קצת ידע כללי

קצת ידע כללי

חשמל הוא קבוצה של תופעות פיזיקליות הקשורות לנוכחות ולתנועה של מטען חשמלי. נוכחות של מטען חשמלי, אשר יכול להיות חיובי או שלילי, מייצרת שדה חשמלי. כל חלקיק טעון חשמלית יכול לגרום לתופעות חשמליות, אך בטבע רוב התופעות החשמליות נובעות מהמטען החשמלי של אלקטרונים ופרוטונים בלבד.
התנועה של מטענים חשמליים היא זרם חשמלי ומייצרת שדה מגנטי. תופעות החשמל והמגנטיות קשורות זו בזו, ויחדיו נחשבות לכוח יסודי בטבע, כלומר כוח שלא ניתן לתאר אותו כתוצאה של כוחות אחרים, וקרוי הכוח האלקטרומגנטי. תופעות נפוצות רבות קשורות בחשמל, כגון ברקים, חשמל סטטי, ועוד.

לחומרים שונים תכונות חשמליות שונות, בשל אופן חלוקת ופיזור האלקטרונים בתוכם. ישנם חומרים, מתכות בעיקר, המכילים אלקטרונים חופשיים – אלקטרונים שאינם בקשר הדוק לאטומים – שמאפשרים תנועה של האלקטרונים בתוכם, תופעה הקרויה זרם חשמלי. חומרים כאלו מכונים מוליכים, על שם יכולתם להוליך חשמל.
חומרים אחרים ניחנים ביכולת לצבור עודף או חוסר של אלקטרונים, אך מגלים התנגדות לזרימה חופשית של אלקטרונים, והם קרויים חומרים מבודדים. כך ניתן לראות בחוטי החשמל בבתים חומר מוליך – על פי רוב נחושת – העטוף בפלסטיק מבודד, על מנת למנוע זליגה מסוכנת של אלקטרונים מהחוט.

במצבו הבסיסי אטום מאוזן בין מטען חיובי לשלילי, אך בחומרים מבודדים ניתן להחסיר או להוסיף אלקטרונים. בשני המקרים נבנה עודף של מטען, שלילי בהוספת אלקטרונים, וחיובי בהסרתם. בשל כוחות הדחייה והמשיכה, עודף זה שואף למצב של איזון: אם נצמיד חומר המכיל עודף לחומר בו קיים חוסר ינועו האלקטרונים מהעודף לחוסר, כלומר ייווצר זרם חשמל. גם אם נחבר חומר מוליך בין עודף לחוסר תיווצר תנועה זו. כך מתחולל זרם חשמלי במוליך.
את שני סוגי המטען החשמלי מסמנים למשל על סוללות, שבקצה אחד יש כמות גדולה יותר של אלקטרונים והוא מסומן במינוס (-) והקצה הנגדי, בו ישנו מספר קטן יותר של אלקטרונים מסומן בפלוס (+). מטענם של האלקטרונים מוגדר כשלילי, ובלב גרעין האטום קיימים פרוטונים, שמטענם מוגדר כחיובי. להבדיל מהאלקטרונים, בלב האטום פועל כוח נוסף, הכוח החזק, שכובל את גרעין האטום ומונע לרוב מהפרוטונים לנוע כמו האלקטרונים.

הזרם החשמלי

הזרם חשמלי הוא גודל המטען העובר בשטח חתך (או בתיל) ביחידת זמן. כיוון הזרם במוליך הוא מפוטנציאל גבוה לפוטנציאל נמוך (למשל, מפוטנציאלי חיובי לפוטנציאל שלילי).[2] מהגדרה זו של הזרם, נובע שכיוון הזרם יהיה תמיד בכיוון שבו היו נעים מטענים חיוביים, ולכן כיוון הזרם במתכת יהיה הפוך לזה של תנועת האלקטרונים. זרם שגודלו קבוע בזמן נקרא זרם ישר וזרם שמשתנה בזמן באופן מחזורי נקרא זרם חילופין. נוהגים לסמן את הזרם באות I והוא נמדד במערכת היחידות הבינלאומית ביחידות של אמפר (על שם אנדרה מרי אמפר).

