מבחן חשמל · שיעור 2 מתוך 13
מעגלי זרם ישר ומכשירי מדידה
מקור: FAA-H-8083-30 פרק 10
מעגל טורי
כל הרכיבים בשרשרת אחת – יש מסלול אחד לזרם.
| גודל | כלל |
|---|---|
| זרם | שווה בכל הרכיבים |
| התנגדות כוללת | RT = R1 + R2 + R3… |
| מתח | מתחלק בין הרכיבים; ET = E1 + E2 + E3… |
| נתק ברכיב אחד | כל המעגל מפסיק |
דוגמה: R1 = 4Ω, R2 = 6Ω, E = 20V: RT = 10Ω, I = 2A, E1 = 8V, E2 = 12V.
מחלק מתח
המתח על כל נגד יחסי להתנגדות שלו: E1 = ET × R1 / RT.
מעגל מקבילי
כל רכיב בענף נפרד בין אותן שתי נקודות.
| גודל | כלל |
|---|---|
| מתח | שווה בכל הענפים |
| זרם | מתחלק: IT = I1 + I2 + I3… |
| התנגדות כוללת | 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3… – תמיד קטנה מהנגד הקטן |
| נתק בענף אחד | שאר הענפים ממשיכים לעבוד |
קיצורים
- שני נגדים:
RT = (R1 × R2) / (R1 + R2). - נגדים זהים:
RT = R / n.
דוגמה: 6Ω ו-3Ω במקביל: RT = 18 / 9 = 2Ω.
מעגל משולב (Series-parallel)
מחשבים בשלבים – קודם כל ענף מקבילי, מחליפים אותו בנגד שקול, ואז מחשבים את הטורי.
דוגמה: R1 = 2Ω בטור עם (R2 = 6Ω במקביל ל-R3 = 3Ω), מתח 24V:
R2 ‖ R3 = 2Ω.RT = 2 + 2 = 4Ω.IT = 24 / 4 = 6A.E1 = 6 × 2 = 12V; על הענף המקבילי –12V.I2 = 12 / 6 = 2A;I3 = 12 / 3 = 4A.
חוקי קירכהוף
- חוק הזרמים (KCL): סכום הזרמים שנכנסים לצומת שווה לסכום היוצאים.
- חוק המתחים (KVL): סכום המתחים בלולאה סגורה שווה לאפס – כלומר, סכום ירידות המתח שווה למתח המקור.
מקורות מתח בטור ובמקביל
| חיבור | מתח | קיבולת |
|---|---|---|
| טור | מתחבר | זהה |
| מקביל (מקורות זהים) | זהה | מתחברת |
מצבי תקלה
| תקלה | מה קורה |
|---|---|
| נתק (Open) | אין זרם בענף; התנגדות אינסופית. במעגל טורי – הכול נכבה. המתח המלא מופיע על פני הנתק |
| קצר (Short) | מסלול בהתנגדות כמעט אפס. זרם גבוה מאוד – הנתיך נשרף או המפסק קופץ. סכנת אש |
| קצר לאדמה (Short to ground) | חוט חשוף נוגע במבנה |
| התנגדות גבוהה | חיבור רופף או מחומצן – ירידת מתח, חום |
מכשירי מדידה
וולטמטר
- מחובר במקביל לרכיב שמודדים.
- התנגדות פנימית גבוהה מאוד – כדי לא להשפיע על המעגל.
- רגישות – באוהם לוולט (Ω/V); ככל שגבוהה יותר – פחות השפעה.
אמפרמטר
- מחובר בטור – הזרם עובר דרכו.
- התנגדות פנימית נמוכה מאוד.
- חיבור במקביל = קצר – המכשיר (או הנתיך שלו) נשרף.
- שאנט (Shunt) – נגד קטן מאוד במקביל למד, שמעביר את רוב הזרם – למדידת זרמים גדולים. במטוס – שאנט בכבל המצבר או הגנרטור.
- מד זרם צבת (Clamp-on) – מודד בלי לנתק, לפי השדה המגנטי.
אוהםמטר
- המעגל חייב להיות בלי מתח.
- מבודדים את הרכיב – אחרת מודדים גם ענפים מקבילים.
- כיול אפס לפני מדידה (במכשיר אנלוגי).
- רציפות (Continuity): כמעט
0Ω= רציף;OL/ אינסוף = נתק.
מגר (Megger / Insulation tester)
מודד התנגדות בידוד במתח גבוה (מאות או אלפי וולט). לבדיקת כבלים וסלילים.
מולטימטר דיגיטלי (DMM)
משלב את כולם. התנגדות כניסה גבוהה מאוד (בדרך כלל 10MΩ).
גשר וויטסטון (Wheatstone bridge)
מעגל שמשווה ארבעה נגדים ומאפשר למדוד התנגדות לא ידועה בדיוק. משמש בחיישנים – מדי טמפרטורה (Ratiometer), מדי כמות.
איתור תקלות
- מבינים את המעגל – שרטוט חיווט.
- מתחילים מהמקור – יש מתח?
- מודדים מתח לאורך המעגל – איפה הוא נעלם.
- מבדדים ובודקים רציפות.
- מתקנים ובודקים שוב.
איתור תקלות חשמל במטוס – שיטה
- הבן את התלונה – מה קורה, מתי, תמיד או לפעמים.
- שרטוט חיווט וסכמטי – מקור, מפסק, מתג, ממסר, צרכן, הארקה.
- בדיקות פשוטות קודם: מפסק? נתיך? נורה? מחבר?
- מדידת מתח מהמקור לכיוון הצרכן – איפה המתח נעלם = התקלה.
- בדיקת הארקה – מדידת מתח בין נקודת ההארקה של הצרכן לגוף: יותר מכמה עשיריות וולט = הארקה גרועה.
- מפל מתח בעומס – מודדים כשהמעגל פועל; חיבור רופף מראה מתח תקין בלי עומס, אבל ירידה בעומס.
- רציפות ובידוד – אחרי ניתוק מתח.
- תקלות לסירוגין – מנענעים חוטים ומחברים (Wiggle test) בזמן מדידה.
- תיקון, בדיקה ותיעוד.
סימני תקלות נפוצים
| סימן | חשד |
|---|---|
| מפסק קופץ מיד | קצר לאדמה |
| צרכן חלש / נורה עמומה | התנגדות גבוהה – חיבור או הארקה |
| עובד ״לפעמים״ | מחבר רופף, חוט שבור בתוך הבידוד |
| מכשיר קופץ | הפרעה, הארקה |
| חום במחבר | התנגדות גבוהה |
נקודות למבחן
- טורי: זרם שווה, מתח מתחלק,
RT = R1 + R2. - מקבילי: מתח שווה, זרם מתחלק, RT קטן מהנגד הקטן.
- שני נגדים במקביל: מכפלה חלקי סכום.
- וולטמטר – מקביל, התנגדות גבוהה; אמפרמטר – טור, התנגדות נמוכה.
- אוהםמטר – בלי מתח.
- KCL – זרמים בצומת; KVL – מתחים בלולאה.
- קצר – זרם גבוה; נתק – אין זרם.