ירידת מתח ברשת תאורת חוץ

אני הכי אוהב לכתוב על דברים שאני לא מבין ולא יודע.
אני אומר זאת ללא אירוניה — כי אני עדיין בתהליך של למידה, לא של הוראה. באופן כללי, לא הייתה לי גישה חיובית במיוחד כלפי חישובים קפדניים בהנדסת חשמל. איכשהו הסתמכתי על ניסיון ומה שנקרא Good practices.
אבל היום — אני מדבר על הצורך לחשב דברים.

הבהרה חשובה: המאמר לא מיועד למהנדסים או מתכננים, אלא לאותם חיילים שקופצים להרים מפסק כל פעם מחדש — או שחוזרים בחושך אל אור עמום שמאיר שטח שלם מבחוץ…

פריסות, מוצבים ותאורה זמנית

ניקח דוגמה צבאית: מתחם זמני, מה שמכונה בשפה הצבאית “פריסות” או מוצב. בדרך כלל מוזן מגנרטור. סביב המתחם — ולפעמים גם בתוכו — מותקנת תאורת חוץ. לא פעם הגופים מותקנים בקרקע, לעיתים בתוך דבש (קוביית בטון).

מהגנרטור (או לוח חשמל שמוזן ממנו) יוצאות רשתות ת.א.מ., לא משנה כרגע אם אלה גידים 25, 70 או 95 — בפועל, שני גידי אלומיניום 25 מספיקים לתאורה.

פרסום

בלוח החשמל יושבת מערכת ההדלקה — דרך מא"ז 1X40 אמפר וכבל N2XY 3X10 הרשת מוזנת.

הערות בסיסיות: חוסר איזון ופאזה ריקה

• בדרך כלל יש 2 רשתות, כלומר פאזה שלישית נותרת בלי עומס בכלל.

• שיקולי התקנת גנרטור לעומת פריסת רשתות — לא חופפים תמיד. כך יוצא שלעיתים החלוקה בין הפנסים אינה סימטרית, והאיזון בין הפאזות נפגע.

• גם סוג וכמות גופי התאורה על כל עמוד משפיעים — אי-איזון נוסף.

לבחור כבל? רגע…

בשלב התכנון, המשימה פשוטה לכאורה: לבחור כבל לרשת התאורה החיצונית. העמודים הוצבו, הספקים והסוגים של גופי התאורה נבחרו — נותר לבחור חתך כבל.

בידיעת המספר הכולל של גופי התאורה ועוצמתם, אפשר לחשב את הזרם הכולל הנצרך — ובוחרים חתך כבל בהתאם.
אבל זו רק נקודת ההתחלה.

למה חובה לבדוק מפל מתח?

פה מגיע החלק הקריטי — בדיקת הפסדי מתח לאורך הרשת.

למה זה חשוב?
כדי לוודא שהפנס האחרון לא מקבל מתח מגוחך. ההפסדים הגדולים ביותר יהיו תמיד במקטע הראשון — מהגנרטור לעמוד הראשון — שם הזרם הגבוה ביותר. בהמשך, ככל שהזרם קטן, גם ההפסדים קטנים — אבל הפנס האחרון סופג את כל שאריות הטעות.

הכלל: סכום הפסדי המתח חייב להיות מתחת לערך המותר (לרוב עד 5% בגופי תאורה רגילים, 2.5% בזרקורים — בערך, לא ציטוט תקן מדויק).

אילו נתונים נדרשים?

כדי לחשב כמו שצריך:

• I₀ — זרם לעמוד הראשון

• Iₙ — זרם לעמוד בודד

• L₀ — מרחק מנקודת ההזנה לעמוד הראשון

• Lₓ — מרחק בין עמודים

• חתך כבל, מקדם הספק, מספר גופי תאורה.

כמובן, קיימים היום מחשבונים ותוכנות, חלקם בחינם — אין תירוץ לא לבדוק.

פנסים זה לא רק Watt

נקודה מרתקת: מנורות LED אינן עומס פעיל בלבד. יש להן חלק ריאקטיבי.

• הכי איכותיים מגיעים ל-cosϕ ≈ 0.96 — בחישובים עדיף לקחת 0.92.

• יש גם זרמי התנעה.

• ומה עם Crest Factor?
  מקדם שיא עומס — היחס בין זרם השיא לערך האפקטיבי (RMS).
  בזרם סינוסואידלי: CF ≈ 1.414;
  בספקים מסוימים — עד CF=4 ואף 5.

“עזוב אותך מהנדסה”

מניסיון — תמיד יהיה מי שיגיד:
“עזוב, בנינו את המדינה בלי מחשבונים — והאור דלק!”
שאלה: מתי טיפסתם על העמוד האחרון ומדדתם מתח אמיתי?

דוגמה אמיתית מהשטח

במוצב שהוקם בשבוע שעבר, שתי רשתות, כל אחת כ-500 מטר, עם כ-35 פנסים של 400W, ענף צדדי של 4 פנסים 600W ועוד רשת של 9 פנסים 200W.

פרסום

חישוב גס: הפסד מתח של 45.5% — זה הזוי. בפועל? כנראה סביב 20% — עדיין משמעותי. זרם ברשת? מעל 80A על כבל שמוגן במפסק 40A.
נשמע לא סביר? עדיף לדעת זאת מראש.

ומה עם מפסק הזרם?

כאן נתקלים בדילמה:

• מצד אחד — לפי הזרם כדאי להגדיל ל-50 או אפילו 63 אמפר.

• מצד שני — התנגדות לולאת תקלה בסוף גבוהה מדי. נדרש מפסק עם מנגנון אלקטרוני, שיידע גם לעכב וגם למדוד זרמים חולפים.

מסקנה

במילים פשוטות:
תחשבו. תבדקו. תוודאו שהזרם מגיע לעמוד הראשון — והמתח מגיע גם לאחרון.

בסוף — זה ההבדל בין חושך לאור.

MASTAQ