מכל הסוגים של תהליכי מעבר, הנפוצים ביותר הם תהליכים הנגרמים ע"י קצרים במערכת הספקת חשמל וגם חיבור חוזר וניתוק של מעגל מקוצר.
קצר הינו חיבור בין פאזות ובין פאזות ואדמה שלא צפוי מראש ע"י תנאי פעולה נורמליים. במערכות בעלות ניוטרלים מבודדים או ניוטרלים המוארקים דרך ציוד קיזוז מיוחדים, קצר פאזה אחת לאדמה מכנים קצר רגיל. בסוג קצר כזה העברת זרם מותנה בעיקר ע"י קיבול פאזה ביחס לאדמה.
בדרך כלל במקום קצר, מופיעה התנגדות מעבר כלשהי. התנגדות מורכבת מהתנגדות קשת חשמלית והתנגדויות רכיבים אחרים אשר מהוות דרכים עבור זרם מפאזה אחת לשניה או מפאזה לאדמה.
בקשר בין פאזות התנגדות מעבר מוגדרת בעיקר ע"י קשת חשמלית מפני שזרם קשת ואורך קשת משתנים בתהליך קצר, התנגדות קשת גם משתנה לאורך זמן.
יש להתנגדות ערך מינימלי בהתחלת תהליכי מעבר, כאשר זרם בקשת משיג ערך גדול ביותר, אבל אורך הקשת מינימלי. במשך פרק זמן התנגדות קשת עולה מהר.
בכמה מקרים התנגדויות המעבר יכולות להיות קטנות מאד, ובפרקטיקה יש אפשרות להזניח אותם. סוג קצר כזה מכנים קצר ברזלי.
בתנאים אחרים זהים, זרם קצר , ברזלי יותר מזרם שיש בתנאי התנגדות המעבר. לכן כאשר נדרש למצוא ערכים זרמי קצר הגדולים ביותר מניחים תנאים הגרועים ביותר ומניחים שבמקום קצר חסרות התנגדויות מעבר כלשהם.
במערכות תלת-פאזיות בעלות ניוטרל הארקה מבדילים סוגי קצרים עיקריים הבאים בנקודה אחת:
- תלת פאזי.
- דו פאזי.
- חד פאזי.
- דו פאזי לאדמה.
קצר תלת פאזי : מתרחש כאשר המגע הוא בין כל שלושת המופעים. קצר זה הינו הנדיר ביותר אך
גם החזר והחמור ביותר.
קצר דו פאזי : מתרחש כאשר יש מגע בין שני מוליכים.
קצר חד פאזי : מתרחש כאשר המגע הוא בין מוליך המופע לאדמה. קצר זה הוא השכיח ביותר.
קצר דו פאזי : מתרחש כאשר יש מגע בין שני מוליכי מופע לאדמה.
גודלו של זרם הקצר תלוי בגורמים הבאים:
- גודל ההספק של מקור הקצר.
- המרחק בין מקור ההזנה לבין נקודת הקצר במתקן.
- סוג הקצר.
בחישוב זרם הקצר נשתמש בזרם קצר תלת מופעי, מכיוון שזהו הקצר החזק ביותר, וכאשר המבטח יעמוד בזרם קצר זה הוא יעמוד גם בזרמים נמוכים יותר.
זרם הלם – הערך המירבי של זרם הקצר נקרא זרם הלם, והוא מופיע כעבור חצי מחזור מרגע הופעת הקצר.
זרם ההלם הוא הגורם להרס הבידוד, למגעים דבוקים ולהצתת הקשת מחדש. לכן בעת חישוב הציוד יש להביא בחשבון את גודל זרם ההלם.
בחישובי זרמי קצר כאשר הספק השנאים הוא מעל 500 KVA ניתן להזניח את ההתנגדות הטהורה ברכיבי המערכת למעט התנגדות כבלים, כלומר התנגדות השנאים במערכת שלנו הינה אפסית וניתן להזניחה כך שנקבל Z=X , אולם לשם דיוק בחישובי הפרוייקט יש להתחשב בכל ההתנגדויות הטהורות של רכיבי המערכת.
חישוב זרמי קצר
זרם קצר הינו תופעה לא רצויה במעגלים חשמליים אולם בלתי נפרדת מהם וזאת בגלל הסיבה כי
בכל מעגל חשמלי אשר אנו מתכננים עלינו לקחת בחשבון את זרם הקצר היכול להתפתח במערכת
בשלושה אופנים כדלקמן :
זרם קצר תלת מופעי :
עלינו לחשב זרם זה על מנת לקבוע את כושר הניתוק של המבטח המגן על מוליכי המעגל .
זרם קצר זה מחושב על פי הנוסחא הבאה :
כאשר :
Unom – מתח נומינלי בנקודת הקצר.
Z.k – עכבת הקצר.
הערך 1.1 הינו מקדם סטיית המתח המותרת מעל המתח הנקוב דהיינו ערך של % 10 .
עכבת הקצר מחושבת על פי הנוסחא הבאה :
Z.k = R.k + JX.k [Ω]
זרם הלם :
זרם זה משמש לקביעת העמידות של הציוד החשמלי , זאת אומרת ציוד חשמלי הנבחר חייב להיות בנוי בצורה כזו שיוכל לשאת זרם הלם לפרק זמן מוקצב.
זרם הלם הוא הזרם הגבוה במעגל והינו זרם ראשוני בהתרחשות קצר.
את זרם ההלם מחשבים על פי הנוסחא הבאה :
K.shock – הינו מקדם הלם אשר מחושב על פי הנוסחא הבאה :
( 6.14.4 ) K.shock = ∑R.total / ∑X.total
להלן מובאת טבלה המייצגת את הערכים האופיניים ל – K.shock .
טבלה 1 – ערכים אופיינים ל- K.shock.
| ∑R/∑X | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1 | 1.1 | 1.2 |
| K.shock | 2 | 1.72 | 1.54 | 1.4 | 1.31 | 1.22 | 1.19 | 1.13 | 1.11 | 1.09 | 1.07 | 1.05 | 1.03 |
זרם קצר חד פאזי :
אנו מודדים זרם זה על מנת שנוכל לקבוע את זמן הניתוק של המבטח המגן על מוליכי המעגל מבחינה תרמית,כלומר בעת התרחשות קתר במעגל מתפתח חום גבוה על מוליכי המעגל עקב זרם הקצר תפקידו של המבטח הוא לנתק את המעגל בהגיעו לטמפרטורה מסויימת הנקבעת ע"י היצרן של אותו מבטח. לסיכום מבטח זה נועד לנתק את המעגל מבחינה תרמית.
הדמייה וחיזוי של זרם הקצר ניתנים בזמן בדיקת חשמל שעורך חשמלאי בודק חשמל מוסמך.
