Схема заземляющего устройства: Ничего не найдено для запроса Dom Comm Electric Zashhitnoe Zazemlenie Raschet Sxema I Ustrojstvo %23H2_0

Схема подключения заземления в загородном доме

Полную инструкцию по заземлению и молниезащите для частного дома (в картинках) смотрите на отдельной странице.

Сегодня практически каждый загородный дом оснащен электрическими приборами. Безопасность их эксплуатации обеспечивается соединением установленного в помещениях электрооборудования с заземляющим устройством. Грамотно выполненное защитное заземление исключит вероятность поражения людей электрическим током и предотвратит выход из строя бытовой техники и сложных технических устройств от воздействия перенапряжений, если они защищаются УЗИП. Выбор схемы подключения зависит от различных факторов. В частном доме, в отличие многоквартирного, заземление можно сделать самостоятельно. Разобраться в вопросе его подключения поможет данная инструкция.

Основные элементы схемы подключения заземления загородного дома и правила по их выполнению

Схема подключения заземления в загородном доме выглядит следующим образом: электроприбор— розетка — электрический щит — заземляющий проводник — контур заземления — земля.

Подключение начинается с выполнения на придомовом участке заземляющего устройства в соответствие с правилами, определенными в главе 1.7 ПУЭ 7-го издания. Заземлитель представляет собой металлическую конструкцию, имеющую большую площадь контакта с землей. Предназначен для выравнивания разности потенциалов и уменьшения потенциала заземленного оборудования, в случае замыкания на корпус или появления избыточного напряжения в электросети. Конструкция и глубина его установки определяется исходя из сопротивления грунта на участке (например, сухой песок или влажный чернозем).

От выполненного на участке заземляющего устройства (заземления) прокладываем заземляющий проводник, который подключаем к главной заземляющей шине, с использованием болтового соединения, зажима или сварки. Выбираем проводник сечением не менее 6 мм² для меди и 50 мм² для стали, при этом он должен соответствовать требованиям к защитным проводникам, указанным в таблице 54.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013, а для системы ТТ иметь сечение не менее 25 мм

В электрощитке заземляющий проводник через шину заземления соединяется с защитными проводниками, проложенными к розеткам, имеющим заземляющий контакт и остальным электроприемникам в доме. В результате чего, каждый электроприбор оказывается подключенным к системе заземления.

Зависимость схемы подключения заземления от контура заземления

Если у столба линии электропередач выполнено повторное заземление, то схема подключения заземления в загородном доме выполняется по системам TN-C-S или TT. Когда состояние сетей не вызывает опасений, в качестве заземляющего устройства дома следует использовать повторное заземление линии и подключать дом в соответствии с системой заземления TN-C-S. Если воздушная линия старая, либо качество выполнения повторных заземлений подлежит сомнению, лучше выбрать систему ТТ и оборудовать индивидуальное заземляющее устройство на придомовом участке.

Для заземляющего устройства в первую очередь следует использовать естественные заземлители — сторонние проводящие части, имеющие непосредственный контакт с грунтом (водопроводы, трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции загородного дома и прочее). (см. п.1.7.54, 1.7.109 ПУЭ 7-го издания).

При отсутствии таковых, выполняем искусственное заземляющее устройство, используя вертикальные или горизонтальные электроды, которые вкапываем в землю. Выбор конфигурации заземлителя главным образом от требуемого сопротивления и особенностей придомового участка.

При отсутствии таковых, выполняем искусственное заземляющее устройство, используя вертикальные или горизонтальные электроды, которые вкапываем в землю. Выбор конфигурации заземлителя главным образом от требуемого сопротивления и особенностей придомового участка.

Наиболее эффективен в использовании, если на вашем участке почва представлена суглинком, торфом, насыщенным водой песком, обводненной глиной. Стандартная длина стержней составляет от 1,5‑х до 3‑х м. Выбирая длину вертикальных электродов, исходим из водонасыщенности вмещающих пород на участке. Заглубленные грунт вертикальные заземлители объединяются горизонтальным электродом, например, полосой, а для минимизации экранирования располагаются на расстоянии, соразмерном длине самих штырей.

Конструкцию заземляющего устройства рекомендуют располагать на расстоянии одного метра от фундамента строения (см. п. 1.7.94 ПУЭ 7-го издания).

Зависимость схемы подключения от типа системы заземления

Заземление объектов жилого фонда выполняют по следующим системам: ТN (подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S) или ТТ. Первая буква в названии обозначает заземление источника питания, вторая – заземление открытых частей электрооборудования.

Последующие буквы после N указывают на совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены. С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник).

Электробезопасность обеспечивается полноценно, когда уменьшение сопротивления заземлителя не влечет за собой увеличения показателей тока замыкания на землю. Рассмотрим, как схема подключения заземления зависит от выполненной на объекте системы электрической сети.

Система заземления TN-S

Рисунок 1. Система TN-S

На объектах, оборудованных электросетью по системе TN-S, нулевые рабочий и защитный проводники разделены по всей длине, и в случае пробоя изоляции фазы, аварийный ток отводится по защитному РЕ-проводнику. Устройства УЗО и дифавтоматы, реагирующие на появление утечки тока через защитный ноль, отключают сеть с нагрузкой.

Достоинством подсистемы заземления TN-S является надежная защита электрооборудования и человека от поражения аварийным током при пользовании электросетями. За счет чего данную систему относят к наиболее современной и безопасной.

Для выполнения заземления по системе TN-S, требуется прокладка от трансформаторной подстанции отдельного провода заземления к своему строению, что приведет к значительному удорожанию проекта. По этой причине, для заземления объектов частного сектора, подсистема заземления TN-S практически не используется.

Система заземления TN-C. Необходимость перехода на ТN-C-S

Рисунок 2. Система TN-S

Заземление по системе TN-C наиболее распространено для старых построек жилого фонда. Преимуществом является экономичность и проста ее выполнения. Существенным недостатком — отсутствие отдельного проводника РЕ, что исключает наличие в розетках загородного дома заземления и возможности уравнивания потенциалов в ванной.

