הצגת המקור של הדף "מונה חשמל"

[[קובץ:Transparent Electricity Meter found in Israel.JPG|ממוזער|250px|מונה חשמל אלקטרו-מכני של [[חברת החשמל לישראל]]. מתחת לכיסוי השקוף ניתן לראות בבירור את הדיסקית המסתובבת, ומתחתיה סלילי השראה, בצבע כחול.]]
'''מונה חשמל''' הוא [[מכשיר מדידה]] ה[[מונה (מכשיר)|מונה]] את ה[[אנרגיה חשמלית|אנרגיה החשמלית]] העוברת דרכו ביחידות של [[יחידות מידה לאנרגיה|קילוואט-שעה]] (קוט"ש). 

== שימושים ==
באמצעות מונה חשמל ניתן לדעת את [[צריכת חשמל|צריכת החשמל]] של מתקן חשמל או חלק ממנו. השימוש העיקרי במוני חשמל הוא לצורך גביית תשלום בגין הצריכה. על מנת לדעת את כמות האנרגיה החשמלית אותה צרך לקוח מסוים, מחוברת מערכת החשמל של הצרכן לתשתית של הספק דרך מונה חשמל. המונה מאפשר לחשב את כמות החשמל אותה צרך הלקוח, ובהתאם לכמות זו לחייב את הלקוח בתשלום עבור הצריכה.

==היסטוריה==
===מונה זרם ישר===
[[קובץ:Reason electricity meter.JPG|ממוזער|150px|מונה חשמל של חברת "Reason" הבריטית]]
[[קובץ:DC Electric Meter.JPG|ממוזער|250px|מונה החשמל של ד"ר הרמן אהרון, המציג את הצריכה ביחידות של [[אמפר-שעה]] בחמישה מעגלים עם מחוגים.]]
בשנת 1825 הופק לראשונה [[גז טבעי]] בצורה מסחרית ב[[מדינת ניו יורק]], ונדרש פיתוח של [[מונה גז|מוני גז]] שישמשו את חברות הגז כדי לחייב את הצרכנים בהתאם לצריכת הגז שלהם. החל משנת 1881 התפשט השימוש בחשמל ב[[אנגליה]] וב[[ארצות הברית]], הן בבתים פרטיים והן בבתי עסק, ובתוך זמן קצר החלו חברות החשמל ברחבי העולם לספק חשמל לצרכנים. בתחילה חויבו הצרכנים בתשלום קבוע בהתאם למספר [[נורה|נורות החשמל]] שהותקנו בבית, אולם עד מהרה התברר שזו לא השיטה הטובה ביותר למדוד צריכת חשמל,  והחברות החלו להתקין מוני חשמל המודדים את הצריכה, בדומה למוני הגז.

המונים הראשונים מדדו [[מטען חשמלי]] ביחידות של [[אמפר-שעה]]. על פי [[חוק שימור המטען החשמלי]], המטען החשמלי ב[[זרם ישר]] משקף במדויק את הצריכה בפועל. לדוגמה, אם במונה החשמל נרשמה צריכה של 100 אמפר-שעות, וה[[מתח חשמלי|מתח החשמלי]] הוא 230 וולט, משמעות הדבר היא כי סופקו ללקוח 23 [[קילוואט-שעה]].

עם השנים פותחו סוגים רבים של מוני חשמל. [[תומאס אלווה אדיסון]] פיתח מערכת מדידה אלקטרוכימית, שהשתמשה ב[[תא אלקטרוליטי]] כדי לדגום את הצריכה במרווחי זמן קבועים. המונה היה מסורבל לשימוש, ולא התקבל היטב על ידי הלקוחות. בבריטניה נפוצו במאה ה-19 מוני חשמל של חברת "ריזן" ("Reason") שהכילו תיבה נעולה ובה שפופרת זכוכית מוארכת מלאה ב[[כספית]], בדומה ל[[מדחום כספית]]. השפופרת מדדה באמצעות פעולה אלקטרוכימית את השימוש בחשמל בזרם ישר. רמת הכספית עלתה בהתאם לצריכת החשמל, וכאשר היא הגיעה לראש השפופרת, המונה הפך ל[[מעגל חשמלי|מעגל פתוח]] ואספקת החשמל ללקוח הופסקה. במקרים אלו נדרש להגיע סוכן של חברת החשמל, וזה היה גובה את דמי השימוש ומחזיר את רמת הכספית לקדמותה.

