מבנה רשתות

1. מבנה רשתות

2. רשת עילית מוליכי הרשת נמצאים מעל הקרקע ופרוסים על עמודים רשת תת קרקעית המוליכים מבודדים ונמצאים בתעלות שמתחת לפני הקרקע אנו ממינים את סוגי הרשתות לשתי סוגים בהתאם לצורת פריסתם:

3. רשת עילית ברשת החשמל פרט לחישובים החשמליים שלנו אנו צריכים לקחת בחשבון גם את הגורמים המכאניים. • משקל-ברשת חשמל עוברים זרמים של מאות ואלפי אמפר. כדי להעביר אנו צריכים להשתמש במוליכים עבים וכבדים ולכן עלינו לקחת זאת בחשבון. • מרחק- מכיוון ועוברים מתחים גבוהים בקווים אלו אנו נרצה למנוע פריצות מתח בין המוליכים או בים המוליך לאדמה לכן נרחיק אותם זה מזה ובגובה מתאים מהאדמה. • שינוי טמפרטורה- המוליך מתקרר או מתחמם כתוצאה ממעבר זרם או השפעת הסביבה ולכן נגרמים שינוים בקווים. • רוח- הרוח נושבת על המוליך ולכן מפעילה עליהם עוד כוח חיצוני.

4. מוליכי הרשת • מוליכים לרשתות חשמל עיליות עשויים משתי סוגי חומר עיקרים נחושת או אלומיניום. ת"י 65 מפרט את הנתונים והדרישות לגבי מוליכים גלויים מנחושת ואילו ת"י מגדיר למוליכים מאלומיניום. • כאשר אנו באים לבחור סוג מוליך השיקול הראשון שלנו יהיה כמובן יכולת ההולכה שלו או במילה אחרת – מוליכות. • השיקול השני יהיה חוזקו המכאני והעלות. ( נהוג למוליכי אלומיניום להוסיף ברזל כדי לחזק אותו).

5. חמרן( אלומיניום) או נחושת חמרן נחושת • משקל סגולי נמוך יחסית לנחושת. • לשם קבלת חוזק מכאני טוב מוסיפים פלדה. • מחיר זול יותר מנחושת. חסרונותיה: • טמפרטורת היתוך נמוכה (66 מעלות לעומת 1083מעלות). • מוליכות גרועה יותר. • זולה. • נוחה לעיבוד. • עמידה ברוב תנאי האקלים. חסרונותיה: • משקל סגולי גבוה. • נוצרת עליה שכבה קורזיבית. • תהליך התקנת הרשת מסובך יותר.

6. סוגי מוליכים מקובלים

7. מבנה המוליכים על פי התקן הישראלי כאשר אנו באים לבחור את הסוגים השונים של המוליכים עלינו להבחין קודם כל בהגדרות התקן: • תיל – חוט מתכת יחיד. • מוליך – תיל יחיד או תילים, שזורים המהווים רכיב מתכתי הנועד להעברת זרם. • מוליך מבודד – מוליך בעל מעטה בידוד חשמלי לכל אורכו. • גיד – מוליך מבודד, המהווה רכיב של כבל או של פתיל. • מעטה בידוד – מעטפת רצופה, מהווה בידוד חשמלי של המוליך. • כבל – גידים, לרבות גיד יחיד בעלי מעטה הגנה משותף • מעטה הגנה – מעטפת רצופה, העוטפת את כל רכיבי הכבל או הפתיל, גידים,מעטים וכדומה, לצרכי הגנה. • פתיל -כבל כפיף

8. מוליך דק שקוטרו הינו כמה מילימטריים ניתן לכיפוף וליישור בקלות. אך מה קורה כאשר מדובר בחוט נחושת בעל קוטר של כמה סנטימטרים? כאשר ננסה לכופף חוט כזה סיכוי גבוה שהוא ישבר ולכן כאשר מדובר במוליכים עבים הם מיוצרים בשזירה. מוליך אשר שטח החתך שלו גדול מ 10 ממ"ר יהיה עשוי רק ממספר גידים ( פרט למוליכים לרשת מתח נמוך שטח החתך יהיה 16 ממ"ר). המוליך עשוי משזירה קבועה. מוליך אשר בו 2 שכבות מוליכים מספרם הוא 7( מוליך מרכזי וסביבו שישה נוספים). שלוש שכבות החישוב יהיה: 12+6+1 = 19 ארבע שכבות החישוב יהיה : 37 = 18+12+6+1. מספר המוליכים גדול בשישה מוליכים מכמות המוליכים אשר בשכבה תחתיו כאשר במרכז עובר מוליך בודד כאשר מעליו כל שכבה "מוברגת" בכיוון שונה כדי למנוע שחרור גידים

9. השפעת הטמפרטורה על המוליך • ברשת עילית נהוג להשתמש במוליכים חשופים אלו זולים יותר ומשקלם נמוך יותר ( נחסך משקל הבידוד). בנוסף מוליכים אלו מתקררים בצורה מהירה יותר באמצעות האוויר. • כידוע הפסדי ההספק תלויים בהתנגדות המוליך, התנגדות זו גורמת לחימום הקו (תוצר של ההפסד) ולכן אם המוליך היה מבודד כל החום היה נשאר בתוך המוליך וכתוצאה מכך הוא היה מגיע בצורה מהירה יותר אל טמפרטורת ההיתוך. • במציאות חלק מהחום מועבר החוצה מהמוליך לסביבה ככל שההפרש גדול יותר ,קצב זרימת החום החוצה גבוה יותר עד אשר טמפרטורת המוליכים תגיע למצב של נקודת שיווי משקל. • ככל שנקודת שיווי משקל נמוכה יותר פירושה מוליכות טובה יותר,מפל מתח נמוך יותר לאורך הקו והפסד הספק נמוך

10. טבלת זרם מרבי המותר במוליכים גלויים.