К загородным постройкам электрических ток подводится по воздушным линиям. К самому строению подходят два проводника: фазный L и совмещенный PEN. Подключить заземление можно, только при наличии в частном доме трехжильной проводки, что требует переделки системы TN-C на TN-C-S, путем разделения нулевого рабочего и нулевого защитного проводника в электрическом щите (см. п. 1.7.132 ПУЭ 7-го издания).

Подключение заземления по системе TN-C-S

Для подсистемы заземления TN-C-S характерно объединение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников на участке от линий электропередач до ввода в здание. Заземление по данной системе достаточно простое в техническом исполнении, за счет чего рекомендуется для широкого применения. К недостатку можно отнести потребность в постоянной модернизации, во избежание обрыва PEN проводника, в результате чего электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом.

Рассмотрим схему подключения заземления в загородном доме по системе TN-C-S на примере перехода к ней от системы TN-C.

Рисунок 3. Схема главного распределительного щита

Как уже отмечалось, для получения трехжильной проводки, необходимо произвести правильное разделение PEN проводника в распределительном щитке дома. Начинаем с того, что в электрощит устанавливаем шину с обеспечением прочной металлической связи с ним, и подключаем к этой шине идущий со стороны линии электропередач объединенный проводник PEN. Шину PEN соединяем перемычкой со следующей установленной шиной РЕ. Теперь шина PEN выступает в качестве шины нулевого рабочего проводника N.

Рисунок 4. Схема подключения заземления (переход с TN-C на TN-C-S)

Рисунок 5. Схема подключения заземления TN-C-S

Выполнив указанные подключения, соединяем распределительный щиток с заземлителем: от заземляющего устройства заводим проводна шину РЕ. Таким образом, в результате несложной модернизации, мы оснастили дом тремя отдельными проводами (фазным, нулевым защитным и нулевым рабочим).

Правилами устройства электроустановок требуется выполнение повторного заземления для РЕ — и РEN-проводников на вводе в электроустановки, с использованием, в первую очередь, естественных заземлителей, сопротивление которых при напряжении электросети 380/220 В должно быть не более 30 Ом (см. п. 1.7.103 ПУЭ 7-го издания).

Подключение заземления по системе TТ

Рисунок 6. Система TT

Другим вариантом схемы является подключения заземления загородного дома по системе ТТ с глухозаземленной нейтралью источника тока. Открытые токопроводящие элементы электрооборудования такой системы подсоединены к заземляющему устройству, не имеющему электрической связи с заземлителем нейтрали источника питания.

При этом должно соблюдаться следующее условие: значение произведения величины тока срабатывания устройства защиты (Iа) и суммарного сопротивления заземляющего проводника и заземлителя (Rа) не должно превышать 50 В (см. п.1.7.59 ПУЭ). Rа Iа ≤ 50 В.

Для соблюдения этого условия “Инструкция по устройству защитного заземления и уравнивания потенциалов в электроустановках” И 1.03-08 рекомендует выполнять заземляющее устройство с сопротивлением 30 Ом. Данная система достаточно востребована на сегодняшний день и применяется для частных, преимущественно мобильных построек, при невозможности обеспечения достаточного уровня электробезопасности системой TN.

Заземление по системе TТ не требует разделения совмещенного PEN проводника. Каждый из подходящих к дому отдельных проводов подсоединяем к изолированной от электрощита шине. А сам PEN проводник, в таком случае, считаем нулевым проводов (нулем).

Рисунок 7. Схема подключения заземления по системе TT

Рисунок 8. Схема подключения заземления и УЗО по системе TT

Как следует из схемы, системы TN-S и ТТ очень похожи между собой. Отличие состоит в полном отсутствии у ТТ электрической связи между заземляющим устройством и PEN проводником, что, в случае отгорания последнего со стороны источника питания, гарантирует отсутствие избыточного напряжения на корпусе электрических приборов. В этом и состоит очевидное преимущество системы ТТ, обеспечивающее более высокий уровень безопасности и надежности в эксплуатации. Недостатком ее использования можно назвать лишь дороговизну, поскольку для защиты пользователей при косвенном прикосновении, обязательна установка дополнительных устройств защитного отключения питания (УЗО и реле напряжения), что, в свою очередь, требует прохождение апробации и заверение специалистом энергонадзора.

Заключение

Схема заземления в общем виде представляет собой соединение ее элементов: электрооборудования, вводно-распределительного щита, заземляющего проводника РЕ, заземлителя.

Для установки заземляющего устройства в загородном доме необходимо разобраться в особенностях его подключения, в зависимости от следующих факторов:

• способ питания электрической сети (воздушными линиями или кабелем от трансформаторной подстанции)
• тип грунта на придомовом участке, где выполняется контур заземления.
• наличие системы молниезащиты, дополнительных источников питания или специфического оборудования.

Выполняя подключение заземления самостоятельно, необходимо руководствоваться положениями раздела 1.7 Правил устройства электроустановок. При невозможности использования естественных заземлителей, выполняем заземляющее устройство с применением искусственных заземлителей.. Заземление частного дома может быть выполнено по двум системам: TN-C-S или ТТ. Наиболее широкое применение получила модернизированная система TN-C — TN-C-S, за счет простоты ее технического исполнения. Для обеспечения электробезопасности загородного дома по системе TN-C-S, требуется разделение PEN проводника, на нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.

Выполнив контур заземления, необходимо проверить качество его монтажа, и произвести замеры сопротивления на соответствие нормам ПУЭ при помощи специальных приборов, для чего может потребоваться привлечение специалистов.

Полную инструкцию по заземлению и молниезащите для частного дома (в картинках) смотрите на отдельной странице.

Требуется консультация по организации заземления и молниезащиты для вашего объекта? Обратитесь в Технический центр ZANDZ.ru!

Смотрите также:

Расчет заземления | Пример расчета заземляющего устройства

Без грамотно рассчитанного контура заземления (ЗК) надеяться на эффективность работы защитной конструкции было бы большой ошибкой. Только убедившись в том, что для токов стекания подготовлена цепочка с минимальным сопротивлением можно быть уверенным в безопасности людей, работающих на линии. Поэтому так важно сразу же разобраться со всеми тонкостями и особенностями расчета контуров заземления.