בשנת 1883 רשם ד"ר הרמן אהרון פטנט ב[[גרמניה]] על מונה זרם ישר פשוט ונוח לקריאה, המציג את הצריכה בחמישה מעגלים עם מחוגים. חברת החשמל הבריטית החלה לספק מוני חשמל מסוג זה לצרכנים החל משנת 1888.

===מונה זרם חילופין===
[[רשת חשמל|רשת החשמל]] בכל מדינות העולם מובילה [[זרם חילופין]], ולא זרם ישר. מדידת זרם חילופין שונה למדי ממדידת זרם ישר, מכיוון שהזרם הופך את כיוונו באופן מחזורי. הפקת חשמל באמצעות זרם חילופין פותחה לקראת סוף המאה ה-19. חלוץ המחקר בתחום זה היה האיטלקי גלילאו פראריס, שפרסם בשנת 1887 מחקר המתאר מערכת להפקת חשמל בזרם חילופין. חודשיים לאחר מכן רשם בארצות הברית [[ניקולה טסלה]] פטנט על מערכת דומה.

מחקרו של פראריס כלל רכיב המונה את החשמל הנצרך, ועד היום במדינות אירופה מכונה מונה החשמל "מונה פראריס".

המונה של פראריס היווה השראה למהנדסים רבים. בשנת 1889 הוצגו בתערוכה ב[[פרנקפורט]] שני מוני חשמל לזרם חילופין. הראשון פותח על ידי ממציא [[הונגריה|הונגרי]] בשם אוטו בלאטי, שהתבסס על עיקרון ההשראה אלקטרומגנטית לספירת קילוואט-שעה (Blathy-meter), והשני על ידי אמריקאי בשם אליהו תומסון, מחברת [[ג'נרל אלקטריק]]. המונה של תומסון התאים הן לזרם ישר והן לזרם חילופין. עד היום משתמשים במונים המבוססים על העיקרון של בלאטי. Blathy-meter הראשון יוצר על ידי חברת "Ganz" ושקל 23 ק"ג.

אב-טיפוס של המונה המודרני פותח בשנת 1894 על ידי אוליבר שלנברגר מחברת [[וסטינגהאוס]]. מונה זה משתמש בעיקרון [[השראה אלקטרומגנטית|ההשראה האלקטרומגנטית]] כדי לסובב דיסקית שמהירות הסיבוב שלה היא פרופורציונלית לחשמל הנצרך. המונה של שלנברגר היה כבד ומגושם (41 פאונד, יותר מ-16 ק"ג). בעודו מנסה לתקן פגמים אלה, חלה שלנברגר והלך לעולמו, ומהנדסים אחרים בווסטינגהאוס סיימו את פיתוחו של המונה. מונה זה לא התאים למדידה משלימה בעבודה עם מנועים חשמליים מכיוון שלא כלל בתוכו אלמנט של המתח המיועד למדידת כופל ההספק.

==סוגי מונים==
קיימים שני סוגי מונים בסיסיים: מונה אלקטרו-מכני ומונה אלקטרוני.

===מונה חשמל אלקטרו-מכני===
מונה חשמל אלקטרו-מכני היה הסוג הנפוץ ביותר עד סוף המאה ה-20. מונה זה מותאם לרשת חשמל חד-פאזית בעלת זרם חילופין. המונה משתמש בעיקרון [[השראה אלקטרומגנטית|ההשראה האלקטרומגנטית]] כדי לסובב דיסקית מתכת שמהירות הסיבוב שלה היא פרופורציונלית לחשמל הנצרך. הלקוח מחויב בצריכת חשמל ביחס לכמות הסיבובים של הדיסקית.

