שדה חשמלי בבית שלנו

האם מנורות שולחן שנת 2009 בטוחות יותר מבחינת שדה חשמלי לעומת מנורות שולחן שנת  1980 ? לכאורה כן. במציאות המצב הפוך ואף גורם בעולם ,כולל בישראל, לא התריע כלל על הסכנות ומה צריך לעשות.

באיור 1 מופיעות שלש מנורות שולחן שנמצאות  בשימוש יום יומי במשקי בית במשרדים בבתי ספר וגם בתעשייה. החלטתי לערוך בעצמי מדידות של שדה חשמלי ומתח גוף של שלש המנורות המופיעות באיור 1 .

סדר הבדיקות:

• מנורת שולחן מחוברת לרשת החשמל (חיבור N—L) אבל לא מופעלת-אור כבוי.
• מנורת שולחן מחוברת לרשת החשמל (חיבור L—N) אבל לא מופעלת- אור כבוי.
• מנורת שולחן מופעלת- אור דולק

 

 

טבלה  1  מנורות שולחן מדידות שדה חשמלי

 

מתח גוף	מנורה לא מופעלת		מנורה מופעלת
	חיבור N--L	חיבור L--N	חיבור   N+L
	V	V	V
מנורת "אירגונית"	19,08	0,922	11,15
מנורת "הלוגן"	17,19	0,877	6,75
מנורת "למפדר"		0,019	0.015

טבלה  2  מנורות שולחן מדידות מתח גוף

הערכים בטבלאות 1 ו 2 מעלים מספר שאלות חשובות :

• איך יכול להיות ששדה חשמלי שעוצמתו 17000 וולט/ מטר פולט על יד ראשנו או של ילדינו דווקא כשהמנורה לא מופעלת-אור כבוי.
• איך יכול להיות ששום ארגון בינלאומי לא התריע את כלל הציבור על התופעה.
• האם אנשים או ילדים שמשתמשים זמן ממושך במנורות שולחן שנת 2009 עלולים להיפגע מבחינת הבריאות?
• האם בביתנו קיימים עוד מכשירים חשמליים עם תופעות דומות?
• האם גם בארצות הברית קיימות תופעות דומות?
• מה ההסבר של התופעה? 
• והחי חשוב, מה לעשות ?

כדי לענות על השאלות הנ"ל ולקבל הסבר עדכני על התופעה, ערכתי כמה ניסויים מיוחדים עם מדידות חדשות. הניסויים מתוארים בהמשך והשמות הן: "הכבל" ,"הבקבוק" , "הקופסה" , "המשטח".

"הכבל"

כבל נחושת גמיש 3x1 ממ"ר נמתח אופקי בין שני סמכים ועליו תלוי(צמוד) מכשיר המדידה (איור 8 ) . הכבל מוזן מרשת החשמל באמצאות שלושה מפסקים נפרדים. תוצאות הניסוי מראות שהערך המרבי של השדה החשמלי  17086 וולט/מטר מתקבל כשהכבל מוזן רק ממתח המופע (L). הוספת חיבור  האפס (N ) מקטין את השדה החשמלי ל 9257 וולט/מטר(54%) וחיבור הארקה (PE) מקטין גם הוא את הערך ל 6937 וולט/מטר(40%).

 

איור 8 מדידות שדה חשמלי של כבל  3X1  ממ"ר

 

"הבקבוק"

בציר של בקבוק  פ.ו.ס.  1.5 ליטר  מושתל כבל נחושת גמיש 3x1 ממ"ר. הכבל נמתח אופקי בין שני סמכים (איורים 11—9 ). מכשיר המדידה מודד את השדה חשמלי הן בפריפריה של הבקבוק והן באוויר על יד הבקבוק. הניסויים כוללים 4 מצבים :ללא שרוול, שרוול אלומיניום, שרוול נייר, שרוול בד (כותנה+פוליאסטר).

איור 9 מדידות שדה חשמלי בקבוק פ.ו.ס. ללא שרוול

איור 10 מדידות שדה חשמלי בקבוק פ.ו.ס. עם שרוול אלומיניום

 

 

 מכשיר המדידה מודד עוצמתו של השדה החשמלי של חפצים שונים (קופסה פתקאות, כוס לעטים מרשת מתכת, כף עץ, דף נייר). המרחק בין בסיס המנורה  ובין מכשיר המדידה  הינו 17 ס"מ.
התוצאות מרוכזות בטבלה 5. 

