Prevodnost električne ograje
V Bovcu in okolici smo kamnite ograje imenovali mir. Ograje, ki so jih naši predniki sestavljali iz kamnov, pobranih pri čiščenju pašnikov. Iz ogromnih količin kamenja. Ograja oziroma mir je pomenila večji mir med sosedi. Danes, vsaj v Sloveniji, malokdo dela ali popravlja kamnite ograje . Tudi sedaj mir velja za prvi pogoj znosnega življenja. Prvi pogoj za lepšo prihodnost naših otrok.
Moja napaka v prejšnjem prispevku Elektrika v električni ograji je bila tisočkratna. Razvil sem izračune za porabo 10 J pašnega aparata, ki ima impulz dolg 300 mikrosekund. Ne 300 milisekund, kot sem narobe zapisal. Gre za tisočkrat krajši impulz, tak, kot ga premorejo najboljši pašni aparati. Izračuni porabe in pridobivanja energije so sicer pravilni. Mislil sem, da se zaradi te napake ne bo treba sklicevati na tiskarskega škrata, saj je bila napaka povsem moja. A glej naključje, kar nekaj potenc je tiskarski škrat napisal narobe. Piko ni 10–12, ampak 10-12, tera ni 1012 ampak 1012, jokto ni 10–24, ampak 1012, in jota ni 1024, ampak 1024. Prav tako 103 ni pravilen zapis, ampak je to desetiška potenca 103. Za napake v predhodnem prispevku se iskreno opravičujem, zahvala za pomoč pri pisanju gre istima strokovnjakoma.
Načrtovanje elektroograj se splača dobro zastaviti, ne gleda na to, ali gre za električne ograde za domače živali ali električne ograde za zaščito posevkov proti divjadi. Z uporabo GERK-ov je načrtovanje dolžine ograje in površine pašnika veliko lažje, saj obe vrednosti lahko zelo natančno določimo na ekranu ali na papirju. Z uporabo geodetskih orodij, kot je na primer QGIS, lahko vidimo natančen relief, ki bo na črti predvidene ograje. Tudi, ko gre za zelo zaraščene površine. S kakšnim reliefom se bomo v Sloveniji srečali, je, kjer je le-ta zelo razgiban, recimo na Primorskem , kjer je razgibanost terena posledica brezštevilčnih eksplozij na Soški fronti med prvo svetovno vojno, zelo pomembno. Tako lahko predvideno črto ograje malo zamaknemo in se izognemo nepotrebnim zapletom pri postavitvi elektroograje ali ograj na sploh.
V prejšnjem prispevku o električnih ograjah smo nekatere ocene za potrebno energijo pašnega aparata podali po metodi »čez prst«. Te navedbe seveda veljajo in so dobre v praksi, a danes si bomo poizkusili natančneje ogledati upornost oziroma prevodnost elektroograj. Naj takoj povemo, da bomo vsaj v izračunih zanemarili izgube električnega toka in električne napetosti zaradi zarasti v ograji.
Najprej se posvetimo upornosti (to je tehnični pojem, medtem ko v fiziki uporabljamo pojem upor) v električnih vodnikih. Predstavili bomo fizikalno količino upornost s fizikalno oznako R in mersko enoto Ω – ohm. Obratna količina je prevodnost z oznako G in mersko enoto S – siemens. Slednjo bomo obravnavali samo takrat, ko z upornostjo ne bomo mogli pojasniti kakšnega pojava (kljub naslovu tega prispevka). V tem prispevku se bomo izognili temperaturni odvisnosti upora. Pretežno za kovine velja, da so pri visokih temperaturah slabše prevodne. Upornost je sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna z jakostjo električnega toka – Ohmov zakon.
Pri električnih ograjah je zaželena majhna upornost vodnikov. Na upornost vplivajo vrsta materiala, iz katerega je vodnik, dolžina vodnika, presek vodnika in temperatura. Razni materiali imajo različno upornost, ki jo predstavljamo s specifično upornostjo ρ – mala grška črka ro: upornost vodnika dolžine 1 m s premerom 1 mm2 – Ωmm2/m. Specifična prevodnost ima oznako γ – mala grška črka gama in enoto m/Ωmm2. Cink (ρ = 0,059) prevaja tok pol slabše od aluminija (ρ = 0,028) in skoraj štirikrat slabše kot baker (ρ = 0,018), a skoraj enkrat bolje kot železo (ρ = 0,098). Toda pozor! Jeklena žica, ki je trikrat cinkana in obdana z aluminijem, je zelo dober prevodnik, saj elektroni največ potujejo po obodu žice. A to velja samo pri izmeničnem toku, pri enosmernem toku elektroni potujejo enakomerno glede na presek vodnika. V tem prispevku bomo uporabili za tako žico specifično upornost 0,05 Ωmm2/m. Po navadi jo uporabljamo pri elektroograjah, ki so postavljene na precej ravnih površinah in po možnosti brez veliko ovinkov oziroma kotov. Ne smemo pozabiti, da ima žica s premerom (fi ali ø) 2,5 mm presek 4,91 mm2, torej taka žica prevaja tok skoraj desetkrat bolje kot žica s premerom 1 mm2 (lta ima presek malo več kot 0,56 mm).