מוני חשמל אלקטרו-מכניים דורשים קריאה ידנית, על ידי נציג חברת החשמל. נציג זה מבצע גם בדיקה בטיחותית בסיסית של המונה. לעיתים מחובר למונה רכיב נוסף הקורא את הנתונים ומעביר אותם באופן אוטומטי למרכז איסוף.

===מונה חשמל אלקטרוני===
[[קובץ:LCD_Segments-Pixels.png|שמאל|ממוזער|250px|שיטות תצוגה שונות בצג LCD]]
מונה חשמל אלקטרוני אינו מכיל חלקים נעים מכניים. בלב המונה נמצאים מספר [[סליל השראה|סלילי השראה]], בדומה למונה אלקטרו-מכני, המודדים מתח חשמלי וזרם, ומייצרים [[שטף מגנטי|שטפים מגנטיים]]. עוצמות השטפים נמדדות באמצעות [[חיישן|חיישנים]] ומועברות לרכיבי [[ADC]] המפיקים את נתוני הצריכה. נתונים אלה מעובדים לאחר מכן באמצעות [[מעבד]] ייעודי המחשב את צריכת החשמל. התוצאה מוצגת בצג [[LCD]] או בתצוגה אלפאנומרית דומה.

בנוסף לחישוב צריכת החשמל, מונה אלקטרוני מסוגל לבצע פעולות נוספות, בהן העברה אוטומטית של קריאת המונה למרכז איסוף, אגירת נתוני צריכה תקופתיים, חישוב עומס בזמני שיא וחישוב תעריפי חיוב משתנים.

===סוגים נוספים===
[[File:מונה חשמל חכם.jpg||שמאל|ממוזער|200px|מונה דיגיטלי משדר נתונים, חברת החשמל בישראל]] 
[[File:מונה חשמל מת"מ - מונה תשלום מראש.jpg|שמאל|ממוזער|200px|מונה חשמל בישראל, דגם מת"מ - מונה תשלום מראש. הוסב למצ"ח - מערכת צרכנות חדשה]]
'''מונה חשמל חכם''' הוא מונה אלקטרוני מתקדם, המאפשר פונקציונליות נוספת למדידת החשמל הנצרך, כמו הצגת הצריכה בזמן אמת, התראה על [[הפסקת חשמל]], בקרה על איכות החשמל, תעריפים משתנים בהתאם לזמני היום ועונות השנה, וזיהוי מכשירי חשמל ביתיים הצורכים חשמל רב. אחת מזוגי של מונים חדשים הם מונים בעלי טכנולוגיה [[NILM]].

בשנת 2016 פורסם כי [[חברת החשמל לישראל]] מתכננת התקנה נרחבת של מוני חשמל חכמים, המאפשרים קריאה מרחוק של צריכת החשמל, טיפול מהיר בתקלות חשמל, ואיתור מכשירים ביתיים הצורכים חשמל רב.{{הערה|{{קישור כללי |כתובת=http://bizzness.net/%D7%A1%D7%95%D7%A4%D7%94-%D7%A9%D7%9C-%D7%94%D7%A6%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%94-%D7%94%D7%9E%D7%A2%D7%95%D7%A8%D7%9B%D7%AA/ |כותרת=המונה הדיגיטלי שיפיק לכם חשבון חשמל מדויק |תאריך_וידוא=10 במרץ 2018 |הכותב=ליאור נגה |תאריך=5 באפריל 2016 |מידע נוסף=באתר "ביזנס" |archive-date=2020-06-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200608053014/https://bizzness.net/%D7%A1%D7%95%D7%A4%D7%94-%D7%A9%D7%9C-%D7%94%D7%A6%D7%A8%D7%99%D7%9B%D7%94-%D7%94%D7%9E%D7%A2%D7%95%D7%A8%D7%9B%D7%AA/ |url-status=dead}}.}} ב-2017 הוחלפו המונים בשכונות בערים [[נתניה]], [[ירושלים]], [[באר שבע]] ו[[מודיעין-מכבים-רעות|מודיעין]] במונים חכמים, ומנובמבר 2021 חברת החשמל מתקינה בכל חיבור חדש מונה חכם. בשלב נוסף, מתוכננת החלפה הדרגתית של המונים ב[[ראשון לציון]], ב[[הרצליה]], ב[[פתח תקווה]], ב[[חדרה]] וב[[אשדוד]].{{הערה|{{גלובס|אורן דורי|התחרות בענף החשמל עולה שלב: מיליון מונים חכמים יותקנו בבתים|1001409491|18 באפריל 2022}}}}


