חיווט חשמלי

חיווט חשמלי או תיול חשמלי הוא מונח המתאר הן את כלל הרכיבים המיועדים להולכת זרם חשמלי בתוך מערכת, והן את הפעולה הנעשית להתקנתם. אדם העוסק בחיווט נקרא "חווט". המונח מתאר מוליכים אשר מורכבים בנפרד מהמערכת ועל פי רוב ניתנים לפירוק והתקנה מחדש (להבדיל, למשל, מקווי ההולכה במעגל מודפס).

מבנה החיווט

החיווט עשוי מתילים מוליכים מבודדים או חשופים. התיילים מקשרים בין הרכיבים השונים שבמערכת ומאפשרים את הגעת הזרם החשמלי אליהם, על פי תוכנית או תרשים קבועים מראש של המערכת.

תכונות החיווט

התאמת התיילים לזרם העבודה ולמתח הצפוי בהם: עצמת זרם העבודה קובעת את שטח החתך של התיילים, המתוכנן כך שהתיילים לא יתחממו כתוצאה מהזרם שעובר בהם (בדומה לגוף חימום) עד כדי פגיעה מכנית בתיל או בבידוד (אם יש) או אף הצתה של חומרים דליקים שעשויים להמצא במערכת.
בידוד חשמלי שימנע התחשמלות או זליגת זרם לא רצויה. סוג הבידוד נגזר ממבנה המערכת ומהמתח הצפוי בה. תיילים יכולים להיות חשופים לחלוטין אם מדובר למשל במערכות במתח נמוך מאוד (למשל וולטים בודדים, כמו בפנס) או דווקא במערכת במתח כה גבוה שלא מאפשר גישה למערכת (כמו על עמודי חשמל), או עם בידוד מובנה בייצור התיל (כבכבל חשמלי).
סימון ברור של תפקיד התיל: הסימון צריך להבהיר מהו מתח העבודה של המוליך, ואילו רכיבים הוא מחבר. הסימון נעשה בדרך כלל באמצעות צבע הבידוד של המוליך, הדפסת טקסט על גבי הבידוד, וסימון באמצעים שונים (כמו דגלונים או לוחיות מתכת) לאורך המוליך ובפרט בקצותיו.

מערכות בהן משמש חיווט

התקנה

צורת ההתקנה של החיווט תלויה בעיקר בסוג המערכת אותה הוא משמש.

במוצרי מדף החיווט מורכב ומחובר במקום הייצור, בדרך כלל המוליכים החשמליים מחוזקים באמצעים פשוטים לדפנות המוצר. לעיתים נעשה שימוש בתיילים מחומר קשיח יחסית כגון אלומינים או נחושת עם שטח חתך משמעותי, ועצם הקשיחות של המוליך מונעת את תזוזתו בתוך המוצר.

במוצרים טרומיים עשוי החיווט להיות מורכב על המוצר בכל אחד מהשלבים של בניית המוצר - תלוי בצרכן. לדוגמה, אוטובוס עשוי להמכר כמוצר מושלם הכולל את החיווט החשמלי המלא, או שהחיווט החשמלי יותקן בו על ידי המשתמש הסופי בהתאם לצרכיו הייחודיים. במוצרים כאלה החיווט מותקן בדרך כלל בתוואי ייעודי עבורו, לעיתים בתעלות סגורות, שנועד לחזק אותו לגוף המוצר ולמנוע השפעה הדדית בינו לבין מערכות אחרות או פגיעה פיזית בו.

במבנים, ישנן מספר דרכים להתקנת חיווט. הדרכים נחלקות לשלושה סוגים עיקריים:

התקנה גלויה: המוליכים מוצמדים למשטחים כקירות וריהוט קבוע באמצעות חבקים, לעיתים בתוך צינור או תלויים בחלל המבנה. שיטה זו קלה מאוד לביצוע ולתפעול, אך פגיעה מאוד לנזקים מכניים, ויש המחשיבים אותה ללא-אסתטית.
התקנה חשיפה: המוליכים מותקנים במקומות שניתן להגיע אליהם על ידי הסרה של מחיצה - למשל מעל תקרה תותבת או בגומחות סגורות באמצעות דלת. המוליכים יכולים להיות מקובעים באמצעות חבקים, מושחלים בצינורות, מונחים בתעלות או על גבי מגשים. שיטה זו קלה ליישום ומאוד "סלחנית", מאפשרת תפעול קל במיוחד וגמישות של המערכת, ללא סכנת פגיעה בחיווט וללא השפעה אסתטית על המבנה. שיטה זו היא הפופולרית ביותר במבנים מורכבים ומרובי מערכות.
התקנה סמויה: המוליכים מותקנים באדמה (בתוך צינור או ישירות), מתחת לריצוף ובתוך קירות (בתוך צינורות) - בשיטה זו המערכת מוגנת בצורה מרבית, אולם אינה גמישה ועלולה להתגלות כקשה לתפעול תקלות - נדרשת רמת ביצוע גבוהה של המובלים על מנת שיהיה ניתן לתפעל את החיווט.

