Для чего служит заземление? Определение, фото, видео
Автор Alexey На чтение 7 мин. Просмотров 152 Опубликовано Обновлено
Если обычного человека спросить, для чего нужно заземление, то ответ будет примерно таким: «Чтобы током не ударило». Приведённая формулировка правильно характеризирует предназначение данного устройства, но она является неполной.
Помимо обеспечения защиты человеческого организма от поражения электрическим током, у заземления есть и другие функции, о которых будет рассказано ниже. Для начала нужно понять значение данного термина, расшифровав определение, данное одной из важнейших книг в профессии электрика, которая называется «Правила Устройства Электроустановок», сокращённо ПУЭ:
Для простого обывателя данная сухая формулировка мало что значит, поэтому ниже будет поэтапно расписано значение каждого слова.
Расшифровка терминов
Многие люди представляют себе заземление в виде металлического штыря, закопанного в земле, с тянущимся от него проводом, идущим к электрощиту.
На самом деле, металлическая конструкция, закапываемая в грунт, является заземлителем, а совокупность заземлителя и подключенных к нему проводов называется заземляющим устройством (ЗУ).
на рисунке изображены составные части заземленияКак видно из определения ПУЭ, заземление – это, прежде всего процесс, выполнение которого должно обеспечивать электротехническую защиту людей и оборудования.
Говоря о заземляемом оборудовании, как о защите от поражения, подразумевают защитное заземление. Термин «электрическое соединение» означает подключение при помощи проводников.
Точкой сети может быть место соединения с ЗУ как токонесущего проводника, так и защитного провода, экрана или брони кабеля.
провод заземления или точка соединения ЗУ к контуру заземления Электроустановкой называют совокупность аппаратов, машин, оборудования, конструкций, сооружений, помещений, предназначенных для генерации, трансформации, распределения и передачи электроэнергии, а также для преобразования в другие типы энергии.
Назначение заземления
Вышеописанная терминология пока не дает ответ на вопрос, зачем необходимо заземление, но приближает к пониманию сути вещей. Интуитивно понятно, что напряжение на заземлённых точках пребывающего в нормальном состоянии оборудования будет равным нулю.
Удельные сопротивления некоторых грунтовИдеальное заземление должно обладать бесконечно малым сопротивлением ЗУ, чтобы обеспечивать падение напряжения до нуля при бесконечно больших значениях пропускаемых токов.
Иными словами, идеальное заземление обеспечивает зануление любых возникающих в заземлённой точке потенциалов. На практике сопротивление заземления (очень важная характеристика) – зависит от площади контакта заземлителя, характера окружающих его грунтов, их влажности, солёности, плотности.
Также немаловажную роль играет поперечное сечение заземляющих проводов, которое согласно ПУЭ не должно быть меньше 6мм². Падение напряжения на заземлённом металлическом корпусе электроприбора при замыкании на него фазного провода будет зависеть от сопротивления заземления и максимально возможного тока в цепи.
Таким образом, должно быть обеспечено снижение до безопасного для жизни и здоровья уровня разности потенциалов между заземляемым электрооборудованием и землёй.
Совокупная защита заземляющих устройств и предохранителей
Естественно, что одно только заземление не может обеспечить безопасную жизнедеятельность человека, даже, если бы оно было идеальным – ведь тогда в электрических цепях электрооборудования, при повреждении изоляции токонесущих проводов произойдёт короткое замыкание, которое неминуемо приведёт к возгоранию, если не принять дополнительные защитные меры в виде применения предохранителей и автоматических выключателей.
Поэтому, помимо снижения до безопасного значения разности потенциалов, заземление должно обеспечивать ток утечки, достаточный для того, чтобы сработали автоматы защиты и предохранители.
Поскольку нулевой провод электросети имеет достаточно малое сопротивление, и к тому же его заземляют как на трансформаторной подстанции, так и повторно по пути прохождения, то связка заземление плюс зануление корпусов оборудования даёт лучшие результаты, обеспечивая быстрое срабатывание защиты в случае пробоя изоляции.
Если сопротивление заземления достаточно высокое, то защитный автомат может не сработать за короткий период времени. В этом случае необходимо применить устройство защитного отключения, моментально реагирующее на очень малые токи утечки.
Заземление и зануление в системах энергоснабжения
Заземлять каждый корпус электроприбора невыгодно, и нет возможности обеспечить надлежащее качество заземлителя в различных условиях.
Поэтому заземление электрооборудования и бытовой техники осуществляется при помощи линий электропередач, которые имеют, в зависимости от системы, защитный заземляющий провод PE (protect earth – защита землёй). Таких систем электроснабжения, имеющих провод заземления всего три:
- устаревшая TN-C, где PE и рабочий ноль N совмещены в одном проводе PEN;
- TN-S, где PE и N соединены только в контуре заземления трансформатора и больше нигде не контактируют;
- TN-C-S, PE и N совмещены до точки разделения, после которой больше не соединяются.
TN означает заземлённая нейтраль, S – разделённый, C – совмещённый. В системе TN-C защитные функции, которые должно выполнять заземление осуществляет зануление PEN проводом корпусов электроприборов.
Данная схема не является безопасной, поэтому была упразднена, а на смену ей пришли системы энергоснабжения TN-S и TN-C-S, обеспечивающие более безопасную электротехническую защиту при помощи дополнительного заземляющего провода PE.
Обозначение проводниковЗаземление электросетей многоквартирного дома по данным схемам должны выполняться исключительно специалистами.
Собственноручно заземлённый защитный провод
Ответом на вопрос, как сделать заземление самостоятельно будет система ТТ, где не надо выполнять работ по разделению PEN, достаточно установить индивидуальное заземляющее устройство и соединить его с шиной PE.
Поскольку сопротивление кустарного заземлителя будет больше, чем заземление плюс зануление, то обязательным условием является применение УЗО, которое отреагирует на возникший ток утечки и отключит питание.
На неофициальном уровне можно договориться со службами энергоснабжения о самостоятельном разделении PEN провода на вводном распределительном устройстве частного дома.
В данном случае осуществляется заземление и зануление главной заземляющей шины, с последующим разделением PEN на рабочий N и защитный PE провод.
Осуществляя подобный электромонтаж, всегда нужно помнить важное правило – недопустимо использовать в качестве заземляющего устройства трубопроводы коммуникаций, это может быть смертельно опасным как для членов семьи, так и для соседей. Изготовляют заземлитель из металлопроката различной формы профиля, монтаж осуществляют электросваркой.
Плакат сечение проводников , материал заземленияОбязательно нужно проконсультироваться со специалистом, и попросить его потом измерить сопротивление получившегося заземлителя, которое не должно превышать 30 Ом.
Заземлённое неэлектрическое оборудование
Термин защитное заземление применяется не только по отношению к электрооборудованию. Очень часто заземляют металлические конструкции, которые в принципе не имеют ничего общего с электротехникой, и не соприкасаются с изоляцией кабелей, которая может повредиться.
Например, стальные поручни эстакад и галерей должны быть заземлены, также как и различные трубопроводы и даже металлическая ванна в санузле. Возникает резонный вопрос, зачем требуется заземление данных конструкций, если их функции далеки от использования электроэнергии?
Ответ заключён в том, что опасные потенциалы могут возникнуть не только при пробое изоляции. Очень большим электромагнитным воздействием обладает разряд молнии, происходящий на расстоянии сотен метров, при котором на металлических поверхностях индуцируется опасная разница потенциалов.
Принцип молниезащиты от вторичных проявлений молний (первичный – это прямое попадание) состоит в том, что при помощи системы уравнивания потенциалов (СУП), соединённой с заземлением, наведённые в проводниках токи стекают в землю.
Наведённое молнией, также как и статическое перенапряжение может достигать нескольких киловольт, чего достаточно для возникновения искры, что является критически опасным для трубопроводов и объектов хранения жидких, газообразных, пылеобразных горючих, легко воспламеняемых, взрывоопасных веществ.
Поэтому нормативные требования по заземлению к таким объектам являются максимальными
Применение заземляющих устройств в радиоаппаратуре
В электронике заземление применяют для подавления влияния электромагнитных помех, защищая от них электронные цепи путём помещения их в заземлённый корпус, выполняющий роль экрана.
Подобное экранирование осуществляется и для чувствительных проводов при помощи оплётки кабеля. Но не стоит путать заземление с термином «земля», означающим условное принятие нуля потенциала в некотором узле цепи.
В радиопередающей технике заземление служит для улучшения эффективности излучения стационарной антенны, которое достигается увеличением емкости между излучателем и противовесом (землей).
Назначение заземления, отличие заземления от зануления
Покупая любое электрооборудование, будь то стиральная машина или холодильник он не рассчитан на пожизненный срок службы и в процессе работы как любое другое оборудование может сломаться. Чтобы защитить электрооборудование от ненормальных режимах работы (перегрузка или короткое замыкание) применяются различные защитные аппараты (автоматы, пробки и т.д.)
Но бывают ситуации, когда защитные устройства не реагируют на возникшие повреждения. Одним из таких случаев является повреждение внутренней изоляции и возникновении на металлическом корпусе оборудования высокого напряжения.
В этом случае защита необходима самому человеку, который попадет под напряжение прикоснувшись к поврежденному оборудованию. Для защиты от таких повреждений и было придумано заземление, основное назначение которого – снизить величину этого напряжения.
То есть, основное назначение заземления – снизить напряжение прикосновения до безопасной величины.
Предположим, что у вас дома имеется потолочный светильник, корпус которого не подключен к заземлению. В следствии повреждения изоляции металлическая часть светильника оказалась под напряжением. В тот момент когда вы попытаетесь поменять лампочку вас ударит током, так как прикоснувшись к корпусу вы становитесь проводником и электрический ток будет протекать через ваше тело в землю.
Если же светильник будет заземлен, большая часть тока будет стекать в землю по заземляющему проводу и в момент касания, напряжение на корпусе, будет намного меньше, а соответственно и величина тока проходящий через вас будет также меньше.
Заземлением – называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей (контуром заземления) которые в нормально состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции.
Также, заземление необходимо для функциональности таких аппаратов как УЗО. Если корпуса электроустановок не будут соединены с землей, то ток утечки протекать не будет, а значит УЗО, не среагирует на неисправность.
Отличие заземления от зануления
Наряду с заземлением вам наверняка приходилось слышать такой термин как зануление.
Занулением – называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулем (нулевым проводником сети).
По своему назначению заземление и зануление выполняют одну и туже задачу – защищают человека от поражения электрическим током. Однако обеспечивают они эту защиту немного разными способами. В сетях с занулением происходит отключение от сети электрооборудования, корпус которого из-за пробоя изоляции оказался под напряжением.
Рассмотрим пример, в котором обеспечивается защита электроустановки с помощью зануления.
Как видно из рисунка при пробое фазы на соединенный с нулем корпус возникает замкнутый контур между фазой и нулем, то есть однофазное короткое замыкание. На возникшее короткое замыкание реагируют защитные устройства, такие как автоматы или предохранители, в результате происходит отключение поврежденной электроустановки от источника питания.
Рассмотренные выше примеры дают возможность сделать вывод что:
| – заземление осуществляется защиту снижением напряжения прикосновения. |
| – зануление осуществляется защиту отключением электроустановки от сети. |
Наверняка у вас возникал вопрос в каких случаях выполняют защиту заземлением, а в каких занулением. Применение в разных случаях заземления и зануления вызвано разными системами заземления электроустановок. В электроустановках напряжением до 1000 В применяются пять систем заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
Зануление используют в качестве защиты в таких системах, в которых присутствует PEN, PE или N проводник. Это сети с глухо заземленной нейтралью, TN-C, TN-S и TN-C-S.
Заземление применяют в электроустановках с системами заземления TT и IT.
Рассмотренные выше способы заземления и зануления больше подходят для применения в промышленных электроустановках на производстве. Более детально рассмотреть подключение и монтаж заземления для бытовых электроустановок можно здесь: заземление в квартире и заземление в частном доме.
Понравилась статья – поделись с друзьями!
