Download
1 / 75
980 likes | 1.56k Views
זרם חשמלי. בטיחות ומתקני בטיחות. ערך חנדי ויטלי. חיבור מקבילי. חיבור טורי. סוגי חיבור במעגל חשמלי. השפעת זרם החשמל על גוף האדם. השפעת זרם החשמל על האדם וחומרת הפגיעה קשורה בשני גורמים עיקריים : א. עוצמת הזרם העובר בגוף : (ראה טבלה מס’ 1)
E N D
זרם חשמלי בטיחות ומתקני בטיחות ערך חנדי ויטלי
חיבור מקבילי חיבור טורי סוגי חיבור במעגל חשמלי
השפעת זרם החשמל על האדם וחומרת הפגיעה קשורה בשני גורמים עיקריים: א. עוצמת הזרם העובר בגוף:(ראה טבלה מס’ 1) עוצמת הזרם קובעת את חומרת התאונה והיא תלויה בשני גורמים אחרים: במתח ובהתנגדות החשמלית של המעגל כולל התנגדות הגוף (הנמוכה בגלל תנאי האקלים הלח בארץ ישראל), לכן אין לסמוך על עור האדם בארצנו כהגנה מפני מכות חשמל וודאי לא במקרים של מתח ב- 230 וולט. ב. אורך הזמן: בו עובר החשמל בגוף. לעיתים קורבן התאונה לא יכול להשתחרר מהגורם המחשמל בגלל לפיתתו עקב התכווצות השרירים בגופו, מצב כזה גורם להארכת זמן מעבר החשמל ומגדיל את עוצמת הפגיעה וההרס.
טבלה מס’ 1: השפעות עוצמת הזרם (הנמדד באמפרים) על גוף האדם. עוצמת הזרם (mA) ההשפעה על גוף האדם 1אין 2-8 מכת חשמל לא מכאיבה 8-15 מכת חשמל מכאיבה ויכולת תגובה 15-20 מכת חשמל מכאיבה- אין שליטה על השרירים 20-50 התכווצות שרירים חמורה ומכאיבה 50-100 פרפור בלב, הפסקת זרימת הדם 100 ומעלה כוויות חמורות ביותר ומוות
כיצד נגרמת מכת החשמל? בזמן תאונת חשמל נוצר מצב שבו עובר הזרם בגופו של הנפגע. כלומר: גוף האדם הופך לחלק מהמעגל החשמלי. איור מס’ 1: סגירת מעגל חשמלי דרך גוף האדם
כיצד נגרמת מכת החשמל ? איור מס’ 2: תקלה ראשונה בין מוליך האפס והאדמה הופכת להארקת שיטה לא מתוכננת, ואז בתקלה שנייה האדם מתחשמל.
כיצד נגרמת מכת החשמל ? איור מס’ 3: אדם מבודד מהרצפה אך נוגע בגופו מוליך כלשהו במבנה המחובר לרצפה.
כל המכשירים הביתיים מחוברים במקביל זה לזה.
I2 I1 962mA 481mA 9V 9V U=9V I=481mA I I1 + I2 = U2 U U1 = = כללי כללי חיבור מקבילי של צרכנים U=9V I=962mA
קיימות שתי סיבות עיקריות לעלייה חריגה בטמפרטורה במעגל חשמלי: עומס יתר קצר זרם גדול מדי התחממות חריגה ומסוכנת של חוטי החשמל
I2 I1 962mA 9V עליית הטמפרטורה במעגל החשמלי היא תופעה שכיחה. כאשר עובי המוליכים במעגל החשמלי מתאים לגודל הזרם,עולה הטמפרטורה במעלות בודדות. עלייה זו בטמפרטורה אינה מפריעה.אך כאשר נעשה שימוש לא נכון במכשירים חשמליים , או כתוצאה מתקלה, עליית הטמפרטורה של המוליכים הופכת לבעיה של ממש , ואף לסיכון בטיחותי. כאשר חלה עלייה גדולה מדי בעוצמת הזרם העובר במוליכים , עולה הטמפרטורה שלהם במעלות רבות. בטמפרטורות גבוהות כאלה המעטה הפלסטי של המוליכים ניתך, ויכול אף להישרף. שרפתו של המעטה הפלסטי יכולה לגרום להתלקחות של חומרים דליקים, שנמצאים בקרבת מקום, ולהתפשטות השרפה.