'''מונה חשמל בתשלום מראש''' מופעל באמצעות [[כרטיס מגנטי]] המשולם מראש, ומאפשר צריכת חשמל מוגבלת. כפתור מיוחד במונה מאפשר הפעלה של מערכת החשמל לזמן קצר לאחר שמכסת הכרטיס המגנטי נוצלה עד תום. מונה חשמל מסוג זה חוסך לחברת החשמל את הצורך לשלוח נציג לקרוא את המונה. ניתן לקנות את הכרטיסים המגנטיים בבתי הדואר, וכמו כן אפשר לטעון אותם. לעיתים קיים במונה מנגנון המאפשר להאריך את אספקת החשמל באמצעות הקשת קוד ייחודי בלוח מקשים, המונפק על ידי חברת החשמל. מונים מסוג זה נפוצים בדירות שכורות ב[[הממלכה המאוחדת|ממלכה המאוחדת]], [[דרום אפריקה]], [[סודאן]] ו[[צפון אירלנד]].

בשנת 2005 החלה [[חברת החשמל לישראל]] להתקין מונים המוגבלים בתשלום מראש (מת"מ), הניתנים לטעינה באמצעות תשלום טלפוני ב[[כרטיס אשראי]]. מונים אלה הוצעו לכ-130 אלף לקוחות שלא עומדים בתשלומי חשבונות החשמל שלהם ומועמדים לניתוק.{{הערה|{{וואלה!||מונה חשמל יאפשר ללקוח להחליט כמה יצרוך|667701|8 בפברואר 2005}}.}}{{הערה|{{קישור כללי|כתובת=https://www.iec.co.il/homeclients/pages/prepaidmeter.aspx |כותרת=מונה תשלום מראש |תאריך_וידוא=10 במרץ 2018 |מידע נוסף=באתר חברת החשמל}}.}}

==אופן פעולת המונה==
[[קובץ:ElectricityMeterMechanism.jpg|ממוזער|250px|מנגנון של מונה חשמל אלקטרו-מכני בריטי, בו מסומנים חלקי המונה במספרים 1 עד 7.{{ש}}
1. סליל השראה המודד מתח - חוט תיל דק, עטוף בפלסטיק ומלופף בכמה סיבובים.{{ש}}
2. סליל השראה המודד זרם - חוט תיל עבה, מלופף בשלושה סיבובים.{{ש}}
3. גלגל מכוון, מרכז את השדה המגנטי.{{ש}}
4. דיסקית אלומיניום מסתובבת.{{ש}}
5. בלמים מגנטיים לציר הדיסקית.{{ש}}
6. ציר עם גלגלי שיניים.{{ש}}
7. מחוגי תצוגה; המחוגים 1/10, 10 ו- 1000 מסתובבים בכיוון השעון, בעוד שהמחוגים 1, 100 ו- 10000 מסובבים נגד כיוון השעון.]]
מונה חשמל מודד באופן רציף [[מתח חשמלי]] (נמדד ב[[וולט]]) ו[[זרם חשמלי]] (נמדד ב[[אמפר]]), ומשתמש בתוצאות המדידה כדי לחשב את כמות החשמל הנצרך (ביחידות של [[קילוואט-שעה]]).