Цель расчета защитного заземления

Обустраиваемое на стороне потребителя заземляющее устройство предназначено для защиты не только персонала, обслуживающего электроустановки, но и рядовых пользователей.

Важно! Опасный потенциал может попасть на металлические части оборудования во время работы с ним совершенно случайно (из-за повреждения изоляции проводов, например).

Полноценный расчет заземления гарантирует образование надежного контакта защитного устройства с землей, приводящего к растеканию тока и снижению уровня опасного напряжения.

Таким образом, назначение расчета заземляющих устройств – создание условий, исключающих риск поражения живых организмов высоким потенциалом путем его снижения в точке замыкания. В отсутствие хорошо просчитанного и функционального заземлителя любое прикосновение к корпусу поврежденного оборудования равнозначно прямому контакту с фазной жилой.

Выбор контура

Перед расчетом контура Вам предоставляется возможность выбрать один из следующих вариантов заземляющих устройств:

• Треугольная конструкция, параметры которой определяются еще на этапе проектирования.
• Линейное сооружение протяженного типа, монтируемое по периметру защищаемого объекта.
• Модульно-штыревая заземляющая конструкция.

Каждый из перечисленных выше способов сборки и последующего монтажа заземляющих устройств нуждается в подробном рассмотрении.

Треугольная конструкция

Этот вариант изготовления ЗК – самый известный и распространенный среди профессионалов и любителей. Для обустройства такой конструкции потребуется приготовить следующие элементы:

• Двухметровые металлические стержни (арматурные прутья) в количестве 3-х штук.
• Столько же стальных перемычек, предназначенных для объединения прутьев в единую конструкцию.
• Медная шина, необходимая для соединения ЗК с точкой сбора жил от заземляемого оборудования в распределительном шкафу (ГЗШ – главная заземляющая шина).

Плоскость сварного контура с уже вбитыми в землю штырями при обустройстве ЗУ должна располагаться на глубине примерно 30-60 см.

Линейный контур

Линейное заземление выбирается в случае, когда к защитному сооружению требуется подключить несколько единиц оборудования, размещенных на удалении один от другого. Оно состоит из нескольких вбитых в землю штырей (3), расположение которых относительно друг друга выбирается из расчетных данных.

От собранной по этой схеме конструкции, как и в случае с треугольником в сторону распределительного щитка с ГЗШ делается отвод (2). Перед тем как рассчитать такой ЗК – следует учесть, что общее число штырей ограничено взаимным влиянием аварийных токов, протекающих в каждом одиночном заземлителе.

Модульно-штыревое заземление

Модульный тип ЗУ применяется в ситуациях, когда площадь на участке перед домом ограничена небольшими размерами и допускается обустройство одной штыревой конструкции.

Она содержит в своем комплекте следующие элементы:

• Стальной стержень полутораметровой длины с медным покрытием и имеющейся на
• рабочей части резьбой.
• Специальную муфту из латуни, обеспечивающую получение резьбового соединения вертикально вбиваемого штыря с заземляющим отводом.
• Латунные зажимы особой конструкции, гарантирующие надежное сочленение металлических штырей с соединительной полосой.
• Наконечники для самих заземляющих стержней.
• Насадку с ударной площадкой, позволяющую передавать импульс от забивающего инструмента (вибромолота).

Обратите внимание: Для надежной защиты от коррозии все резьбовые элементы стержней покрываются графитной пастой, входящей в комплект фирменной поставки.

Защитная смазка сохраняется долгое время и не растекается при нагревании штырей и других элементов такого ЗУ. Входящая в состав антикоррозийная лента устойчива к воздействию агрессивных сред и защищает от разрушения всю конструкцию в целом.

Подробно о монтаже модульно-штыревого заземления читайте на этой странице.

Исходные данные для расчета заземления

Перед началом обустройства заземления расчет которого нужно провести, необходимо заранее определиться с такими исходными данными, как:

• Линейные размеры забиваемых в грунт стальных штырей.
• Расстояние между ними (шаг монтажа).
• Допустимая глубина погружения.
• Характеристики почвы в месте обустройства заземления.

Дополнительное замечание: Перед проведением расчета также потребуется знать величину сопротивления грунта Ом на участке проведения монтажных работ.

При его определении важно помнить о том, что он сильно отличается от места к месту и в значительной степени зависит от климатической зоны, к которой относится регион. Помимо этих данный придется учесть конфигурацию и материал заготовок, из которых сваривается готовое сооружение (либо обычный стальной уголок, либо медная широкая полоска).

Согласно ПУЭ минимальные размеры элементов для треугольной или линейной контурной конструкции должны быть:

• полоса – сечение 48 мм2;
• уголок 4х4 мм;
• круглый брусок – сечение 10 мм2;
• стальная труба диаметром 2,5 см со стенками толщиной не менее 3,5 мм.

Полезное замечание: Минимальную длину штырей вычисляют с учетом технических требований (необходимостью получения требуемого сопротивления стеканию в землю).

В соответствие с этими требованиями ее выбирают не менее 2-2,5 метра. Расстояние между соседними точками погружения стержней должно быть кратным их длине. В зависимости от размеров и конфигурации площадки для обустройства ЗУ элементы конструкции устанавливаются либо в ряд, либо в виде правильного треугольника (иногда для этого выбирается квадратная форма). Используемые в этом случае методики расчета различных вариантов ЗУ ставят своей задачей получение данных по числу стержней и параметрам соединительной полосы (ее длины и сечения).

Расчет элементов заземляющего устройства

Определение параметров проводников, используемых в конструкции любого заземлителя, проводится с учетом следующих соображений:

• Длина металлических стержней или штырей в значительной мере определяет эффективность всей системы защитного заземления.
• Большое значение имеет и протяженность элементов металлических связей.
• От линейных размеров этих конструктивных составляющих зависят расход материала, а также суммарные затраты на обустройство ЗУ.
• Сопротивление вертикально забиваемых электродов в первую очередь определяется длиной.
• Их поперечные размеры не оказывают существенного влияния на качество и эффективность обустраиваемой защиты.