בעת חיבור מוליך לשתי נקודות שביניהן קיים מתח חשמלי, למשל חיבור תיל מוליך בין שני מוליכים טעונים בעלי פוטנציאלים שונים, יזרמו בתיל המוליך מטענים מהגוף בעל הפוטנציאל הגדול יותר לגוף בעל הפוטנציאל הקטן יותר, עד שהפוטנציאלים בשני הגופים ישתוו. קצב תנועת המטענים בזמן נקרא זרם חשמלי, ובמקרה המתואר לעיל הוא יתרחש לזמן קצר. על מנת ליצור זרם חשמלי לאורך זמן יש צורך בכוח אלקטרו מניע – גורם שישמור על מתח קבוע בין שתי נקודות. הכוח האלקטרו מניע (בקיצור: כא"מ) הוא העבודה החיצונית שיש להשקיע על יחידת מטען על מנת ליצור הפרש פוטנציאלים בין שני הדקים מנותקים. בסוללה חשמלית, למשל, הכא"מ נוצר על ידי הפרדת מטענים חיוביים משליליים באמצעות תגובה כימית עם אלקטרודות אליהן מחוברים ההדקים. התקן שיוצר כא"מ בין שני הדקים נקרא מקור מתח. ההדק שבו הפוטנציאל גדול יותר מסומן ב־+ והאחר מסומן ב־-. הארקה היא חיבור לאדמה, והיא משמשת הן כנקודת ייחוס לפוטנציאל החשמלי והן כאמצעי להגנה מפני הצטברות מטען גדולה מדי.

ניתן לתאר את תנועת המטענים במרחב גם בדרך מעט שונה: לכל נקודה במרחב מיוחס וקטור צפיפות זרם המוגדר כמכפלת צפיפות המטען בנקודה במהירותו. כיוון שבתורה הקלאסית מטען אינו יכול להיעלם במקום אחד ולהופיע במקום אחר, צפיפות המטען מקיימת משוואת רציפות כך שצפיפות הזרם היא השטף של צפיפות המטען.

הזרם החשמלי

הארקה וחשיבותה

הארקה וחשיבותה

הַאֲרָקָה היא חיבור חשמלי מלאכותי בין גוף מוליך, שמבודד חשמלית מכדור הארץ, לבין כדור הארץ. תוצאת ההארקה היא כי הגוף המוארק יימצא באותו פוטנציאל חשמלי בו נמצא כדור הארץ באזור ההארקה, וזרם חשמלי יזרום דרך הארקה במקום דרך גופים אחרים בסביבה. לעיתים הארקה תפעיל אמצעי הגנה אחרים, אם קיימים, במערכת, כגון ממסר פחת.

מטרות מערכת הארקה הן:
טיחות חשמלית. מניעת עליית מתחי מגע, מתחי צעד והפרשי פוטנציאלים בין חלקים מתכתיים בזמן קצר, מעל הערכים הבטיחותיים. הגנה בפני זרמי יתר. יצירת מסלול בעל התנגדות נמוכה לזרמי הקצר (לולאת התקלה) כדי להבטיח ניתוק אוטומטי על ידי מבטח של מעגל שיש בו תקלה. הגנה בפני ברקים. ביצוע מעגל לזרם הברק עם מוליכות טובה בין מערכת קולטי ברקים לבין מערכת הארקה. הגנה על ציוד אלקטרוני רגיש. חיבור סיכוך מעגלים רגישים לשדות אלקטרומגנטיים להארקה והתקנת פסי הארקה מיוחדים בתוך הציוד המהווים נקודת יחוס בעלת פוטנציאל קבוע.
עקרון פעולה.