Pet vzporednih žic, ki jih dajemo v elektroograje, prevaja tok petkrat bolje kot ena žica. Pogoj je, da so žice povezane med seboj. To izvedemo vedno, razen, če želimo eno ali dve žici uporabiti kot ničelni vodnik. Na primer: žica pri tleh je pozitivni vodnik, ena nad njo ničelni vodnik, še ena višje spet pozitivni vodnik in tako do zadnje žice, ki je spet pozitivni vodnik. Ko se v taki postavitvi žival dotakne pozitivnega in ničelnega vodnika hkrati, s tem sklene električni tokokrog neposredno preko svojega telesa in ne preko zemlje, kot se to zgodi pri klasičnih elektroograjah. Taka elektroograja je zelo učinkovita, vendar med vodniki nikoli ne sme priti do stika – do kratkega stika.
Čim daljša je žica, tem večja je njena upornost. Ker je odnos premo sorazmeren, pomeni, da ima 1.000 m (1 km) dolga žica tisočkrat višjo upornost kot en meter enake žice. Torej je upornost 1 km dolge petžične ograje (jeklena, dobro cinkana in z aluminijem prevlečena žica s premerom 2,5 mm) in specifično upornostjo 0,05 Ωmm2/m enaka 2 Ω.
Večina dobrih proizvajalcev navaja upornost elektro vrvic, elektro vrvi in elektro trakov. Tako ima elektro vrvica upornost okoli 5,00 Ω/m, turbo (visoko prevodna) vrvica pa samo 0,13 Ω/m ali celo samo 0,10 Ω/m, kar je 50-krat nižja upornost od navadne elektro vrvice. In dvakrat večja upornost od dobre žice. Elektro trakovi in turbo elektro trakovi imajo podobne upornosti, a so te odvisne od njihove širine oziroma, bolj natančno, od kakovosti in števila žičk v njih. Tako bo upornost 1 km elektroograje iz petih turbo elektro vrvic 20 Ω, kar je še vedno zelo lepa vrednost.
Upornost elektro mrež je drugačna zgodba. Čeprav bi zaradi večjega števila vodoravnih linij pričakovali manjšo upornost, se to v praksi ne zgodi. Prevodnost kvarita mrežna zgradba mreže in majhna oddaljenost prve električne vodoravne vrvice od tal. Majhna oddaljenost od tal in posledično večji stik z rastlinjem tudi prispeva svoje. Pravilo »čez prst«, kot ga navajajo nekateri proizvajalci plastičnih električnih mrež, je vsaj 0,5 J na mrežo, primerno za drobnico. Višje mreže po naših izkušnjah zahtevajo vsaj toliko, če ne več. Če je le mogoče, uporabljamo turbo elektro mreže, posebej pri daljših obodih pašnikov. Upornost 1 km elektromrež je približno 1000 Ω.
Imamo še dve upornosti v tokokrogu pri električnih ograjah. Najprej upornost telesa živali (v nesrečnem primeru tudi telesa človeka). Telo živali ima na koži upornost nekaj deset kiloomov [Ω], če upoštevamo dlako, še več. Kajpak ima moker smrček precej manjšo upornost. Vendar, ko električni tok prebije kožo, je upornost notranjosti telesa zelo majhna – telesne tekočine so podobne elektrolitom z zelo dobro prevodnostjo. Zato električni tok v notranjosti telesa povzroči veliko škode in morajo biti sunki pašnega aparata zelo, zelo kratki. Seveda je jakost toka odvisna tudi od upornosti med notranjostjo telesa in zemljo, kjer srečamo kožo ali na primer parklje, pri človeku obuvalo. Ponovno gre za visoko upornost. Naprej teče električni tok po zemlji do ozemljitvene točke pašnega aparata.
