מחשבון מפל מתח לחד פאזי ותלת פאזי, בוולט ובאחוזים

כבל ארוך מדי או דק מדי "גונב" מתח בדרך. המזגן בקצה המחסן מקבל פחות וולט, נורות הלד מהבהבות, ומנוע של משאבה או שער חשמלי מתחמם ונשחק מהר. לפני שמושכים קו חדש לחצר, ליחידת דיור או לעמדת טעינה, כדאי לבדוק כמה מתח ילך לאיבוד בדרך.

הכלי הזה נבנה בשביל חשמלאים, הנדסאים ובעלי בתים שרוצים לבדוק תכנון במהירות. הוא מחשב חד פאזי ותלת פאזי, נחושת ואלומיניום, לפי זרם או לפי הספק, ומציג גם את האורך המרבי ואת החתך המינימלי שעומדים במגבלה שבחרתם.

איך משתמשים במחשבון מפל המתח?

1. בוחרים סוג חיבור. חד פאזי מחושב לפי 230 וולט בין פאזה לאפס, ותלת פאזי לפי 400 וולט בין פאזות. אפשר לשנות את המתח ידנית.
2. מזינים את העומס. אם יודעים את הזרם, מזינים אותו באמפר. אם יודעים רק את ההספק של המכשיר, עוברים ל"לפי הספק" והמחשבון ימיר אותו לזרם.
3. מזינים את מקדם ההספק. לגופי חימום, דוד ותאורה רגילה משאירים 1. למזגנים, משאבות ומנועים מזינים כ־0.85.
4. מזינים את אורך הכבל בכיוון אחד, מהלוח ועד הנקודה. אין צורך להכפיל, הנוסחה כבר מתחשבת בדרך חזור.
5. בוחרים חתך וחומר מוליך ואת המגבלה שרוצים לבדוק, 3%, 4% או 5%.

התוצאה מתעדכנת מיד. הפס הצבעוני מראה כמה קרובים למגבלה: ירוק זה תקין, כתום זה גבולי, ואדום אומר שכדאי להגדיל חתך או לקצר את הקו.

מה זה מפל מתח ולמה הוא חשוב?

לכל מוליך יש התנגדות חשמלית קטנה. כשזרם עובר בכבל, חלק מהמתח "נופל" על הכבל עצמו ולא מגיע לצרכן. ככל שהזרם גבוה יותר, הכבל ארוך יותר והחתך קטן יותר, כך מפל המתח גדל. בכבל קצר בתוך דירה ההשפעה זניחה, אבל בקווים ארוכים לחצר, למחסן, לחניה או לבניין סמוך היא כבר מורגשת.

מפל מתח גבוה גורם לכמה בעיות: מנועים מקבלים פחות מתח, מושכים יותר זרם ומתחממים, תאורה נחלשת או מהבהבת, ומכשירים אלקטרוניים עלולים להתנתק. מעבר לזה, האנרגיה שהולכת לאיבוד בכבל הופכת לחום, ובקווים עמוסים זה גם בזבוז חשמל. כשיש תחושה שהמתח בבית "חלש" ברגעי שיא, בדיקת עומסים בלוח החשמל היא דרך טובה להבין אם הבעיה בקו מסוים או בחיבור כולו.

הנוסחה לחישוב מפל מתח

המחשבון משתמש בשיטה של התקן הבינלאומי IEC 60364-5-52 (נספח G), שמתחשבת גם בהתנגדות וגם בתגובתיות של הכבל:

• I הוא הזרם באמפר. בתלת פאזי זה הזרם בכל פאזה.
• L הוא אורך הכבל במטרים, בכיוון אחד.
• S הוא חתך המוליך בממ"ר.
• ρ היא ההתנגדות הסגולית בטמפרטורת עבודה: 0.0225 לנחושת ו־0.036 לאלומיניום (אוהם·ממ"ר/מטר).
• X היא התגובתיות של הכבל, בערך 0.08 מיליאוהם למטר. בעומס התנגדותי (cosφ = 1) היא לא משפיעה.

שימו לב שבחד פאזי מכפילים ב־2 כי הזרם עובר גם בפאזה וגם באפס, ובתלת פאזי מכפילים ב־√3 כי מחשבים את המתח בין הפאזות. לכן באותו הספק ובאותו כבל, מפל המתח באחוזים בתלת פאזי קטן בהרבה. זו אחת הסיבות שקווים ארוכים ועומסים כבדים עוברים לחיבור תלת פאזי.

כמה מפל מתח מותר?

הערכים המקובלים בתכנון, לפי ההמלצות של IEC 60364, הם עד 3% במעגלי תאורה ועד 5% במעגלים אחרים, מנקודת החיבור ועד הצרכן. במתקנים בישראל חשמלאי או מתכנן בודק את הקו גם מול דרישות תקנות החשמל וגם מול הזרם המותר לכבל, ולא רק מול מפל המתח. לכן המחשבון מאפשר לבחור 3%, 4% או 5%, והמלצה טובה היא לשאוף לערך הנמוך כשהקו ארוך או כשיש מנועים ומדחסים.

