Защитное заземление — расчет контура и сопротивления


Для большинства обывателей вопрос следует ли заземлять бытовую электротехнику, кажется несущественным и необязательным. Разве что к разряду приборов, подлежащих обязательному заземлению, они относят сверхмощные изделия и устройства. Такое пренебрежительное отношение к одному из основных законов электротехники и, соответственно, пожарной безопасности заложены в сознание человека теми еще недалекими временами, когда в электропроводке для обустройства электрической осветительной системы в жилом доме даже не предусматривался монтаж заземляющего провода.

Однако сегодня в современной квартире значительно возросло количество бытовых электроприборов, в том числе большой мощности, и, соответственно, возросло их энергопотребление, а значит, увеличилась нагрузка на электрическую сеть.

Заземление электроприборов является одной из основных систем защиты вашей домовой электрической сети и подключаемых к ней приборов и устройств. Поэтому не следует игнорировать очевидное, это верх безответственности, тем более что современными нормами электробезопасности четко регламентируются требования, которые предписывают обязательное заземление всех бытовых электроприборов мощностью больше 1,3 ватт.

Это следует понимать так, что если даже заземление отсутствовало изначально, его необходимо обустроить своими силами (или с помощью соответствующих специалистов). Естественно, непосредственно работе предшествуют расчеты заземления. Всем, кто впервые сталкивается с необходимостью выполнения заземления, прежде всего, необходимо четко понять, зачем строят заземляющие спуски, какие факторы учитываются при расчетах и как это выполнить технически. Согласитесь, если получить исходные данные о заземлении посредством компьютерной программы, вам, как рядовому пользователю, не знакомому с основами электротехники, это практически не прибавит понимания.

Поэтому, если вы дорожите жизнью и здоровьем своих близких, советуем уделить внимание нижеизложенной информации. Она заставит вас пересмотреть свои взгляды на необходимость обустройства заземления. Уверены, время вы потратите не зря – благодаря приобретенным знаниям вы в дальнейшем избежите многих опасных моментов и рисковых ситуаций при эксплуатации электрических приборов в своей квартире. Рассмотрим требуемые формулы расчетов и постараемся разобраться в самой сути заземления более подробно.

Любому электротехническому устройству в процессе работы свойственно наличие напряжения на токопроводящем корпусе, что обусловлено прохождением тока по обмоткам трансформатора или электродвигателя. Даже если корпус не является частью общей электрической цепи, на нем в любом случае образуется напряжение, которое создает электромагнитное поле от токов, работающих внутри прибора. Для отвода напряжения с корпуса электрического прибора его надо соединить с землей, в прямом смысле этого слова, то есть, корпус прибора необходимо заземлить.
На примере расчета заземлений с помощью компьютерной программы Elcut рассмотрим, какие данные необходимо заложить в программу, чтобы она выдала исходные данные применительно к вашему случаю и условиям.

Примеры, свидетельствующие о необходимости заземления

Впоследствии вы сможете убедиться, что программа работает виртуозно и сбои практически исключены. Для того чтобы вы в совершенстве могли осмыслить выданные программой расчеты, необходимо разобраться с некоторыми тонкостями работы программы.

Почему и когда технически целесообразно обустраивать заземление наглядно видно на примере работы современного телевизора и сетевого фильтра. Телевизоры последних поколений оборудованы специальным устройством, отключающим телевизор в случае перенапряжения. Для срабатывания этой функции телевизор должен быть заземлен, в случае его отсутствия устройство при возникновении указанных аварийных ситуаций будет “молчать”, что приведет к поломке дорогостоящего прибора. Теперь сетевой фильтр подключения компьютера – он также работает при наличии заземления, а без него это просто удлинитель, на который вы в таком случае зря выбросили деньги.

Как видите, техническая необходимость заземления электроприборов обоснована. Однако кроме этого существует и более важная необходимость обустройства заземления – безопасная эксплуатация электроприборов. О том, насколько это существенно, видно из такого примера: незаземленный холодильник расположен рядом с отопительной батареей, на его корпусе возникло относительно небольшое напряжение порядка 50—100 вольт. Для взрослого человека это напряжение при случайном прикосновении будет почти не ощутимым. А вот если к прибору прикоснется ребенок и одновременно (случайно или непредумышленно) в это же время дотронется до батареи центрального отопления, которая обязательно заземлена, он окажется между заземлением (батарея) и напряжением (холодильник), то есть, своим организмом создаст электрическую цепь: корпус холодильника, находящийся под напряжением – организм человека – заземленная батарея. Неокрепший детский организм очень восприимчив к току даже в небольших величинах, при его прохождении через организм последствия могут быть очень серьезными и даже фатальными. Поэтому риторического вопроса быть или не быть заземлению, ответ однозначный – Люди! С помощью защитного заземления обезопасьте себя и своих близких от рисковых ситуаций.

Обустройство заземления в современных многоэтажных домах не требует значительных работ. Электрическая проводка в этих домах кроме рабочих электрических жил включает в себя также и заземляющий провод. И чтобы работа электроприборов была безопасной, достаточно будет того, что вы установите электрическую розетку с тремя контактами, один из которых как раз и предусмотрен для подключения заземляющего провода.