Обратите внимание: Порядок выбора сечения проводников определяется в ПУЭ, поскольку этот показатель характеризует устойчивость к коррозии (электроды должны служить 5-10 лет).

Помимо этого всегда нужно помнить о «золотом» правиле, согласно которому чем больше металлических заготовок предусмотрено в схеме – тем лучше характеристики безопасности контура.

Также следует учесть, что мероприятия по организации заземления нельзя назвать легким занятием. При большом количестве составляющих системы увеличиваются объемы земляных работ. А решение вопроса о том, каким конкретно способом улучшать качество заземления (за счет длины или количества электродов) остается за самим исполнителем.

В любом случае при обустройстве ЗУ произвольного типа рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. стержни необходимо вбивать до отметки, находящейся ниже уровня промерзания почвы минимум на 50 сантиметров;
2. такое их расположение позволит учесть сезонные факторы и исключить их влияние на работоспособность защитной системы;
3. расстояние между вертикально вбитыми элементами зависит от формы выбранной конструкции и длины самих стержней.

Для корректного выбора этого показателя рекомендуется воспользоваться справочными таблицами.

С целью сокращения объема предстоящих расчетов (их упрощения) сначала желательно определить величину сопротивления
стеканию токов КЗ для одиночного стержня.

С учетом влияния, оказываемого на искомую величину горизонтальными элементами конструкции, сопротивление для вертикальных штырей вычисляется по следующей формуле:

Если монтируемое ЗУ обустраивается в разнородном грунте (другое его название – двухслойный), удельное сопротивление можно определить так:

где Ψ – это так называемый «сезонный» коэффициент;

ρ1 и ρ2– удельные сопротивления слоев почвы (верхней и нижней прослойки соответственно), учитываемые при расчетах в Омах на•метр;

Н – толщина слоя грунта в метрах, расположенного в верхней части земляного покрова;

t – заглубление вертикальных штырей или стержней (оно соответствует глубине подготовленной траншеи), равное 0,7 метрам.

Достаточное для получения эффективного заземления число стержней (горизонтальные составляющие пока не учитываются) определяется так:

где Rн – это нормируемое ПТЭЭП сопротивление растеканию.

С учетом горизонтальных элементов ЗУ формула для определения количества вертикальных штырей принимает такой вид:

где под ηв понимается коэффициент использования конструкции, указывающий на взаимное влияние токов стекания различных единичных элементов друг на друга.

Дополнительная информация: При обустройстве системы из линейно расположенных штырей следует помнить о том, что в этом случае их взаимное влияние проявляется особенно сильно.

При уменьшении шага монтажа этих элементов защитного контура его общее сопротивление растеканию тока заметно увеличивается. Число элементов заземляющего сооружения, полученное по результатам описанных выкладок, следует округлить до большего значения.

Расчеты заземления онлайн удается автоматизировать, если воспользоваться разработанным для этого специальным онлайн калькулятором на нашем ресурсе.

Пример расчета заземления

В качестве «классического» примера расчета заземления рассмотрим вариант ЗУ с учетом заданных исходных данных, то есть проведем вычисления для одиночного металлического штыря. Сразу оговоримся, что такие простейшие конструкции применяются при организации повторного заземления высоковольтных опор. В рассматриваемой ситуации согласно положениям ПУЭ (смотрите п.1.7.103.) сопротивление растеканию тока не может быть более 15, 30 и 60 Ом для напряжений 660, 380 и 220 Вольт соответственно.

Расчет одиночного заземляющего элемента для опоры ВЛ 380 Вольт

Согласно оговоренной ранее методике сначала по таблице выбирается тип вертикального штыря со следующими характеристиками:

• Материал – сталь.
• Форма – округлый стержень диаметром 16 мм.
• Длина L — 2,5 метра.

Обратите внимание: В качестве грунта в соответствие с таблицей выбирается полутвердая глина с удельным сопротивлением ρ, равным 60 Ом на•метр.

Глубина траншеи берется равной полметра. Затем из той же таблицы находится поправочный коэффициент, вводимый для средней климатической зоны. Его значение при фактической длине стержней до 2,5 метров с учетом промерзания грунта в данной местности составляет ψ=1,45. Показатель нормированного сопротивления для этого типа ЗУ равен 30 Омам. Следующий показатель – удельное сопротивление грунта находится по формуле:

ρ (по факту) = ψ•ρ = 1.45х60 = 87 Ом•метр

Полученные расчетные данные выглядят так:

1. заглубление одиночного штыря в грунт составляет h = 0,5l + t = 0,5х2,5 + 0,5 = 1,75 метра;
2. его сопротивление для нашего примера (смотрите формулы выше) составляет не более 30 Ом, что соответствует требования ПУЭ для данного напряжения.

Когда одного заземляющего штыря для опоры ВЛ недостаточно – допускается добавлять еще один или даже несколько прутьев. В этом случае потребуется другая методика, используемая для линейного контура или треугольной конструкции.

Расчет переносного заземления

Перед расчетом переносного заземления (ПЗ) следует учесть, что для этого типа защитных приборов требования к сопротивлению стеканию тока еще более высокие, чем у стационарных ЗУ (фото ниже).

Обратите внимание: Самое главное в этой ситуации – правильно рассчитать сечение заземляющих проводов переносного устройства, определяющих эффективность его действия.

При решении этой проблемы, прежде всего, следует научиться различать сети и установки с различными действующими напряжениями. Провода ПЗ (согласно требованиям действующих стандартов) должны выдерживать продолжительный нагрев при замыкании в питающих линиях трехфазного и однофазного напряжения. Для электроустановок с этим показателем до 1000 Вольт выбирается шина сечением не менее 16 кв. мм.

В сетях, где напряжение превышает 1000 Вольт, предельная величина сечения проводов ПЗ не должна быть менее 25 мм2. Точный расчет этого значения производится обычно по следующей формуле:

S = ( Iуст √tф ) / 272

где Iуст – это ток короткого замыкания;

tф – время его действия в секундах;

272– коэффициент, указывающий на тип металла проводника и отличающийся для разных токов КЗ (для меди, в частности он равен 250, а в расчетах взят с небольшим запасом).