Зачем нужно заземление для дома
Согласно нормам техники безопасности (ТБ) любое работающее электрооборудование должно быть надёжно защищено от возможности попадания опасного потенциала на его корпус. Для выполнения этого требования все металлические и электропроводящие части оборудования должны быть электрически связаны с землёй (заземлены). Так происходит защита человека, животных и электрических приборов от случайных утечек тока.
Назначение и контролируемые параметры
Основное назначение заземления – обеспечение надёжного соединения электропроводящих частей устройств и приборов с металлической конструкцией особой формы, имеющей надёжный контакт с грунтом.
Профессионалы называют это сооружение заземлителем. Он представляет собой набор металлических заготовок (труб, отрезков арматуры или профилей), соединённых между собой методом сварки.
Надёжность функционирования такой системы зависит от общего сопротивления цепочки заземления, образуемой соединительными шинами и самой конструкцией заземлителя. Чем меньше значение этой величины – тем более безопасной будет эксплуатация оборудования или приборов, для которых предусматривается защита.
В процессе обустройства заземляющего контура подбором соответствующей формы конструкции стараются искусственно увеличить площадь контакта её элементов с землёй.
Того же эффекта удаётся достичь, если умышленно повысить процентное содержание солей в почвах, имеющих непосредственный контакт с металлическими частями заземлителя. Указанные меры способствуют снижению сопротивления стеканию тока в землю, что гарантирует надёжность работы всего контура заземления в целом.
С целью контроля значения этого показателя организуется техническое обслуживание заземляющих систем, предполагающее обязательный замер указанного параметра.
При обнаружении значительных отклонений от требований ПУЭ производится изъятие и ремонт заземляющих устройств, по окончании которого сопротивление растеканию проверяется повторно.
Подобные же действия предпринимаются и в тех случаях, когда необходимо повысить эффективность защиты особо опасных участков электрооборудования.
Принцип работы
Принцип действия заземления заключается в снижении потенциала оказавшейся под напряжением точки соприкосновения с токопроводящей частью до уровня, безопасного для человека.
Фактически, в момент попадания опасного напряжения на корпус оборудования, близкий к нулю потенциал заземлителя переносится в эту точку и на какое-то время создаёт безопасные для работы условия.
За это время должно сработать автоматическое устройство защиты от утечек (УЗО) и окончательно отключить линию питающего напряжения, на которой возникла аварийная ситуация.
В процессе изготовления заземляющего устройства должны выполняться особые требования, обеспечивающие надёжный контакт металлических поверхностей с частицами почвы.
Для повышения электропроводности вокруг погружаемой в землю металлической конструкции заземления создаётся зона с высокой удельной проводимостью. Проводимость повышается за счёт непосредственного химического воздействия на почву. Одним из вариантов такого воздействия является применение упоминавшейся ранее соли.
Все рассмотренные меры способствуют тому, что заземлённое основание защитной конструкции обеспечивает надёжное стекание тока в почву.
Помимо преднамеренного соединения корпусов электрооборудования с заземлённой конструкцией, рассмотренный выше принцип реализуется и в ряде аварийных ситуаций, связанных с непосредственным замыканием фазы на землю.
Обустройство в частном доме
Отдельные владельцы загородного жилья нередко задаются вопросом о том, а нужно ли заземление в деревянном доме? Ответ на него можно найти в основных положениях действующих нормативов (в ПУЭ, например), где указанная защитная мера оговаривается как обязательная.
Более того, оказывается, что изготовить надёжную заземляющую конструкцию в частном доме намного проще, чем в городском многоквартирном строении.
И действительно, для обустройства заземления в загородной местности достаточно выбрать неподалёку от дома удобное для размещения заземлителя место и подвести к нему медную шину.
Сделать это в городских условиях не представляется возможным, поскольку наличие надёжного заземлителя в границах дома не предусматривается строительными нормативами (СНиП).
В указанной ситуации остаётся довольствоваться заземлением на стороне питающей подстанции, удалённой на значительные расстояния и не обеспечивающей по этой причине требуемой эффективности защиты.
Длительная эксплуатация электрооборудования в границах загородного дома без заземления чревата большими неприятностями для его хозяина. Опасность ситуации объясняется тем, что в любой момент возможно попадание высокого потенциала на металлические части бытовой техники (как правило, вследствие пробоя изоляции проводки).
Довольно часто в загородных хозяйствах используется силовое оборудование, работающее от трёхфазного источника питания, эффективное заземление питающих цепей которого считается обязательным.
Ремонт заземляющих устройств (ЗУ)
В процессе длительной эксплуатации заземления наблюдается коррозия отдельных узлов металлической конструкции и частичное отклонение электрических параметров от номинала.
Чаще всего это случается по причине разрушения защитного покрытия заземления под воздействием грунтовых солей с последующим коррозийным разрушением самого металла.
Устройство заземления в таком состоянии уже непригодно к длительной эксплуатации в качестве снижающей опасный потенциал конструкции, поскольку сопротивление поражённых ржавчиной мест существенно возрастает. Одновременно с этим снижаются токи утечки на землю, вследствие чего заземляющий контур теряет часть своих защитных свойств.
Любой специалист в подобной ситуации вправе заявить, что такое устройство нуждается в капитальном ремонте, предполагающем замену его поражённых частей на новые детали.
При этом возможен вариант, согласно которому часть разрушенных элементов заземления и мест сварки может быть восстановлена без их замены.
Для этого необходимо проделать следующие операции:
- сначала обнаруженные следы ржавчины на металлических частях заземления тщательно очищаются посредством наждачной бумаги или химическим путём;
- вслед за этим очищенные от ржавчины места обезжириваются растворителем подходящего типа;
- после высыхания растворителя на поверхность металла наносится слой грунтовки ГФ-18;
- и в заключении, когда грунтовка полностью просохнет – подготовленные поверхности окрашиваются защитной эмалью чёрного цвета.
При использовании химических методов очистки на поражённые места накладывается кусочек мягкой ткани, смоченный в специальном растворе, предназначенном для удаления следов коррозии.
По завершении ремонта вся конструкция заземляющего контура подвергается контрольному обследованию, в процессе которого производится измерение его электрического сопротивления.
Для этих целей используются специальные контрольные устройства, называемые измерителями заземления (тип М416).
Область применения таких приборов распространяется не только на устройства заземления. С их помощью можно контролировать любые низкоомные цепи, а также с высокой точностью определять коэффициент удельного сопротивления грунта в точке заземления (ρ).
Техническое освидетельствование систем заземления
В целях контроля текущего состояния УЗ его конструкция периодически проверяется на предмет соответствия характеристик нормативным требованиям.
Указанная проверка предполагает проведение следующих операций:
- визуальный осмотр открытых частей устройства;
- обследование контактов между отдельными составляющими контура заземления;
- измерение его активного сопротивления;
- выборочное обследование размещённых в земле частей заземлителя со вскрытием грунта в этих местах.
В случае необходимости при испытаниях УЗ специалистами измеряется напряжение прикосновения и другие параметры распределительных заземляющих цепей.
Помимо этого, в комплект эксплуатируемого УЗ должен входить паспорт, в котором обязательно указывается дата ввода изделия в эксплуатацию, его рабочая схема, а также информация о текущем техническом состоянии системы.
Визуальное обследование открытых частей УЗ, как правило, проводится в соответствии с заранее утверждённым графиком ТО.
Для устройств, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности, а также подвергающихся постоянным механическим воздействиям периодичность проведения таких проверок должна оговариваться особо.
Подводя итоги всему сказанному, можно отметить следующую особенность работы конструкции заземления. С целью повышения эффективности защиты от поражения электричеством в питающих цепях обязательно наличие заземляющего устройства. Оно реагирует на малейшие утечки тока на землю через тело человека.
При этом связка «заземление плюс зануление» металлических корпусов приборов и оборудования позволяет достичь высокой эффективности защиты. Устройство заземления обеспечивает мгновенность отключения питания при случайном повреждении или пробое изоляции.
Зачем нужно заземление и что такое УЗО
Практически в любом руководстве по эксплуатации современного бытового электроприбора указывается о необходимости его заземления. Как его заземлить? Можно ли включать без заземления? Будет ли он при этом нормально работать? Можно. Будет.
Большая часть наших сограждан живет в домах, где заземления нет. А современная бытовая техника есть у всех. Соответственно большая часть техники рассчитанной на заземление, довольно успешно эксплуатируется без него.
Зачем нужно заземление?
Заземление применяется для защиты человека от поражения электрическим током. При нормальной работе электроприбора его корпус надежно изолирован от находящихся под напряжением токоведущих частей. При поломке прибора находящиеся под напряжением токоведущие части могут коснуться корпуса и тогда он окажется под напряжением. Прикоснувшегося к такому прибору человека ударит током.
Автоматический выключатель в данном случае не поможет, поскольку протекающего через человека тока будет явно недостаточно для его срабатывания. Зато этого тока вполне хватит для того чтобы лишить человека здоровья и даже жизни.
Для исключения подобных ситуаций корпуса всех электрических устройств, к которым может прикоснуться человек, должны быть заземлены, то есть электрически соединены с землей через проводники. В этом случае ток с корпуса устройства, а вместе с ним и опасное напряжение, будут уходить в землю, не причиняя никакого вреда человеку.
Для обеспечения такого заземления европейцы добавили в электропроводку жилых помещений заземляющий провод. Электропроводка получилась трехпроводной. Два провода, как и в наших проводках – фаза и ноль, предназначены для питания электроприборов, а третий и есть защитное заземление.
Розетки такой проводки должны иметь три контакта — нулевой, фазный и заземляющий. Рассчитанные на такую проводку бытовые приборы имеют трехжильный шнур и вилку с тремя контактами. Две жилы шнура это фаза и ноль, а третья предназначена для присоединения корпуса прибора к заземлению электропроводки. Заземляющий контакт розетки (металлические полоски сверху и снизу) присоединяется к защитному заземлению электропроводки. Заземляющий контакт вилки соединен с корпусом электроприбора.
Включая вилку в розетку, мы соединяем металлический корпус прибора с защитным заземлением. Теперь, даже при появлении напряжения на корпусе прибора, весь заряд будет стекать в землю, и неисправный прибор не будет биться током.
Заземление бытовой техники возможно только в том случае если в доме есть контур заземления. В домах старой постройки, его, к сожалению нет. В те времена проводка выполнялась двухжильным проводом, одна из жил была нулем, а другая фазой. Розетки и вилки тоже имели по два контакта, нулевой и фазный. Ни о каком заземлении никто тогда не думал. Ведь в то время у людей практически не было бытовой техники и в домах вполне хватало предохранительных пробок на шесть ампер.
То есть если мощность всех включенных в квартире электроприемников достигала полутора киловатт, пробки перегорали.
С развитием техники в жилищах людей становилось все больше электрических помощников. Где то с середины шестидесятых годов в домах начали появляться телевизоры, холодильники, стиральные машины, электрические утюги. Девяностые годы принесли в наш быт компьютеры, стиральные машины-автоматы, посудомоечные машины, кондиционеры и т. д. Вместе с увеличением количества и мощности электроприемников стало увеличиваться число случаев поражения людей электрическим током от неисправных электроприборов. Эту проблему нужно было как то решать и с 1997 строителей обязали оборудовать все строящиеся здания защитным заземлением.
В домах современной постройки вся электропроводка выполняется трехжильной, и проблем с эксплуатацией современной техники нет.
В старых домах, с двухжильной проводкой, биться током может даже абсолютно исправная техника. Дело в том, что бытовые электроприборы оснащены встроенным сетевым фильтром, защищающим электронные схемы прибора от резких скачков напряжения. Конструкция фильтра такова, что он через конденсаторы соединяет нулевой и фазный провод с корпусом прибора.
Если корпус прибора не заземлен, то на нем появляется напряжение 110 вольт. То есть на корпусе стиральной машины, холодильника, микроволновки, компьютера присутствует напряжение 110 вольт.
