האם שדה חשמלי בבית שלנו זאת פיקציה ? (פברואר-2014)
יכול להיות שכן. ואם זה נכון, מה אנחנו מודדים עם המכשיר המיוחד עבור "שדה חשמלי". התשובות לשאלות הנ"ל הן נושאיו של מאמר זה. כדי לענות על השאלות הנ"ל ולקבל הסבר עדכני על התופעה, ערכתי כמה ניסויים מיוחדים עם מדידות .הניסויים מתוארים בהמשך והשמות הן: "חוט כותנה דקושדה חשמלי","מתאם זרם" ," ”,"היחס" ," זרמי דלף מחוץ לבית". חוט כותנה דק ושדה חשמלי חוט כותנה דק בטור עם מתאם זרם מחובר בין מקור שדה חשמלי ובין קופסה פלסטיק מלא עם מים. המתאם מאפשר מדידות זרמי דלף עם דיוק של נאנו-אמפר (n A). כן A 10-9. איורים 1, 2 ו 3 מתארים סכימת מקור שדה חשמלי של קבל 20 מיקרו פרד מוזן רק בקוטב אחד ממופע (230V-50Hz ). הקוטב השני של הקבל מבודד.
איור 1 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מופסק
איור 2 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה יבש
איור 3 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה לח
איורים 4, 5 ו 6 מתארים סכימת מקור שדה חשמלי של סליל (מוליך נחושת פי;וי;סי; 10 מטר; 0.5 ממ"ר) מוזן רק בקוטב אחד ממופע (230V-50Hz ). הקוטב השני של הסליל מבודד.
איור 4 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מופסק
איור 5 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה יבש
איור 6 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה לח
איורים 7-11 מתארים את המדידות של שדה חשמלי וזרם דלף כאשר המקור הוא קבל 20 מיקרו פרד. איורים 12-16 מתארים את המדידות של שדה חשמלי וזרם דלף כאשר המקור הוא סליל( 10 מטר; 0.5 ממ"ר). הניסויים כוללים 5 מצבים:
מבטח מופסק
מבטח מחובר;חוט יבש
מבטח מחובר; חוט לח
מבטח מחובר; חוט לח; קופסא עם מים מחוברת להארקה
לאחר 30 דקות; מבטח מחובר
איור 7 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מנותק
איור 8 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה יבש
איור 9 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה לח.
איור 10 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה לח. קופסה עם מים מחוברת להארקה
איור 11 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. אחרי 30 דקות
איור 12 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מופסק
איור 13 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה יבש
איור 14 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה לח.
איור 15 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. חוט כותנה לח. קופסה עם מים מחוברת להארקה
איור 16 . מדידות שדה חשמלי וזרם דלף. מבטח מחובר. אחרי 30 דקות
מדידות שדה חשמלי ו זרםי דלף המופיעות באיורים 2 עד 16 מרוכזות בטבלאות 1 ו 2.
מקור שדה חשמלי קבל 20 מיקרו פרד
שדה חשמלי E1
זרם דלף I
שדה חשמלי E2
V/m
n A(10-9 A)
V/m
מבטח מופסק
16
0.000
8
מבטח מחובר. חוט יבש
13685
19
420
מבטח מחובר. חוט לח
13473
1365
11595
מבטח מחובר. חוט לח קופסה עם מים מחוברת להארקה
13533
11580
13
מבטח מחובר. אחרי 30 דקות
13724
19
426
טבלה 1: מדידות שדה חשמלי וזרם דלף מקור שדה חשמלי קבל 20 מיקרו פרד
מקור שדה חשמלי סליל(מוליך נחושת פי;וי;סי; 10מטר ;0.5 ממ"ר)
שדה חשמלי E1
זרם דלף I
שדה חשמלי E2
V/m
n A(10-9 A)
V/m
F=Off
16
0.000
8
F=On חוט יבש
12635
15
367
F=On חוט לח
11783
1143
9965
F=On חוט לח קופסה עם מים מחוברת להארקה
10526
7550
5
F=On אחרי 30 דקות
12143
15
366
טבלה 2: מדידות שדה חשמלי וזרם דלף מקור שדה חשמלי סליל(מוליך נחושת פי;וי;סי; 10 מטר; 0.5 ממ"ר)
הערכים בטבלאות 1 ו -2 מעלים כמה עובדות חשובות :
עבור מקור שדה חשמלי קבל 20 מיקרו פרד, מספיק 1365 ננו אמפר ( 1.365 מיקרו אמפר ) דרך חוט כותנה לח, והקופסא מפלסטיק מלא מים הופכת בעצמה מקור לזרם דלף .