עומס יתר עומס יתר נוצר כאשר למעגל חשמלי מחוברים צרכנים בעלי הספק גדול יותר מיכולתם של מוליכי המעגל לשאת. התוצאה המיידית של העומס היא התחממות חריגה של המוליכים וכתוצאה ממנה התבלות מואצת של הבידוד, שמובילה לקצר. לעיתים נדירות עלולה גם לפרוץ שריפה כתוצאה מההתחממות החריגה של המוליכים.
קצר חשמלי קצר חשמלי יווצר כתוצאה מבידוד שנהרס בתוך מכשיר, או עקב מגע מקרי בין שני גופים שיש בינהם הפרש מתחים. ברגע שמופעל מעגל הקצר, מופיע זרם חשמלי גבוה ביותר, שמוגבל אך ורק על ידי ההתנגדות הפנימית של המעגל ויכולתו של מקור המתח לספק אנרגיה. בזרם זה עשויות לעבור כמויות גדולות של אנרגיה שעלולות לגרום למספר סוגי נזקים: - הרס פיזי של המכשיר, כתוצאה מהתכה הנגרמת מהחום המופק מהאנרגיה, או מהכוחות האלקטרו-דינמיים שנוצרים. - שריפה, שנגרמת כתוצאה מהחום. - התחשמלות, אם הקצר נגרם על ידי מגע אדם.
1 3 4 2
סוגי המבטחים קיימים שני סוגי המבטחים מגינים הן מפני קצר והן מפני עומס יתר. ההבדל העיקרי נעוץ בצורת ההגנה.
נתיך (פיוז בלועזית) הוא סוג של מבטח - רכיב חשמלי שנועד להגן מפני זרמי יתר: קצר או עומס יתר. עקרון הפעולה של נתיך הוא הפסקת הזרם על ידי ניתוק המעגל, כתוצאה מהתכת תיל מתכתי שנמצא בליבת הנתיך. נתיך יכול להגן על מעגל חשמלי אליו מחוברים מספר מכשירים, או להיות מותקן ישירות בתוך מכשיר ולהגן עליו בלבד. ההגנה של נתיך היא חד פעמית - לא ניתן לעשות שימוש חוזר בנתיך ש"נשרף", ויש להתקין נתיך חדש.
מבנה של נתיך נתיך יורכב תמיד ממעטפת העשויה מחומר מבודד, מסביב לתיל מוליך. החומר ממנו עשויה המעטפת תלוי בעוצמת הזרם הצפויה לעבור בנתיך, ובעצמת הזרם הצפויה במקרה של תקלה. בנתיכים לזרמים חלשים המעטפת עשויה בדרך כלל מחומרים פלסטיים (כמו בנתיכים ברכב) או מזכוכית (בנתיכים המגנים ישירות על מכשירים), ולזרמים חזקים (בדרך כלל מעל 25 אמפר) מחומרים קראמיים. התיל המהווה את החומר המוליך עשוי בדרך כלל מסגסוגת על בסיס נחושת. התווך בין התיל לבין המעטפת בנתיכים קטנים הוא אוויר, בעוד שבנתיכים לזרמים חזקים ממולא התווך בחול, על מנת למנוע התכה של חלקים אחרים בנתיך כתוצאה מהיווצרות קשת חשמלית וחיבור מחדש של המעגל.
בדרך כלל מותקן הנתיך בתוך בית נתיך, אשר מאפשר שליפה מהירה של הנתיך לצורך החלפתו.
נתיך - סיכום בליבו של הנתיך מצוי תיל מתכתי דק שבעת הופעת תקלה במעגל נוצר עליו חום והוא מותך, ועל ידי כך מנותקת התקלה ממקור הזרם. יתרונות אמינות גבוהה ביותר. למעשה כמעט שאין סיכוי לכך שבעת תקלה הנתיך לא יפעל. עלות נמוכה. חסרונות חד פעמי. נתיך שנשרף חייבים להחליפו על מנת להפעיל מחדש את המכשיר או המעגל.
מפסק אוטומטי מגנטי תרמי (מאמ"ת)
מפסק אוטומטי מגנטי תרמי מפסק אוטומטי מגנטי תרמי (מאמ"ת) הוא סוג של מבטח - רכיב חשמלי שנועד להגן מפני זרמי יתר: קצר או עומס יתר. עקרון הפעולה של המאמ"ת הוא הפסקת הזרם על ידי ניתוק המעגל, כתוצאה מפעולה מכאנית המתרחשת בתוכו. מאמ"ת משמש בדרך כלל להגן על מעגל חשמלי אליו מחוברים מספר מכשירים, אך לעיתים נדירות ניתן למצוא מכשירים שמותקן בהם מאמ"ת כהגנה פנימית. לאחר ניתוק המעגל או המכשיר על ידי המאמת ניתן לחברו מחדש פשוט על ידי הרמת מתג.