 

 

טבלה 5  משסח פ. ו. ס. מדידות שדה חשמלי

• חפצים עשויים נייר,מתכת, חרסינה מעלים את ערך השדה החשמלי לעומת שדה חשמלי באוויר פי 2-4.
• בשולחן העבודה מלא חפצים משתולל שדה חשמלי של אלפי וולט/מטר.
• חיבור L--N מקטין את הערך פי 8-4

איור 21 מנורת שולחן "אירגונית" סכימת חשמלי

איור 22 מנורת שולחן "הלוגן" סכימת חשמלי

איור 23  מנורת שולחן "למפדר" סכימת חשמלי

 כן. כל המכשירים החשמליים שמוגדרים כציוד "סוג II " (בידוד כפול) המחובר לרשת החשמל באמצעות תקע עם 2 פינים L; N ומופעלים במפסק חד-מופעי.

 

בבית מכשירים כגון: מיקסר,מייבש שיער, מאוורר ריצפה,  מאוורר  שולחני,  שואב אבק, מעבד מזון,מכונת תפירה וכו''.

בתעשייה מכשירים כגון: פטיש חציבה, מקדחה רוטטת, משחזת, משור אנכי, מלטשת רוטטת, משור שרשרת, פטישון  וכו''.

לכל המכשירים הביתיים המחוברים לרשת החשמל באמצעות תקע עם 3 פינים L; N; PE כגון : מכונות כביסה, מקררים, תנורים, מחשבים וכו'' ערך השדה החשמלי היא מינימאלית.

 האם גם בארצות הברית קיימות תופעות דומות?

לא. בארצות הברית המכשירים מחוברים לרשת החשמל-120 וולט, 60 הרץ- באמצעות   תקע דגם A ( איור 24 (   שמאפשר רק חיבור L--N  . האם בארצות הברית ידעו את התופעה?  לא. השיקול היה בטיחותי בלבד.
(ראה לינק)  http://en.wikipedia.org/wiki/Domestic_AC_power_plugs_and_sockets#Polarised_plugs
 

איור 24  בית תקע+תקע-ארצות הברית- Plug  A

הפלישה

כן פלישה. משנת 1980 כמעט כל המכשירים האלקטרוניים שנכנסו לביתנו כוללים גם ספקי כוח ממותגים     Switching Mode Power Supply (SPMS) .

ספקי כוח ממותגים פותחו בתעשייה הצבעית ומהר מאוד הודות ליתרונותיו כבשו גם את תעשיית התקשורת ומחשבים. (איורים 27;26;25)

יתרונות;

• משקל מופחת בהשוואת לספקי הכוח הישנים (טרנזיסטורים טוריים או תיריסטורים)
• מידות קטנות
• נצילות גבוהה ב 70% -:- 75%
• עמידה בהפסקות חשמל קצרות 16 ms  (ספקי כוח הישנים רק 4 ms )
   

עקרונית, מורכב ספק הכוח ממותג מארבע יחידות עיקריות: (איורים 27-28)

• מיישר חד מופעי או תלת מופעי ללא שנאי מבדל, אשר תפקידו ליישר מתח חילופין ולספק אנרגיה למבוא של הממיר.
• ממיר סטטי אשר תפקידו להפוך את מתח היציאה של המיישר למתח חילופין בתדר גבוה Khz  (100-:- 20 ), לייצב את מתח היציאה של הספק וגם להבטיח הגבלת זרם במקרה של קצר ביציאה.
• שנאי תדר גבוה להפרדה גלוונית בין מבוא למוצא וגם התאמת מתח למבוא של מיישר היציאה.
• מיישר יציאה אשר תפקידו ליישר מתח חילופין בתדר גבוה למתח זרם ישר מתאים.
   

בהשוואה לספקי כוח הישנים- טרנזיסטורים טוריים או תיריסטורים- בולטים אצל ספקי הכוח הממותגים חסרי שנאי כניסה, ועובדה זאת מסבירה את היתרונות של מידות קטנות ומשקל מופחת. גם שנאי היציאה וגם מעגל הסינון ביציאה, שעובדים בתדרים גבוהים, תורמים לשיפור הניצולת.

