آموزشی
منحنی‌های زمان معکوس IEC؛ فرمول، انواع و روش انتخاب ضریب TMS با مثال
در منحنی زمان معکوس، زمان عملکرد رله اضافه‌جریان با افزایش جریان کوتاه‌تر می‌شود؛ یعنی خطای شدید فوری و اضافه‌جریان خفیف با تأخیر بیشتر قطع می‌شود. استاندارد IEC 60255-151 چهار منحنی معکوس رایج تعریف کرده که همگی از یک فرمول پیروی می‌کنند و فقط در دو ضریب k و α با هم تفاوت دارند. ضریب زمانی TMS هم کل منحنی را در محور زمان بالا و پایین می‌برد و ابزار اصلی هماهنگی رله‌های پشت سر هم است. در این مقاله فرمول، تفاوت منحنی‌ها و روش انتخاب TMS را با یک مثال عددی توضیح می‌دهیم.
چرا منحنی معکوس؟
دو دلیل اصلی برای استفاده از منحنی معکوس وجود دارد. اول، آسیب حرارتی تجهیزات با مربع جریان و زمان رابطه دارد؛ پس منطقی است که جریان‌های بزرگ‌تر سریع‌تر قطع شوند. دوم، در شبکه شعاعی جریان خطا هرچه به منبع نزدیک‌تر شویم بیشتر می‌شود؛ منحنی معکوس باعث می‌شود رله‌های نزدیک منبع در خطاهای نزدیک سریع باشند و در عین حال با رله‌های پایین‌دست هماهنگ بمانند.
فرمول منحنی‌های زمان معکوس IEC
t = TMS × k / ((I / Is)^α − 1)t زمان عملکرد بر حسب ثانیه، I جریان اندازه‌گیری‌شده، Is جریان تنظیم (Pickup)، TMS ضریب زمانی و k و α ضرایب ثابت هر منحنی.
| منحنی IEC | نام انگلیسی | k | α | رفتار |
|---|---|---|---|---|
| معکوس معمولی | Standard Inverse | 0.14 | 0.02 | شیب ملایم؛ مناسب وقتی جریان خطا در طول فیدر تغییر زیادی ندارد |
| بسیار معکوس | Very Inverse | 13.5 | 1 | شیب بیشتر؛ مناسب وقتی جریان خطا با فاصله از منبع به‌شدت کم می‌شود |
| فوق‌العاده معکوس | Extremely Inverse | 80 | 2 | شیب بسیار زیاد؛ هماهنگی بهتر با فیوزها و تحمل جریان هجومی |
| معکوس طولانی | Long Time Inverse | 120 | 1 | تأخیر طولانی؛ مناسب حفاظت اضافه‌بار |
مثال عددی: زمان عملکرد با منحنی معکوس معمولی
فرض کنید جریان تنظیم رله یک فیدر Is = 400 آمپر (اولیه)، منحنی معکوس معمولی و TMS = 0.2 باشد. اگر جریان خطا ۴۰۰۰ آمپر شود، نسبت I/Is برابر ۱۰ است:
t = 0.2 × 0.14 / (10^0.02 − 1) ≈ 0.2 × 0.14 / 0.0471 ≈ 0.59 sبا همین تنظیم، اگر جریان خطا ۲۰۰۰ آمپر (I/Is = 5) باشد، زمان عملکرد حدود ۰٫۸۵ ثانیه می‌شود؛ یعنی خطای ضعیف‌تر با تأخیر بیشتر قطع می‌شود.
| I / Is | معکوس معمولی | بسیار معکوس | فوق‌العاده معکوس |
|---|---|---|---|
| 2 | ≈ 2.01 s | ≈ 2.70 s | ≈ 5.33 s |
| 5 | ≈ 0.86 s | ≈ 0.68 s | ≈ 0.67 s |
| 10 | ≈ 0.59 s | ≈ 0.30 s | ≈ 0.16 s |
| 20 | ≈ 0.45 s | ≈ 0.14 s | ≈ 0.04 s |
جدول نشان می‌دهد چرا منحنی‌های پرشیب‌تر برای خطاهای شدید بسیار سریع‌ترند اما در اضافه‌جریان‌های کم صبر بیشتری می‌کنند؛ ویژگی‌ای که هم برای هماهنگی با فیوز و هم برای جلوگیری از قطع در جریان هجومی ترانسفورماتور یا راه‌اندازی موتور مفید است.
