בטיחות בחשמל

בעידן הטכנולוגי, איכות החיים שלנו קשורה לשימוש במכשירי חשמל רבים.

בכל יום אנו מפעילים מספר רב של מכשירי חשמל בו זמנית, ולא רחוק היום שבו כל המכוניות שלנו ינועו על ידי חשמל.

המכשירים החשמליים בבית מחוברים במקביל ולכן ככל שמשתמשים במספר רב יותר של מכשירים בו זמנית, צריכת הזרם הכוללת של הבית גדלה.

חברת החשמל אחראית להקים תשתיות חשמל מתחנות הכוח אל הבתים, הזרם המירבי המותר בכל בית נקבע לפי היכולת של חוטי החשמל לשאת את הזרם מבלי להתחמם יתר על המידה.

עד לפני כמה שנים, תשתית החשמל בבית התאימה לעוצמת זרם של עד 25 אמפר, אך בתקופה הנוכחית ישנם מכשירי חשמל רבים יותר בבתים ולכן עוצמה זו כבר אינה מספיקה ונדרש היה להגדיל אותה מ-25 ל-40 אמפר.

אפשרות נוספת להגדלת עוצמת הזרם היא לחבר את הבית לחיבור תלת-פאזי שמשמעותו היא סלילה של 3 קווי חשמל אל הבית, כך שעוצמת הזרם הכוללת תגדל פי 3 ל-75 אמפר סה״כ (3X25 = 75 אמפר).

חשוב לדעת

זרם מעל 30mA נחשב מסוכן ויכול לגרום כיווץ שרירים, כוויות, הפרעות לפעילות הלב, קשיים בנשימה.

עור רטוב מקטין את ההתנגדות החשמלית (כ- Ω1000) ונדרש מתח נמוך יותר כדי להתחשמל.

בעור רטוב מתח מעל 50V נחשב מסוכן.

בכל מקרה של שימוש במכשירי חשמל יש לפעול לפי הוראות הבטיחות של אותו המכשיר.

חריגה מעוצמת הזרם הכוללת המותרת בבית עלולה להתרחש במקרים הבאים:

קצר חשמלי

קצר חשמלי הוא מצב שבו נוצר מגע ישיר בין חלקי מוליך חשופים, אשר כתוצאה ממנו ההתנגדות החשמלית קטנה באופן משמעותי ואילו עוצמת הזרם גדלה מאוד ועלולה לגרום לחימום רב מידי של החוטים.

בקצר חשמלי מוצא זרם החשמל “דרך קיצור” בעלת התנגדות נמוכה. למשל, במכשיר פגום יכול להיווצר מגע בין הכניסה והיציאה של מעגל החשמלי של המכשיר בלי לעבור דרך המכשיר עצמו.

למכשירים החשמליים יש התנגדות גדולה מזו של החוטים המוליכים ולכן כאשר נוצר מגע כזה, נוצר בעצם מעגל מקביל למכשיר, בעל התנגדות נמוכה מאוד שגורמת לזרם גבוה מאוד במעגל. כתוצאה מכך עלולים להיגרם נזקים שונים:

1. הרס פיזי של המכשיר כתוצאה מהחום הגבוה המופק.

2. שריפה שנגרמת מהחום.

3. התחשמלות.

אם ישנו ריח שרוף ממכשיר חשמלי כלשהו, יש לכבות אותו מיד על ידי ניתוקו מהחשמל. במקרים רבים, מומלץ לגשת ישירות אל ארון החשמל ולהוריד את מפסק החשמל.

מתי נוצר קצר חשמלי?

הסיבות להיווצרות הקצר רבות ומגוונות.

קצר חשמלי יכול להיווצר בארון החשמל, בחוטי חשמל בבית, בשקעי חשמל, בקופסאות חיבורים שבקירות ובמכשירי החשמל עצמם.

קצר עלול להיגרם כתוצאה מהתחממות יתר של חוטי חשמל, מתקלה במכשיר חשמלי או כתוצאה מחדירת נוזל למכשיר חשמלי.