אבל ספקי כוח ממותגים הינם נם מקורות של שדה חשמלי במיוחד כשמחוברים לרשת החשמל  באמצאות תקע עם 2 פינים L; N ללא הארקה.

המדידות המתוארות באיורים 29;28 מוכיחות את ההשפעה החיובית של ההארקה להורדת השדה החשמלית.

 

איור 25 ספק כוח ממותג (SMPS) ללא הארקה. סכימה חשמלית

איור 26 ספק כוח ממותג (SMPS) עם הארקה. סכימה חשמלית

איור 27 ספקי כוח ממותגים (SMPS) ללא מכסים

איור 28 מדידות שדה חשמלי ספק כוח ממותג עם הארקה

איור 29 מדידות שדה חשמלי ספק כוח ממותג ללא הארקה

שדה חשמלי ואמצעי הגנה בפני חישמול

בהתייחס לאמצעי ההגנה בפני חישמול בארץ, (איור 30), מסווגים רוב המתקנים הביתיים והתעשייתיים לשלוש קבוצות כדלקמן :

-הארקת ההגנהT‎T) (-חיבורי מוליכי הארקה של המיתקן אל הצנרת מתכתית לאספקת מים, עד שנת 1978 .

-הארקת ההגנה (TT)- חיבורי מוליכי הארקה של המיתקן אל הארקת היסוד, עד שנת 1984.

-איפוס (TN-C-S  ,TN-S) -חיבורי מוליכי הארקה של המיתקן אל מוליך PEN של הזינה בכניסה  למבנה , משנת 1984 .

 

איור 30 אמצעי הגנה בפני חישמול

מהאיור 30 נובע  שהשימוש באיפוס מאפשר מעגל בטוח לפריקת שדה חשמלי להארקה.גם הארקת ההגנה (TT) עם חיבור להארקת יסוד מאפשרת פריקה בטוחה של שדה חשמלי. לעומתם, הארקת ההגנה(TT  ) עם חיבורי מוליכי הארקה אל הצנרת המתכתית לאספקת מים, מהווה אחת הבעיות הקשות הן להגנה  בפני חשמול והן לפריקת שדה חשמלי.כידוע, שיטת הארקה עם חיבור אל הצנרת מתכתית לאספקת מים  היא ירושה מתקופת המנדט והייתה שיטה תקנית גם באנגליה. אבל בשנת 1940, שמונה שנים לפני שהאנגלים עזבו את ארץ ישראל, הוחלט באנגליה  לשנות  כיוון  ולאמץ  את עקרון  האיפוס (P.M.E.( Protective Multiple Earthing. אנחנו נשארנו עם השיטה הישנה לטוב ולרע, ורק בשנת 1984, עם פרסום תקנות החשמל (הארקות ואמצעי הגנה בפני חישמול במתח עד 1000 וולט) התיישרנו עם התקנות האירופאיות IEC ,VDE ואחרות .

"הצרות" של חיבורי מוליכי ההארקה אל הצנרת המתכתית לאספקת מים התחילו לפני שנים רבות מיד אחרי שפורסם ב- 1962 תקנות החשמל (הארקות או הגנות אחרות).  מערכת צינורות לאספקת המים שהוגדרה כ-"אלקטרודה טבעית" הפכה ל-Fata Morgana  (חיזיון שווא) לאחר שהרשויות לאספקת מים התחילו להעדיף צנרת מפלסטיק  הן לאחזקה והן בפרויקטים חדשים. המצב הסתבך עוד יותר משתי סיבות :

     ב.  הדיירים מבצעים  שיפוצים ,במיוחד לבתים הישנים, ומחליפים מתחת לאריחים את הצנרת  המתכתית  בצינורות מפלסטיק ולפיכך נשארים ללא הארקת הגנה כלל.

בדירות ישנות שהחיבור לצנרת המים פגום ואין אלקטרודה מקומית  מפלס השדה החשמלי על יד המקרר, מכונת  כביסה וכו'' עולה לערכים של אלפי ןולט/מטר וגם המפלס שדה חשמלי בקירות עולה מפאת חוסר הארקה.

מפת פיזור השדה החשמלי בבית מושפע מכמה גורמים:

• מוליכים וכבלים מושתלים בתוך הקירות והתקרות .
• כמות בתי –תקע, מפסקי תאורה וקופסות הסתעפות.
• מספר מכשירי חשמל עם בידוד כפול עם מפסק חד-מופעי  מחוברים קבוע אצל בתי –תקע או רב בתי –תקע.
• מספר מכשירי חשמל ללא מפסק- ספקי כוח ממותגים    
• מנורות תקרה שלא מחוברים להארקה.
• קיר משותף עם שכן אחר.
   