תוואי

תוואי החיווט מושפע מאוד ממבנה המערכת. על אף שחיבור כל שני רכיבים בקו הקצר ביותר האפשרי הוא החסכוני ביותר הן בעלות המוליכים והן בהפסדי הספק חשמלי (שעלולים להיות משמעותיים במערכות שעובדות בזרמים נמוכים במיוחד), הרי שברוב המערכות זה בלתי אפשרי טכנית, אם כי לתכנון טוב נחשב חיווט בתוואי הקצר ביותר האפשרי בהינתן המגבלות של המערכת. על פי רוב, נבחר תוואי החיווט בצורה שתמזער ככל האפשר את ההפרעה לרכיבי המערכת, ושתקל ככל האפשר על התקנתו. מגבלה נוספת על התוואי היא המבנה של המוליכים שעשוי להגביל את רדיוס הכיפוף האפשרי שלהם - בעיה נפוצה מאוד בפתילי הזנה של מכשירי חשמל קטנים.

במוצרים, תוואי החיווט קבוע ומתוכנן מראש. במבנים, חלקים מהתוואי נקבעים מראש, וחלקים נקבעים אד-הוק במהלך ביצוע העבודה, בהתאם למצב המתקן בפועל ועל פי כללים מחייבים.

במערכות בהן נדרשת כמות משמעותית של חיווט, מתוכנן התוואי בדרך כלל בתצורת עץ - כלומר רוב החיווט מרוכז במובל אחד גדול, וממנו מתפצל ל"ענפים" ההולכים וקטנים עד לרכיבים השונים.

הפרדת מערכות

במערכות בהן קיימים רכיבים בעלי יעוד מסוים, נדרש לעיתים לבצע הפרדה ולחווט את הרכיבים בתוואים נפרדים. דוגמה לכך הוא מתקן בו קיימות מערכות חשמל במתחים שונים, מערכות המשמשות לשגרה או לשעת חירום, ועוד.

תהליך החיווט

לתהליך החיווט שני שלבים עיקריים:

התקנת המוליכים.
חיבור המוליכים לאביזרי המערכת.

לעיתים קרובות מתווסף שלב ביניים של עיבוד קצות המוליכים.

התקנת המוליכים נעשית על ידי הכנסתם או השחלתם בתוואי המיועד להם. במערכות המיוצרות באופן סדרתי יוכנו בדרך כלל המוליכים מראש - יחתכו באורך המתאים בדיוק ליעודם והקצוות יעובדו מראש. במערכות אחרות המוליכים מגיעים ארוזים כסליל, נמשכים מתוך הסליל לאורך התוואי ונחתכים באופן שיאפשר את עיבוד הקצוות וחיבורם לאחר מכן. במקרים רבים, התקנת החיווט במערכת מתבצעת הרבה לפני התקנת שאר האביזרים, וזאת מכיוון שהחיווט קל יחסית להתקנה, תופס נפח קטן ומהווה אילוץ משני בלבד למערכת. מיד לאחר התקנת המוליכים הם מסומנים בסימון ברור שיאפשר זיהוי של תפקיד המוליך ואת שני קצותיו.

עיבוד קצה המוליך תלוי במבנה המוליך. מטרת העיבוד לוודא שחיבור המוליך לאביזר יהיה בר קיימא, לא יתרופף ולא יתנתק. רוב המוליכים עשויים מסגסוגות של נחושת או אלומיניום, שהן רכות יחסית ולכן עשויה צורתן להשתנות. שיטות העיבוד הנפוצות הן התקנת שרוול או נעל כבל. בשלב הראשון, יקולף הבידוד מקצה המוליך באופן שיחשוף את המוליך עצמו, ובשלב השני יחובר רכיב מקבע באמצעות צימות או הברגה, המנצלים את הרכות היחסית של המוליך לקיבוע הרכיב אליו (הרכיב ננעץ במוליך כמו שקרס דיג ננעץ בדג).

השלב האחרון הוא חיבור המוליכים לאביזרים השונים. החיבור יכול להעשות על ידי נעיצת המוליך במָחבַּר מהיר, הלחמה, ריתוך, הידוק באמצעות בורג או מהדק, השחלה על מוט הברגה והידוק על ידי אום, ועוד.

מכיוון שלעיתים המחווט אינו יכול לראות את המוליך לכל אורכו, בין אם משום שמדובר במערכת גדולה מאוד, או שחלק מהמוליכים מוסתרים או אף מוליכים רבים מותקנים ביחד כ"צמה", יש חשיבות רבה בשלב החיבור לסימון הברור של המוליכים.

צבעי חוטי החשמל

במדינות רבות מחייבת האסדרה בתחום החשמל שימוש במוליכים מבודדים המיועדים למערכות מתח נמוך (בדרך כלל בין 50 ל-1000 וולט, תלוי במדינה) עם בידוד בצבעים מסוימים.

תקן	מדינה / אזור	הארקה	מוליך ניטרלי (N)	פאזה L1	פאזה L2	פאזה L3	הערות
תקנות החשמל (התקנת מוליכים)	ישראל						החוק מחייב חום, השילובים הללו התקבלו
IEC 60446 EN 60446 BS 7671	האיחוד האירופי, בריטניה, סינגפור, רוסיה, הונג קונג, אוקראינה, בלארוס, קזחסטן
BS 7671 (ישן)	בריטניה, הודו, פקיסטן, מלזיה, סינגפור, הונג קונג						עברו לתקנים אירופאיים
AS/NZS 3000	אוסטרליה, ניו זילנד				כל צבע (למעט צהוב-ירוק, ירוק, שחור ותכלת)		המלצה
				כל צבע (למעט צהוב-ירוק, ירוק, שחור ותכלת)			אופציונאלי
							מקובל
GB50303 GB50258 (ישן)	סין						מקובל
NEC	ארצות הברית			כל צבע
	ארצות הברית						מקובל
CEC	קנדה						מקובל
JIS	יפן			כל צבע
	יפן						תקן ממשלתי
	קוריאה הדרומית