עבור מקור שדה חשמלי סליל אוויר , מספיק 1143 ננו אמפר (1.143 מיקרו אמפר) דרך חוט כותנה לח, והקופסא מפלסטיק מלא מים הופכת בעצמה מקור לזרם דלף .
כאשר הקופסא מפלסטיק מלא מים מחוברת להארקה זרמי דלף עולים ( 11580 ננו אמפר עבור קבל 20 מיקרו פרד ו 7550 ננו אמפר עבור סליל אוויר )ועוצמת השדה החשמלית מחוץ לקופסה יורדת למינימום. אותה התופעה מתרחשת בכל המכשירים הביתיים(מכונות כביסה , מקררים, תנורים , מחשבים וכו) המחוברים לרשת החשמל באמצאות תקע עם 3 פינים L; N; PE . מוליכי הארקה (PE ) מורידים זרמי דלף להארקה ועוצמת השדה החשמלית מחוץ למכשירים יורדת למינימום. בדירות ישנות שהחיבור להארקה פגום כל המכשירים הביתיים המחוברים לרשת החשמל באמצאות תקע עם 3 פינים L; N; PE הופכים בעצמם למקורות של זרמי דלף .
בעולם הצמחי ( עצים, שיחים, פרחי שכבות ) מיליוני תאים מיקרוסקופים (קמביום והעצה) מורידים זרמי דלף להארקה. קמביום - רקמה הגורמת להתעבות המשנית של איברי הצמח. העצה-רשת העורקים המעבירים מים ומינרלים משורש אל שאר חלקי הצמח. זה מסביר מדוע עצים מפחיתים את עוצמת השדה החשמלית מחוץ לבית.
מתאם זרם זה פשוט, זה זול, ומאפשר מדידות זרמי דלף עם דיוק נאנו אמפר בבית שלנו ובחוץ. טבלה 3 מציגה נתונים טכניים.
מפרט טכני:
מתאם זרמי דלף n A(10-9 A)עבור
עגולה
צורה
נחושת עם בידוד אמייל
חוט
0.3 -:-0.4 ממ"ר
קוטר חוט
1000
כריחות
60 -:-80 מ"מ
קוטר פנימי
טבלה 4: מתאם זרמי דלף. מפרט טכני
באמצעות חוטי נחושת (בידוד אמייל) עם קטרים בין 0.2 -: - 0.08 מ"מ אפשר לעשות מתאמים עם 10,000 כריחות ואפילו 100,000 כריחות. אנחנו נהיה מסוגלים למדוד 0.1 ו 0.01 ננו אמפר. נשאר הבעיה של דיוק מפאת עליה המוגברת של התנגדות אומי של המתאם.
היחס האם קיים יחס ישיר בין הערכים הנמדדים של שדה חשמלי ובין הערכים הנמדדים של זרם דלף? תשובה לשאלה זו מופיע בטבלה 4 המבוסס על מדידות מהאיורים 19-17.
איור 17. מדידות שדה חשמלי עבור מקורות שונים
איור 18. מדידות זרםי דלף עבור מקורות שונים
איור 19. מדידות מתחי דלף עבור מקורות שונים
מקור זרם דלף
שדה חשמלי
זרם דלף
מתח דלף
E
I1
I2
דיוק
V
V/m
n A
Micro A
%
Volt
קבל 20 מיקרו פרד
13283
72600
72
+0.83
219.1
קבל 5 מיקרו פרד
13199
16850
17
-0.88
134.9
סליל(10 מטר; 0.5 ממ"ר)
13072
14430
15
-3.8
116.1
היחס קבל20 /סליל %
13283-13072=211 211/13072x100= 1.61%
72-15=57 57/15x100= 380%
219.1-116.1=103 103/116.1x100= 88.7%
טבלה 4: מדידות שדה חשמלי, זרםי דלף ומתחי דלף מקורות שדה חשמלי: קבל 20 מיקרו פרד, קבל 5 מיקרו פרד וסליל( 10 מטר; 0.5 ממ"ר)
חד משמעי, אין יחס ישר בין עוצמת שדה חשמלי ובין זרם דלף עבור תחום 13072 עד V/m 13283
לפי איזה חוק מתפזרים במרחב הבית שדה חשמלי , זרם דלף ומתה דלף . על מנת להשיג את התשובה הנכונה השתמשתי בשתי עמדות ניסוים. העמדות מתוארות בהמשך והשמות הן: "עמדה 1" ו "עמדה 2 ". עמדה1. איורים 21-20 מתארים סכימת מקור שדה חשמלי של רדיד אלומיניום מבודד מוזן ממופע (230V-50Hz ). איורים 24-22 מתארים המדידות של עוצמת שדה חשמלי בין שני רדידי אלומיניום כאשר המרחק משתנה בין 0.5 מטר עד 0.025 מטר. איורים 27-23 מתארים המדידות של זרם דלף בין שני רדידי אלומיניום כאשר המרחק משתנה בין 0.5 מטר עד 0.025 מטר. איורים 30-28 מתארים המדידות של מתח דלף בין שני רדידי אלומיניום כאשר המרחק משתנה בין 0.5 מטר עד 0.025 מטר.