חשוב לזכור שמפל המתח מצטבר: אם הקו הראשי מהמונה ללוח כבר "אוכל" 1.5%, לקו המשני ללוח בחצר נשאר פחות. בבית ישן עם חיווט מקורי, החתכים לעתים קטנים מהנדרש, ושם החלפת חוטי חשמל ישנים משפרת גם את המתח וגם את הבטיחות.

טבלת אורך כבל מרבי לפי חתך וזרם

הטבלה מראה כמה מטרים אפשר למשוך בחד פאזי, בכבל נחושת ובעומס התנגדותי, עד שמגיעים למפל מתח של 3%. לבדיקה של 5% אפשר להכפיל כל ערך ב־1.67 בערך.

הטבלה היא לבדיקת מפל מתח בלבד. לפני שבוחרים כבל צריך לוודא גם שהחתך מתאים לזרם ולצורת ההתקנה (בצינור, בתעלה, בקרקע), ושהמאמ"ת בלוח מגן על הכבל.

שלוש דוגמאות חישוב מהשטח

מזגן במחסן בחצר, חד פאזי

מזגן של 2.5 קילוואט עם מקדם הספק 0.85 מושך כ־12.8 אמפר. בקו של 45 מטר בכבל 2.5 ממ"ר נחושת מפל המתח יוצא כ־8.9 וולט, שהם 3.85%. זה בתוך 5%, אבל מעל 3%. בכבל 4 ממ"ר הוא יורד לכ־2.4%, וזו בחירה עדיפה למדחס שמתניע הרבה פעמים ביום. לפרטים על קו ייעודי למזגן, ראו את המדריך להתקנת שקע למזגן.

עמדת טעינה 11 קילוואט, תלת פאזי

עמדה של 11 קילוואט בתלת פאזי מושכת כ־16 אמפר לפאזה. בקו של 40 מטר מהלוח לחניה, בכבל 5 גידים בחתך 4 ממ"ר, מפל המתח יוצא כ־6.2 וולט, רק 1.55%. עמדה חד פאזית של 7.4 קילוואט (32 אמפר) באותו מרחק ובאותו חתך מגיעה כבר לכ־6.3%, מעל המגבלה, וצריכה לפחות 6 ממ"ר (כ־4.2%) או 10 ממ"ר (2.5%). לכן בקווים ארוכים כדאי לתכנן את החתך מראש. כך עובדים כשמתקינים עמדת טעינה לרכב חשמלי בבית פרטי או בחניון.

תאורת גינה בקו ארוך

קו תאורה של 6 אמפר באורך 60 מטר בכבל 1.5 ממ"ר מגיע לכ־10.8 וולט, 4.7%, הרבה מעל 3% שמומלצים לתאורה. כבל 2.5 ממ"ר מוריד את מפל המתח ל־2.8%. בפרויקטים של תאורת גינה וחוץ זו טעות נפוצה, שגורמת לגופים בקצה הקו להאיר חלש יותר.

איך מקטינים מפל מתח?

• מגדילים את חתך הכבל. הכפלה של החתך מורידה את מפל המתח בערך בחצי.
• מקצרים את המסלול או מתקינים לוח משנה קרוב לצרכנים, כך שהקו הארוך נושא זרם מרוכז בחתך גדול.
• עוברים לתלת פאזי כשיש עומס כבד בקצה קו ארוך. הזרם מתחלק בין שלוש פאזות ומפל המתח באחוזים יורד משמעותית. במדריך מה זה תלת פאזי ומתי צריך אותו יש הסבר מלא.
• מפצלים עומסים לשני קווים נפרדים במקום קו אחד עמוס.
• בודקים חיבורים רופפים. ברג לא מהודק בלוח או בקופסת חיבורים מוסיף התנגדות ומתנהג כמו מפל מתח נוסף, ולפעמים גם מתחמם.

מתי לא מספיק מחשבון?

המחשבון נותן תשובה מהירה ומדויקת למפל מתח, אבל הוא לא מחליף תכנון. בקו חדש לבית פרטי, ליחידת דיור, לבריכה או למבנה עסקי צריך לבדוק גם זרם קצר, הארקה, סלקטיביות של ההגנות ותנאי ההתקנה. כשמגדילים חיבור או מוסיפים צרכנים גדולים, שווה לעבור גם על הגדלת חיבור החשמל מול חברת החשמל, ובסוף העבודה לבצע בדיקה של חשמלאי בודק מוסמך.

יש לכם עוד חישובים לעשות? בדף כל הכלים והמחשבונים לחשמלאים ריכזנו את הכלים שלנו במקום אחד.