קטגוריות
בתקנות החשמל מופיעות הגדרות של ״מתח נמוך מאוד״ בערכים שונים (ראה איור -1), כך שבתרחישים שונים נדרש לפעול לפי תקנה ספציפית אשר גוברת על תקנה כללית אחרת. נשאלת השאלה, מה תכליתן של הגדרות כלליות שאינן עוסקות בסוג מסוים של מתקן, כמו ״התקנת מובילים״ או ״העמסת מוליכים״?
המאמר סוקר את ההגדרות הקיימות של ״מתח נמוך מאוד״ (Extra Low Voltage - ELV) בתקנות החשמל בהשוואה לאלה שבתקנים של IEC .
יישום של ״מתח נמוך מאוד״ כאמצעי הגנה בפני חישמול מעלה מספר סוגיות פרקטיות, אשר תוצגנה בהמשך.
אי-בהירות בנושא דורשת הבהרה של הגורמים המוסמכים, ואין במאמר זה תשובות מוחלטות לסוגיות שתוצגנה, אלא הצגת חלופות וסקירת המצב הקיים בתקנים הזרים הרלוונטיים.
מתח נמוך מאוד כאמצעי הגנה בפני חישמול
הערכים המסוכנים של מתח מגע, אשר נבחנו בתקן IEC60479-5, נועדו לשמש את הוועדות הטכניות השונות של ארגון התקינה IEC לצורך בחירת ערכי סף של מתח כאמצעי הגנה בפני חישמול. מתח בערך הנמוך מסף המהווה סיכון לאדם נקרא ״מתח נמוך מאוד״, ומוגדר כאמצעי הגנה בפני חישמול כאשר מתח המגע המקסימלי שיכול להיווצר בנסיבות מסוימות הוא נמוך דיו, כך שלא יכול להיווצר זרם בעל השפעות פיזיקליות על גוף האדם.
תקן IEC61201 הינו מסמך טכני המציע הרחבה לתקן IEC60479-5, ובו מופיעה דוגמה של טבלה (מתוך הגרפים השונים), שבה מוצג שטח המגע המרבי המותר בהינתן ערכי מתח מגע (בתנאים המחמירים) של 15Vac או 30Vdc.
בהתאם לטבלה זו, ״מתח נמוך מאוד״ כאמצעי הגנה בפני חישמול, מוגדר באופן שונה בין מתקן למתקן בהתאם לדרישות הספציפיות, כך שלא ייתכן ערך יחיד כוללני.
ייתכן שהיה מדויק יותר היה להגדיר בתקנות החשמל-הארקות ואמצעי הגנה בפני חישמול שתכלית הגנה באמצעות מתח נמוך מאוד היא ״מניעת הופעת מתח העולה על ערך העלול לגרום להשפעות פיזיקליות המסוכנות לגוף האדם״ ולא ״מניעת הופעת מתח העולה על 50 וולט״.
מתח נמוך מאוד כמתח מגע
בהתאם לתקנות החשמל-הארקות ואמצעי הגנה בפני חישמול, מתח נמוך מאוד מוגדר כאמצעי הגנה בפני חישמול, שתכליתה בהתאם לתקנה 4(5) היא ״מניעת הופעת מתח העולה על 50 וולט״. בתקנה זו לא כתוב האם הכוונה היא ל-50Vac או 50Vdc. הערך 50V מופיע מספר פעמים בתקן IEC60364-4-41, כקבוע במשוואות שונות הנדרשות בהתאם לשיטות השונות להגנה בפני חישמול (ברשת מסוג AC). לדוגמה, סעיף 411.5.3 (הזהה בחלקו לתקנה 70-הארקות ואמצעי הגנה בפני חישמול) : RA x IΔn ≤ 50 Vac.
בנוסחה נדרש שהתנגדות הארקה (RA) כפול זרם ההפעלה של הפחת (IΔn) היה קטן מ-50 וולט. כך שבאופן עקיף, מתקיימת דרישה המבטיחה - מתח מגע הנמוך מ-50 וולט (שלא כחלק מאמצעי הגנה בפני חישמול - באמצעות מתח נמוך מאוד).