כדי לטפל בקצר חשמלי יש לנתק את החשמל בבית ואת המוצר החשמלי שגרם לבעיה מהחשמל ובמידת הצורך להודיע לגורם מוסמך שיטפל בבעיה באופן מיידי. הטיפול בנושא החשמל בבית נדרש להתבצע על ידי חשמלאי שהוא בעל הכשרה והסמכה מתאימים לכך.

ישנם מכשירי חשמל בבית שעובדים עם מים כגון מכונת כביסה ומדיח כלים, נזילת מים מאותם מכשירים עלולה להיות מסוכנת ולגרום להתחשמלות ולכן לפני הטיפול במכשירים אלה חשוב לנתק את החשמל בבית לפני שמתקרבים אליהם או אל מים הנוזלים מהם.

קצר חשמלי הוא אירוע שעלול להסתיים באסון כבד

עומס יתר

עומס יתר נוצר כאשר מחברים צרכנים רבים באופן מקבילי זה לזה, על אותו חוט. כתוצאה מכך זורם בחוטי החשמל זרם גדול יותר מזה שביכולתם לשאת.

כתוצאה מהעברת חום לסביבה, במצב תקין, קצב התחממות החוטים שווה לקצב התקררותם. אם האיזון מופר וקצב ההתחממות גדול מקצב ההתקררות, קיימת סכנת התחממות יתר של המוליכים והמעטפת שלהם – חומר הבידוד.

התחממות חריגה של המוליכים עלולה לגרום להתבלות מואצת של הבידוד, וכתוצאה מכך לקצר. התחממות חריגה של חוטי חשמל עלולה לגרום לשריפה.

קצר או עומס יתר גורמים לזרם גדול מידי במעגל שיכול לגרום להתחממות חריגה ומסוכנת של חוטי החשמל ולשריפה

הסכנות הנגרמות כתוצאה מהתחשמלות (הרחבה)

הטבלה הבאה מרכזת את הנזקים העלולים להיגרם כתוצאה מהתחשמלות

אמצעי בטיחות בחשמל להגנה מפני עומס יתר וקצר

מבטח חשמלי הוא רכיב המותקן בכניסה למעגל חשמלי ומטרתו הגנה מפני עליה פתאומית בזרם מהמותר.

עלייה כזו יכולה להעיד על קצר חשמלי או עומס יתר והמבטח החשמלי מגן מפניהם על ידי הפסקת הזרם.

ישנם שני סוגים של מבטחים :

נתיך (פיוז)

מפסק אוטומטי מגנטי תרמי (מאמ"ת)

נתיך (פיוז)

מפסק אוטומטי מגנטי תרמי (מאמ"ת)

אמצעי בטיחות בבית למניעת התחשמלות

ממסר פחת

הארקה

ממסר פחת

הארקה

יישומים טכנולוגיים לתופעת המוליכות החשמלית

פוליגרף או “מכונת אמת”

פוליגרף הוא מכשיר אשר נועד לקלוט את תגובותיו הבלתי רצוניות של בן אדם כדי לבדוק אם הוא משקר.

הפוליגרף משמש בעיקר בחקירה פלילית, אך משמש גם במבדקי תעסוקה ובאבטחה. אמינות הפוליגרף, כמו גם לגיטימיות השימוש בו, שנויה במחלוקת.

מקור השם פוליגרף ביוונית, ומשמעו רב (פולי) רישום (גרף), מדובר במכשיר שהומצא בשנות ה-20 של המאה ה-20 בארצות הברית לצורך אבחון אמת או שקר.

הפוליגרף מבוסס על ההנחה שכאשר אדם משקר, מתרחשים בגופו שינויים פיזיולוגיים בלתי נשלטים כגון: עלייה בלחץ דם, שינוי בדופק ושינוי במוליכות החשמלית של העור.

ההנחה היא שאם האדם משקר, זיעתו מוגברת והולכתו גדלה.

גדר חשמלית

לתרגול המושגים מעגל טורי ומקבילי, צפו בסרט גדר חשמלית דרך אתר מוזיאון המדע בירושלים.

