נושא :מהו מרחק הזחילה ומרחק הבניה למבודדים

בס"ד‏ ‏יום חמישי 14 מרץ 2024

הקדמה

מטרת המבודד החשמלי היא למנוע מעבר של אנרגיה חשמלית מהצד הנושא מטען חשמלי לצידו המוארק או הנושא מטען אחר אך כאשר אנחנו מגיעים לבחור מבודדים למתח גבוה אחד הפרמטרים החשובים הוא מרחק הזחילה ,מבנה המבודד, וחומר המבודד אז מהו אותו מרחק זחילה ואיך הוא מעניין אותנו?

מהו מרחק זחילה ? (Creepage)

זהו המרחק הקצר ביותר בין שני חלקים מוליכים הנמדד לאורך משטח המבודד. ניתן לומר שזהו אורך נתיב המעבר של הזרם החשמלי מהחלק אחד של המבודד לחלקו השני לאורך המבודד.

תמונה מס – שרטוט המראה את מרחק הזחילה

מהו מרחק הבניה ? (clearance)

זהו המרחק הקצר ביותר בין שני חלקים מוליכים הערכת המרחק נעשית תוך מדידת אורך הנתיב הקצר ביותר באוויר, בהתחשב בכך שנתיב זה אינו עובר דרך חומרים מבודדים, כמו סרט בידוד, שרוולים, ציפוי, חלקי פלסטיק וכו' .
לעיתים מבודדים עשויים ממספר מבודדים המחוברים בניהם בטור אז מרחק הבניה משקף את סיכום המרחק של כל המבודדים בטור.

תמונה מספר 2 – מרחק הבניה של שרשת מבודדים או מבודד יחיד

מדוע יש לנו שתי דרישות שונות ומהו המרחק הנכון ?

אז מרחק הבניה שלנו קובע כמה מתח יגרום לקשת חשמלית באוויר ואילו מרחק הזחילה משפיע לאחר שמתרחשת הקשת החשמלית, כאשר קשת חשמלית מתרחשת קרוב או סמוך למשטח מבודד יתכן שיישארו מאחור עקבות פחמן על פני השטח שמעליו התרחשה הקשת החשמלית ,פחמן כידוע מוליך הרבה יותר טוב מחומרי הבידוד שממנו עשוי המבודד, קשת זו ,החום והפחם שנוצר למעשה מפרקים את חומר הבידוד ומפחיתים את ערכי הבידוד ובכך גורמים להגדלת זרם הזליגה ולהתפרקויות חלקיות , זה גם מחליש את החוזק הדיאלקטרי של המבודד והופך את המוצר לרגיש יותר לקשתות עוקבות ובכך מוריד את מתח הפריצה.

לכלוך גורמים משפיעים

אחד הגורמים המשפיעים ביותר על מרחק הזחילה הינו זיהום המבודד , לרוב המבודדים יהיו על עמודי חשמל באוויר הפתוח ותלוי במיקום שלהם ככה הזיהום שלהם יהיה בהתאם ויש לכך מספר גורמים עיקריים

1. אבק.
2. לשלשת ציפורים.
3. שאריות פחם.
4. חומרים מזהמים ממפעלים
5. לחות גבוה , טיפות טל.
6. חול מדבר.
7. קרבה לים.

כל חומר זר שנמצא במקום שהוא לא אמור להיות ולא משנה אם זה מוצק, נוזל או גזי החומר הזר מחליש את החוזק החשמלי ובמילים פשוטות מקטין את התנגדות של המשטח והחומר הזר למעשה נחשב לזיהום. בתקנים רלוונטיים כדוגמת iec60664-1 VDE 0110-1 הזיהום הצפוי של הציוד החשמלי מוגדר כדרגת זיהום והוא בעל ערך מספרי מ1 ועד ל 4, הערך המספרי מעיד על הזיהום הצפוי של הסביבה, הערך נמוך יותר ככל שהזיהום הצפוי נמוך יותר. דרגת הזיהום היא פרמטר למרחק מינימלי של מרחק זחילה מומלץ למבודדים . ומכאן הגדירו בתקן את היחס בין רמת הזיהום הממוצעת למרחק הזחילה לכל קילו וולט.

תמונה מספר 3 – טבלת יחסים אפיון מידת זיהום למבודדים

על אותו מבודד לפני התרחשות הרשיפה קורה תהליך של התפרקות חלקית לרוב בצורת עץ הנקראת טרקינק ( tracking) , תהליך זה שוחק את המבודד באופן שיטתי וההתפרקות הזו עלולה לסדוק את המבודד בשל החום הנוצר באופן מתמיד במבודד ובכך להקטין את מתח הפריצה של המבודד בכלל.

לסיכום

מרחק זחילה הוא מושג חשוב הממלא תפקיד מכריע בהפעלה בטוחה ואמינה של מערכות וציוד חשמלי. הוא קובע את רמת הבידוד החשמלי הנדרש בין חלקים מוליכים ביישומי מתח גבוה. מדידה נכונה של מרחק זחילה ועמידה בתקנים חיוניים על מנת להבטיח את הפעולה הבטוחה ואריכות החיים של הציוד החשמלי.