В случаях, когда действующее напряжение не превышает 6-10 кВ – требуемое для надежной защиты сечение провода колеблется в пределах от 120 до 185 мм2. Поскольку комплект переносных заземлений с такими шинами будет очень тяжелым и неудобным в работе – согласно ПУЭ допускается использовать несколько ПЗ с меньшим сечением. При подготовке рабочего места такие заземления включаются в защищаемую цепь параллельно.

В последнем случае в формулу подставляются максимальные значения по времени воздействия тока короткого замыкания, а в трехфазных цепях искомая величина определяется для каждой их фаз. Во втором случае особое внимание уделяется аккуратности обустройства ПЗ, чтобы избежать недопустимого в условиях наложения защитного заземления межфазного замыкания.

Дополнительная информация: При обустройстве переносной конструкции не допускается применять кабель в изоляции, не позволяющей визуально контролировать состояние рабочих жил.

Помимо этого комплект такого заземления обязательно оснащается достаточно «мощными» зажимами, посредством которых элементы переносной конструкции надежно закрепляются на токопроводящих частях. Для их фиксации на заземляющих проводах должны применяться крепления, позволяющие обходиться без переходных элементов. Такая предусмотрительность позволит увеличить площадь контакта и повысить надежность имеющегося соединения. В этом случае конструкция способна выдержать значительные по величине токи и сохранить свою работоспособность в течение длительного времени.

При наложении такого заземления в трехфазных силовых цепях с напряжениями выше 1000 Вольт для получения более надежного контакта допускается использовать сварку. В исключительных случаях согласно ПУЭ разрешено болтовое сочленение, но только при условии предварительной пайки контактной зоны. В заключение отметим, что в рассмотренной ситуации для образования надежного соединения потребуется комплексный подход (ограничиваться только одной пайкой, например, не допускается).

Заземляющие устройства тяговых подстанций

Заземляющие устройства (ЗУ) тяговых подстанций переменного и постоянного тока выполняются по общим принципам, но имеют целый ряд индивидуальных особенностей.
На рис. 1 показана принципиальная схема заземляющего устройства тяговой подстанции переменного тока. Контур заземления подстанции (КЗП) состоит из вертикальных заземлителей 1, приваренных к сетке из стальных полос 2 по ее периметру. Опоры 4 с молниеотводами для уменьшения сопротивления растеканию импульсного тока разряда молнии приварены полосами 3 сечением 25 х 4 мм к полосам сетки ЗУ.

Рис. 1. Принципиальная схема заземляющего устройства тяговой подстанции переменного тока
Рельсы подъездного пути (РПП) приварены к сетке ЗУ во всех местах их пересечения соединительными полосами 6. Все оборудование подстанции заземляется на КЗП (на схеме показано только присоединение корпусов понижающих трансформаторов  заземляющим проводником 10). Фаза С РУ-27,5 кВ, выполненная в виде рельса 5, уложенного на территории подстанции, соединена с вершиной С «треугольника» трансформатора шиной 9, РПП в точках 8, а к КЗП — проводниками 11, являющимися полосами сетки, с которыми пересекается рельс 5. От рельса фазы С РУ-27,5 кВ к рельсу главного пути (РГП) идет воздушный рельсовый фидер 13, для надежности выполненный в виде двух ветвей. Присоединение к РГП осуществляется через дроссель-трансформатор (показано отдельно на выносном рис. I). Естественные заземлители (ЕЗ) — металлические оболочки силовых кабелей 14, водопроводные трубы 15 и другие металлические подземные коммуникации, проложенные на территории подстанции, также присоединяются к КЗП, снижая общее сопротивление заземляющего устройства подстанции.
Для устранения опасных шаговых напряжений в местах проходов и проездов на территорию подстанции устроены так называемые козырьки в виде стальных шин 12, закладываемых на расстоянии 1 и 2 м от КЗП на глубине соответственно 1 и 1,5 м и соединенных сваркой с КЗП.

Рис. 2. Распределение потенциалов на поверхности земли за пределами заземляющего контура:
а — при отсутствии козырька; б — при наличии козырька
На рис. 2, а показан спад потенциальной кривой СI за пределами КЗП без козырька, что приводит к появлению большого шагового напряжения Um, опасного для людей. На рис. 8, б потенциальная кривая СI изображена с учетом использования козырька, обеспечивающего более плавное снижение потенциала земли за пределами КЗП. Это приводит к снижению напряжения шага Uш до безопасной величины. Шины козырька должны иметь длину, превышающую ширину входа или въезда на 1 м с каждой стороны.
На рис. 3 показана принципиальная схема заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока, состоящего из КЗП, охватывающего всю территорию подстанции и состоящего из вертикальных заземлителей 1 и сварной сетки из стальных полос 2 сечением 40 х 5 мм, положенных на ребро, и ЕЗ (водопроводные трубы 18, металлические оболочки силовых кабелей 19).
Заземляющее устройство подстанции постоянного тока в условиях нормальной эксплуатации не используется для проведения тягового тока от рельса главного пути РГП на шину «минус» подстанции. Это сделано для того, чтобы уберечь КЗП от интенсивной коррозии при протекании через него большого постоянного тока.

Рис. 3. Принципиальная схема заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока
Все оборудование постоянного тока подстанции заземляется на контур заземления КЗОПТ, который соединяется с КЗП проводниками 8 через реле земляной зашиты 5. Действие земляной защиты подробно описано в параграфе 8.11, где также объяснено назначение короткозамыкателя 17, соединяющего КЗП и рельсовый фидер 16 при срабатывании земляной защиты и создающего путь тока замыкания от выпрямителя 6 через проводник 7 на КЗОПТ и далее через реле земляной защиты 5, проводники 8, КЗП, короткозамыкатели 17, реактор 15 сглаживающего устройства на шину «минус». Оборудование переменного тока заземляется на КЗП (корпус трансформатора 9 проводником 10). Молниеотвод 4 заземлен на КЗП шинами 3. Рельс подъездного пути изолируется тремя изолирующими стыками от рельса главного пути. Один изолирующий стык 11, находящийся на территории подстанции препятствует выносу потенциала с территории подстанции за ее пределы. Стыки 12 и 13, находящиеся на расстоянии не менее 25 м друг от друга, располагаются в месте непосредственного примыкания РПП к РГП. Это позволяет избежать соединения РПП и РГП при шунтировании одного из стыков в момент прохождения по РПП дрезины.