חשוב להדגיש את ההבדלים בין הערכים הדומים של מתח מגע מסוכן ("touch voltage limits") ושל "מתח נמוך מאוד" (ELV). בפועל, בהתאם ל IEC60479-5, ערך מתח המגע המסוכן לאדם אינו קבוע כלל, אלא פונקציה של עכבת (impedance) גוף האדם. ההשפעות הפיזיקליות המסוכנות לגוף האדם תלויות בזרם העובר דרך גוף האדם. סף מתח המגע המותר מתקבל בהתאם לחוק אוהם, מסף זרם המגע (touch current) ומעכבת גוף האדם. בעניין זה, היישום של חוק אוהם אינו פשוט מפני שעכבת גוף האדם תלויה במספר משתנים וביניהם:
- סוג זרם החישמול (חילופין AC או ישר DC)
- ערך מתח החישמול (magnitude of the touch voltage)
- מסלול החישמול בגוף האדם (one hand to both feet, hand to hand)
- שטח המגע בעור הגוף (medium contact, small contact, large conact)
- מצב העור הבא במגע (water-wet, salt water-wet, dry)
כאשר מופיע מתח על פני גוף האדם (וכאשר מתחיל לזרום זרם דרך גוף האדם), הרכיב האקטיבי בעכבת גוף האדם יורד לערך קטן יותר בתוך מספר עשרות מילישניות. מתח המגע מחושב גם בהתאם לשיטת ההגנה בפני חישמול, ומשתנה בין שיטה לשיטה. בשיטת ״הפרד מגן״ לדוגמה, הקיבוליות מהווה פרמטר של מתח המגע. מאידך, בשיטות אשר תכליתן ״ניתוק גוף מחושמל מהזינה״, זרם התקלה (ומהירות תגובת המבטח) הינם גם פרמטרים של מתח המגע.
יישום אמצעי הגנה באמצעות מתח נמוך מאוד
בתקנות החשמל-מתקני חשמל בבריכה- מוזכרת רק תצורת התקנה מסוג:
- SELV (Safety Extra-Low voltage)
בהתאם לתקנים : IEC61558-1 ו-IEC60364-4-41, קיימות גם התצורות:
- PELV (Protection by Extra Low Voltage)
- FELV (Functional Extra-Low Voltage)
ההבדלים בין השיטות מתבטאים בסוג השנאי, בהארקה ובתצורת ההתקנה. התקן מאפשר למתכנן להגדיר וליישם את אמצעי ההגנה ״במתח נמוך מאוד״ בהתאם לאחת מהתצורות האלו (ראו טבלה 1). הבחירה של התצורה תעשה בכפוף לדרישות ספציפיות נוספות החלות על המיתקן בהתאם לתקנים נוספים SELV) במתקן חשמל בבריכה, לדוגמה).
1. מהו סוג השנאי הנדרש עבור מתח נמוך מאוד?
סוג השנאי מהווה אלמנט מרכזי עליו מבוססת ההגנה בפני חישמול באמצעות מתח נמוך מאוד. בתקנות החשמל, נדרש שהשנאי יהיה מבדל:
תקנה 62. מקור זינה, סעיף (ב): "היה מקור הזינה שנאי, הוא יהיה מסוג שנאי מבדל; היה הוא שנאי מיטלטל הוא יהיה מסוג II"*
* כאשר שנאי מיטלטל מסוג II – (בידוד כפול) בדרך כלל מבוסס על שנאי למתח נמוך מאוד באמצעות אלקטרוניקת הספק.
בהתאם לתקן IEC60364-4-41 לא נדרש שבכל מקרה יותקן שנאי מבדל (ראו טבלה 2). בתצורה של FELV ניתן להתקין שנאי בעל הבדדה פשוטה (simple separation) וב-SELV ו- PELV נדרש להתקין שנאי מבדל בטיחות (safety isolating transformer) . מכך ניתן להניח שתצורה מסוג FELV, המוצעת בתקן, אסורה להתקנה בהתאם לתקנות החשמל. כאשר שיטת ההגנה בפני חישמול היא באמצעות ״מתח נמוך מאוד״ פירוש הדבר שלא נדרשים אמצעי הגנה נוספים מעבר לאלה שנדרשו עבור שיטת הגנה זאת. לפיכך משתמע, שאם נעשה שימוש בשנאי שאינו מבדל, כבר לא ניתן יהיה להסתמך עוד רק על ״מתח נמוך מאוד״ כאמצעי הגנה בפני חישמול, ויש ליישם אמצעי הגנה נוספים כנדרש בתקנות החשמל.
2. האם מותר (או נדרש) להאריק גופים מסוג III?
בהתאם לתקנים של IEC, התשובה לשאלה האם להאריק גופים של ציוד מסוג III תלויה בסוג היישום הנדרש: SELV - אסור; PELV - ניתן; FELV - חובה.
בתקנות החשמל נראה ששתי האפשרויות מותרות:
תקנה 64. איסור התקנת הארקת שיטה או הארקת הגנה
(א) במיתקן המוגן במתח נמוך מאוד לא תותקן הארקת שיטה או הארקת הגנה.