Если вы живете в доме со старой проводкой без заземления и у вас есть кое-какие познания в электротехнике, попробуйте измерить напряжение на корпусе вашего компьютера, холодильника и стиральной машины. Вполне возможно, что там будет присутствовать напряжение 220 В. Это утверждение похоже на бред. Ведь производители прекрасно понимают, что выпускаемая ими техника должна быть абсолютно безопасной для человека и ни в коем случае не нести вред его здоровью. Но далекие от российской реальности создатели импортной техники не представляют, что где-то она может работать без заземления. Это обстоятельство позволяет понять логику производителя. Новая техника рассчитана на то, что небольшое количество тока должно стекать с конденсаторов в землю через корпус прибора. Напряжение 110 В появляется на корпусе только в том случае если он не соединен с землей.
Несмотря на большую величину, серьезной опасности это напряжение не представляет. Небольшая емкость конденсаторов фильтра ограничивает величину тока так, что он не может нанести серьезного вреда человеку. От него можно лишь получить неприятный удар током если одновременно коснуться находящегося под напряжением корпуса, и какого либо заземленного предмета, например батареи или водопроводного крана. Хотя специально делать этого не стоит, благополучный исход такого эксперимента не может гарантировать никто.
Гораздо хуже ситуация когда из-за поломки прибора его корпус соединяется с питающим проводом. В этом случае на корпусе прибора окажется 220 В и величина тока уже не будет ограничиваться конденсаторами сетевого фильтра. Прикосновение к такому прибору может, при неблагоприятном стечении обстоятельств привести к смерти.
Несмотря на то, что неисправные бытовые приборы могут быть источником серьезной опасности, большая часть населения нашей страны живет в домах без заземления и даже не подозревает о подстерегающих их опасностях. Практически каждого из нас било током, но мало кому довелось пережить серьезные электро травмы. Чем же объясняется такая избирательность тока? Почему одних он калечит и убивает, а других лишь слегка щелкает?
Действие тока на организм человека определяется его величиной. Человек способен почувствовать ток величиной в один миллиампер. Ток величиной от одного до десяти миллиампер вызывает у человека болезненные ощущения. Ток выше десяти миллиампер вызывает судорожное сокращение мышц, в результате чего человек не может самостоятельно разжать руку, чтобы разорвать контакт с находящейся под напряжением токонесущей частью. При токе свыше сорока миллиампер наступает паралич дыхания, и нарушение работы сердца Ток величиной в сто миллиампер приводит к остановке сердца и смерти.
Величина протекающего через тело человека тока зависит от величины приложенного к нему напряжения и от сопротивления цепи, по которой проходит ток. Для того чтобы понять, почему при одном и том же напряжении, ток в одном случае может лишь вызвать у человека неприятные ощущения, не причинив ему при этом никакого вреда, а в другом убить, необходимо уяснить, что такое токовая цепь и как она создается.
Токовая цепь это путь прохождения тока и этот путь всегда замкнут. Ток в наш дом приходит с трансформаторной подстанции по фазному проводу, после чего возвращается на эту же подстанцию по нулевому проводу. Причем сколько тока пришло с подстанции в дом, столько же должно вернуться с дома на подстанцию, не больше и не меньше.
Ток не обязательно возвращается на подстанцию только по нулевому проводу. При повреждении изоляции возможна утечка тока в землю. В этом случае часть тока будет возвращаться на подстанцию по земле, а часть по нулевому проводу. Но и в этом случае полный, вернувшийся на подстанцию ток, будет равен току, идущему от подстанции к потребителю.
Если по каким либо причинам возвращение тока на подстанцию невозможно, например, отгорел нулевой провод у подстанции, то тока в домах потребителя не будет. В розетках будет напряжение, причем как в фазном, так и нулевом контактах по 220 вольт, но ток через приборы не пойдет и они работать не будут.
Почему в домах нельзя выполнять зануление?
Кстати этот случай наглядно показывает, почему в домах нельзя выполнять зануление, то есть присоединять корпуса приборов к нулевому проводу, как это иногда делают горе-электрики в домах где нет заземления. Действительно, пока все работает нормально, нет большой разницы к нулевому или заземляющему проводу присоединены корпуса защищаемых электроприборов. Но при отгорании нулевого провода на нем, а следовательно и на всех присоединенных к нулевому проводу приборах, появится напряжение 220 В. То же самое произойдет, если при ремонте распределительного щитка электрик перепутает нулевой провод с фазным. В этом случае корпуса приборов окажутся присоединенными не к нулевому, а к фазному проводу и на них тоже будет присутствовать напряжение 220 В.
Итак, токовая цепь это путь тока от подстанции к потребителю и обратно от потребителя к подстанции. Если в каком-то месте она нарушена, тока в цепи не будет. Сидящих на проводах птиц не бьет током только потому, что нет цепи для прохождения тока. Стоящего на резиновом коврике электрика не бьет током, потому что коврик мешает току вернуться на подстанцию по цепи: фазный провод -> электрик -> земля -> подстанция. Вот и причина того почему при одном и том же напряжении ток может лишь слегка щипнуть человека, а может и убить. Все зависит от того есть ли у него надежный путь для возвращения на трансформаторную подстанцию или нет. Если есть, то попавшему под напряжение человеку мало не покажется.
В интернете описан трагический случай, произошедший с мальчиком, захотевшим сделать уроки в вечернем саду. Он взял включенную в сеть настольную лампу с удлинителем и начал выносить ее из дома. Лампа была неисправна – находящийся под напряжением фазный провод касался корпуса лампы. Мальчик держал в руках находящийся под напряжением корпус лампы, но током его не било. Сухой деревянный пол мешал току вернуться к подстанции. Как только мальчик сошел с крыльца и наступил на землю, создалась замкнутая токовая цепь: трансформаторная подстанция -> фазный провод -> настольная лампа -> человек -> земля -> снова трансформаторная подстанция и мальчик был убит током. Трагедии могло не быть. Если бы лампа, удлинитель и проводка в доме были заземлены, то ток с корпуса лампы утекал бы через заземление, не причиняя вреда мальчику.
Если в доме нет возможности установить заземление, то хотя бы следует помнить что у тока не должно быть возможности возвратиться на подстанцию через землю. Только по специально предназначенному для этого нулевому проводу. Ни в коем случае нельзя одновременно касаться электроприборов и заземленных частей, таких как батареи, водопроводные трубы и т п, чтобы не дать току возможность пройти через вас в землю и вернуться к подстанции. Если в помещении сырой пол, то желательно чтобы на вас была обувь с непромокаемой подошвой, которая станет преградой между вами и проводящим полом, в случае если вы случайно попадете под напряжение.
Что такое УЗО?
Если вас не устраивают такие способы обеспечения электробезопасности, а установить заземление не представляется возможным, то есть еще одно мощное средство способное надежно обезопасить вас от травмирующего действия электрического тока. Это устройство защитного отключения, больше известное под аббревиатурой УЗО. Оно сравнивает ток фазы с током нуля. Если ток в фазном проводе, хотя бы чуть-чуть больше тока в нулевом проводе, значит, существует утечка и часть тока возвращается на подстанцию через землю. В этом случае УЗО мгновенно отключит линию и если причиной утечки будет попавший под напряжение человек, через которого ток утекает в землю, то с ним не произойдет ничего страшного. УЗО успеет отключить ток до того как он успеет навредить человеку. Хотя несчастные случаи с участием электрического тока в домашних условиях очень редки, не стоит экономить на подобных устройствах. Ведь жизнь человека слишком дорога, чтобы пренебрегать подобной опасностью.
Видео: зачем нужно заземление и что такое УЗО
Зачем нужно заземление?
Дата публикации: .
Заземление – устройство, предохраняющее человека от поражения электрическим током. Благодаря использованию различных заземляющих приспособлений удается избежать жертв на производстве и в быту. Собственно в этом его основное предназначение. Но чтобы правильно воспользоваться заземлением необходимо для начала понять, что это такое и как оно работает.
Что такое заземление?
Итак, что из себя представляет заземление? Конструктивно это чаще всего обычный кусок провода, который одним концом соединён с корпусом электрического аппарата, а другим концом с землей, откуда собственно и название. Заземление также может присутствовать в вилке современного электроинструмента, там его роль такая же – при повреждении инструмента заземление предохраняет человека от удара электрическим током.
Существует множество различных систем заземления таких как TN-C, TN-S, TN-C-S и другие, собственно, обычному человеку, не имеющего электротехнического образования вовсе не обязательно вникать в данные вещи настолько глубоко, поэтому мы движемся дальше.
Как работает заземление
Суть заземления проста – служить проводником. Допустим, случилась аварийная ситуация – сломалась стиральная машина. При этом замкнуло обмотку электродвигателя (или что-нибудь еще) и корпус машинки оказался под напряжением. Человек ничего не подозревая может коснуться корпуса, после чего его ударит током. Для того чтобы этого не произошло, стиральную машину заземляют. Тогда если человек коснётся корпуса, то ток пройдет не через него, а через заземление. А произойдёт так потому, что кожа человека имеет сопротивление порядка нескольких кило Ом, а сопротивление заземляющего проводника не более 5-10 Ом, что в тысячу раз меньше чем сопротивление кожи человека. Выходит, что току в тысячу раз проще пройти по проводу и уйти землю, чем пройти через человека.
В чем разница между заземлением и занулением
Если говорить простым языком, то зануление это соединение корпуса приемника электроэнергии с нулем. Ноль – это провод, имеющий нулевой потенциал и идущий из трансформатора. Зануление работает так: если на корпус приемника попадает провод под напряжением, то он через корпус замыкается на ноль, что вызывает короткое замыкание. Защита автоматически срабатывает и отключает питание.
Зануление это прием который используется только на производстве и по своим защитным свойствам гораздо хуже заземления. К сожалению, во многих старых домах не существует возможности защитить проводку квартиры с помощью заземления и прибегают занулению, что крайне не безопасно.
Вот мы вкратце и ответили на вопрос “зачем нужно заземление?”. Надеемся материал оказался вам полезен! Удачи!
Что такое заземление и для чего оно предназначено
Чтобы обеспечить надежную защиту при работе под напряжением, производится заземление электроустановок. Защитное заземление это преднамеренное электрическое соединение корпуса установки с заземляющим устройством. По принципу действия все заземление разделяется на два типа. Оно может выполняться в виде защитного заземления и зануления, у которых функция совершенно одинаковая, заключающаяся в защите людей от воздействия электрического тока, в случае прикосновения к корпусу или другим частям при нарушенной изоляции.
Суть защитного заземления
При устройстве защитного защемления, осуществляется преднамеренное соединение частей электроустановок и заземляющего устройства. Таким образом, обеспечивается электробезопасность при случайном прикосновении к тем или иным частям, оказавшимся под напряжением. Данная ситуация, как правило, возникает при пробое изоляции, когда возникает напряжение между корпусом и фазой.
При наличии заземления, ток не будет представлять опасности, поскольку в качестве проводника будет выступать защитное заземление, у которого очень низкое сопротивление.
Основными составными частями заземления служит непосредственно заземлитель и заземляющие проводники. Заземлители могут быть естественными и искусственными. В первом случае, это металлические конструкции, имеющие надежное соединение с землей. Заземлители искусственного происхождения представляют собой стальные стержни, трубы или уголки, длина которых должна быть не менее 2,5 м. Они забиваются в землю и соединяются между собой с помощью приваренной проволоки или стальных полос. Чтобы заземление было более эффективным, необходимо снизить его сопротивление, путем увеличения числа искусственных заземлителей.
Устройство защитного зануления
Суть защитного зануление состоит в преднамеренном электрическом соединении определенных частей электроустановок, имеющих глухозаземленную нейтраль с нулевым проводом.
Как правило, такие электроустановки не находятся под нормальным напряжением. В этих случаях, любая фаза, замыкающаяся на корпус, приводит к ее короткому замыканию с нулевым проводом. Возникает ток с очень большим значением, поэтому, оборудование должно быть быстро и полностью отключено. Именно в этом и состоит основная функция зануления. Вся конструкция защитного зануления состоит из нулевого рабочего и нулевого защитного проводника.
Заземление. Что это такое и как его сделать (часть 1) / Хабр
Мой рассказ будет состоять из трёх частей.