איור 20. עמדה 1. סכימה חשמלי
איור 21. עמדה 1. שני רדידי אלומיניום
מדידות שדה חשמלי, זרם דלף ומתח דלף המופיעות באיורים 22 עד 30 מרוכזות בטבלה 5.
עמדה2. איורים 32-31 מתארים סכימת מקור שדה חשמלי של מוליך נחושת פי;וי;סי; 5 מטר, 0.5 ממ"ר מוזן רק בקוטב אחד ממופע (230V-50Hz ). הקוטב השני של המוליך מבודד. המדידות דומות לניסוי "עמדה 1 " והתוצאות מרוכזות בטבלה 6.
השוואות בין הערכים התיאורטיים והערכים הנמדדים של שדה חשמלי, זרם דלף ומתח דלף שמופיעים בלוח 5 ו 6 מוצגים כגרפים באיור 33. אם לגרפים של זרמי דלף ומתחי דלף יש מאפיין דומה בין הערכים התיאורטיים והערכים הנמדדים, לגרפים של שדה חשמלי יש הבדל גדול עבור d =0.4 עד 0.025 מטר. הפער בין ערכים התיאורטיים והערכים הנמדדים יכול להיות מוסבר על ידי העובדה שהחיישן מותקן 1/3 מצד העליון של מד שדה חשמלי (ראה איור. 34) צריך לציין כי גרפים זרמי דלף ומתחי דלף עבור עמדה 1 מצביעים על צירוף מקרים כמעט מושלם בין השווי התיאורטי והערכים שנמדדים.
איור 33. עמדה 1. עמדה 2. גרפים
איור 34: מכשיר שדה חשמלי. מפרט טכני
זרמי דלף מחוץ לבית איור 35. מתאר מדידות זרמי דלף ברחוב מתחת לקו Kv 22. המדידות מוכיחות את התופעה הקיזוז של זרמי דלף.
איור 35: קו מתח גבוה 22 קו". מדידות זרמי דלף
מסקנות מניסויים עד כה אפשר להסיק את המסקנות הבאות:
רק מדידות זרמי דלף או מתחי דלף יכולות לתת לנו אומדן אמיתי ומדויק על הזרמים שעוברים דרך הגוף שלנו בכל פינה בבית.
חוק הפיזור של זרמי דלף בבית שלנו הוא X/1
בחלל הבית הגוף שלנו ( המכיל % 70 מים) מתנהג כמו חור שחור קטן, סופג זרמי דלף והופך בעצמו למקור של זרמי דלף .
מה הסף המותר של זרמי דלף בבית? עדיין אין המלצות . בבית שלי הצלחתי להקטין את זרמי דלף כדלקמן :במחשב ושולחן עבודה 20-25 ננו אמפר, בחדר השינה 8-10 ננו אמפר.
המלצות
האם כדאי למדוד את זרמי דלף או מתחי דלף של הגוף שלנו ( חיישן 3D ) ביחס להארקה ? בהחלט, כן. למדוד בבית ( חדר שינה , מחשב, שולחן עבודה ), בבתי ספר, בחברות היי-טק, ובכל המוסדות שבם אנשים משתמשים במכשירי חשמל מחוברים לרשת באמצעות תקע עם 2 פינים (L ; N )
אולי הגיעו זמן לחוקק את השימוש של כבלים עם סיכוך בגני ילדים , בתי ספר וחדרי שינה.
זכרו, לגוף האנושי יש את היכולת לתקן את עצמו בזמן שהוא יושן , אבל זרמי דלף ברמה גבוהה ממקורות חיצוניים, (מוליכים וכבלים מושתלים בתוך הקירות והתקרות, מכשירי חשמל על שידה ליד המיטה ) הם אלפי פעמים חזקים יותר ממערכת חשמל של הגוף. חשיפה בטווח ארוך לזרמי דלף ברמה הגבוהה יכול לפגוע ביכולת של הגוף לתקן בעצמו ולהשפיע על בריאות.