במרחב הבית  יופיעו מתחים על כל החפצים –שולחנות, מזנונים, ספריות  ספות, מיטות, שידות- בהתאם לערכו של השדה החשמלי באותה סביבה. גם הגוף שלנו בטור אנטנה ניידת סופג מתח המכונה מתח גוף.

אם על שולחן העבודה מונחת מנורת "ארגונית" לא מופעלת ומחוברת L—N לרשת, מתח הגוף על יד השולחן מגיע ל 1500 מילי וולט. כשידינו מונחות על השולחן לצורך כתיבה מתח גוף עולה בין 2500 ל 4000 מילי וולט.

אם על שולחן העבודה מונחת מנורת "למפדר" מופעלת או לא מופעלת, מתח הגוף על יד השולחן או בכתיבה נע בין 150 ל 200  מילי וולט.

במיטה מתח הגוף מושפע מכמות המכשירים חשמליים שעומדים על השידה על יד המיטה.  מקלטי רדיו ומנורות בידוד כפול מעלים את מתח הגוף בין  1500 ל 2500 מילי וולט.

מה הסף המותר של מתח הגוף בבית? אין התייחסות לנתון הזה אצל ארגון הבריאות העולמי (WHO) או אצל הועדה הבינלאומית לחקר הסרטן (IARC) אבל קיימים ארגונים בעולם שממליצים ערכים לפי "עקרון הזהירות המונעת".(Precautionary principle)  לפי תקן "מכון לבינוי ביולוגי" מגרמניה –Standard of Building Biology-SBM-2008 הסף המותר של מתח גוף במיטה שלנו(Sleeping areas ) צריך להיות פחות מ- 10>  mv .

http://www.baubiologie.de/downloads/english/richtwerte_2008_englisch.pdf

גם בארצות הברית  מיחסיים חשיבות  עליונה להורדת  מתח הגוף  במיטה  והציבור מסוגל  להסיג באינטרנט  ערכה להפסקה אוטומטית  של המתח בחדר השינה וגם רב- מודד ל מדידת מתח הגוף.

http://www.safelivingtechnologies.ca/EMF/products_emf_ds_auto.htm

http://www.safelivingtechnologies.ca/EMF/products_emf_body_voltage.htm

העיתונאי הגרמני  וולפגנג מאס-Wolfgang Maes- פרסם עוד בשנת 1990 מאמר על השפעתה של הורדת מתח גוף במיטה . במאמר מתארים 18 מקרים של כל מיני בעיות בריאותיות שנעלמו או השתפרו עם הורדת מתך הגוף במיטה.

 http://www.maes.de/10%20EMF/maes.de%20EMF%20VERSPANNENDE%20SPANNUNG.PDF
 

מה ניתן לעשות

זה פשוט, זה לא מסובך, וכמעט לא עולה כסף.  בישראל כמו בכל העולם אפשר להסיג מגלה מתח רשת-טסטר-עם תחום בין 50 ל 600   וולט  AC. (איור  31 ) הטסטר יבלבל אותנו כשמנסים לגלות  המופע אצל רב בתי-תקע אבל הוא יעזור לנו לקבוע בוודאות חיבור N-L של כל מכשיר חשמלי עם בידות כפול בבית ולהבטיח ערך נמוך של שדה חשמלי כשהמכשיר לא בפעולה.

1. יש לחבר המכשיר החשמלי(לא בפעולה) לרשת . מתקרבים עם הטסטר. אם הטסטר מתחיל לתת התראה  למרחק של 5-10 ס"ם  פרוש הדבר שהמכשיר מחובר L-N וערך השדה החשמלי גבוה.
2. מחברים את המכשיר החשמלי מחדש עם תקע בסיבוב 180 מעלות. ההתראה של הטסטר נעלמת או יופיע רק כשהטסטר נוגע במכשיר עצמו. חיבור המכשיר הוא N-L עם שדה חשמלי נמוך.
3.  יש לסמן עם תיפקס  על התקע של המכשיר כדי לזכור איך לחבר אותו בעתיד.