1 часть. Заземление
(общая информация, термины и определения)
2 часть. Традиционные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)
3 часть. Современные способы строительства заземляющих устройств
(описание, расчёт, монтаж)
В первой части (теория) я опишу терминологию, основные виды заземления (назначение) и предъявляемые к заземлению требования.
Во второй части (практика) будет рассказ про традиционные решения, применяемые при строительстве заземляющих устройств, с перечислением достоинств и недостатков этих решений.
Третья часть (практика) в некотором смысле продолжит вторую. В ней будет содержаться описание новых технологий, используемых при строительстве заземляющих устройств. Как и во второй части, с перечислением достоинств и недостатков этих технологий.
Если читатель обладает теоретическими знаниями и интересуется только практической реализацией — ему лучше пропустить первую часть и начать чтение со второй части.
Если читатель обладает необходимыми знаниями и хочет познакомиться только с новинками — лучше пропустить первые две части и сразу перейти к чтению третьей.
Мой взгляд на описанные методы и решения в какой-то степени однобокий. Прошу читателя понимать, что я не выдвигаю свой материал за всеобъемлющий объективный труд и выражаю в нём свою точку зрения, свой опыт.
Некоторая часть текста является компромиссом между точностью и желанием объяснить “человеческим языком”, поэтому допущены упрощения, могущие “резать слух” технически подкованного читателя.
1 часть. Заземление
В этой части я расскажу о терминологии, об основных видах заземления и о качественных характеристиках заземляющих устройств.А. Термины и определения
Б. Назначение (виды) заземления
Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Б2. Защитное заземлениеБ2.1. Заземление в составе внешней молниезащиты
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от перенапряжения (УЗИП)
Б2.3. Заземление в составе электросети
В. Качество заземления. Сопротивление заземления.
В1. Факторы, влияющие на качество заземления
В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)В2. Существующие нормы сопротивления заземления
В3. Расчёт сопротивления заземления
А. Термины и определения
Чтобы избежать путаницы и непонимания в дальнейшем рассказе — начну с этого пункта.Я приведу установленные определения из действующего документа “Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ)” в последней редакции (глава 1.7 в редакции седьмого издания).
И попытаюсь “перевести” эти определения на “простой” язык.
Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28).
Грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток. Также он являться некоторой “общей” точкой в электросхеме, относительно которой воспринимается сигнал.
Заземляющее устройство — совокупность заземлителя/ заземлителей и заземляющих проводников (ПУЭ 1.7.19).
Это устройство/ схема, состоящее из заземлителя и заземляющего проводника, соединяющего этот заземлитель с заземляемой частью сети, электроустановки или оборудования. Может быть распределенным, т.е. состоять из нескольких взаимно удаленных заземлителей.На рисунке оно показано толстыми красными линиями:
Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с грунтом (ПУЭ 1.7.15).
Проводящая часть — это металлический (токопроводящий) элемент/ электрод любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.
Конфигурация заземлителя (количество, длина, расположение электродов) зависит от требований, предъявляемых к нему, и способности грунта “впитывать” в себя электрический ток идущий/ “стекающий” от электроустановки через эти электроды.На рисунке он показан толстыми красными линиями:
Сопротивление заземления — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю (ПУЭ 1.7.26).
Сопротивление заземления — основной показатель заземляющего устройства, определяющий его способность выполнять свои функции и определяющий его качество в целом.
Сопротивление заземления зависит от площади электрического контакта заземлителя (заземляющих электродов) с грунтом (“стекание” тока) и удельного электрического сопротивления грунта, в котором смонтирован этот заземлитель (“впитывание” тока).
Заземляющий электрод (электрод заземлителя) — проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с локальной землей (ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 3.21)
Повторюсь: в качестве проводящей части может выступать металлический (токопроводящий) элемент любого профиля и конструкции (штырь, труба, полоса, пластина, сетка, ведро 🙂 и т.п.), находящийся в грунте и через который в него “стекает” электрический ток от электроустановки.На рисунке они показаны толстыми красными линиями:
Далее определения, не встречающиеся или не описанные достаточно точно в стандартах и нормах, поэтому имеющие только мое описание.
Контур заземления — “народное” название заземлителя или заземляющего устройства, состоящего из нескольких заземляющих электродов (группы электродов), соединенных друг с другом и смонтированных вокруг объекта по его периметру/ контуру.На рисунке объект обозначен серым квадратом в центре,
а контур заземления — толстыми красными линиями:
Удельное электрическое сопротивление грунта — параметр, определяющий собой уровень «электропроводности» грунта как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземляющего электрода.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).
Б. Назначение (виды) заземления
Заземление делится на два основных вида по выполняемой роли — на рабочее (функциональное) и защитное. Также в различных источниках приводятся дополнительные виды, такие как: “инструментальное”, “измерительное”, “контрольное”, “радио”.Б1. Рабочее (функциональное) заземление
Это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.
Б2. Защитное заземление
Это заземление, выполняемое в целях электробезопасности (ПУЭ 1.7.29).Защитное заземление обеспечивает защиту электроустановки и оборудования, а также защиту людей от воздействия опасных напряжений и токов, могущих возникнуть при поломках, неправильной эксплуатации техники (т.е. в АВАРИЙНОМ режиме) и при разрядах молний.
Также защитное заземление используется для защиты аппаратуры от помех при коммутациях в питающей сети и интерфейсных цепях, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования.
Подробнее защитное назначение заземления можно рассмотреть на двух примерах:
- в составе внешней молниезащитной системы в виде заземленного молниеприёмника
- в составе системы защиты от импульсного перенапряжения
- в составе электросети объекта
Б2.1. Заземление в составе молниезащиты
Молния — это разряд или другими словами «пробой», возникающий ОТ облака К земле, при накоплении в облаке заряда критической величины (относительно земли). Примерами этого явления в меньших масштабах является “пробой” (wiki) в конденсаторе и газовый разряд (wiki) в лампе.Воздух — это среда с очень большим сопротивлением (диэлектрик), но разряд преодолевает его, т.к. обладает большой мощностью. Путь разряда проходит по участкам наименьшего сопротивления, таким как капли воды в воздухе и деревья. Этим объясняется корнеобразная структура молнии в воздухе и частое попадание молнии в деревья и здания (они имеют меньшее сопротивление, чем воздух в этом промежутке).
При попадании в крышу здания, молния продолжает свой путь к земле, также выбирая участки с наименьшим сопротивлением: мокрые стены, провода, трубы, электроприборы — таким образом представляя опасность для человека и оборудования, находящихся в этом здании.
Молниезащита предназначена для отвода разряда молнии от защищаемого здания/ объекта. Разряд молнии, идущий по пути наименьшего сопротивления попадает в металлический молниеприёмник над объектом, затем по металлическим молниеотводам, расположенным снаружи объекта (например, на стенах), спускается до грунта, где и расходится в нём (напоминаю: грунт является средой, имеющей свойство “впитывать” в себя электрический ток).
Для того, чтобы сделать молниезащиту «привлекательной» для молнии, а также для исключения распространения молниевых токов от деталей молниезащиты (приёмник и отводы) внутрь объекта, её соединение с грунтом производится через заземлитель, имеющий низкое сопротивление заземления.
Заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает полный и быстрый переход молниевых токов в грунт, не допуская их распространение по объекту.
Б2.2. Заземление в составе системы защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП)
УЗИП предназначено для защиты электронного оборудования от заряда, накопленного на каком-либо участке линии/сети в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП), наведенного от рядом стоящей мощной электроустановки (или высоковольтной линии) или ЭМП, возникшего при близком (до сотен метров) разряде молнии.Ярким примером этого явления является накопление заряда на медном кабеле домовой сети или на “пробросе” между зданиями во время грозы. В какой-то момент приборы, подключенные к этому кабелю (сетевая карта компьютера или порт коммутатора), не выдерживают «размера» накопившегося заряда и происходит электрический пробой внутри этого прибора, разрушающий его (упрощенно).
Для “стравливания” накопившегося заряда параллельно “нагрузке” на линию перед оборудованием ставит УЗИП.
Классический УЗИП представляет собой газовый разрядник (wiki), рассчитанный на определенный «порог» заряда, который меньше “запаса прочности” защищаемого оборудования. Один из электродов этого разрядника заземляется, а другой — подключается к одному из проводов линии/ кабеля.
При достижении этого порога внутри разрядника возникает разряд 🙂 между электродами. В результате чего накопленный заряд сбрасывается в грунт (через заземление).
Как и в молниезащите — заземление в такой системе является обязательным элементом, т.к. именно оно обеспечивает своевременное и гарантированное возникновение разряда в УЗИПе, не допуская превышение заряда на линии выше безопасного для защищаемого оборудования уровня.
Б2.3. Заземление в составе электросети
Третий пример защитной роли заземления — это обеспечение безопасности человека и электрооборудования при поломках/ авариях.Проще всего такая поломка описывается замыканием фазного провода электросети на корпус прибора (замыкание в блоке питания или замыкание в водонагревателе через водную среду). Человек, коснувшийся такого прибора, создаст дополнительную электрическую цепь, через которую побежит ток, вызывающий в теле повреждения внутренних органов — прежде всего нервной системы и сердца.
Для устранения таких последствий используется соединение корпусов с заземлителем (для отвода аварийных токов в грунт) и защитные автоматические устройства, за доли секунды отключающие ток при аварийной ситуации.
Например, заземление всех корпусов, шкафов и стоек телекоммуникационного оборудования.
В. Качество заземления. Сопротивление заземления.
Для корректного выполнения заземлением своих функций оно должно иметь определенные параметры/ характеристики. Одним из главных свойств, определяющих качество заземления, является сопротивление растеканию тока (сопротивление заземления), определяющее способность заземлителя (заземляющих электродов) передавать токи, поступающие на него от оборудования в грунт.Это сопротивление имеет конечные значения и в идеальном случае представляет собой нулевую величину, что означает отсутствие какого-либо сопротивления при пропускании «вредных» токов (это гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение грунтом).
В1. Факторы, влияющие на качество заземления
Сопротивление в основном зависит от двух условий:- площадь ( S ) электрического контакта заземлителя с грунтом
- электрическое сопротивление ( R ) самого грунта, в котором находятся электроды
В1.1. Площадь контакта заземлителя с грунтом.
Чем больше будет площадь соприкосновения заземлителя с грунтом, тем больше площадь для перехода тока от этого заземлителя в грунт (тем более благоприятные условия создаются для перехода тока в грунт).Увеличить площадь контакта заземлителя с грунтом можно либо увеличив количество электродов, соединив их вместе (сложив площади нескольких электродов), либо увеличив размер электродов. При применении вертикальных заземляющих электродов последний способ очень эффективен, если глубинные слои грунта имеют более низкое электрическое сопротивление, чем верхние.
В1.2. Электрическое сопротивление грунта (удельное)
Напомню: это величина, определяющая — как хорошо грунт проводит ток через себя. Чем меньшее сопротивление будет иметь грунт, тем эффективнее/ легче он будет “впитывать” в себя ток от заземлителя.Примерами грунтов, хорошо проводящих ток, является солончаки или сильно увлажненная глина. Идеальная природная среда для пропускания тока — морская вода.
Примером “плохого” для заземления грунта является сухой песок.
(Если интересно, можно посмотреть таблицу величин удельного сопротивления грунтов, используемых в расчётах заземляющих устройств).
Возвращаясь к первому фактору и способу уменьшения сопротивления заземления в виде увеличения глубины электрода можно сказать, что на практике более чем в 70% случаев грунт на глубине более 5 метров имеет в разы меньшее удельное электрическое сопротивление, чем у поверхности, за счет большей влажности и плотности. Часто встречаются грунтовые воды, которые обеспечивают грунту очень низкое сопротивление. Заземление в таких случаях получается очень качественным и надежным.