Контур защитного заземления. Схема, фото, пояснения

Автор Alexey На чтение 7 мин. Просмотров 1.2k. Опубликовано 02.03.2016 Обновлено 02.03.2016

Контуром заземления называют находящееся в земле соединение горизонтальных и вертикальных заземлителей (электродов).

Совокупность помещённых в грунт электродов и заземляющего провода, который соединяет данный контур и главную заземляющую шину (ГЗШ) являет собой заземляющее устройство (ЗУ). Важнейшей характеристикой ЗУ является переходное сопротивление (металлосвязь) и сопротивление контура растеканию токов в земле.

От качества выполненных работ зависит заземление каждой розетки в доме и надёжность молниезащиты.

Расчет контура

Сопротивление контура заземления зависит от:

•  параметров заземлителей: длины, площади контакта, количества электродов, расстояния между ними;
•  длины соединяющих заземлители проводников;
•  удельного сопротивления грунтов;
•  влажности почвы;
•  солёности грунта;
•  температуры времени года;

Чтобы правильно выполнить все расчеты, необходимо иметь инженерное образование, и разобрать множество формул.

Из практического опыта известно, что ни одна из методик расчета не учитывает в полной мере все факторы, поэтому после выполнения работ результаты измерений практически всегда неожиданны. Поэтому часто пользуются типичным проектом, проверяя соответствие параметров у готового контура.

Естественно, что в отношении контура заземления для электростанции или большого производства расчеты обязательны, но для бытового использования можно выбрать подходящую схему заземляющего устройства и качественно её воплотить в металле, правильно выбрав место установки.

Даже без произведения расчётов из таблицы можно понять, какой тип грунта будет лучше всего для заземляющего устройства.

Как правило, в частном секторе для заземления используют одноконтурную схему, которая состоит из трёх вертикальных штырей, труб или уголков, соединённых между собой стальными полосами.

Соединение электродов в заземляющем устройстве выполняется в виде горизонтального равностороннего треугольника с вертикальными заземлителями, находящимися на его вершинах.

Такой проект заземляющего контура подходит для большинства небольших коттеджей и дачных домиков, получаемых однофазное энергоснабжение, выполненное по схеме TN-С-S, с повторным заземлением и разделением совмещённого нулевого провода PEN системы TN-С.

Но намного более надёжной будет схема с несколькими контурами, из-за того, что в одном месте свойства грунта могут измениться, он может высохнуть в жару, или промёрзнуть зимой, также вследствие проведённых рядом земляных работ могут измениться подземные водяные потоки.

Наиболее лучшей схемой традиционного заземляющего контура является кольцевая, или прямоугольная, обустроенная вокруг дома.

Внутренний контур является ГЗШ и обеспечивает более рациональное подключение защитного провода PE к розеткам и корпусам электрооборудования. Для обустройства внешнего контура необходимо отойти от здания на расстояние не менее полторы – двух метров. Такую же схему используют для контура заземления трансформаторной подстанции.

Для более сложных зданий горизонтальные заземлители прокладывают по периметру фундамента, на отдалении, требующемся, чтобы не вызвать осадку грунта при земляных работах.

Также применяют контур заземления в виде сетки.

Земляные работы

Поскольку контур заземления прокладывается в земле, то без земляных работ не обойтись.

Копают траншеи или яму глубиной ниже полуметра, вбивают в дно вертикальные электроды и прокладывают горизонтальные заземлители также по дну, соединяя в единый контур.

Засыпают траншею однородным грунтом без камней и мусора, утрамбовывая. Часто при прокладке вводной подземной линии электропередач, чтобы сэкономить на земляных работах, прокладывают горизонтальный линейный заземлитель в данной траншее, с установкой вертикальных электродов.

В данном случае необходимо будет поверх установленного заземляющего контура насыпать подушку из грунта, плотно утрамбовав, после чего насыпают прослойку из песка, для прокладки кабеля. Самое главное при данных обстоятельствах проследить, чтобы выступающие части заземлителей не соприкасались и не повредили кабель.

Независимо от типа ЗУ, его установка должна производиться ниже точки промерзания грунта, из-за того, что замерзшая вода в почве в виде льда перестаёт быть проводником, и заземление теряет эффективность.

Данное обстоятельство не имеет никакого значения в случае применения глубинных заземлителей, которые устанавливаются в скважинах на значительную глубину 20-50 м.

Материалы заземлителей и заземляющего проводника

Применяют для электродов стальной металлопрокат, или медные проводники. Не допускается применение алюминия в качестве электродов. Использовать алюминиевый кабель в качестве заземляющего проводника допускается лишь в изоляции, защищающей жилу от коррозии, но в этом случае придётся уделить повышенное внимание герметизации болтового соединения.

Для соединения электродов применяют тот же вид металлопроката, что и при сборке заземлителей.

Использование заземлителей, покрытых медью.
В данной таблице не указан сравнительно новый, инновационный материал для заземлителей –омеднённые прутки, покрытые тонким слоем (0,275 мм) меди.

Для данного материала следует применять параметры, указанные для оцинкованной стали.

Выпускаются такие заземлители в виде комплектов для быстрого монтажа заземляющего устройства.

Примечательно, что с их помощью можно монтировать глубинные заземлители без бурения скважин – на первый штырь навинчивается острый наконечник, который облегчает прохождение электрода в грунт.

При помощи соединительной муфты прикручивается ударопрочная головка, Не дающая металлу и резьбовому соединению разрушаться при ударах.

По мере углубления, головку отвинчивают, вкручивают новый стержень, на него прикручивают другую муфту, снова присоединяют головку и продолжают процесс забивания модульного заземлителя до требуемой глубины.