חיבור הארקה לקרקע
הארקה היא חיבור חשמלי בין גוף מוליך לכדור הארץ באמצעות מוליך חשמלי בעל התנגדות נמוכה. טיב ההארקה נמדד בהתנגדות הכוללת שבין הגוף לאדמה, וככל שזו קטנה יותר, ההארקה נחשבת לטובה יותר. זרם חשמלי נוטה לזרום היכן שההתנגדות נמוכה יותר, כך שאם זרם גבוה זורם במקביל, זאת אומרת, זורם דרך הארקה וזורם גם דרך תווך בעל התנגדות גבוהה יותר (כמו גוף האדם למשל) אז רוב הזרם יעבור בהארקה ולא בתווך בעל ההתנגדות הגבוהה יותר.
באופן שקול ניתן להסביר את פעולת ההארקה עם מתח חשמלי (פוטנציאל חשמלי): הארקה גורמת לגוף המוארק להימצא בשוויון פוטנציאלים עם האדמה. הפרש המתחים בין ההארקה לגוף המוליך תמיד גדול יותר מהפרש המתחים בין הגוף המוליך למוליך גרוע יותר שמחבר בינו לבין האדמה, ולכן זרם חשמלי זורם דרך ההארקה ולא דרך המוליך הגרוע.
שוויון הפוטנציאלים עם האדמה יכול כשלעצמו לשמש תכונה רצויה במעגל חשמלי, ולכך שימושים רבים.

מטרות מערכת הארקה הן:   בטיחות חשמלית. מניעת עליית מתחי מגע, מתחי צעד והפרשי פוטנציאלים בין חלקים מתכתיים בזמן קצר, מעל הערכים הבטיחותיים. הגנה בפני זרמי יתר. יצירת מסלול בעל התנגדות נמוכה לזרמי הקצר (לולאת התקלה) כדי להבטיח ניתוק אוטומטי על ידי מבטח של מעגל שיש בו תקלה. הגנה בפני ברקים. ביצוע מעגל לזרם הברק עם מוליכות טובה בין מערכת קולטי ברקים לבין מערכת הארקה. הגנה על ציוד אלקטרוני רגיש. חיבור סיכוך מעגלים רגישים לשדות אלקטרומגנטיים להארקה והתקנת פסי הארקה מיוחדים בתוך הציוד המהווים נקודת יחוס בעלת פוטנציאל קבוע. עקרון פעולה

חיבור הארקה לקרקע

הארקה היא חיבור חשמלי בין גוף מוליך לכדור הארץ באמצעות מוליך חשמלי בעל התנגדות נמוכה. טיב ההארקה נמדד בהתנגדות הכוללת שבין הגוף לאדמה, וככל שזו קטנה יותר, ההארקה נחשבת לטובה יותר. זרם חשמלי נוטה לזרום היכן שההתנגדות נמוכה יותר, כך שאם זרם גבוה זורם במקביל, זאת אומרת, זורם דרך הארקה וזורם גם דרך תווך בעל התנגדות גבוהה יותר (כמו גוף האדם למשל) אז רוב הזרם יעבור בהארקה ולא בתווך בעל ההתנגדות הגבוהה יותר.

 

באופן שקול ניתן להסביר את פעולת ההארקה עם מתח חשמלי (פוטנציאל חשמלי): הארקה גורמת לגוף המוארק להימצא בשוויון פוטנציאלים עם האדמה. הפרש המתחים בין ההארקה לגוף המוליך תמיד גדול יותר מהפרש המתחים בין הגוף המוליך למוליך גרוע יותר שמחבר בינו לבין האדמה, ולכן זרם חשמלי זורם דרך ההארקה ולא דרך המוליך הגרוע.

 

שוויון הפוטנציאלים עם האדמה יכול כשלעצמו לשמש תכונה רצויה במעגל חשמלי, ולכך שימושים רבים.