В2. Существующие нормы сопротивления заземления
Так как идеала (нулевого сопротивления растеканию) достигнуть невозможно, все электрооборудование и электронные устройства создаются исходя из некоторых нормированных величин сопротивления заземления, например 0.5, 2, 4, 8, 10, 30 и более Ом.Для ориентирования приведу следующие значения:
- для подстанции с напряжением 110 кВ сопротивление растеканию токов должно быть не более 0,5 Ом (ПУЭ 1.7.90)
- при подключении телекоммуникационного оборудования, заземление обычно должно иметь сопротивление не более 2 или 4 Ом
- для уверенного срабатывания газовых разрядников в устройствах защиты воздушных линий связи (например, локальная сеть на основе медного кабеля или радиочастотный кабель) сопротивление заземления, к которому они (разрядники) подключаются должно быть не более 2 Ом. Встречаются экземпляры с требованием в 4 Ом.
- у источника тока (например, трансформаторной подстанции) сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока (ПУЭ 1.7.101)
- у заземления, использующегося для подключения молниеприёмников, сопротивление должно быть не более 10 Ом (РД 34.21.122-87, п. 8)
- для частных домов, с подключением к электросети 220 Вольт / 380 Вольт:
- при использовании системы TN-C-S необходимо иметь локальное заземление с рекомендованным сопротивлением не более 30 Ом (ориентируюсь на ПУЭ 1.7.103)
- при использовании системы TT (изолирование заземления от нейтрали источника тока) и применении устройства защитного отключения (УЗО) с током срабатывания 100 мА необходимо иметь локальное заземление с сопротивлением не более 500 Ом (ПУЭ 1.7.59)
В3. Расчёт сопротивления заземления
Для успешного проектирования заземляющего устройства, имеющего необходимое сопротивление заземления, применяются, как правило, типовые конфигурации заземлителя и базовые формулы для расчётов.Конфигурация заземлителя обычно выбирается инженером на основании его опыта и возможности её (конфигурации) применения на конкретном объекте.
Выбор формул расчёта зависит от выбранной конфигурации заземлителя.
Сами формулы содержат в себе параметры этой конфигурации (например, количество заземляющих электродов, их длину, толщину) и параметры грунта конкретного объекта, где будет размещаться заземлитель. Например, для одиночного вертикального электрода эта формула будет такой:
Точность расчёта обычно невысока и зависит опять же от грунта — на практике расхождения практических результатов встречается в почти 100% случаев. Это происходит из-за его (грунта) большой неоднородности: он изменяется не только по глубине, но и по площади — образуя трёхмерную структуру. Имеющиеся формулы расчёта параметров заземления с трудом справляются с одномерной неоднородностью грунта, а расчёт в трёхмерной структуре сопряжен с огромными вычислительными мощностями и требует крайне высокую подготовку оператора.
Кроме того, для создания точной карты грунта необходимо произвести большой объем геологических работ (например, для площади 10*10 метров необходимо сделать и проанализировать около 100 шурфов длиной до 10 метров), что вызывает значительное увеличение стоимости проекта и чаще всего не возможно.
В свете вышесказанного почти всегда расчёт является обязательной, но ориентировочной мерой и обычно ведётся по принципу достижения сопротивления заземления “не более, чем”. В формулы подставляются усредненные значения удельного сопротивления грунта, либо их наибольшие величины. Это обеспечивает “запас прочности” и на практике выражается в заведомо более низких (ниже — значит лучше) значениях сопротивления заземления, чем ожидалось при проектировании.
Строительство заземлителей
При строительстве заземлителей чаще всего применяются вертикальные заземляющие электроды. Это связано с тем, что горизонтальные электроды трудно заглубить на большую глубину, а при малой глубине таких электродов — у них очень сильно увеличивается сопротивление заземления (ухудшение основной характеристики) в зимний период из-за замерзания верхнего слоя грунта, приводящее к большому увеличению его удельного электрического сопротивления.В качества вертикальных электродов почти всегда выбирают стальные трубы, штыри/ стержни, уголки и т.п. стандартную прокатную продукцию, имеющую большую длину (более 1 метра) при сравнительно малых поперечных размерах. Этот выбор связан с возможностью легкого заглубления таких элементов в грунт в отличии, например, от плоского листа.
Подробнее о строительстве — в следующих частях.
Продолжение:
Алексей Рожанков, специалист технического центра “ZANDZ.ru”
При подготовке данной части использовались следующие материалы:
- Публикации на сайте “Заземление на ZANDZ.ru”
- Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), часть 1.7 в редакции седьмого издания (гуглить)
- ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96)
Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации (гуглить) - Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87 (гуглить)
- Собственный опыт и знания
Общие сведения об электрическом заземлении и принципах его работы
Заземление – это принцип электричества, который иногда ставит в тупик домовладельцев. Чтобы понять его важность для домашней системы электропроводки, важно знать кое-что о природе потока электроэнергии.
Что такое электрическое заземление?
Заземление предлагает наиболее эффективный и безопасный путь избыточного электричества от устройства к земле через электрическую панель. Электрическое заземление – это резервный путь, который обычно используется только в случае неисправности в системе электропроводки.
Некоторые основы электричества
Электрический ток в системе электропроводки вашего дома состоит из потока электронов в металлических проводах цепи. Ток имеет две формы: отрицательный и положительный заряд, и это заряженное электрическое поле создается огромными генераторами, эксплуатируемыми коммунальной компанией, иногда за много сотен миль от них. Именно этот поляризованный заряд фактически составляет поток электрического тока, и он достигает вашего дома через обширную сеть высоковольтных служебных проводов, подстанций и трансформаторов, покрывающих ландшафт.
Отрицательная половина заряда – это «горячий» ток. В системе электропроводки вашего дома горячий ток обычно передается по черным проводам, а белые нейтральные провода несут положительный заряд. Оба набора проводов входят в ваш дом через основные служебные провода коммунального предприятия, проходят через вашу электрическую панель обслуживания и проходят бок о бок через каждую цепь в вашем доме.
Физика электрического потока более сложна, чем может дать большинство простых объяснений, но по сути, электричество стремится вернуть свои электроны на «землю», то есть разрядить свою отрицательную энергию и вернуться в состояние равновесия.Обычно ток возвращается на землю через нейтральные провода в электрической системе. Но если произойдет какой-то сбой в пути, горячий ток может вместо этого протекать через другие материалы, такие как деревянные каркасы, металлические трубы или легковоспламеняющиеся материалы в вашем доме. Это то, что может произойти в ситуации короткого замыкания, когда возникает большинство электрических пожаров и ударов. Короткое замыкание – это когда электричество выходит за пределы проводов, через которые оно должно проходить, другими словами, когда оно проходит по более короткому пути к земле. .
Домашняя система заземления
Чтобы предотвратить эту опасность, электрическая система вашего дома включает в себя запасной план – систему заземляющих проводов, которые проходят параллельно горячему и нейтральному проводу. Он обеспечивает альтернативный путь прохождения электрического тока в случае выхода из строя системы горячих и нейтральных проводов, по которым обычно проходит ток. Если, например, проводное соединение ослабнет или грызун прогрызет провод, система заземления направит паразитный ток обратно на землю по этому альтернативному пути, прежде чем он может вызвать пожар или поражение электрическим током.
Заземляющий путь обычно образован системой неизолированных медных проводов, которые подключаются к каждому устройству и каждой металлической электрической коробке в вашем доме. В стандартном кабеле NM с оболочкой этот неизолированный медный провод включен вместе с изолированными проводящими проводами внутри кабеля. Оголенные медные заземляющие провода заканчиваются заземляющей шиной на вашей главной сервисной панели, и эта заземляющая шина, в свою очередь, подключается к заземляющему стержню, вбитому глубоко в землю за пределами вашего дома. Эта система заземления обеспечивает путь с наименьшим сопротивлением, по которому электричество возвращается обратно в землю, если разрыв в системе электропроводки позволяет электричеству «просачиваться» из предпочтительной системы черных и белых проводов цепи.
В большинстве домашних систем электропроводки свидетельство системы заземления можно увидеть на каждой розетке, где третья круглая прорезь на лицевой стороне розетки представляет собой заземляющее соединение. Когда заземленный прибор подключается к такой розетке, его круглый заземляющий штырь теперь напрямую подключается к системе неизолированных медных заземляющих проводов внутри электрических цепей дома.
Не во всех домах есть эта тщательно продуманная и полная система заземления, образованная сетью неизолированных медных проводов.Хотя такая система заземления является стандартной в домах с автоматическими выключателями, которые соединены кабелем NM с оболочкой, старые системы проводки, установленные до 1965 года, могут быть заземлены через металлический кабелепровод или металлический кабель, а не через оголенные медные заземляющие провода. И даже старые системы, установленные до 1940 года, могут вообще не иметь заземления. Так обстоит дело с проводкой с ручкой и трубкой, где нет никаких путей заземления. Многие старые системы уже были обновлены, и это хорошая идея, если ваша проводка относится к более старому поколению.Одним из признаков того, что ваша проводка устарела, является то, что в розетках есть два разъема, а не три. Это указывает на то, что розетки могут быть не заземлены.
Встроенная защита
Ваша домашняя электропроводка также включает в себя другие защитные устройства, которые помогут предотвратить катастрофу. Автоматические выключатели или предохранители защищают и контролируют каждую отдельную цепь. Автоматические выключатели или предохранители выполняют две функции: они защищают провода от перегрева в случае их перегрузки из-за протекания через них слишком большого электрического тока; они также обнаруживают короткое замыкание и срабатывают или “удар”, чтобы мгновенно остановить прохождение тока при возникновении проблем.В случае короткого замыкания или замыкания на землю внезапное снижение сопротивления вызывает неконтролируемое протекание тока, и автоматический выключатель реагирует на это отключением.
Наконец, довольно распространенная практика заключается в том, что металлические водопроводные трубы в вашем доме также подключаются к заземляющей дорожке. Это обеспечивает дополнительную защиту в случае контакта электричества с этими металлическими трубами. Часто это заземление обеспечивается заземляющим проводом, прикрепленным к металлической водопроводной трубе рядом с водонагревателем.
Заземление прибора
Мало того, что ваша домашняя электропроводка имеет систему заземления для безопасности, но и многие съемные приборы и устройства тоже. Электроинструменты, пылесосы и многие другие устройства намного безопаснее, если у них есть третий контакт на вилке шнура, форма которого соответствует круглому отверстию заземления на розетке. Наличие этого третьего контакта указывает на то, что в приборе есть система заземления, и важно, чтобы они были подключены к заземленным розеткам.Известно, что некоторые люди отрезали заземляющий штырь на вилке прибора, чтобы он подходил к розетке или удлинителю, не имеющим гнезда для заземления. Это чрезвычайно опасная практика, которая может привести к поражению электрическим током в случае короткого замыкания внутренней проводки устройства.
Переходники
Большинство людей знакомы с адаптерами вилки, чем позволяют вставлять вилки с тремя контактами в розетки с двумя гнездами. Важно отметить, что они обеспечивают защиту от заземления. ТОЛЬКО , если гибкий провод или металлическая петля на адаптере правильно прикреплены к крепежному винту на выходной крышке, И , если этот винт крышки присоединен к металлической коробке. И , если этот металлический ящик правильно заземлен.Это ни в коем случае нельзя точно сказать, поэтому адаптеры с тремя на два слота следует использовать с большой осторожностью, если вообще использовать. Лучшее решение – вставлять вилки с тремя контактами только в заземленные розетки с тремя гнездами.
Если заземленная розетка невозможна, как в старой проводке, некоторая защита обеспечивается путем установки розетки GFCI (прерыватель цепи замыкания на землю) в этом месте. A GFCI обнаружит замыкания на землю и отключит питание до того, как ток утечки может вызвать утечку тока. проблемы.Однако важно отметить, что использование GFCI на самом деле не создает пути заземления; это просто делает незаземленную розетку более безопасной.
Конечно, не все приборы и съемные устройства имеют трехконтактную вилку с заземлением, и они по-прежнему безопасны в использовании, поскольку обычно имеют конструкцию с двойной изоляцией, которая сводит к минимуму риск коротких замыканий.
Общие сведения об электрическом заземлении и принципах его работы
Что такое электрическое заземление?
Электрическое заземление – это резервный путь, который обеспечивает альтернативный путь прохождения тока обратно к земле в случае неисправности в системе электропроводки.Он обеспечивает физическое соединение между землей и электрическим оборудованием и приборами в вашем доме.
