אלקטרודת הארקה תקנית

אלקטרודה הארקה תקנית

רבים – מהנדסים, מומחים, חשמלאים, פקחים, בודקים, אנשי רכש ואחרים לא שמים לב או לא רוצים לשים לב לסוג מוט הארקה. בשפה המקובלת ביננו,  אנו אומרים – אלקטרודה תקנית ולא תקנית. אנו עוקבים אחרי זה וזה מוביל לעובדה שהקבלנים שעובדים אתנו מחזיקים שני סוגים באוטו ובמלאי. ההפרש במחיר יותר מפי שתים

האם בפועל, האחד באמת טוב יותר מהשני? יותר עמיד בחלודה? אורך חיים יותר משמעותי? נותן פחות התנגדות כלפי מסה? האם חיבור בין מוטות הוא טוב יותר? אני מוכן לחלוק את החוויה שלי בפרטי

בכל זאת, אני מזמין אתכם להיזכר מה התקן מציע ומה הייתי ממליץ להוסיף ליישום מוצלח יותר את הארקה מקומית או ארקת השיטה

אנסה להסביר בקצרה. למרות שזה אחד הנושאים שבהם קל לי יותר לכתוב ספר מאשר מאמר

לפעמים אנחנו חושבים מה עוד אפשר לכתוב, אבל במקרה הזה אני חושב איך להיות כמה שיותר קצר. למרות שזה רק מוט ברזל…השם הרשמי – אלקטרודות הארקה מצופות נחושת              (copper covered earth electrodes)   האמת, אני  לא הייתי אומר ציפוי, אולי כיסוי או שרוול, כדי שיהיה ברור שאנחנו לא מדברים על ציפוי, צביעה או דומה

בנושא בנית הארקה הזאת, מנחה ומתקן אותנו תקן ישראלי – ת"י 1742

תקן זה חל על אלקטרודות הארקה הכוללות מוט עגול מפלדה עם ציפוי נחושת, מחבר ומהדק או    אמצעי שקיל למהדק

האלקטרודות שתקן זה חל עליהן מיועדות למערכות הארקה למתקני חשמל, כמפורט בתקנות ה חשמל  (הארקות יסוד) ובתקנות החשמל (הארקות ו אמצעי הגנה בפני חשמול במתח עד 1000 וולט) שבחוק החשמל ה תשי״ד-1954 ו תקנותיו

תקן זה אינו חל על אלקטרודות הארקה, שצורתן אחת הצורות שלהלן, המפורטות בתקנות חוק ה חשמל:

– ל ו ח

– פ ס

– מוליך שזור

– צינור

אלקטרודה הארקה מוליך או מוליכים הנמצאים במגע טוב עם המסה הכללית של האדמה, במישרין   או דרך בטון

מוט הארקה מוט הארקה עגול עשוי פלדה ומצופה נחושת

מחבר אבזר מתכתי עגול בעל קדח פנימי קוני, המיועד לחיבור בין שני מוטות הארקה

מהדק אבזר המבטיח חיבור מכני וחשמלי בין מוט הארקה לבין מוליך הארקה

מוליך הארקה המוליך המחבר במישרין בין מוט הארקה לבין:

־ גופי מתכת החייבים בהארקת הגנה או

• נקודת שיטה המיועדת להארקת השיטה

מערכת הארקה מערכת המורכבת מאלקטרודת הארקה, ממוליכי הארקה ומאבזרים המיועדים

לחיבור ביניהם ולחיבורם אל הגוף המוארק

ראש חודר רכיב ע זר המפלס דרך לאלקטרודות הארקה

ראש חבטה רכיב עזר המשמש להגנת הקצה העליון של אלקטרודת ההארקה בזמן החדירה

לאדמה

מוט הארקה – המוט יהיה מפלדה ואורכו יהיה 1500 מ״מ לפחות . ציפוי המוט ייעשה מנחושת   אלקטרוליטית המכילה %92.99 נחושת לפחות. עובי הציפוי י היה 0.50 מ״מ לפחות. הציפוי י היה   אחיד לכל אורך המוט והיקפו.