הפעילות מחזקת את ההבנה שגוף האדם מוליך זרם חשמלי, לכן חשוב לנקוט אמצעי הגנה כגון נעילת נעליים מבודדות כשמטפלים במכשירים חשמליים.

בטיחות בחשמל

בעידן הטכנולוגי, איכות החיים שלנו קשורה לשימוש במכשירי חשמל רבים.

בכל יום אנו מפעילים מספר רב של מכשירי חשמל בו זמנית, ולא רחוק היום שבו כל המכוניות שלנו ינועו על ידי חשמל.

המכשירים החשמליים בבית מחוברים במקביל ולכן ככל שמשתמשים במספר רב יותר של מכשירים בו זמנית, צריכת הזרם הכוללת של הבית גדלה.

חברת החשמל אחראית להקים תשתיות חשמל מתחנות הכוח אל הבתים, הזרם המירבי המותר בכל בית נקבע לפי היכולת של חוטי החשמל לשאת את הזרם מבלי להתחמם יתר על המידה.

אפשרות נוספת להגדלת עוצמת הזרם היא לחבר את הבית לחיבור תלת-פאזי שמשמעותו היא סלילה של 3 קווי חשמל אל הבית, כך שעוצמת הזרם הכוללת תגדל פי 3 ל-75 אמפר סה״כ (3X25 = 75 אמפר).

חשוב לדעת

זרם מעל 30mA נחשב מסוכן ויכול לגרום כיווץ שרירים, כוויות, הפרעות לפעילות הלב, קשיים בנשימה.

עור רטוב מקטין את ההתנגדות החשמלית (כ- Ω1000) ונדרש מתח נמוך יותר כדי להתחשמל.

בעור רטוב מתח מעל 50V נחשב מסוכן.

בכל מקרה של שימוש במכשירי חשמל יש לפעול לפי הוראות הבטיחות של אותו המכשיר.

חריגה מעוצמת הזרם הכוללת המותרת בבית עלולה להתרחש במקרים הבאים:

קצר חשמלי

בקצר חשמלי מוצא זרם החשמל “דרך קיצור” בעלת התנגדות נמוכה. למשל, במכשיר פגום יכול להיווצר מגע בין הכניסה והיציאה של מעגל החשמלי של המכשיר בלי לעבור דרך המכשיר עצמו.

1. הרס פיזי של המכשיר כתוצאה מהחום הגבוה המופק.

2. שריפה שנגרמת מהחום.

3. התחשמלות.

אם ישנו ריח שרוף ממכשיר חשמלי כלשהו, יש לכבות אותו מיד על ידי ניתוקו מהחשמל. במקרים רבים, מומלץ לגשת ישירות אל ארון החשמל ולהוריד את מפסק החשמל.

מתי נוצר קצר חשמלי?

הסיבות להיווצרות הקצר רבות ומגוונות.

קצר חשמלי יכול להיווצר בארון החשמל, בחוטי חשמל בבית, בשקעי חשמל, בקופסאות חיבורים שבקירות ובמכשירי החשמל עצמם.

קצר עלול להיגרם כתוצאה מהתחממות יתר של חוטי חשמל, מתקלה במכשיר חשמלי או כתוצאה מחדירת נוזל למכשיר חשמלי.

קצר חשמלי הוא אירוע שעלול להסתיים באסון כבד

עומס יתר

עומס יתר נוצר כאשר מחברים צרכנים רבים באופן מקבילי זה לזה, על אותו חוט. כתוצאה מכך זורם בחוטי החשמל זרם גדול יותר מזה שביכולתם לשאת.

התחממות חריגה של המוליכים עלולה לגרום להתבלות מואצת של הבידוד, וכתוצאה מכך לקצר. התחממות חריגה של חוטי חשמל עלולה לגרום לשריפה.

קצר או עומס יתר גורמים לזרם גדול מידי במעגל שיכול לגרום להתחממות חריגה ומסוכנת של חוטי החשמל ולשריפה

הסכנות הנגרמות כתוצאה מהתחשמלות (הרחבה)

הטבלה הבאה מרכזת את הנזקים העלולים להיגרם כתוצאה מהתחשמלות

אמצעי בטיחות בחשמל להגנה מפני עומס יתר וקצר

מבטח חשמלי הוא רכיב המותקן בכניסה למעגל חשמלי ומטרתו הגנה מפני עליה פתאומית בזרם מהמותר.

