هي أداة أساسية في هندسة أنظمة الحماية الكهربائية. تُستخدم هذه المنحنيات لتحديد كيفية استجابة أجهزة الحماية (مثل القواطع الكهربائية والمرحلات) لتيارات الأعطال المختلفة مع مرور الوقت.
1. مقدمة عن منحنيات الزمن-تيار (TCC):
- منحنيات الزمن-تيار هي تمثيلات بيانية توضح العلاقة بين زمن استجابة جهاز الحماية (مثل القاطع الكهربائي أو المرحل) وشدة التيار المار عبره.
- تُستخدم هذه المنحنيات لضمان أن أجهزة الحماية تعمل بشكل صحيح في حالة حدوث أعطال مثل التيارات القصيرة (Short Circuits) أو التيارات الزائدة (Overloads).
2. أهمية منحنيات الزمن-تيار:
- تنسيق الحماية (Coordination): تساعد المنحنيات في تنسيق عمل أجهزة الحماية بحيث يتم فصل الجزء المعطوب فقط من الشبكة دون التأثير على الأجزاء الأخرى.
- تحديد زمن الاستجابة: تُستخدم لتحديد المدة التي يستغرقها جهاز الحماية للاستجابة عند تيار معين.
- تحسين كفاءة النظام: تضمن أن أجهزة الحماية تعمل بشكل موثوق وفعال، مما يقلل من خطر انقطاع التيار الكهربائي أو تلف المعدات.
3. مكونات منحنى الزمن-تيار:
- المحور الأفقي (التيار): يمثل شدة التيار المار عبر جهاز الحماية، وعادة ما يتم تمثيله بوحدة الأمبير (Amperes) أو مضاعفاتها.
- المحور الرأسي (الزمن): يمثل زمن استجابة جهاز الحماية، وعادة ما يتم تمثيله بوحدة الثواني (Seconds) أو أجزاء منها.
- المنحنيات: تُظهر المنحنيات كيفية تغير زمن الاستجابة مع تغير شدة التيار.
4. أنواع المنحنيات:
- منحنيات القواطع الكهربائية (Circuit Breaker Curves): توضح كيفية استجابة القواطع الكهربائية للتيارات الزائدة أو القصيرة.
- منحنيات المرحلات (Relay Curves): توضح كيفية استجابة المرحلات للتيارات الأعلى من القيمة المحددة.
- منحنيات الصمامات (Fuse Curves): توضح كيفية استجابة الصمامات للتيارات الزائدة.
5. خصائص المنحنيات:
- المنحنى العكسي (Inverse Curve): كلما زاد التيار، قل زمن الاستجابة. هذا النوع شائع في المرحلات والقواطع.
- المنحنى الثابت (Definite Time Curve): زمن الاستجابة ثابت بغض النظر عن شدة التيار.
- المنحنى التراكمي (Time-Delay Curve): زمن الاستجابة يعتمد على تراكم الطاقة الحرارية الناتجة عن التيار الزائد.
6. تطبيقات منحنيات الزمن-تيار:
- تنسيق الحماية: تُستخدم لضمان أن جهاز الحماية الأقرب إلى العطل يستجيب أولاً، مما يقلل من تأثير العطل على بقية الشبكة.
- تصميم أنظمة الحماية: تُستخدم في تصميم أنظمة الحماية لتحديد إعدادات القواطع والمرحلات.
- تحليل الأعطال: تُستخدم لتحليل كيفية استجابة النظام في حالة حدوث أعطال كهربائية.
7. كيفية قراءة المنحنيات:
- تحديد التيار: ابحث عن قيمة التيار على المحور الأفقي.
- تحديد الزمن: اتبع المنحنى لتحديد زمن الاستجابة المقابل للتيار المحدد.
- مقارنة المنحنيات: يمكن مقارنة منحنيات أجهزة الحماية المختلفة لضمان التنسيق الصحيح.
8. أمثلة عملية:
- مثال 1: إذا كان التيار الزائد يساوي 1000 أمبير، يمكن استخدام المنحنى لتحديد أن القاطع الكهربائي سيستغرق 0.1 ثانية للاستجابة.
- مثال 2: في حالة تيار قصير يساوي 5000 أمبير، يمكن أن يستغرق القاطع 0.01 ثانية فقط للاستجابة.
خاتمة:
منحنيات الزمن-تيار (TCC) هي أداة قوية لفهم وتصميم أنظمة الحماية الكهربائية. من خلال فهم هذه المنحنيات، يمكن للمهندسين ضمان أن أجهزة الحماية تعمل بشكل موثوق وفعال، مما يقلل من خطر الأعطال الكهربائية ويحسن كفاءة النظام.