TMS چیست و چگونه انتخاب می‌شود؟
TMS (Time Multiplier Setting) ضریبی است که زمان به‌دست‌آمده از منحنی را در خود ضرب می‌کند. شکل منحنی ثابت می‌ماند و فقط در محور زمان جابه‌جا می‌شود. TMS کوچک‌تر یعنی رله سریع‌تر.
- از پایین‌دست‌ترین رله شروع کنید و کمترین TMS ممکن را برای آن انتخاب کنید.
- حداکثر جریان خطای محل نصب رله پایین‌دست را محاسبه کنید.
- زمان عملکرد رله پایین‌دست را در این جریان به‌دست آورید و حاشیه هماهنگی را به آن اضافه کنید؛ این حاشیه زمان قطع کلید، خطای زمانی رله‌ها و یک حاشیه ایمنی را پوشش می‌دهد و در عمل معمولاً حدود ۰٫۳ تا ۰٫۴ ثانیه برای رله‌های نیومریکال در نظر گرفته می‌شود.
- TMS رله بالادست را طوری انتخاب کنید که در همان جریان، زمان عملکردش برابر یا بیشتر از مقدار به‌دست‌آمده باشد.
- این کار را برای همه رله‌ها تا منبع تکرار کنید و منحنی‌ها را روی یک نمودار زمان–جریان بررسی کنید.
کدام منحنی را انتخاب کنیم؟
| وضعیت شبکه یا هدف | منحنی پیشنهادی رایج |
|---|---|
| جریان خطا در طول فیدر تقریباً ثابت است | معکوس معمولی |
| جریان خطا با فاصله از پست به‌شدت کاهش می‌یابد | بسیار معکوس |
| هماهنگی با فیوزهای پایین‌دست یا تحمل جریان هجومی | فوق‌العاده معکوس |
| حفاظت اضافه‌بار تجهیزات | معکوس طولانی |
جمع‌بندی
همه منحنی‌های معکوس IEC از فرمول t = TMS × k / ((I/Is)^α − 1) پیروی می‌کنند و تفاوتشان در شیب است. منحنی را بر اساس رفتار جریان خطا و تجهیزات پایین‌دست انتخاب کنید و با TMS حاشیه هماهنگی کافی میان رله‌ها بسازید. رله‌های نیومریکال امکان انتخاب منحنی و تنظیم دقیق TMS را از صفحه جلو یا نرم‌افزار فراهم می‌کنند.
گام بعدی: اصول پایه را در راهنمای رله اضافه‌جریان مرور کنید یا برگه مشخصات OCR-P101 را دریافت کنید.
پرسش‌های متداول
هر دو ضریب زمانی منحنی هستند. TMS اصطلاح رایج در منحنی‌های IEC است و TDS (Time Dial Setting) بیشتر در منحنی‌های IEEE/ANSI به کار می‌رود. مفهوم یکسان است اما محدوده و فرمول منحنی‌ها متفاوت است.
حاشیه باید زمان قطع کلید، خطای زمانی رله‌ها و یک حاشیه ایمنی را پوشش دهد. در عمل برای رله‌های نیومریکال معمولاً حدود ۰٫۳ تا ۰٫۴ ثانیه در نظر گرفته می‌شود، اما مقدار نهایی را دستورالعمل شرکت برق و مطالعه هماهنگی تعیین می‌کند.
ممکن است، اما معمولاً توصیه می‌شود رله‌های پشت سر هم از یک خانواده منحنی استفاده کنند تا منحنی‌ها در محدوده جریان خطا یکدیگر را قطع نکنند و هماهنگی در همه جریان‌ها حفظ شود.