Электроэнергия в системе электропроводки жилого дома состоит из электронов, протекающих по металлическим проводам цепи, и это электричество всегда ищет кратчайший путь обратно к земле. Таким образом, если есть проблема с нейтральным проводом, заземление вашей электрической системы обеспечит прямой путь к земле и предотвратит скачки напряжения, которые могут вызвать опасность поражения электрическим током.
Как работает электрическое заземление?
В электрической цепи есть активный провод, который подает питание, нейтральный провод, который несет этот ток обратно, и «заземляющий провод», который обеспечивает дополнительный путь для электрического тока, который безопасно возвращается в землю, не создавая опасности для кого-либо в в случае короткого замыкания. Медный проводник подсоединяется от металлического стержня системы электропроводки к набору клемм для заземления в сервисной панели.
Если в системах электропроводки используются электрические кабели, покрытые металлом, то металл обычно служит заземляющим проводом между розетками в стене и сервисной панелью. Однако, если в системах электропроводки используется кабель в пластиковой оболочке, то для заземления используется дополнительный провод. Электричество всегда ищет кратчайший путь к земле, поэтому, если есть какая-либо проблема, когда нейтральный провод оборван или оборван, именно заземляющий провод обеспечивает прямой путь к земле.Это прямое физическое соединение позволяет земле действовать как путь наименьшего сопротивления и предотвращать превращение прибора или человека в кратчайший путь.
Важность электрического заземления
Защищает от электрических перегрузок
Время от времени вы можете испытывать скачки напряжения или подвергаться воздействию молнии в экстремальных погодных условиях. Эти события могут привести к возникновению опасно высокого электричества, которое может полностью повредить ваши электроприборы.При заземлении электрической системы все избыточное электричество будет уходить в землю вместо того, чтобы поджаривать подключенные к системе приборы. Техника будет безопасна и защищена от сильных скачков напряжения.
Стабилизирует уровни напряжения
Когда вы заземляете электрическую систему, вам легче распределять нужное количество энергии в нужных местах. Это гарантирует, что цепи не будут перегружены ни в какой момент и не выйдут из строя в результате этого.Землю можно рассматривать как общую точку отсчета для источников напряжения в любой электрической системе. Это помогает обеспечить стабильные уровни напряжения во всей электрической системе.
Земляные проводники с наименьшим сопротивлением
Одна из основных причин, по которой вы должны заземлять свои электроприборы, заключается в том, что земля является отличным проводником и может проводить все избыточное электричество с наименьшим сопротивлением. Когда вы заземляете электрическую систему и подключаете ее к земле, это означает, что вы даете избытку электричества идти куда-нибудь без сопротивления, а не через вас или ваши приборы.
предотвращает серьезные повреждения и смерть
Если вы не заземлите электрическую систему, вы подвергнете свою бытовую технику и даже свою жизнь большому риску. Когда через какое-либо устройство проходит высокое электричество, оно поджаривается и не подлежит ремонту. Чрезмерное количество электричества может даже вызвать пожар, подвергнув опасности ваше имущество и жизнь ваших близких.
Вы можете проверить, предназначен ли электрический прибор для заземления.Если устройство оборудовано трехжильным шнуром и трехконтактной вилкой, то третий провод и контакт будут обеспечивать заземление между металлической рамой устройства и заземлением системы электропроводки.
Чтобы проверить, заземлена ли электрическая система, проверив электрические розетки. Если в розетке три контакта, значит, в вашей системе должно быть три провода, один из которых будет заземляющим. Чтобы быть уверенным, происходит ли ток заземления, вы можете выполнить тест на электрическое заземление, как указано ниже.
Проверка электрического заземления
Вы можете следовать этому контрольному списку из 5 шагов, используя устройство для проверки розеток, с полной осторожностью при проверке электрического заземления:
Step 1 – Первый признак правильного электрического заземления – это ваша розетка. Если это трехконтактная розетка с U-образным пазом, то можно смело заключить, что это компонент заземления.
Шаг 2 – Вставьте красный щуп тестера цепей в меньший слот розетки.Эта розетка представляет собой горячий провод, который обеспечивает питание ваших приборов.
Шаг 3 – Вставьте черный щуп в больший паз розетки, который является нейтральным пазом. Это завершит вашу схему.
Шаг 4 – Проверьте индикатор. Он загорится, если ваша розетка заземлена, и если она не загорится, поменяйте местами черный и красный щупы. Если индикатор не отображается ни в одном из тестов на электрическое заземление, значит, розетка не заземлена и ее использование небезопасно.
Шаг 5 – Повторите все 4 шага во всех розетках вашего дома, чтобы убедиться, что каждая розетка надежно заземлена. Большинство старых домов подверглись серьезному ремонту и ремонту, поэтому не все торговые точки могли быть переделаны.
Проверка электрического заземления очень важна для повышения уровня электробезопасности в вашем существующем жилом помещении и гарантирует, что все ваши электрические установки безопасны и остаются безопасными в течение всего срока их службы.
Не используйте трехконтактную розетку с неисправной проводкой, так как это может вызвать возгорание.Вызовите сертифицированного электрика и немедленно устраните проблему. У нас есть обширный перечень предохранительных выключателей, электропитания и материалов, которые могут значительно снизить риск коротких замыканий и пожаров. Позвоните нам по телефону (800) 458-9600 и поговорите напрямую с нашими специалистами по продажам.
D&F Liquidators обслуживает потребности в строительных материалах для электротехники более 30 лет. Это международная информационная служба площадью 180 000 квадратных метров, расположенная в Хейворде, Калифорния.Он хранит обширный инвентарь электрических разъемов, кабелепроводов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводов, предохранительных выключателей и т. Д. Он закупает электрические материалы у ведущих компаний по всему миру. Компания также ведет обширный инвентарь взрывозащищенной электротехнической продукции и современных решений в области электрического освещения. Поскольку компания D&F закупает материалы оптом, она имеет уникальную возможность предложить конкурентоспособную структуру ценообразования. Кроме того, он может удовлетворить самые взыскательные запросы и отгрузить материал в тот же день.
Важность «заземления» электрических токов
Люди сделали несколько поистине замечательных открытий в области электричества, и одним чрезвычайно важным уроком стала важность заземления электрических токов. Электричество принесло людям бесчисленные преимущества, но по-прежнему остается одним из самых смертоносных элементов, доступных в нашей повседневной жизни. Если вы уже не заземлили свои электрические системы, вы сильно рискуете, не сделав этого.
В электрической цепи есть так называемый активный провод, по которому подается питание, и нейтральный провод, по которому этот ток передается обратно. Дополнительный «заземляющий провод» может быть присоединен к розеткам и другим электрическим устройствам, а также надежно подключен к заземлению в коробке выключателя. Этот заземляющий провод представляет собой дополнительный путь для безопасного возврата электрического тока в землю без опасности для кого-либо в случае короткого замыкания. Если короткое замыкание все же произошло, ток прошел бы через провод заземления, что привело бы к срабатыванию предохранителя или срабатыванию автоматического выключателя – результат гораздо более предпочтительный, чем смертельный удар, который мог бы произойти, если бы ток не был заземлен.
Важность заземления электричества
Вот 5 основных причин, почему заземление электрического тока так важно.
1. Защита от электрической перегрузки
Одна из наиболее важных причин заземления электрических токов заключается в том, что оно защищает ваши приборы, ваш дом и всех в нем от скачков электричества. Если по какой-либо причине ударит молния или в вашем доме возникнет скачок напряжения, это вызовет в вашей системе опасно высокое электрическое напряжение.Если ваша электрическая система заземлена, все это избыточное электричество уйдет в землю, а не поджарит все, что подключено к вашей системе.
2. Помогает направлять электричество
Заземление вашей электрической системы означает, что вы упростите направление энергии прямо туда, где вам это нужно, позволяя электрическим токам безопасно и эффективно проходить через вашу электрическую систему.
3. Стабилизирует уровни напряжения
Заземленная электрическая система также упрощает распределение нужного количества энергии во все нужные места, что может сыграть огромную роль в обеспечении того, чтобы цепи не были перегружены и взорваны.Земля является общей точкой отсчета для многих источников напряжения в электрической системе.
4. Земля – лучший проводник
Одна из причин, по которой заземление помогает обезопасить вас, заключается в том, что земля является таким отличным проводником и потому, что избыток электричества всегда будет идти по пути наименьшего сопротивления. Заземляя свою электрическую систему, вы даете ей куда-то войти, а не в себя – возможно, спасаете свою жизнь.
5. Предотвращает повреждение, травмы и смерть
Без должным образом заземленной электрической системы вы рискуете сжечь любые подключенные к вашей системе приборы, которые не подлежат ремонту.В худшем случае перегрузка питания может даже вызвать возгорание, что может привести не только к значительной потере имущества и данных, но и к физическим травмам.
Хотите несколько советов по электробезопасности для вашего дома?
Как работает заземление?
Понятно, что заземление электрических работ – это разумный ход, но как это работает?
В большинстве домов система проводки постоянно заземлена на металлический стержень, вбитый в землю, или металлическую трубу, идущую в дом из подземной системы водоснабжения.Медный проводник соединяет трубу или стержень с набором клемм для заземления на сервисной панели. В системах электропроводки, в которых используется электрический кабель, покрытый металлом, металл обычно служит заземляющим проводом между стенными розетками и сервисной панелью.
В системах электропроводки, в которых используется кабель в пластиковой оболочке, для заземления используется дополнительный провод. Поскольку электричество всегда ищет кратчайший путь к земле, при возникновении проблемы, когда нейтральный провод оборван или оборван, заземляющий провод обеспечивает прямой путь к земле.Благодаря этому прямому физическому соединению земля действует как путь наименьшего сопротивления, не позволяя человеку стать кратчайшим путем и получить серьезное поражение электрическим током.
Как узнать, заземлен ли ваш ток?
Обычно вы можете определить, заземлена ли ваша электрическая система, проверив розетки. Если они принимают вилки с тремя контактами, ваша система должна иметь три провода, один из которых является заземляющим.
Точно так же заземляемый прибор снабжен трехжильным шнуром и трехконтактной вилкой.Третий провод и контакт обеспечивают заземление между металлическим корпусом устройства и заземлением системы электропроводки.
Советы по безопасности
При работе с приборами убедитесь, что вы:
- Не прикасайтесь к прибору, если изоляция его шнура начала стираться в том месте, где он входит в металлический каркас. В этой ситуации контакт между металлическим проводом тока и металлической рамой может вызвать электричество во всем приборе, а прикосновение к прибору может вызвать скачок тока через вас.
- Осматривайте, обслуживайте и организуйте ремонт проводов в местах, где они входят в металлическую трубу, в прибор или в местах, где кабели в стене входят в электрическую коробку.
Лучшее, что вы можете сделать для создания безопасной электрической системы, – это обеспечить заземление всей системы и непрерывность цепи заземления.
Заземление вашей электрической системы – это умный и простой способ сделать ее намного безопаснее, а также защитить от вполне реальной возможности иметь дело с колебаниями в электросети.Если вы хотите защитить все свои важные активы, будь то дома или в офисе, а также позаботиться о здоровье и безопасности всех, кто вас окружает, выясните, заземлена ли ваша электрическая система, а если нет, обратитесь в Платиновые электрики сегодня на платине 1800 (1800 752 846).
Если вы все еще не уверены в важности заземления электричества или просто не уверены на 100%, правильно ли заземлена электрическая система в вашем доме, попросите местного электрика провести проверку домашней или офисной проводки.Помните, что если вам нужно что-то изменить, не пытайтесь сделать это самостоятельно, всегда безопаснее, чтобы профессионалы проводили обновления за вас.
Если вы хотите получить дополнительные советы по безопасности дома или в офисе, обязательно посетите нашу страницу по безопасности или пройдите бесплатную консультацию на нашем веб-сайте.
Как работает электрическое заземление?
Как домовладелец, вы, наверное, слышали термин «электрическое заземление» раньше. Но что это на самом деле означает?