אופיין האופיין של מאמ"ת הוא גרף המתאר תוך כמה זמן יתנתק המאמ"ת בהתאם לזרם הזורם בו. האופיין הבסיסי מחולק לשלושה תחומים: זרם העבודה - הזרם אותו ניתן להעביר במאמ"ת לאורך זמן בלתי מוגבל מבלי שינותק המעגל (זרם זה נרשם באותיות In או Ir בהתאם לסוג המאמ"ת). זרם זה מהווה סף תחתון להגנה התרמית - ההגנה מפני עומס יתר. תחום ההגנה התרמית - בתחום זה הזרם גבוה מזרם העבודה, אולם אינו מופסק מיידית. הזמן עד לניתוק הזרם תלוי בעוצמתו. תחום ההגנה המגנטית- עצמת הזרם שמעבר לה יופעל מנגנון הניתוק באופן מיידי. עצמה זו צפויה להתקבל רק בזמן קצר במעגל. בנוסף לאלה מוגדר גם זרם הקצר של המאמ"ת - הזרם המקסימלי אותו יכול המאמ"ת לנתק. תכנון התקנה נכונה של מאמ"ת לא יאפשר מעבר של זרם בעוצמה כזאת דרכו.
סוגי מאמ"תים • החלוקה העיקרית היא חלוקה לפי המבנה ולחלוקה זו ישנן מספר חלוקות משנה. המבנה נקבע בעיקר על פי עצמת זרם העבודה שלהם: • מפסקים אוטומטיים זעירים (מא"ז, באנגלית נקרא MCB - Miniature Circuit Breaker): אלו הם מאמ"תים קטנים ואחידים בגודלם (רוחב 19 מ"מ). המנגנון שלהם פשוט יחסית ואינו ניתן לשינוי. מפסקים אלה משמשים עד לזרם של 100 אמפר ומחולקים חלוקה פנימית על פי אפיין העבודה: • אופיין B: מבצע ניתוק מיידי כאשר הזרם עולה מעל 3In. משמש למעגלים שאינם כוללים מכשירים עם מנועים. • אופיין C: מבצע ניתוק מיידי כאשר הזרם עולה מעל In5. משמש למעגלים בהם מותקנים מכשירים עם מנועים. • אופיין D: מבצע ניתוק מיידי כאשר הזרם עולה מעל In10-15 (מפסקים אלה נדירים יחסית). • מפסקים יצוקים (באנגלית MCCB - Moulded Case Circuit Breaker): מאמ"תים בהם ההגנה התרמית ובחלקם גם המגנטית ניתנת לכוונון. משמשים לזרמי עבודה עד 1000 אמפר. • מפסקי אוויר: לזרמי עבודה של עד 10,000 אמפר. בד"כ כל ההגנות ניתנות לכיוון, וכן ניתנות לכיוון השהיות בפעולת המפסק.
מבנה ועקרונות פעולה המאמ"ת מפסיק את הזרם על ידי ניתוק מגעים. בנוסף, מבצע המאמ"ת מספר פעולות שנועדו להבטיח את תקינותו והמשך פעולתו לאחר חידוש הזרם. פעולות אלה הן כיבוי הקשת החשמלית הנוצרת בתוכו עקב ניתוק המגעים והוצאת הגזים הלוהטים הנובעים מהקשת. ישנן מספר טכנולוגיות הנבדלות בניהן בפרטים קטנים לכל אחת מפעולות המאמ"ת, אולם העקרונות העומדים בבסיסן דומים: ניתוק עומס יתר: מתבצע על ידי מנגנון מכני המופעל על ידי פס דו-מתכת. במצב עבודה רגיל עובר הזרם בפס ללא השפעה, אולם כאשר הזרם עובר את הערך המותר מתעוות הפס ומפעיל מנגנון ניתוק. זהו מנגנון איטי, ומהירות הניתוק נקבעת מתוך עצמת זרם היתר. ניתוק קצר: במקרה זה המנגנון המכאני מופעל באמצעות אלקטרומגנט - ליבת ברזל סביבה כרוך מוליך בו עובר הזרם. עם התפתחות זרם קצר הליבה הופכת למגנט רב עצמה שמפעיל את מנגנון הניתוק. כיבוי קשת: כל הטכניקות הקיימות מנצלות את תופעת התפשטות הקשת לצורך כיבויה. במפסקים לזרמים קטנים מותקן בנתיב ההתפשטות הצפוי של הקשת "מסרק" מחומר מבודד ששובר את הקשת ובכך מוביל לכיבויה.