מערכת תלת פאזית​

עקרונות פעולת המערכת
במערכת תלת־פאזית סימטרית, שלושה מוליכים נושאים זרם חילופין באותו תדר ואותה משרעת מתח ביחס לנקודה משותפת ("נקודת האפס"), אך עם הפרש מופע של שליש אורך הגל. הנקודה המשותפת מיוחסת בדרך כלל לקרקע ולעיתים קרובות למוליך נושא זרם הנקרא ניוטרל (או אפס). בשל הפרש המופע, המתח על כל מוליך מגיע לשיאו בשליש של מחזור לאחר אחד המוליכים האחרים ושליש של מחזור לפני המוליך האחר. עיכוב מופע זה יוצר הפרש מתחים קבוע בין המוליכים המאפשר הפעלת מכשירים חשמליים. זה גם מאפשר לייצר שדה מגנטי מסתובב במנוע חשמלי וליצור סידורי פאזה אחרים (חד/דו מופעי) באמצעות שנאים. המתח בין המוליכים נקרא "מתח שלוב", ואילו המתח בין המוליכים לנקודת היחוס נקרא "מתח פאזי".
מערכת שלושת השלבים הסימטריים המתוארת לעיל נקראת פשוט מערכות תלת־פאזיות, כי אף על פי שניתן לתכנן וליישם מערכות כוח תלת־פאזי אסימטריות (כלומר, עם מתח לא שווה או הפרשי פאזה לא סימטריים), הן אינן משמשות בפועל כי הן חסרות את היתרונות החשובים ביותר של מערכות סימטריות.
במערכת תלת־פאזית המזינה עומס מאוזן וליניארי, סכום הזרמים הרגעי של שלושת המוליכים הוא אפס. במילים אחרות, הזרם בכל מוליך שווה בגודלו לסכום הזרמים בשניים האחרים, אך עם סימן הפוך. נתיב ההחזרה של הזרם בכל מוליך פאזה הוא שני המוליכים האחרים.


העברת אנרגיה יעילה יותר – במערכת חד־פאזית (אנ') המעגל הבסיסי מקשר בין מקור המתח לעומס באמצעות שני מוליכים. מערכת תלת־פאזית ניתנת לתיאור כשלושה מעגלים חד־פאזיים, אך במערכת סימטרית סכום הזרמים כאמור הוא אפס, כלומר ניתן לוותר על מוליך הניוטרל. המשמעות היא שמערכת תלת־פאזית יכולה להעביר כמות אנרגיה גדולה פי 3 ממערכת חד־פאזית, אך עם כמות מוליכים גדולה פי 1.5 בלבד. מעבר לחיסכון בכמות המוליכים, הקטנת מספר המוליכים מתבטאת גם בהפסדי אנרגיה נמוכים יותר עקב ההתנגדות הקיימת במוליכים. שתי תכונות אלו הופכות למשמעותיות ביותר כשמדובר בהולכת כמויות גדולות של אנרגיה חשמלית.
גמישות – מערכת תלת־פאזית ניתנת לפיצול פשוט לשלוש מערכות חד־פאזיות. במקומות בהם צריכת האנרגיה נמוכה יחסית (כדוגמת מתקן חשמל דירתי) ניתן לבצע חיבור תלת־פאזי אשר מתפצל בתוך המתקן למעגלים חד־פאזיים, ללא צורך בציוד נוסף.
יתרונות לעומת מערכת זרם ישר
מערכות זרם חילופין ניתנות להשנאה, דבר בלתי אפשרי במערכות זרם ישר. המשמעות היא שמצד אחד ניתן להעלות את המתח של המערכת ובכך להקטין מאוד את הזרמים, ומהצד השני ניתן לקבל מגוון רחב של מתחים לשימושים שונים.
מיתוג מערכת זרם חילופין פשוט יחסית, מכיוון שבכל מחזור של גל המתח הוא עובר פעמיים בנקודת האפס (כלומר לא קיים מתח בין הדקי המתג), בעוד שבמעגלי זרם ישר למתח ערך קבוע וכל משך פעולת המיתוג קיים מתח בין הדקי המתג.

חסרונות
במערכת שבה נקודת הניוטרל אינה מיוצבת, המתחים הפאזיים למעשה אינם מוגדרים, ויכולים לפיכך להגיע לערכים גבוהים מאוד, מה שעלול לגרום לפריצה חשמלית.
בשל המבנה הפיזי של מוליכים במערכת תלת־פאזית והעובדה שמדובר בזרם חילופין, למערכת יש קיבוליות משמעותית שמשפיעה על התפקוד שלה. במערכת כזאת עשוי גם להתחולל קצר חשמלי קיבולי.
התחשמלות אפשרית בערכי מתח נמוכים יחסית למערכת זרם ישר.