מחבר – מחבר יהיה עשוי סגסוגת נחושת. למחבר יהיו שני שקעי שצורתם קונית

מהדק – מהמהדק יתאים לחיבור מוליכי הארקה שחתכם מתאים לחיבור מוט הארקה. גוף המהדק    ייעשה נחושת או סגסוגת נחושת . עובי הדופן של גוף המהדק יהיה 4 מ״מ לפחות

• אני לא משחזר כאן את כל מה שכתוב בתקן, אלא רק מה יכול להועיל ולהיות שימושי לחשמלאים. הייתי מפרט בקצרה את מה שמבדיל ומאפיין אלקטרודה התקנית :
• מוט פלדה בציפוי (שרוול, גרב) נחושת 1.5 מטר
• עובי הציפוי 0.5 מ"מ
• מחבר (בצורה מופה בלבד) גם מנחושת
• נדרש ראש חודר
• 

זה נראה ככה (מבט מלמעלה). אבל האלקטרודה לא תקנית, יש לה חור (שקע) במבט מלמעלה

הייתי מגיב, מוסיף או ממליץ:

 

 

אלקטרודה הארקה אנכית

 

השימוש באלקטרודה הארקה עמוקה מאפשרת להפחית באופן משמעותי את השטח שנכבש על ידי האלקטרודה על פני השטח, כמו כן להגביר את יעילותה (כדי להפחית את התנגדות ההארקה), מכיוון שהאלקטרודה כזו ממוקמת בשכבות אדמה עם התנגדות נמוכה יותר מזו של שכבות עליונות (בגלל לחות גבוהה יותר. וצפיפות אדמה).

שיטה זו של בניית הארקה לא שימשה לעתים קרובות בעבר בגלל מורכבות ההתקנה, שדרשה מעורבות של ציוד בנייה מיוחד – אסדת קידוח.

בימנו, עם השימוש הנרחב בהארקה מודולרית, התקנת אלקטרודות הארקה בעמוק הפכה לפשוטה ומהירה ללא מעורבות של ציוד מיוחד.

הסיבה לכך נעוצה בעובדה שקשה להטמין אלקטרודות אופקיות לעומק רב, ובעומק רדוד של אלקטרודות כאלה, יש להן התנגדות בקרקע גבוהה מאוד (הידרדרות המאפיינים העיקריים)

בעת בניית אלקטרודות הארקה משתמשים לרוב באלקטרודות הארקה אנכיות

בעבר ישנן שתי שיטות / פתרונות מסורתיים עיקריים לבניית אלקטרודות הארקה. שתיהן מבוססות על שימוש באלקטרודות קרקע אנכיות

1. כמה אלקטרודות קצרות ("ברזל ופטיש ")

יתרונות:

• פשטות
• עלות חומרים נמוכה והתקנה
• זמינות חומרים והתקנה

חסרונות:

• עלות גבוהה של משלוח חומר לאובייקט
• הצורך להשתמש בכמות גדולה של כוח אדם
• נדרש ריתוך
• שטח גדול שנכבש על ידי האלקטרודה האדמה
• חיי שירות קצרים של אלקטרודות של 5-15 שנים
• התקנה לא נוחה

צמצום מספר האלקטרודות

לעיתים, יחד עם פתרון זה, השתמשו בשיטה להפחתה דרסטית של ההתנגדות החשמלית של האדמה, מה שמאפשר להפחית את מספר אלקטרודות הארקה פי 2-3 תוך שמירה על התנגדות הארקה המתקבלת. במילים אחרות, שיטה זו יכולה להפחית משמעותית את התנגדות הארקה. אנחנו מדברים על המלחת קרקע במקום האלקטרודות על ידי הוספת נפח גדול של נתרן כלורי NaCl. כאשר הוא מומס באדמה, ריכוז היונים המעורבים בהעברת מטען גדל בחדות, ולכן התנגדות החשמלית (בקרקע) פוחתת.

עם היתרון החיובי הבלתי מעורער של שיטה זו, כמו כן בפשטותה ובעלותה הנמוכה, יש לה שני חסרונות עצומים, המאיים להחזיר היתרון את האלקטרודה הארקה כמעט מאפס:

• עקב שטיפת המלח מהאדמה (גשמים), ריכוז היונים יורד לרמה טבעית תוך 1-3 שנים
• מלח גורם לקורוזיה קשה של פלדה, והורס את האלקטרודות ואת מוליך ההארקה תוך 2-3 שנים

2. אלקטרודה אחת במורד החור ("צינור")

בגישה זו, האלקטרודה הארקה היא אלקטרודה עמוקה (לרוב אחת) בצורת צינור פלדה המונח בחור שנקדח באדמה. קידוח והצבה בחור הצינור מתבצעת על ידי מכונה מיוחדת – אסדת קידוח (בדרך כלל מבוססת על משאית).

 

שטח מגע גדול בין האלקטרודה האדמה לאדמה מושג על ידי אורך גדול (או ליתר דיוק, עומק) של האלקטרודה. בנוסף, בשל השגת שכבות קרקע עמוקות, ברוב המקרים בעלי התנגדות חשמלית נמוכה יותר, לשיטה זו יעילות רבה יותר (עמידות הארקה נמוכה יותר) מזו הראשונה – עם אורך כולל זהה של אלקטרודות

יתרונות:

• יעילות גבוהה
• קומפקטיות
• לא שייכות עונתית של איכות הארקה

חסרונות:

• עלות קידוח גבוהה
• נדרש ריתוך
• חיי שירות קצרים של אלקטרודות של 5-15 שנים
• עלות קידוח גבוהה
• נדרש ריתוך

בסוף המאה העשרים פותח פתרון שיש לו את היתרונות של שתי השיטות שתוארו לעיל, מבלי החסרונות הטבועים בהם.