Часто для облегчения работ, вместо кувалды используют вибромолот. К последнему штырю крепят заземляющий провод или горизонтальный заземлитель, прокладываемый в виде полосы, покрытой медью, при помощи специального хомута.

Такой монтаж позволяет обойтись без сварочных работ, производится достаточно быстро. Минусом может быть недобросовестная затяжка болтов, поэтому в месте крепежа будет не лишним предусмотреть небольшие колодцы для проведения технологического осмотра и подтяжки соединений.

Контур заземления из стального металлопроката

Наиболее подходящим видом проката в качестве материала для вертикальных заземлителей будет уголок или труба (круглая или профильная). Для облегчения забивания уголок или трубу надрезают под углом 30-45º.

Больший угол затруднит прохождение плотных слоёв грунта, а при меньшем возможно загибания металла на кончике. Забивают заземлители в дно траншеи или ямы при помощи кувалды или вибромолота. Металл от ударов кувалды неизбежно расклепается, но это не страшно – главное хорошо проварить место соединения вертикального и горизонтального заземлителя.

Проверка контура заземления

Проверяют сварные швы, простукивая их молотом, а затяжку гаек при помощи ключа. Измерять сопротивление должны производить специалисты лицензированной электрической лаборатории, они же выдадут акт.

В системе TT чем меньше сопротивление, тем лучше, но в отношении TN-С-S не стоит, чтобы сопротивление было меньше чем у трансформаторной подстанции – 4 Ом, иначе вся нагрузка на заземление воздушной линии ляжет на данный домашний контур.

Оборудование для измерений слишком дорого, поэтому существует народный метод – в идеале контур должен обеспечивать работу домашних электроприборов на максимально возможном для автомата токе. Для этого один провод от переносной розетки подключат к фазе, а другой к контуру заземления, и в розетку включают нагрузку.

На практике контур считается хорошим, если подключаемый между фазой и заземлением электронагревательный прибор мощностью 2 кВт будет исправно работать, и падение напряжения между фазой и заземлением будет не больше 10 В. Но надо быть очень осторожным, проводя такие манипуляции и не находиться в этот момент вблизи контура.

Молниезащита и заземление

Заземление – это техническая система или комплекс мер, представляющие собой преднамеренное соединение зданий и электроустановок с землёй или её эквивалентом. Оно предназначено для снижения электрического напряжения прикосновения до значения, безопасного для человека. Главная цель устройства  — защитить людей от поражения электрическим током, а электроустановки от повреждения. Меры по защите зданий, промышленного и бытового электрического оборудования предпринимаются в обязательном порядке. Защитное заземление позволяет исключить или снизить до минимума опасность травм и аварий. 

Защитное заземление зданий  многоэтажных домов, общественных, офисных и производственных строений имеет сложное устройство в силу их большого объёма и распределённости электрической схемы, оснащённости электроприборами и числа пользователей. Дополнительный фактор данного вида строительства заключается в том, что дома подвержены влиянию атмосферного электричества. В них необходимо провести монтаж заземления, чтобы обезопасить от прямого попадания либо вторичного воздействия молний. В таких случаях речь идёт о контурах заземления как части системы молниезащиты.

Назначение

Основное назначение – отведение электрического тока при помощи заземляющих шин и электродов оптимального сечения, перераспределение его в земляном грунте. Заземляющая схема осуществляет выравнивание потенциалов между установленными токоотводами и управление ими на территориях, где присутствуют люди. Защитное заземление является серьёзным фактором безопасности в быту и на производстве.

Основные показатели

Главный показатель, определяющий способность заземляющего устройства выполнять свои функции — сопротивление растеканию. Максимально допустимые значения удельных сопротивлений для  устройства и сечения его элементов прописаны в нормативной документации. Параметры заземляющих элементов не должны нарушаться при проектировании, выборе материала для проводников (электродов) и последующем монтаже. Выбор заземляющих материалов и схемы монтажа зависит от ряда параметров, в том числе от сопротивления грунта.

Проектирование

Грамотные защитные мероприятия начинаются с качественного проекта. Проект должен учитывать особенности постройки дома и отвечать нормативным документам. Оптимальный вариант — когда заземляющие конструкции закладывается в момент общего проектирования дома или дачи. Тогда можно использовать внутренние элементы сооружения в качестве составляющих защитной заземляющей системы — это снизит стоимость монтажа заземления.

Компания «МЗК-Электро» выполняет расчет заземления, проектирование, сборку и обслуживание молниезащиты и элементов заземляющих контуров, в качестве составной части системы и отдельной услуги.

Типы

Заземление зданий и электроустановок различного напряжения сооружают по одному из трех типов: кольцевому, глубинному или фундаментному. Выбор вида контура и материалов для заземлителя для конкретного строения производится с учётом его размеров и назначения, возможностей и ограничений монтажа, степени насыщенности электрооборудованием и ряда других причин. При необходимости можно соединять между собой несколько систем заземления (с учетом риска возникновения коррозии). Любое заземление зданий необходимо соединить с шиной уравнивания потенциалов.

Кольцевое заземление дома

Устройство

Кольцевой тип заземлителя иначе называют поверхностным. Такой заземлитель представляет собой замкнутую металлическую кольцевую заземляющую шину, проложенную по периметру постройки. Не менее 80% его длины должно контактировать с грунтом. Как правило, заземляющий контур прокладывают ниже точки промерзания земляного грунта (около 0,5 метра), на расстоянии от защищаемого объекта не меньше 1 метра. Монтаж заземления в районах с высокой вероятностью возникновения коррозии требует использования заземлителя кольцевого типа из нержавеющей стали. В таких случаях от коррозии должны быть защищены также резьбовые соединения элементов, расположенные ниже поверхности земли.

Шины кольцевого заземлителя изготавливаются из следующих материалов:

• Горячеоцинкованная или нержавеющая сталь,
  — плоский проводник, размер 40х4 мм,
  — круглый проводник, сечением 10 мм,
• Медь, круглый проводник, диаметром 8 мм.

Кольцевое заземление зданий является одним из самых эффективных видов устройства. Таким методом можно оборудовать дачи или загородные дома. Кольцевой контур из металла равномерно распределяет ток по периметру здания, а между токоотводами образуется равное напряжение. К недостаткам можно отнести только длительный и трудоемкий процесс монтажа.