מערכת תלת פאזית​

קצר חשמלי

קצר חשמלי

קצר חשמלי (ידוע גם בפשטות כקֶצֶר) נוצר כאשר שני מוליכים או יותר, בעלי פוטנציאל שונה נוגעים זה בזה. מגע לא צפוי זה מפעיל מעגל חשמלי עם התנגדות נמוכה ביותר, בו נוצר זרם גבוה מאוד יחסית למתוכנן שעלול לגרום להתחממות יתר, שרפה, התעוותות של חומרים, התחשמלות והתפוצצות. הקצר יכול להיווצר כתוצאה מבידוד שנהרס בתוך מכשיר, עקב מגע מקרי בין שני גופים שיש בינם הפרש פוטנציאלים או עקב חדירת חומר מוליך לתווך המבודד בין מוליכים חשמליים (כמו בחדירת מים למכשיר חשמלי).

גורמים אפשריים לקצר ודרכי מניעתם
מגע של גוף חיצוני במוליכים. דוגמאות נפוצות הן ענף עץ שנופל על חוטי חשמל עיליים וגורם למגע ביניהם, מגע של עגורן או משאבת בטון בחוטי חשמל עיליים, כניסה של מכרסם לתוך לוח חשמל ומגע בין גופו לבין המוליכים או אף כרסום של הבידוד, חדירה של חומר מוליך (למשל מים) למכשיר חשמלי.
מניעת תקלות אלו מתבצעת על ידי הרחקה של עצמים זרים מקווי חשמל עיליים – הרחקה מראש על ידי מרחקי בטיחות בבניה או הרחקה מונעת על ידי גיזום עצים. בלוחות חשמל ניתן למקם חומרים דוחי מכרסמים. המבנה של מכשירי חשמל מגן עליהם מפני מגע מקרי בחלקים החשמליים שלהם. מכשירים שאמורים לפעול בסביבה לחה או רטובה נאטמים נגד חדירת נוזלים.
הצטברות של אבק, לכלוך ולחות על בידוד חשמלי עלולה לגרום למעבר זרם על פני הבידוד. זרם כזה כשלעצמו אינו מהווה קצר, אך הוא גורם להתחממות מהירה והרס מהיר ביותר של הבידוד וכתוצאה מכך לקצר. תופעה זו מתרחשת על קווי מתח גבוה והטיפול במקרים עלה על ידי שטיפת המבודדים במים מזוקקים (למשל מתוך מסוק). התופעה הזאת מתרחשת גם על גבי כבלי הזנה גדולים אשר אין אליהם גישה, ובמקרים כאלה ניתן לאתר את הזרם באמצעות מד זליגה.
מגעים רופפים בנקודת החיבור עלולים לגרום לניצוצות שמהווים קשתות חשמליות קטנות. לאורך זמן הניצוצות מחממים את המוליכים לטמפרטורות גבוהות מאוד וגורמים להרס הבידוד ולקצר. תופעה זו נפוצה מאוד בחיבורי שקע תקע במיוחד אם ניתוק וחיבור של מכשירי חשמל לשקע נעשה לעיתים תכופות – במקרים כאלה מתרופפים מגעי הפליז שבתוך השקע, והניצוצות נוצרים בינם לבין הפינים של התקע. כדי למנוע תופעה זו יש למעט ככל האפשר ניתוק וחיבור מחדש של מכשירים חשמליים, או על ידי תכנון נכון של מתקן החשמל שמביא בחשבון את המיקום של כל המכשירים, או במקרה הפחות טוב על ידי שימוש במפצלים כחוצץ, דבר שיביא להופעת התקלה על גבי המפצל באופן גלוי לעין וניתן להחלפה בקלות, ולא בתוך השקע במקום נסתר. סימן ראשון מובהק להופעת התקלה יהיה עיוות של אחד החורים בשקע ו/או שינוי מקומי של הגוון.
מקור נפוץ נוסף לתקלה כזאת נמצא בלוחות חשמל, בנקודות החיבור של המוליכים בתוך הלוחות. על מנת למנוע תקלה זו בלוחות מומלץ לבצע בלוחות חשמל ביתיים חיזוק תקופתי (על ידי חשמלאי מוסמך). בלוחות מוסדיים מקובל לבצע צילום תרמוגרפי באמצעותו ניתן לראות מוקדי חימום בלוח שיכולים להצביע על מגעים רופפים.
העמסת יתר של מוליכים: מעבר זרם במוליכים חשמליים מובילה בהכרח להתחממותם. הבידוד של המוליכים עמיד לטמפרטורות נמוכות בהרבה מאלה שיכולות להיווצר במוליכים (בדרך כלל 70 או 90 מעלות צלזיוס, תלוי בסוג הבידוד). הזרם ה"מותר" במוליכים הוא הזרם שיעלה את הטמפרטורה של המוליך עד למרב האפשרי על פי סוג הבידוד. המוליך, לעומת זאת, יכול להעביר זרם גבוה בהרבה מהזרם המותר. העמסת יתר של המוליך מובילה בהכרח להרס הבידוד ולקצר. המניעה של העמסת יתר נעשית על ידי התקנת מבטח מתאים להגנה על המוליך.
ניתוק קצרים נעשה בדרך כלל על ידי מבטח. מבטחים מסוג נתיך מותקנים בדרך כלל בתוך מכשירי חשמל, ורכיבים אחרים של מערכות חשמל מוגנים מפני קצר באמצעות מבטחים "חצי אוטומטים"