בנוסף, ההשפעה החזקה של המלחת קרקע על הפחתת עמידות ההארקה משכה את תשומת ליבם של המהנדסים עד כדי כך שנמצאה "תרופה" לחסרונותיה של שיטה זו – שטיפת מלח מהאדמה וקורוזיה של אלקטרודות. היא הולידה שיטה מעניינת מאוד לבניית מערכת אלקטרודות הארקה, הניתנת לשימוש כאשר אלקטרודות מתכת פשוטות נכשלות – בסלעים

 

כל זה הוליד שיטה מעניינת מאוד לבניית מערכת אלקטרודות הארקה, הניתנת ליישום גם כאשר אלקטרודות מתכת פשוטות נכשלות

הארקה מודולרית

שילוב אידיאלי של המאפיינים לעיל של שיטות בנייה יהיה שיטה כלשהי עם הסט הבא:

יתרונות:

• פשטות
• עלות חומרים נמוכה והתקנה
• זמינות חומרים והתקנה
• יעילות גבוהה
• קומפקטיות
• לא שייכות עונתית של איכות הארקה

חסרונות:

• לא

 

עם זאת, מה נרצה:

• לקצר את אורך (העומק) של אלקטרודות הארקה שאותן יותקנו לנוחות ההרכבה הידנית (כדי לא לסתום אלקטרודות אלה מהסולם)
• השאירו אורך גדול (עומק) של אלקטרודות הארקה
• הסר את אסדת הקידוח
• הסר את הפטיש
• הסר ריתוך
• הגדל את חיי השירות של האלקטרודות מבלי להגדיל את הגודל ל … ובכן, שיהיה 100 שנה 🙂
• לשמור על עלות נאותה של חומרים.

קצת פנטסטי, אך הפתרון התגלה כפשוט

אנו מדברים על מוט הארקה עם ציפוי (שרוול נחושת). גורם המפתח בייצור מוט הארקה איכותי מצופה נחושת הוא יצירת ציפוי נחושת אחיד, חזק, בעובי הנדרש המאפיינים העיקריים של ציפוי נחושת טוב היא:

• פלסטיות הציפוי
• הידבקות ("נדבקת") לבסיס
• עובי שכבת נחושת

כדי להשיג את הביצועים הנדרשים משתמשים לא בתצהיר כימי פשוט בתמיסה רוויה, אלא בתצהיר אלקטרוליטי

פלסטיות של ציפוי

ציפוי נחושת באיכות גבוהה לא מבטיח שום סדקים או הזדהות עקב דפורמציה של מוט הארקה, אשר יכול להתרחש במהלך ההתקנה בקרקע

אוניברסליות וקלות שימוש

ניתן לקרוא לפתרון זה "לגו" משום שכל מבנה הכרחי מורכב מאלמנטים. לדוגמא, אלקטרודת עומק של 30 מטר

כל החלקים מיוצרים באופן תעשייתי, מה שמסיר את הצורך "לשפר" משהו בשטח. יחד עם זאת, יש להם את אותה האיכות ואותן המאפיינים, אשר ממלאים תפקיד בביצוע כמות גדולה של עבודות התקנה על אובייקטים רבים מאותו סוג, וגם משפיעים לטובה על ניבוי התוצאות

לעבוד קל בגלל אורכם 1.5 מטר בלבד ומשקלם אינו עולה על 3 קילו. זה מאפשר להעביר אותם ברכב פרייבט  קטן

חיי שירות ארוכים

ציפוי מוט פלדה בשכבת נחושת (או אבץ) מאריך את חיי השירות שלו עד כמה פעמים (בהשוואה לחיי השירות של מוט באותו המידות ללא ציפוי)

השיטות להגנה על פלדה מפני קורוזיה בציפויים משתנות מאוד עקב השתתפותן השונה של מתכות אלה בתגובות אלקטרוכימיות, בעלות ההשפעה ההרסנית ביותר על המוט. בגלל ההבדל בתהליכים אלו, ההבדל בייצור, ההבדל בעלות הייצור, יש ויכוח מתמיד לגבי איזה כיסוי טוב יותר

ציפוי אבץ

בזוג האבץ-ברזל, האבץ הוא תורם (wiki). זהו אבץ שמתחמצן / מחליד קודם כל ובכך מגן על הברזל

כאשר כל המסה של אבץ משתתפת בתגובה (מתחמצנת), אז הפלדה תתחיל להשתחל

ציפוי נחושת

בזוג נחושת-ברזל, נחושת היא חומר מחמצן וברזל הוא חומר תורם (wiki). ברזל מחמצן קודם / מאכל, ובכך מגן על הנחושת