עלייה כזו יכולה להעיד על קצר חשמלי או עומס יתר והמבטח החשמלי מגן מפניהם על ידי הפסקת הזרם.

ישנם שני סוגים של מבטחים :

נפוץ היום במכוניות ובתוך מכשירי חשמל שונים

הנתיך הוא תיל מתכתי עוביו נקבע על פי הזרם המקסימלי המותר במעגל או בצרכן.

בעת עלייה חריגה של הזרם החשמלי התיל מתחמם וניתך וכתוצאה מכך מנותק הצרכן ממקור הזרם.

הנתיך מגן על המעגל בכך שהוא מונע מצב שחוט ניתך בתוך הצרכן במקום שקשה להגיע אליו על ידי כך שהוא הנקודה “החלשה” במעגל, ונמצא במקום נגיש.

דוגמא להחלפת נתיך ברכב

יתרונות

– אמינות גבוהה ביותר – למעשה כמעט שאין סיכוי לכך שבעת תקלה הנתיך לא יפעל.

– עלות נמוכה.

– אין מנוס מלטפל במפגע, אחרת הנתיך החדש גם יישרף.

חסרונות

– חד פעמי.

– חייבים להחליף נתיך שנשרף כדי להפעיל מחדש את המכשיר או את המעגל.

– סרבול – פעולת ההחלפה דורשת זמן ומאמץ (לא גדולים, אך גדולים יותר מלחיצה על כפתור).

– הנתיך הוא רכיב גדול יחסית ולא אסתטי.

המאמ”ת מנתק את התקלה ממקור הזרם על ידי ניתוק מגעים הנמצאים בתוכו.

במקרה של קצר ניתוק זה מבוצע על ידי אלקטרומגנט, ובמקרה של עומס יתר על ידי דו-מתכת.

יתרונות

ניתן לחיבור מחדש לאחר ביצוע פעולת הניתוק – פשוט על ידי הרמת מתג. גודל פיזי קטן יחסית.

חסרונות

פחות אמין מנתיך: בזרמי קצר גבוהים במיוחד המגעים לא יוכלו להיפתח, וכן אם הופעל כמה פעמים תיתכן פגיעה במגעים שתפגע בתפקודו. עלות גבוהה יחסית.

אמצעי בטיחות בבית למניעת התחשמלות

ממסר פחת מנתק אוטומטית את מערכת החשמל ממקור המתח במקרה של הופעת זרם זליגה במתקן.

מטרתו של הממסר לשפר את רמת ההגנה מפני התחשמלות.

עקרון הפעולה של המכשיר מתבסס על מדידת ההפרש בין הזרם המגיע לממסר הפחת לבין הזרם החוזר ממנו.

במכשיר ביתי רגיל הרגישות עומדת על 30 מיליאמפר.

ממסר הפחת אינו מקטין את הזרם העובר דרך האדם המתחשמל (ה”קורבן”), אלא רק מגביל את משך הזמן לכדי 30-10 מילישניות.

מומלץ לבדוק את תקינותו של ממסר הפחת פעם בחודש על ידי לחיצה על מפסק הבדיקה הקיים בנתיך.

הארקה היא חיבור חשמלי לאדמה (לכדור הארץ).

ההארקה מחוברת לגופים מתכתיים שעליהם לא אמור להימצא מתח חשמלי אלא במקרה תקלה, כגון שלדה של מכשיר חשמלי, ומטרתה להגן על אדם הנוגע בגוף המכשיר מפני זרם חזק.

במקרה של תקלה שבה ייווצר מגע בין מוליך חשמלי כלשהו לגוף המתכתי, הארקה תקינה תוליך כל זרם שייווצר במסלול בטוח אל האדמה, ואף תפעיל אמצעי הגנה אחרים אם קיימים במערכת.