מהו הפרש פוטנציאלים בלוח החשמל, בין פס האפס לפס הארקה?
הפרש פוטנציאלים
נתאר לעצמנו שני בריכות מים, אחת גבוהה ואחת נמוכה, ובין הברכות מחברת מגלשה.
אנחנו יודעים שאם שתי הבריכות נמצאות באותו גובה, ע"פ חוק הכלים השלובים של ניוטון המים לא ישארו במקומן. מהסיבה שאין שום כוח שדוחף אותם לנוע.
אך אם נבנה בריכה אחת בהפרש גובה גבוהה יותר מהשנייה, המים ירצו לזרום מהגבוהה לנמוכה, כי קיים הפרש בגובה.
ההפרש הזה בגובה – הוא מה שגורם למים לזרום.
וככל שהפרש הגובה גדול יותר, המים יזרמו בעוצמה רבה יותר.
עם נעצור את המים מלזרום יהיה לנו פוטנציאל גובה
עכשיו בוא נתרגם לפרקטיקה את התאוריה בהדגמה הקודמת ע"י בריכות
בחשמל, האלקטרונים דוחפים אחד את השני על גבי המוליך (אחד נכנס בצד שני יוצא הראשון בתור), במקום "פוטנציאל גובה" נתייחס אליו כפוטנציאל חשמלי.
- הפרש פוטנציאלים או "מתח", שנמדד ביחידות שנקראות וולט [V] הוא בעצם ה"הפרש בגובה" של החשמל.
- אם בשני הצדדים של מוליך או של סוללה לצורך הדוגמה יש את אותו הפוטנציאל, כלומר המתח שווה, בדומה ל שתי הבריכות באותו הגובה שום זרם לא יזרום.
- אם קיים הפרש מתחים, בדומה לסוללה, שבה צד אחד המתח "גבוה" יותר מהצד השני, האלקטרונים יזרמו וכך ונוצר זרם חשמלי [A].
איפה הפרש הפוטנציאלים בא לידי ביטוי בתחום הארקות?
במתקן מאופס, הפרש הפוטנציאלים בין פס האפס לפס הארקה צריך להיות נמוך מאוד.
במידה וקיים הפרש פוטנציאלים, קיימות מספר סיבות להסביר אותה.
במידה וקיים הפרש פוטנציאלים, קיימות מספר סיבות להסביר אותה.
- עומסים לא מאוזנים:
ברשת תלת-פאזית, כאשר הצרכנים החד-פאזים המותקנים במעגלים אינם מחולקים באופן שווה וסימטרי בין הפאזות.
נוצר זרם העובר דרך מוליך האפס אנחנו החשמלאים קוראים לזה זרם איזון. זה הזרם שזורם על מוליך האפס והוא מה שגורם למפל מתח לאורך המוליך.
מדידה עם צבת זרם תציג את הסיבה הזו. - התנגדות מוליך האפס:
למוליך האפס (במיוחד לקטע ה-PEN המגיע מחברת החשמל) יש התנגדות אקטיבית ואינדוקטיבית מסוימת.
מעבר זרם עבודה דרך התנגדות זו מפתח מתח יחסי לקרקע. - הרמוניות ברשת:
מכשירים אלקטרוניים רבים (כגון ספקי כוח ממותגים, תאורת לד, ממירים) מייצרים זרמים הרמוניים.
הזרמים הללו לא מתאפסים במוליך האפס אלא מצטברים בו, מה שגורם להופעת המתח עליו. - קווים הזה ארוכים ועומס גבוה:
ככל שמוליך האפס ארוך יותר ו/או העומס במתקן גבוה יותר, כך גדל מפל המתח על מוליך האפס ביחס לנקודת הייחוס.
במצבים כאלו מגדילים את שטח החתך של האפס. - בעיות מגע או התחמצנות:
מגע לקוי, רופף או התחמצנות בנקודות החיבור של מוליכי האפס מעלים את התנגדות המגע, מה שיכול לגרום לקפיצה משמעותית בהפרש הפוטנציאלים תחת עומס.
כדי להבין את הסיבה לעומק, נדרש לבצע מדידות באמצעות מיכשור מתאים.