Заземление дает электричеству наиболее эффективный способ вернуться в землю через вашу электрическую панель.Заземляющий провод дает прибору или электрическому устройству безопасный способ отвода избыточного электричества.
Электрическая цепь использует как положительное, так и отрицательное электричество. Это соединение дает прибору или электронному устройству мощность, необходимую для работы. Если что-то пойдет не так, будет накопление энергии. Это может привести к тому, что электрическое соединение и корпус будут накапливать эту избыточную мощность.
При возникновении электрической неисправности эта мощность сохраняется во внутренней проводке и внешнем металлическом корпусе.Статический электрический шок – простой пример. Вы заметите это накопление только тогда, когда будет выполнено подключение, позволяющее потерять запасенную электроэнергию.
Автоматический выключатель отключится при коротком замыкании. Однако без заземляющего провода электричество все равно будет.
Заземляющий провод забирает электричество, накопившееся во время неисправности, и отправляет его за пределы вашего дома обратно в землю. Заземляющий провод обычно подключается либо к металлической внутренней конструкции внутри прибора, либо к внешнему корпусу.Когда происходит сбой, вместо того, чтобы накапливать энергию в цепи, она течет обратно на землю и выключает цепь.
Этот заземляющий провод представляет собой соединение, в котором можно безопасно отводить электричество, не создавая угрозы для ваших приборов или электроники, а также не подвергая вас риску поражения электрическим током.
Заземляющий провод является частью большинства электрических розеток, осветительных приборов, бытовых приборов и электроники. В большинстве случаев заземляющий провод представляет собой третий штырь круглой формы в нижней части вилки питания.Электрический заземляющий провод должен каким-то образом подключаться к почве за пределами вашего дома. В зависимости от кодов зонирования вашего города или округа это может происходить одним из двух способов.
Заземляющий стержень – обычно медный стержень длиной 8 футов, который вбивается в почву за пределами вашего дома. Он расположен достаточно далеко от вашего дома, чтобы не натолкнуться на гравий, бетон или другие строительные материалы, используемые для вашего фундамента, дренажа или системы трубопроводов.
Медная водопроводная труба – заземляющий провод можно подключить к водопроводу, который питает ваш водонагреватель холодной водой.Эта медная труба идет в землю и может обеспечивать заземление.
Есть вопросы по заземлению вашего дома? Мы можем помочь.
Заземление (физика): как это работает и почему это важно?
Обновлено 28 декабря 2020 г.
Кевин Бек
Электричество является незаменимым фактором в современной жизни, и хотя основные виды топлива, которые человечество использует для его производства, вызывают большую озабоченность, само электричество будет требоваться еще долго. поскольку цивилизация в ее нынешнем виде сохраняется.В то же время среди первых фактов безопасности, которым учат практически каждого ребенка, является то, что электричество является или может быть чрезвычайно опасным.
Более того, электричество, которое люди вырабатывают и поэтому могут в значительной степени контролировать, – это только часть истории. Явление молнии знакомо и очень маленьким детям, и одновременно оно вызывает трепет и беспокойство даже у взрослых. Но его «удары» на уровне Земли почти столь же непредсказуемы, как и потенциально смертельны, и пристальный взгляд на надстройки к зданиям и другим сооружениям по всему миру подчеркивает безотлагательность этого соображения безопасности.
Электрическое заземление , также называемое заземлением , обеспечивает путь для прохождения тока в землю и рассеивания избыточного электрического заряда вместо накопления и создания потенциальной опасности. Это работает, потому что Земля, будучи электрически нейтральной, но также огромной, может как принимать, так и обеспечивать большое количество электронов (по стандартам человеческой индустрии) без заметных изменений в этом состоянии «нулевого напряжения».
Заряд, напряжение и ток
Электрический заряд в физике измеряется в кулонах .Элементарный (неделимый) заряд – это заряд одиночного электрона (е-) или протона с величиной 1,60 10 -19 Кл и отрицательным знаком для электронов. Разделение противоположно заряженных частиц создает напряжение , или разность электрических потенциалов, которая измеряется в джоулях на кулон (Дж / Кл), и побуждает электроны течь в направлении чистого положительного заряда, движение, называемое . электрический ток .
- Электроны «хотят» течь к положительному выводу или другой области чистого положительного напряжения по той же основной причине, по которой вода «хочет» течь вниз: разность потенциалов, но устанавливается электрической силой, а не силой тяжести.
Этот поток электронов, измеряемый в Кл / с или ампер («амперы»), возникает только в том случае, если между источниками напряжения проходит проводник и легко пропускается ток, как в большинстве металлы. Изоляторы , изоляторы , непроводящие материалы включают пластик, дерево и резину (обилие изоляторов среди повседневных товаров – это просто хорошо). В предыдущей аналогии плотина, сдерживающая естественный поток речного течения, подобна изолятору или диэлектрику .
Все материалы, даже хорошие проводники, имеют некоторое электрическое сопротивление , обозначенное R и измеряемое в омах (Ом). Эта величина допускает формальную взаимосвязь между напряжением и током, называемую законом Ома :
I = \ frac {V} {R}
Как работает заземление?
Электрический ток определяется как протекающий от более высокого потенциала к более низкому (что соответствует результату , так как электроны текут в отрицательном направлении положительно – будьте осторожны, чтобы не перепутать этот момент!) При условии, что это подходящий путь. между двумя существует.Например, когда две клеммы батареи соединены проводом, ток свободно течет по петле с минимальным сопротивлением.
Однако, если нет высокопроводящих путей, соединяющих разность потенциалов, ток все равно может протекать в результате пробоя диэлектрика , если напряжение достаточно высокое – во многом аналогично тому, как это произошло бы при разрушении конструкции дамбы. беспрецедентным объемом в верхнем резервуаре.
- Вот почему «ударяет» молния; ток «не должен» протекать в диэлектрическом материале, таком как воздух, но сильное напряжение молнии подавляет этот фактор.
Электрический путь, который наиболее часто посещали … или искали
Электрический ток, как вода, спускающийся по пологому каменистому склону, всегда пытается выбрать путь наименьшего сопротивления. Если этому препятствует ряд различных изоляционных материалов, он захочет протекать через наименее изолирующий (то есть наиболее проводящий) материал. Если существует проводящий путь, он всегда будет выбирать этот путь среди всех остальных.
Воздух – изолятор, а человеческое тело относительно проводящее.Поэтому, если вы стоите в поле во время грозы, вы подвергаетесь высокому риску поражения электрическим током. Громоотводы обеспечивают путь заземления, являясь легкой мишенью с низким сопротивлением для ударов молнии. Молния скорее протечет сквозь металл, чем через вас, так что вот оно.
Путь от громоотвода в землю сам по себе имеет одну важную особенность всех устройств заземления: никаких объездов по пути! Электричество течет прямо в саму Землю, потому что у нее нет других вариантов.Вот почему «провода» заземления не обязательно должны быть одиночными; они могут быть металлическими каркасами, , если путь к Земле полностью автономен. , то есть это простая схема.
- Как уже говорилось, Земля также может служить «донором электронов» по мере необходимости из-за ее способности рассеивать заряд – как положительный, так и отрицательный в огромном объеме – а не только как «акцептор электронов», как в корпус громоотвода.
Почему важно заземление?
Хотя громоотводы жизненно важны, они не используются каждый день, как бесчисленные электрические цепи в домах, офисах и производственных предприятиях по всему миру.
В электрической цепи заземляющий провод создает дополнительный путь для тока в случае короткого замыкания или другой неисправности. Вместо того, чтобы поражать вас током при прикосновении к компонентам схемы, ток будет проходить через более проводящий заземляющий провод. Заземление не только предохраняет вас от поражения электрическим током, но и защищает ваше оборудование от скачков тока, которые в противном случае могли бы «шокировать» его.
Примечание. Высокое напряжение само по себе не вредит. Однако большая разница напряжений делает более желательным скачок заряда и при этом создает больший ток.Думайте об этом, как о стоящем на краю высокой скалы. Проблема не в том, чтобы оказаться на высокой скале. Это то, что происходит после того, как вы сойдете с места в результате того, что скала под ногами больше не «изолирует» вас от влияния гравитации и позволяет воздуху легко «вести» вас (надеюсь, в защитную сетку!).
Трехконтактная вилка
В домашних условиях заземление лечит как «симптом», так и «болезнь» в случае непредвиденного накопления зарядов на поверхности приборов.Это не только позволяет несанкционированным зарядам мгновенно выйти в одном направлении, чтобы они могли рассредоточиться в другом месте, но также предотвращает проникновение дополнительных нежелательных зарядов, прерывая цепь «вверх по потоку».
Типичная современная розетка имеет три отверстия: две боковые щели и почти круглое отверстие внизу. Меньшая вертикальная щель предназначена для «горячего» провода (или буквально компонента вилки) для входящего тока; его более длинный партнер предназначен для нейтрального (выходного) провода. Круглая вилка – это заземляющий провод, подключенный прямо к выходу из цепи, поэтому опасные заряды, которые в противном случае текли бы по поверхности устройства, могут улететь на землю.Этот провод настроен таким образом, что выше заданного уровня тока вся цепь разрывается, и весь входящий ток прекращается.
Примеры заземления
Заземление обеспечивает безопасную стабилизацию напряжения в больших цепях и системах. Стабилизатор напряжения гарантирует, что входящее напряжение, которое может значительно колебаться вокруг желаемого значения внутри сложных и чувствительных схем, таких как компьютерный микропроцессор, нормализуется до строго ограниченного значения путем увеличения или уменьшения V по мере необходимости.
Электроскоп – это проводник, который использует индукцию заряда, чтобы сигнализировать о наличии внешних зарядов. При этом используется принцип, согласно которому электроны отталкиваются друг от друга. Если источник электронов, такой как заряженный стеклянный стержень (пример статического электричества; электроны просто «сидят» там, потому что стекло является изолирующим), держать близко к стороне проводящего (но нейтрального!) Электроскопа, это «толкает» электрод электроны в шаре настолько далеко, насколько это возможно. Он находится в центре устройства, где металлические «листы» раздвигаются, чтобы сигнализировать об электронах, собранных около стороны шара на поверхности кончика стержня.
Когда это происходит, скопление электронов внутри должно каким-то образом уравновешиваться, поскольку сфера является проводящей. Как следствие, положительные заряды собираются, как и следовало ожидать, возле кончика стержня.
- Применение заземляющего провода вокруг изолирующего основания электроскопа явно изменило бы эту картину. Как?
Какова цель электрического заземления?
Для чего требуется электрическое заземление?
Электрическое заземление – одна из наиболее важных мер безопасности при управлении электричеством – это практика подключения электрического устройства к земле с помощью провода, чтобы направить излишки электричества от вас, пока вы используете устройство, в землю.Это помогает предотвратить получение электрошока при контакте с устройством.
Как выглядит заземлениеПри правильной установке заземления (также называемого заземлением) вы не сможете увидеть большую часть используемого оборудования. Это связано с тем, что заземляющие стержни или пластины будут закопаны глубоко в землю и подключены к электрическому устройству через провод различной длины, в зависимости от количества электрического заряда, который должен пройти через провод в землю.
Использование заземления
– Защита рабочих, которые регулярно контактируют с электрическими устройствами, которые могут вызвать у них электрошок.
Для поддержания постоянного напряжения устройства в исправной фазе. Это в случае возникновения неисправности в одной из фаз.
– В системах электрической тяги, а также в системах связи заземление работает как обратный провод.
– Неисправные электрические устройства часто пропускают электричество, что может вызвать пожар, если его не перенаправить безопасно.
– Хорошая цепь заземления с низким значением импеданса гарантирует быстрое устранение неисправностей в электрическом тракте. Если неисправности остаются в системе в течение длительного времени, они могут представлять серьезную угрозу стабильности системы.
– Многие современные электронные устройства генерируют форму «электрического шума», который может вызвать повреждение устройства и снизить его эффективность, если устройство не заземлено должным образом.
– Устройства защиты от перенапряжения лучше работают при правильном заземлении.
Результаты плохого заземленияЕсли заземление не выполнено должным образом, это может вызвать ряд проблем.