במונה אלקטרו-מכני הדיסקית מופעלת באמצעות [[השראה אלקטרומגנטית]]. מספר [[סליל השראה|סלילי השראה]] יוצרים מעין [[מנוע השראה ישר]] דו-פאזי. הסלילים בצד אחד מודדים [[מתח חשמלי]] ומייצרים [[שטף מגנטי]], והסלילים בצד השני מודדים [[זרם חשמלי]] ומייצרים שטף מגנטי נוסף. סלילי ההשראה המודדים מתח פולטים שטף מגנטי בהפרש פאזה של 90 מעלות, ומייצרים [[זרמי פוקו]] המפעילים כוח על הדיסקית וגורמים לה להסתובב. מהירות הסיבוב יחסית למכפלת הזרם, המתח, וזווית הפאזה שביניהם ([[מקדם הספק]]). מנגנון מכני סופר את הסיבובים ומספק מדידה של האנרגיה הנצרכת. הדיסקית מחוברת למנגנון [[גלגל שיניים|גלגלי שיניים]] המציג את כמות החשמל הנצרכת באמצעות ספרות נעות או מחוגים.

כמות האנרגיה המיוצגת על ידי סיבוב מלא של הדיסקית מסומנת בסמל ''Kh'' והיא בדרך 7.2 קוט"ש. באמצעות ערך זה ניתן לקבוע את צריכת החשמל הביתית, על ידי מדידת זמן הסיבוב של הדיסקית (''t'') ושימוש במשוואה הבאה:

<math>P = {{3600 \cdot Kh } \over t}</math>

במשוואה זו, t הוא זמן סיבוב מלא של הדיסקית (בשניות), ו-P הוא ההספק בוואט. לדוגמה, אם Kh הוא 7.2, וזמן סיבוב מלא הוא 14.4 שניות, הצריכה היא 1800 וואט. אפשר להשתמש במשוואה זו כדי לקבוע את צריכת החשמל של מכשירים ביתיים, על ידי הפעלתם אחד אחד.

במונה אלקטרוני קיימים סלילי השראה דומים, אך במקום להניע דיסקית הם מחוברים לחיישנים ולמעבד, המחשבים את צריכת החשמל.

==יחידות מידה==
יחידת המידה הנפוצה במוני חשמל היא [[קילוואט-שעה]] (kWh), השווה לכמות האנרגיה הנדרשת כדי לייצר [[קילוואט]] אחד במשך שעה אחת, או 3,600,000 [[ג'ול]].

בעבר נעשה שימוש ביחידות מידה שונות למדידת כמות החשמל הנצרכת. מוני חשמל במאה ה-19 מדדו את [[מקדם הספק|מקדם ההספק]] באמצעות יחידת [[קולון]]. מונים אחרים מדדו רק את משך הזמן בו נעשה שימוש כלשהו בחשמל. מונים אלה יצאו עד מהרה מכלל שימוש.

==דיוק==
מוני חשמל חייבים למדוד את האנרגיה הנצרכת במידת דיוק סבירה. כל טעות במדידה משמעותה הפסד לחברת החשמל, או לצרכן המחויב. הדיוק נקבע בהתאם לתקנים ותקנות, וקיימת אפשרות לבדוק במעבדה את דיוק המונה.

ב[[הממלכה המאוחדת|ממלכה המאוחדת]] התקנות קובעות כי מונה חשמל יכול לסטות במדידת החשמל עד 3.5% כלפי מטה, או עד 2.5% כלפי מעלה. תלונות של צרכנים על דיוק המונה נבדקות במעבדה, והמונים עוברים [[כיול]] אצל [[הנדסאי|הנדסאי חשמל]] המומחה לנושא זה. בדיקות המעבדה העלו כי 93% מהמונים שנשלחו התגלו כתקינים, וכ-7% סטו במדידה, והפרשי הגבייה הוחזרו לצרכנים.

על פי פרסומי [[חברת החשמל לישראל]], בבדיקת המונים האחרונה שבוצעה (2018) 1 מכל 208 מונים אלקטרו-מכניים נמצא לא תקין, ואילו כל המונים האלקטרוניים נמצאו תקינים.{{הערה|{{קישור כללי|כתובת=https://www.iec.co.il/homeclients/pages/monimreports.aspx|כותרת=דוחות בדיקת מונים חברת החשמל |תאריך_וידוא=19 בדצמבר 2019 |מידע נוסף=באתר חברת החשמל}}.}}

==חיבור המונה==
אצל לקוחות ביתיים ועסקים קטנים, המונה מחובר ישירות למערכת החשמל של הלקוח. 