Что касается домов и квартир, в которых обустройство электрической системы было выполнено без заземляющего провода, его необходимо проложить. Для варианта, когда распределительный щиток с электрическими счетчиками находится на лестничной площадке, при котором заземляющий или нулевой провод (зависит от того, какая у дома схема электропитания – четырех или пятипроводная) подсоединяют к металлическому корпусу электрического щитка, необходимо только найти свободную клемму для подсоединения на корпус.

Ни в коем случае не нарушайте непреложное правило – каждый провод заземления должен быть присоединен к отдельному винту.

А вот таким же образом выполнить эту работу в старенькой хрущевке быстрее всего не получится, потому что использовать рабочий нулевой провод для заземления запрещено – для этого должен быть отдельный заземлитель. Выход один – использовать в качестве заземляющих устройств естественные элементы токопроводящих конструкций, имеющих надежный контакт с землей или специальные искусственные заземлители.

В качестве естественных заземлителей можно использовать арматуру фундамента, водопроводные трубы, исключая систему отопления, наружную металлическую оболочку бронированных кабелей (кроме алюминиевых кабелей).

Заземляющие устройства искусственного типа разделяются на вертикальные и горизонтальные: в одном случае это вбитые в грунт металлические стержни, соединенные между собой токопроводящей полосой, присоединенной к стержням сварным способом. В другом случае — металлические электроды, проложенные по горизонтальной схеме в земле. И располагать их необходимо обязательно ниже глубины промерзания грунта.

Правильные расчеты сопротивления заземляющего устройства

Эффективное заземление возможно только благодаря обоснованным предварительным расчетам, в которых основным изначальным параметром считается сопротивление заземляющего контура. Современными правилами электроустановок его значение не допускается больше 8 Ом для сети с напряжением 220 вольт и 4 Ом – при напряжении 380 вольт. Это требование к заземляющему устройству действует круглый год. Конечно, с уменьшением напряжения сети допускается увеличение сопротивления заземления контура до приемлемого значения, способного обеспечить безопасность людей, особенно детей, при соприкосновении с металлической поверхностью электроустановки в случае попадания на нее фазного напряжения. С уменьшением сопротивления заземления на корпусе электрического изделия, соответственно, будет оставаться меньшее напряжение.

Измеряют сопротивление заземления специальными измерительными приборами с высокой степенью точности.

Расчет заземляющего контура

Расчету контура заземления предшествует обработка и анализ грунта, в котором будет заложен контур заземления, потому что у каждой категории почвы свои показатели электрической проводимости. Удельное сопротивление почвы определяют на основе таких показателей:

  • плотность грунта;
  • химический и механический состав почвы;
  • температурный режим;
  • влажность.

Уже навскидку видно, что этот показатель в зависимости от погодных условий и времени года будет существенно меняться, поэтому при расчетах берутся за основу наивысшие сезонные характеристики удельного сопротивления.

Таблица классификаций удельного сопротивления разных грунтов

При расчете сопротивления заземлителя вертикального одиночного типа применяют формулу:
Формула
где:

  1. R₁ (Ом) — рассчитываемое сопротивление стержня одиночного заземлителя.
  2. ∏ (3,141592) — константа.
  3. Ρ (Ом∙м) — удельное сопротивление почвы.
  4. L (м) — длина стержня заземляющего устройства.
  5. ln — натуральный логарифм.
  6. T (м) — расстояние от центра стержня до уровня поверхности земли.
  7. d (м) — диаметр стержня (м).

Расчет сопротивления заземлителя, который состоит из нескольких однотипных стержней, установленных на одной глубине, используют следующую формулу:
Формула
где:

  1. R (Ом) — рассчитываемое сопротивление заземляющего устройства состоящего из группы стержней.
  2. R₁ (Ом) — сопротивление одного стержня.
  3. K₁ — коэффициент воздействия электродов друг на друга.
  4. N — количество стержней, из которых состоит заземляющее устройство.

Коэффициент воздействия электродов между собой зависит от расстояния между ними. Не допускайте, чтобы это расстояние было меньше их длины. Оптимальный вариант, когда оно равно 2,2 длины стержней. Соединяют стержни в заземлителе многоэлектродного типа металлической полосой с минимальным сечением 150 мм2.

Вышеперечисленные формулы показывают, что сопротивление заземляющего устройства зависит от того, какое сопротивление грунта и длина электродов, то есть с увеличением электрического сопротивления грунта необходимо увеличивать длину электродов в заземлителе. Если грунт тяжелый и не позволяет вбить электроды на нужную глубину, необходимо использовать большее количество электродов, а если устройство заземлителя выполняется в условиях скальных пород повышенной твердости, придется выполнять заземляющее устройство горизонтального типа или устраивать электролитические заземлители.

Видео: «Экранирование. Земляные контуры.»

© 2018 Ремонт квартиры своими руками — советы и отзывы ·  Копирование материалов сайта без активной ссылки запрещено.