بسبب المقاومة المنخفضة لمرور التيار، مما يؤدي إلى توليد حرارة شديدة يمكن أن تتلف الأسلاك والمحولات وأنظمة العزل.
القانون المؤثر:
بموجب قانون أوم، حيث الجهد يساوي جداء الممانعة (impedance) بالتيار، عندما تكون الممانعة منخفضة جدًا (كما في حالات الأعطال) ويظل الجهد ثابتًا، يصبح التيار عاليًا جدًا، مما يؤدي إلى توليد حرارة عالية وتسبب أضرارًا كبيرة.
التأثيرات الناتجة:
- ارتفاع درجة حرارة المواد مثل الكابلات والمحولات.
- توليد قوى كهرديناميكية تؤدي إلى تأثيرات مدمرة، حيث تتناسب تلك القوى مع مربع التيار.
- استخدام القواطع الآلية والمنصهرات لحماية النظام من تيارات القصر. يجب أن تكون تلك القواطع دقيقة في تحديد مواصفاتها لمنع حدوث مشاكل إضافية في النظام الكهربائي.
المفاعلة والمقاومة في تيار التيار المتناوب (AC):
- في التيار المتناوب، تتكون الممانعة من عنصرين رئيسيين:
- المفاعلة (X): التي تعتمد على التردد (frequency) والتحريض (inductance).
- المقاومة الأومية (R): وهي المقاومة التي تواجه التيار أثناء مروره عبر المادة.
المفاعلة في النواقل تكون عادة عالية جدًا، خاصة في الملفات، حيث تؤدي إلى زيادة الممانعة.
تأثير نسبة X / R على شكل الموجة:
عند حدوث عطل، لن تكون موجة التيار هي موجة جيبية نقية، بل ستكون مزيجًا من موجة أسية (exponential) وموجة جيبية (sine wave). النتيجة هي تيار غير متناظر (asymmetrical fault current)، والذي ستكون ذروته أعلى من تيار العطل المتناظر.
تعتبر نسبة X / R ضرورية في تحديد الذروة لتيار العطل غير المتناظر، حيث أن قيمتها تعتمد على توقيت العطل في الموجة الكهربائية. هذا يجعل من الصعب التنبؤ بدقة بشكل الموجة الفعلي للعطل غير المتناظر، ولكنه دائمًا ما يكون أكبر من تيار العطل المتناظر.