בהתקנות תעשייתיות בעלות עומסי זרם גדולים, המונה אינו מחובר ישירות למערכת החשמל אלא מקבל את נתוני הצריכה דרך [[שנאי זרם]]. בהתקנה מעין זו המונה עשוי להיות מותקן הרחק מהשנאי, למשל בארון חשמל מרכזי.

===חבלה במונה ומניעת זיופים===
לעיתים צרכנים מחבלים במוני החשמל כדי להימנע מתשלום על צריכת החשמל, אך חברת החשמל מסוגלת לגלות פגיעה כזו בתוך זמן קצר ולהשית קנס על הצרכן הפוגע. ב[[ארצות הברית]], למשל, כאשר חברת חשמל מזהה חבלה במונה היא רשאית לגבות תעריף גבוה במיוחד בשם " tampering tariff" עד לתיקון הפגיעה.

שיטה נפוצה של חבלה במונים אלקטרו-מכניים היא הדבקת [[מגנט]]ים בחלק החיצוני של המונה. מגנטים אלה מאיטים או עוצרים את סיבוב הדיסקית במונה. שיטה נוספת היא שימוש מוגבר ב[[זרם ישר]], הפוגע בפעילות סלילי ההשראה במונה ומאיט את סיבובי הדיסקית. מוני חשמל מודרניים, הן אלקטרו-מכניים והן אלקטרוניים, מסוגלים לזהות חבלות כאלה ולתקן את המדידות בהתאם. המונים אף מעבירים התראה על חבלה לחברת החשמל. בדגמים רבים מותקנים גם [[חיישן|חיישנים]] המזהים פתיחת כיסוי המונה, מדידות אנומליות של הרכיבים המגנטיים, תקלות בלחצנים, התקנה הפוכה, ותקלות נוספות במונה, בין אם כתוצאה מחבלה או מתקלה.

לרוב חבלות במוני החשמל נעשות על ידי צרכנים פרטיים הצורכים כמות גבוהה במיוחד של חשמל. צריכה כזו מאפיינת גידולי [[מריחואנה]] בלתי-חוקיים בדירות מגורים, פעולה הדורשת הפעלת תאורה רבה במשך כל שעות היממה. יחידות משטרה בארצות הברית הצליחו לגלות גידולים מסוג זה על ידי בדיקת חשבונות חשמל גבוהים במיוחד, וכתוצאה מכך המגדלים מנסים לרוב לגנוב חשמל כדי להסתיר את פעילותם.{{הערה|{{קישור כללי |כתובת=http://www.local.co.il/raanana/138395/article/ |כותרת=כ-40 ק"ג סמים נתפסו במעבדת סמים בדירת גג ברעננה |תאריך_וידוא=12 במרץ 2018 |הכותב=מיכאל פרוסמושקין |תאריך=8 בספטמבר 2016 |שפה= |ציטוט= |מידע נוסף=ידיעה במקומון העיר רעננה |archive-date=2018-03-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180312205133/http://www.local.co.il/raanana/138395/article/ |url-status=dead}}.}}

צרכנים פרטיים נוספים הצורכים כמות גבוהה במיוחד של חשמל הם [[האקר]]ים וכורי [[ביטקוין]].

==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}
*[https://www.b144.co.il/%d7%97%d7%a9%d7%9e%d7%9c%d7%90%d7%99%d7%9d/%d7%9e%d7%93%d7%a8%d7%99%d7%9a/%d7%90%d7%99%d7%9a-%d7%a7%d7%95%d7%a8%d7%90%d7%99%d7%9d-%d7%9e%d7%95%d7%a0%d7%94-%d7%97%d7%a9%d7%9e%d7%9c/ איך קוראים מונה חשמל?] באתר [[B144]]

==הערות שוליים==
{{הערות שוליים}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:מכשירי מדידה חשמליים]]