מוזר … אנחנו צריכים פעולה הפוכה. אך כאן טמונה המוזרות של התגובה האלקטרוכימית: הדבר אפשרי רק בנוכחות אלקטרוליט / מים. אם מבודדים ממנו ברזל, הרי שהתגובה נעצרת

לכן, ציפוי הנחושת חייב להיות עבה ואחיד על מנת למנוע נזק עמוק במהלך ההתקנה ובכך למנוע כניסת אלקטרוליטים / מים לפלדה

יחד עם זאת, לרכות / פלסטיות של נחושת טהורה יש השפעה חיובית: היא מפחיתה מאוד את כוח החיכוך בעת הגרידה, מה שלא מאפשר לאלמנט חד בקרקע (למשל אבן) לגרד לחלוטין את הציפוי לעומק – אל ליבת הפלדה. האבן פשוט מחליקה על פני השטח ומסירה שכבה חיצונית קטנה. ניתן להשוות התנהגות זו של נחושת לסבון המשמש להסרת טבעת שתקועה באצבע

יתרונות:

• חיי שירות ארוכים מאוד של המוט המצופה נחושת – עד 100 שנים (בכפוף לשלמות הציפוי)

חסרונות:

• הצורך ליצור ציפוי בעובי גדול (מ 200 מיקרון) כדי להגן עליו מפני נזק עמוק במהלך ההתקנה. ציפוי כזה הוא יקר יותר מאשר דק יותר
• ייצור יקר של מוצרים מצופים נחושת בעובי ציפוי גדול

דעה סובייקטיבית

ברגע שמוסיפים ציפוי הגנה מפני קורוזיה, הוא אמור לספק את החיים הארוכים ביותר באותה עלות ייצור (בהשוואה לאפשרויות אחרות)

במישור זה, אני מאמין שאלקטרודות מצופות נחושת הן הבחירה הטובה ביותר, בתנאי שאיכות הבלתי מותנית של הציפוי מתבטאת ב:

– עובי לא פחות מ 200 מיקרון

– הידבקות גבוהה (wiki)המבטיחה שמירה על שכבת המגן בעת ​​מוט הכיפוף (נמצא לפעמים במהלך ההתקנה)

יתר על כן, מוטות מצופות נחושת רווחיות הרבה יותר מברזל מגולוון בשל המחירים הגבוהים לייצור האחרונים, תוך שאיפה להשיג חיי שירות דומים

בדיקה ידועה שבוצעה בין השנים 1910 עד 1955 על ידי המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה של ארה"ב (The National Institute of Standards and Technology (NIST). נערך מחקר קורוזיה תת קרקעי מקיף ובו נבדקו 36,500 דגימות המייצגות 333 ציפויים וחומרי מגן ברזליות ולא ברזליות ב 128 מקומות ברחבי ארצות הברית

אחת התוצאות של מחקר זה הייתה העובדה שמוט הארקה, המצופה 254 מיקרון נחושת, שומר על מאפייניו הטכניים במשך למעלה מ- 40 שנה ברוב סוגי האדמה. ומוט אלקטרודות, המצופות ב 99.06 מיקרון אבץ, יכולות לשמור על איכויותיהן באותן קרקעות רק למשך 10-15 שנים

Underground corrosion) United States. National Bureau of Standards. Circular 579)

Melvin Romanoff; U.S. Govt. Print. Off., 1957

ברצוני לציין גם את השימוש במוט נירוסטה כחומר. חומר זה בעל תכונות מצוינות נגד קורוזיה בשילוב עם תכונות מכניות מצוינות כדי להקל על ייצור החלקים. החיסרון היחיד שחוצה את היתרונות הוא העלות הגבוהה

אני יכול לכתוב הרבה, אבל מאמרים לא צריכים להיות מעייפים

רק ובעצם זה זו המהות המאמר:

• בנוסף (או במקום) לאביזרים או רכיבי אלקטרודות הארקה מוזכר בתקן, הייתי ממליץ או להשתמש (החיבור בין מוטות, או בין מוט וחוט היא נקודה חלשה:

• מחבר (מופה) זו הנקודה החלשה ביותר באלקטרודות הארקה. מצד אחד – אין מגע טובה בין החלקים ומצד השני – המחבר הוא עבה יותר ממוט ובמהלך התקנה, עקב וויברציה נוצר חלל סביב המוט מעל המחבר
• מופה ומוטות עם הברגה (לא סתם באינסטלציה מים החיבורים הם הברגה)
• חומרים (ג'לים ונוזלים) שקיימים היום בחו"ל , לשיפור התנגדות האדמה סביב האלקטרודה

 

MASTAQ