(ב) במיתקן כאמור מותר לחבר גופי מתכת של ציוד מסוג III עם גופי מתכת של ציוד הניזון ממתח נמוך.
לכאורה קיימת סתירה בין סעיף (א) - ״לא תותקן הארקת הגנה״ לבין סעיף (ב) - ״מותר לחבר גופי מתכת״. אך בהתאם להגדרות בתקן, סעיף 64(א) היה יכול להוות תצורה מסוג SELV, וסעיף 64(ב) תצורה מסוג PELV או SELV .
לצד הסעיפים בתקנים מופיעות לעיתים הערות נוספות לצורך הבהרה של נקודות מסוימות. בתקן IEC60364-4-41 מופיעה הערה, המבהירה דרישה לתצורה מסוג SELV, בה אסור להאריק גופים מסוג III ונדרשת הפרדה של מעגלי ה-SELV מכל גוף מתכתי אחר, שעלול להוליך זרם ולהשפיע על אמצעי ההגנה במתח נמוך מאוד. (כאמור, תצורת ה-SELV מופיעה בתקנות החשמל-מתקן חשמל בבריכה).
להלן ציטוט ותרגום של סעיף 414.4.4 בעניין זה :
Exposed-conductive-parts of SELV circuits shall not be connected to earth, or to protective conductors or exposed-conductive-parts of another circuit. NOTE If the exposed-conductive-parts of SELV circuits are liable to come into contact, either fortuitously or intentionally, with the exposed-conductive-parts of other circuits, protection against electric shock no longer depends solely on protection by SELV, but also on the protective provisions to which the latter exposed conductive-parts are subject |
אם החלקים המוליכים-החשופים של מעגלי ה-SELV עלולים לבוא במגע, באופן מקרי או בכוונת תחילה, עם חלקים מוליכים-חשופים של מעגלים אחרים, אז ייווצר מצב שבו ההגנה מפני חישמול לא תיחשב עוד רק כ-SELV אלא גם לפי אמצעי ההגנה של המעגלים האחרים אליהם הם נחשפו. |
סיכום
הוועדות הטכניות השונות של ארגון התקינה IEC קובעת מהו ערכו של ״מתח נמוך מאוד״. ערך זה מהווה אמצעי הגנה בפני חישמול בהתאם לתנאי הסביבה ולגורמי הסיכון לאדם הרלוונטיים לאותו מתקן. כאשר מיושם אמצעי הגנה בפני חישמול באמצעות ״מתח נמוך מאוד״, פירוש הדבר שלא נדרשים אמצעי הגנה נוספים.
נדרש להגדיר ערכים של ״מתח נמוך מאוד״ במתקן מסוים אך לא נחוצות הגדרות של ״מתח נמוך מאוד״ בתקנות הכלליות (כגון התקנת כבלים, התקנת מוליכים, התקנת מובילים).
הוצגו שלוש תצורות ליישום של אמצעי ההגנה בפני חישמול באמצעות ״מתח נמוך מאוד״ על פי תקני IEC: SELV, PELV, FELV, סוג התצורה נקבע בהתאם לאופי המתקן ולדרישות הנוספות החלות עליו. ההבדלים בין השיטות ניחנים בסוג השנאי, בהארקה ובתצורת ההתקנה.
במאמר הוצגו דוגמאות של הבדלים בין תקנות החשמל לבין אלו המופיעים בתקני IEC: התצורה מסוג FELV בהתאם לתקן יוצרת סתירה עם תקנה 62-הארקות ואמצעי הגנה בפני חישמול, שבה נדרש שאם יותקן שנאי הוא יהיה מסוג שנאי מבדל (התקן המאפשר גם התקנה של שנאי עם הבדדה פשוטה (״simple separation״).
בנושא הארקה של גופים מסוג III (ELV), הובהר כי בהתאם לתקנים, הסוגיה נקבעת לפי תצורת היישום של ״מתח נמוך מאוד״: FELV - חובה; PELV - ניתן; FELV - אסור. יישום של PELV בהתאם לתקן מתיר הארקת אביזרים והנושא מציין (ודורש הרחבה) בתקנה 64-הארקות ואמצעי הגנה בפני חישמול. כמו כן, הודגשה הנחיצות בהבדדת המעגלים והאביזרים (גופי תאורה) בתצורה מסוג SELV (הנדרשת בתקנות החשמל-מתקני חשמל בבריכה).
הודעות אחרונות בפורום