Prevodnost zemlje je odvisna od veliko dejavnikov. V prvi vrsti je vlažnost zemlje. Bolj je zemlja vlažna boljša je njena prevodnost, kar ve vsak uporabnik elektroograj. Zato ozemljitev pašnega aparata naredimo v čim bolj mokrem zemljišču in čim globlje. Veliko ljudi prisega na pocinkan trak – valjanec za ozemljitev (po navadi širine 40 mm in debeline 4 mm), ki ga zakopljejo do 0,5m globoko. Na tej globini je zemlja hitro presuha za dobro ozemljitev pašnega aparata. Mi svetujemo pocinkane palice, če je le mogoče, 2 m dolge in skoraj v celoti zabite v zemljo. Na vsak joule izhodne energije pašnega aparata en meter pocinkane palice. Palice morajo biti povezane med seboj in tri metre narazen – največkrat v obliki križa. Tudi tu pazimo na zelo dobre stike.
Naslednji dejavnik prevodnosti zemlje je sestava le-te ali celo sestava skalnate podlage, ki je v slovenskih naravnih pogojih zelo pogosta. Imamo veliko kmetijskih zemljišč z zelo plitvo zemljo na skalni podlagi. Tam se splača zelo potruditi, ker kamenine veliko slabše prevajajo električni tok kot zemlja. Vrtanje je ena od možnosti, katero nam bistveno olajšata baterijsko ročno orodje in zelo dober sveder za vrtanje v skale. Tudi zalivanje izvrtine z bentonitom pomaga. V vsakem primeru svetujemo obvezen preizkus kakovosti ozemljitve z močnim stikom med elektroograjo (100 m proč od ozemljitve) in zemljo ter merjenje napetosti med zemljo in ozemljitvijo (skica 1). Če ta meritev pokaže napetost pod 300 V, je ozemljitev pašnega aparata zadovoljiva.
Tretji pomemben dejavnik prevodnosti zemlje je slanost. Bolj je zemlja slana, bolj je prevodna. V naših razmerah, z izjemo morske obale, je zemlja malo slana. Prevodnost zemlje v rastlinski pridelavi kmetijski strokovnjaki uporabljajo za določanje primernosti zemljišča za gojenje posameznih rastlin. Zaradi tega je na voljo kar nekaj podatkov o specifični prevodnosti oziroma o upornosti zemlje. Specifična prevodnost malo slane zemlje je 2–4 dS/m oziroma specifična upornost 2–5 Ω/m. Pri teh vrednostih za zemljo premer vodnika seveda ni važen. Tako razdalja 1.000 m zemlje (ničelni vodnik) med pašnim aparatom in točko stika da upornost nekaj kiloohmov. Prevodnost med zemljo in pašnim aparatom pa je točkovna in to je ozemljitev pašnega aparata. Zato je odlična ozemljitev slednjega tako važen pogoj za učinkovito delovanje elektroograje.
Iz vsega predstavljenega sledi, da je v krogotoku 1.000 m elektroograje upornost tokokroga sestavljena iz teh upornosti: elektroograja nekaj deset ohmov, upornost živali nekaj deset kiloohmov in upornost tal prav tako več kiloohmov. Upornosti v tokokrogu električne ograje se seštevajo, razen pri vzporedni vezavi vodnikov (žična elektroograja), torej je upornost takega krogotoka okoli 100 kiloohmov. Napisano služi za ilustracijo prevodnosti posameznih sestavin elektroograje, v naravi pa imamo opraviti še z induktivno in kapacitivno upornostjo. Naj zadostuje, da napetost nekaj tisoč V in tok 0,3 A z lahkoto premagujeta to upornost. Posebej, ker gre za zelo kratke sunke enosmernega toka.
Posebno poglavje je zaraščenost elektroograj. Prevodnost rastlinja je dokaj nizka, a spet igra najpomembnejšo vlogo voda. Bolj so rastline vlažne, večja je njihova prevodnost in večje so izgube v moči električnega sunka, ki naj bi ga prejela žival. Primerjava zaraščene elektroograje z vodno cevjo, ki pušča na vseh krajih in ima slab pritisk (tudi, če je povezana v vodokrog in ima pri dovodu visok pritisk), je dovolj dobra za naše predstave o delovanju elektroograje. Torej, zelo zaraščena električna ograja bo bolj slabo opravljala nalogo preprečevanja prehajanja živali, kljub pašnemu aparatu visoke energije, a to že vsi vemo iz lastnih izkušenj.
Še nasvet na koncu prispevka. Uporaba dobrega aparata za merjenje električne napetosti in toka v elektroograjah močno poveča naše vedenje o kakovosti delovanja naših električnih ograj. Upam, da sem vsaj malo pomagal razjasniti vpliv upornosti in prevodnosti elektroograj na delovanje slednjih. S tem sem mogoče vsaj malo prispeval, nadejam se, tudi k miru in sodelovanju med sosedi.
Prispevek je bil objavljen v reviji Drobnica, številka 3/2022.