תוצאות של קצר חשמלי,
התוצאות הנובעות מהופעת קצר חשמלי תלויות בעצמת זרם הקצר ובמשך הופעתו. שני גורמים אלה קובעים את כמות האנרגיה שזורמת במעגל החשמלי שנוצר. אנרגיה זו יכולה להופיע במספר צורות:

חום: הצתה של חומרים דליקים הסמוכים למעגל, התכה של חומרים כגון מתכות, התעוותות של חומרים פלסטיים.
אור: בעיקר כאשר כתוצאה מהקצר נוצרים זרמים חזקים באוויר. זרמים אלה מפיצים אור חזק (ראו גם קשת חשמלית).
שדות אלקטרומגנטיים רבי עצמה אשר מעוותים מתכות הנמצאות בקרבתם.

מערכת בית חכם

שליטה בביתכם מעולם לא הייתה פשוטה וקלה יותר,
באמצעות ממשק השליטה הייחודי שלנו, המתאים לכל גיל, תוכלו להגדיר בעצמכם תרחישי אוירה ומצבים שונים.

להגדיר תזמונים ושעוני שבת על תריסים, ווילונות, תאורה, מיזוג אויר, דוד, שקעי חשמל, ולשלב בקרת מערכות אבטחה ותקשורת המאפשרת לכם להינות מחוייה טכנולוגית אינסופית של שליטה ובקרה בתוך הבית ומכל מקום בו תיהיו בעולם.

 

מערכות חשמל – בית חכם

חשמלאי להתקנת מערכת בית חכם. התקנת בית חכם תאפשר לכם בתור דיירים ליהנות משליטה ובקרה מלאים על מערכות החשמל, המיזוג, החימום, המתגים, מכשירי החשמל ולתכנן בעזרת תכניות מובנות חכמות את ניהול אספקת וניהול רשת החשמל הביתית שלכם ללא מאמץ וללא דאגה. אצלנו בפאזה, נותני השירות הם מהטובים והאמינים ביותרת, כל משימה מקבלת את מלוא תשומת הלב וליווי לאורך כל הפרוייקט..
אנו מספקים שירות רחב בכל איזור גוש דן, ירושלים, מודיעין והסביבה.
אנו מבצעים את כל סוגי עבודות החשמלת החל מהתקנת גופי תאורה, עד להקמת תשתיות במיגזר הפרטי והעיסקי. בנוסף יינתן שירות בתחומי האחזקה והאינסטלציה כגון: סתימות, החלפת ברזים, תיקון של נזילות, החלפת פירזול ומנעולים, תיקון מכשירים לבנים(מכונות כבסה, מייבשים, מדיחי כלים, תנורי אפייה) ואיבחון תקלות ללא עלות.
אנו נישמח לשמוע מכם בכל עת וכמובן לעזור בכל דרך אפשרית.

מערכת בית חכם