11. מקדם תיקון לזרם מרבי במוליך גלוי כידוע את אורך המוליך נקבע לפי מיקום הצרכנים ולכן אינו מדד בטבלה כמו כן את שטח החתך קובעים על פי הזרם שיש להעביר. לאחר מכן בודקים את מפל המתח מול שטח החתך והפסד ההספק המותר להתפזר על המוליכים. מכיוון שנתוני טבלת הזרם נתונים לטמפרטורה של 40 מעלות צלזיוס צריך להכפיל אותם במקדם מתאים כאשר טמפרטורת הסביבה שונה.

12. רשת תת קרקעית

13. מרכיבי הרשת. • ברשת תת קרקעית כאמור המוליכים נמצאים מתחת לאדמה בתעלות. • הכבלים אמורים כאמור להיות מבודדים ולא גלויים כפי שקיים ברשת עילית מוליכים מבודדים אלו נקראים כבלים. • התעלה אמורה להיות חפורה כ-50 סנטימטר מתחת למרצפות או שכבת בטון או סלע. • כאשר התעלה אינה מתחת למרצפות או שכבת סלע עומק התעלה יהיה כ-70 סנטימטר כאשר מדובר במוליכים משוריינים או 80 סנטימטר אם לאו. • התעלה יכולה להיות חפורה או מדופנת בבטון. • מכיוון וההגנה יקרה נהוג לסמן באמצעות מתיחת סרט סימון מעל הכבלים כדי לסמן את מקום ולהזהיר כאשר חופרים באיזור. • יש לסמן על כבל המונח בתעלה את סוגו, שטח החתך, מספורו בהתאם לתוכנית החשמלית ואת השנה שבה הונח

14. כבלים • בתקנות החשמל מופיעים הגדרות מדויקות לגבי מיקום הכבלים בתעלה , מרחק קבוע לציוד נוסף (צינורות מים), צורת יציאת הכבלים מהתעלה החוצה, מבנה התעלה, מספר הפתחים שבה וכו'. • כאמור אנו יודעים כי מוליכים גלויים מותקנים ברשתות עיליות וברשתות תת קרקעיות משתמשים במוליכים מבודדים וכבלים. • קיימים סוגים שונים של כבלים ופתילים כאשר הבידוד העיקרי של אלו עשוי מחומר בשם PVC ( פוליווניל כלורי) או מגומי תקן ת"י 122 מפרט את הנתונים ואת הכינוי של הכבלים. • מוליכים מבודדים ב-PVC יש להיזהר בטמפרטורות מעל 75 מעלות כי הבידוד אינו עומד שם כמו כן אין להשתמש בהם בהתקנות חיצוניות. • ברשת תת קרקעית צריך גם להגן על החיבורים ולבודד אותם כמו הכבלים למניעת קצרים בקופסאות חיבור מיוחדות

15. סימון הכבלים • קיימים מספר תקנים בעולם בנושא הכבלים באירופה נהוג להשתמש בתקן הגרמני VDE נגדיר את הסימונים: N- תקן VDE. K– מעטה עופרת. G- גומי. A– מעטה הגנה חיצוני. R- שריון מחוט עגול. F- שריון מחוט מלבני. R- כאשר מופרד במקף הגנה נגד חלודה. Y– חומר טרמו פלסטי. NA- מוליך אלומיניום ( חמרן). B - שריון מסרט פלדה.

16. בנוסף לסימון הנ"ל על הכבל יופיע גם: • מספר הגידים שבו. • שטח החתך הנומינאלי. • המתח השלוב המותר. • המתח המרבי לאדמה. דוגמא: כבל סטנדרטי שמוליכו עשוי מחמרן, מבודדים בPVC ועטופים בשכבת PVC, המכיל שלושה מוליכים בשטח חתך של 25 ממ"ר ומוליך אפס בשטח חתך של 16 ממ"ר, המיועד לעבוד במתח שלוב של לא יותר מ-600 וולט ומתח של עד 1000 וולט לאדמה. פתרון: NAYY 3*25/16 0.6/1 kv

17. דוגמאות לכבלים אופייניים • NYY – כבל בעל בידוד ומעטפת העשויים PVC. • NAYY – כמו NYY רק החומר ממנו עשוי הכבל הינו חמרן . • NYBY – כבל בעל בידוד ומעטפת PVC בתוספת שכבת שריון מסרט פלדה הנמצאת לפני המעטפת.

18. בניגוד למוליך חשוף שבו המשקל מחושב רק לפי שטח החתך ומשקלו הסגולי של החומר, במוליך מבודד המשקל תלוי גם בחומר המבודד. • למרות זאת נוכל עדין למצוא כבלים שונים בעלי אותו שטח חתך ומשקל שונה ועדין הם יהיו מתאימים לתקן הישראלי. • ראינו כבר כי ישנו קשר בין העמסת הכבל לבין מספר הכבלים בתעלה וטמפרטורת הסביבה. • עליית הטמפרטורה בתעלה משפיעה בצורה הבאה על המוליכים: האדמה מתחממת וכך היא מתייבשת כתוצאה מכך ההתנגדות התרמית תעלה, משפיעה על הכבלים שבתעלה וכו'

19. זרמים מותרים במוליכי כבלתים תלת גידיים המורכבים בתעלה צרה.

20. מקדם תיקון K2 לזרם מרבי בכבלים תלת גידים בתעלה צרה מקדם תיקון K3 לזרם מרבי במקרה של מס' כבלים בתעלה צרה

21. תרגילים על הלוח

22. השוואה בין רשת עילית לתת קרקעית