– Неправильное заземление приводит к тому, что в оборудовании создается более высокий потенциал, который может даже проходить через изоляционное оборудование, которое вы используете для работы с устройством, и достигать вашей кожи.
– Это может вызвать задержку устранения неисправностей, что приведет к недостаточному протеканию тока.
– Он вызывает повторяющиеся поражения электрическим током каждый раз, когда вы работаете на машине.
– Опасность пожара, вызванного утечкой электричества, возрастает в геометрической прогрессии.
– Это может привести к снижению эффективности работы машины.
Общие методы правильного заземленияЗаземление – это деликатный процесс, который должен выполняться опытными профессионалами. Для эффективного заземления необходимо соблюдать несколько правил.
– Провод, используемый для заземления, должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать любые неисправности, которые могут возникнуть при плавлении из-за деформации.При выборе проводника следует учитывать две вещи: размер потенциального повреждения и продолжительность его прохождения через проводник.
– Соединения, которые вы используете между электрическим устройством и заземляющим проводом, должны иметь правильный тип соединения и температурные ограничения для создания надежного пути с низким сопротивлением для прохождения электричества в землю.
– Удельное сопротивление почвы играет важную роль в обеспечении эффективного заземления. Вы должны позаботиться о том, чтобы выбрать тип почвы, который предлагает самое низкое доступное удельное сопротивление, чтобы иметь надежно низкое сопротивление заземления.
В таких условиях необходимо обратить особое внимание на образование наледи в зоне заземления из-за влажности почвы и погодных условий. Мороз грунта увеличивает удельное сопротивление почвы на несколько порядков, и это необходимо учитывать при проектировании структуры почвы.
– Место заземления необходимо выбирать с осторожностью. В местах, которые принимают много посетителей в течение дня, выше вероятность того, что кто-то случайно коснется заземляющего стержня и получит электрошок.
– Другими факторами, которые следует учитывать при разведке мест для заземления, являются средняя температура окружающей местности, влажность почвы, опасная возможность контакта любого типа водоема с чувствительным оборудованием.
Если вы хотите получить более подробные сведения о тренингах по заземлению и технике безопасности, свяжитесь с профессионалами NTT. Там вы найдете обширные ресурсы и углубленные семинары, которые расширят ваши знания в области электротехники и управления!
Для получения дополнительной информации о национальном трансфере технологий или любой из наших программ щелкните здесь: http: // www.nttinc.com или http://www.nttinc.com/seminar-list-catalog/.
Основы заземления электрических систем
Заземление или заземление – это фундаментальная тема для правильной работы электрических систем и устройств. Однако мало кто понимает этот вопрос или причину его использования.
Заземление – это огромная тема, полная стандартов, практических правил, заблуждений, сюрпризов и некоторого волшебства. Правила заземления довольно сложны и порой кажутся неясными.
В этой вводной статье обсуждаются основные принципы заземления, дается обзор основных приложений заземления и закладывается основа для изучения этих приложений от первого до последнего.
Что такое заземление?
При анализе электрических установок вы часто будете встречать термины «заземление», «заземление» и «заземление». Есть несколько формальных определений этих терминов в разных стандартах и кодексах. Однако, как следует из названия, заземление – это соединение электрической системы, электрических устройств и металлических корпусов с землей.Это также известно как заземление, то есть соединение с землей.
Несмотря на то, что незаземленные электрические системы действительно существуют – либо потому, что они исключены из заземления по правилам, либо по эксплуатационным причинам – большинство массивов так или иначе заземлены.
Является ли земля проводником электричества?
Хотя и не самый лучший, да, заземление – это электрический проводник. Он используется для передачи токов повреждения, сигналов и радиоволн.
Распространение земной волны особенно важно в низко- и среднечастотной части радиоспектра.Существуют подземные низкочастотные радиоантенны, которые были разработаны в первые дни 20 века. Это электрическое свойство становится видимым, когда молния проходит от земли и от земли.
Заземление. Изображение любезно предоставлено Pixabay.
Также важно знать, что иногда предполагается, что земля как проводник имеет нулевой потенциал и используется в качестве эталона при многих измерениях напряжения.
Заземление энергосистемы очень важно, так как большинство неисправностей связано с заземлением.Кроме того, он играет основную роль в защите своих компонентов, а также в обеспечении безопасности оператора. Для крепления электрической системы к земле используются различные методы заземления. Давайте теперь посмотрим на каждый тип.
Заземление системы
Заземление системы относится к пределу определенных значений напряжения на землю в каждой части электрической системы. Он соединяет токоведущую точку электрической системы с землей, т.е.е. нейтраль трансформаторов и вращающегося оборудования, а также линий.
Заземление нейтрали
Искусство и наука нейтрального заземления имеют первостепенное значение в этом анализе. Появился выбор методов заземления нейтрали в трансформаторах и вращающемся оборудовании для управления частотой отказов и переходных помех, улучшая непрерывность работы. Основные типы заземления нейтрали:
- Незаземленный: Заземление не выполняется специально, но система заземлена из-за ее естественной емкости относительно земли
- Сквозное сопротивление
- Сопротивление – высокое сопротивление, низкое сопротивление
- Реактивное сопротивление – высокое реактивное сопротивление, резонансное (также высокое реактивное сопротивление), низкое реактивное сопротивление
- Постоянный (эффективный)
Заземление нейтрали в большинстве случаев надежное.В этом методе нейтраль поддерживается на уровне земли, что дает следующие преимущества:
- Ограничивает напряжение, которое будет приложено к изоляции оборудования. Напомним, что материалы, используемые в изоляции, должны выдерживать приложенное напряжение;
- Ограничивает напряжение системы до земли или корпусов оборудования в нормальных условиях и в условиях сбоя, повышая безопасность персонала;
- Минимизирует возможные переходные перенапряжения;
- Обеспечивает источник реле тока замыкания на землю, обеспечивая быстрое устранение замыкания.
Другие способы заземления
В системах 600 В и ниже иногда используются другие методы заземления.
- Заземление линии
- Трансформатор заземления зигзагообразный
- Угол дельты
- Заземление средней фазы
Оборудование и защитное заземление
Люди должны быть защищены, потому что небольшое количество тока, циркулирующего по телу, может привести к серьезным повреждениям или смерти.
Заземление оборудования соединяет все нетоковедущие металлические части системы электропроводки или оборудования с землей. Примеры включают шкаф сервисного оборудования, рамы трансформаторов и двигателей, металлические кабелепроводы и коробки, металлический экран экранированных кабелей, столбы, опоры и многое другое.
Заземление оборудования ограничивает напряжение между токоведущими частями и между этими частями и землей до безопасного значения, повышая защиту. Это также обеспечивает быстрое устранение неисправностей.
Кроме того, для защиты людей и животных в непосредственной близости электростанции и подстанции строятся на заземляющих матах. Такая практика сводит к минимуму возможность поражения электрическим током.
Заземление оборудования. Изображение любезно предоставлено Pixabay.
Оборудование для склеивания в соответствии со стандартами безопасности
Соединение состоит из соединения всех нетоковедущих металлических частей установки для обеспечения непрерывности и электропроводности.Таким образом, металлические детали имеют общий и минимальный потенциал над землей. Коды требуют соединения в заземленных и незаземленных массивах.
Это соединение ведет себя как путь с низким импедансом, который безопасно проводит ток замыкания на землю и помогает быстро срабатывать устройства защиты от перегрузки по току в заземленной системе, а также срабатыванию детекторов замыкания на землю в заземленных с высоким импедансом и незаземленных системах.
Кодексытакже касаются соединения металлических частей здания (неэлектрических), которые могут случайно оказаться под напряжением.
Защита от статического электричества с помощью статического заземления
Целью контроля статических зарядов является защита людей и имущества.
Трение между двумя поверхностями изолирующих материалов может вызвать перенос электронов с одной поверхности на другую, создавая разность потенциалов в тысячи вольт. Эта разность потенциалов может вызвать статические искры, которые являются источником пожаров и взрывов.
Электронные компоненты и оборудование не способны выдерживать мгновенную мощность, создаваемую статическим электричеством.Существует несколько методов защиты от статического электричества, два из них – заземление.
Статическое заземление обеспечивает заземление с низким сопротивлением, уменьшая образование статического электричества. Это предотвращает искрение между телами.
Опасные места особенно важны для заземления, поскольку в них могут находиться легковоспламеняющиеся или горючие материалы, а искры, вызванные статическим электричеством, могут воспламенить атмосферу.
Электростатическая индукция также может быть причиной переходных состояний, которые вызывают непреднамеренные события в соседних цепях, вызывая ложные срабатывания реле, срабатывания выключателей или ложные сигналы в цепях управления, и это лишь некоторые из них.
Заземление молниезащиты
Молниезащита играет ключевую роль в проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. В районах с частыми штормами молнии – самая частая причина отключений и повреждений.
Система молниезащиты улавливает или отводит молнию и обеспечивает определенный путь для безопасного отвода скачков к земле с помощью соответствующих токоотводов к заземляющим электродам. Таким образом, это помогает предотвратить катастрофические события, такие как пожары, травмы и смерть.
Молниезащита играет ключевую роль в проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. Изображение любезно предоставлено Pixabay.
Помимо систем электроснабжения, высокие конструкции, такие как дымовые трубы, резервуары, башни и здания, могут нуждаться в системах молниезащиты, хотя они потребуются не всем объектам или сооружениям на данном участке. Опять же, опасные места важны, потому что молния вызывает искры, а риск возгорания и взрыва высок.
Имейте в виду, что невозможно защитить 100% конструкции от прямых ударов, кроме как полностью изолировать ее металлом.
Что касается систем передачи, хорошо продуманная система заземляющих проводов может существенно снизить частоту отказов, поскольку она будет экранировать фазные проводники, принимая на себя прямое воздействие ударов молнии.
Защита от перенапряжений, индуцированных молнией
Переходные перенапряжения – это повседневные явления в электроэнергетических системах.Переключение является их основным инициатором, но с коммутационными импульсами относительно легко справиться. Однако разряды молний – самые сильные, и с ними трудно справиться. Они могут увеличить напряжение системы во много раз по сравнению с номинальным напряжением. Если оборудование в энергосистеме не защищено от скачков молнии, это может привести к значительным повреждениям.
Перепуск заземляющих проводов, помимо защиты от прямых ударов молнии, снижает влияние наведенных скачков напряжения.
Аналогичным образом, ограничители перенапряжения подключаются шунтом к частям электрического оборудования, чтобы отводить переходные процессы на землю.
Методы заземления для защиты электронного оборудования
Компьютеры, системы связи, контрольно-измерительные приборы и оборудование управления требуют надлежащего заземления для правильной работы. Чаще всего безопасное заземление оборудования для электронного оборудования такое же, как и для любого другого устройства.
Диспетчерская. Изображение любезно предоставлено Unsplash.
Иногда к электронному оборудованию применяются специальные методы заземления, отличные от обычных методов безопасного заземления, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить, чтобы эти методы приводили к небезопасным действиям.
Некоторые электрические распределительные системы для электронного оборудования были установлены ошибочно с целью минимизировать количество электрических помех, наблюдаемых в системе заземления. Но эти установки не соответствуют правилам Национального электротехнического кодекса (NEC), что ставит под угрозу безопасность персонала.
Защита цепей данных от помех или повреждений не всегда включает заземление, хотя хорошее заземление облегчает эту защиту.
Обзор методов и способов использования заземления
Одним из наиболее важных, но наименее понятных факторов при проектировании электрических систем является заземление.
Заземление состоит из низкоомного соединения с землей. Заземление – плохой проводник, но достаточно хорошее для этой цели.
Заземление играет ключевую роль в правильной работе электрических систем, силовых или электронных, а также в защите людей.
- Заземление системы помогает обнаруживать и устранять замыкания на землю.
- Заземление оборудования обеспечивает обратный путь для тока замыкания на землю.
- Склеивание сохраняет электрическую целостность и проводимость.
- Статическое заземление предотвращает накопление статического электричества, снижая вероятность возгорания или взрыва при работе с опасными материалами.