Глубинный заземлитель

Устройство

Данный вид представляет собой несколько металлических стержней, вертикально погружённых в грунт на определенную глубину и соединённых с заземляющей шиной-контуром. Расчёт заземления и заглубления производится методом определения величины сопротивления.

Длина контура также зависит от характеристик грунта. Рекомендуется к каждому отдельному токоотводу заземляющего контура подсоединять один глубинный заземлитель длиной не менее 9 метров, прокладываемый на расстоянии не менее 1 метра от защищаемого объекта. По DIN V VDE V 0185 для категорий молниезащиты III и IV длина заземлителя должна составлять минимум 2,5 метра. Монтаж заземления производится с помощью бензо-, электро- или пневмомолотов (в зависимости от конкретного типа грунта). При оборудовании защиты в частном доме возможна установка заземляющих стержней вручную. Соединения, расположенные в земляном грунте, необходимо обезопасить от коррозии и подсоединить к шине уравнивания потенциалов.

Материалы для изготовления кольцевого контура:

• Оцинкованная или нержавеющая сталь,
  — плоский проводник, размер 40х4 мм,
  — круглый проводник, диаметр 20 мм,
• Оцинкованная сталь, труба, сечением 25 мм,

Важным элементом глубинного заземления является модульно-штыревая система. При этом монтаж модульных заземлителей производится штырями (стержнями), заглубленными один за другим с помощью ударного электроинструмента. В отдельных случаях в процессе установки это позволяет достигать глубины более 30 метров. Основной фактор, влияющий на глубину укладки и количество стержневых заземлителей — удельное сопротивление грунта. Профессиональный расчет заземления позволит определить все параметры системы максимально точно.

Соединение между стержнями и шиной создаётся резьбовое или безрезьбовое. Площадь, которую занимают элементы схемы при производстве работ по устройству модульно-стержневого контура, минимальна. Это позволяет производить монтаж заземления даже в подвалах строений.

Модульный принцип устройства заземления является альтернативой классической схеме. Устройство по классическому принципу основано на том, что вертикальные стержни-заземлители сравнительно небольшой длины забиваются друг за другом по прямой линии или хаотично, с учётом расстояния для снижения экранирования.

Измерение сопротивления растеканию желательно производить по мере работы, после каждого вбитого штыревого элемента. К сожалению, при самостоятельном устройстве заземлителя в загородном коттедже или на даче аппаратура для измерения сопротивления растеканию, как правило, отсутствует, и заземляющая конструкция делается «на глаз». В общем случае число вертикальных заземлителей и длина горизонтального проводника зависят от искомого результата. При этом необходимо знать удельное сопротивление грунта. Соответственно, для грунта с большим удельным сопротивлением понадобится в несколько раз больше заземлителей.

Важнейшее преимущество глубинной системы — ее доступность и простота установки. Монтаж такого контура можно осуществить самостоятельно. Заземление зданий дачного типа чаще всего делают именно таким способом. К недостаткам этого варианта можно отнести несколько меньшую, по сравнению с другими типами заземлителей, эффективность устройства при обслуживании электроустановок.

Фундаментный заземлитель

Устройство

Фундаментный заземлитель размещается в железобетонном фундаменте сооружения. Этот тип контура задействуется в тех случаях, когда из фундамента выведены арматурные стержни для присоединения токоотводов. Электроды при монтаже устройства соединяют с арматурой, чаще всего резьбовым соединением или муфтой, на расстоянии около 3 метров. При этом запрещается использовать в грунте клинообразные зажимы. Для устройства фундаментного контура лучше всего применять ленточные держатели, установленные с интервалом в 2 метра. При монтаже заземляющего оборудования в районах с высокой вероятностью возникновения коррозии необходимо устанавливать фундаментный заземлитель из нержавеющей стали.

Материалы для изготовления фундаментных заземлителей:

• Горячеоцинкованная или нержавеющая сталь,
  — плоский проводник, размер 40х4 мм,
  — круглый проводник, сечением 10 мм,
• Медь, круглый проводник, диаметр 8 мм.

К преимуществам фундаментного контура относится высокая экономичность и простота реализации, минимальное заглубление, отсутствие необходимости укладки дополнительных заземляющих шин. К сожалению, на этапе заливки железобетонного фундамента строители очень часто забывают как о молниезащите, так и о защитном заземлении в целом. По этой причине фундаментное заземление зданий используется реже остальных видов.

При выборе варианта реализации для промышленного здания, многоэтажного дома, загородного коттеджа, дачи или другого строительного объекта, включая кровлю, с любыми значениями напряжения, необходимо произвести точный расчёт заземления и правильно подобрать материалы. Лучше всего доверить работу по выбору, расчёту и монтажу систем электробезопасности грамотным специалистам, имеющим соответствующее образование и опыт работы.

Специалисты компании «МЗК-Электро» выполнят монтаж заземления быстро, квалифицированно и качественно, рационально использовав средства заказчика, рассчитав оптимальную схему и использовав надёжные заземляющие элементы из каталогов известных производителей.

Смотрите также фотогалерею заземления

Примеры расчёта заземляющего устройства | энергетик

   Любой предварительный расчёт заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя в соответствие с требованием ПУЭ, как уже отмечалось ранее, а также на количество требуемых материалов и затрат на изготовления заземляющего устройства (бурение, ручная забивка заземлителей, сварочные работы, электромонтажные работы).

  Так же отметим, что любой расчёт начинается с расчёта одиночного заземлителя, одиночный заземлитель применяется в  основном  для повторного заземления ВЛ опор, где требования ПУЭ (п. 1.7.103.) общее сопротивление растеканию заземлителей должно быть  не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях: 660, 380 и 220 В.
1.  Пример расчёта одиночного заземлителя для опоры ВЛ 380 В:

      Выбираем арматуру из таблицы 1 для вертикальных заземлителей — круглую сталь ø 16 мм., длиной L — 2,5 м.В качестве грунта примем глину полутвердую (см.  таблицу 5) с удельным сопротивлением ρ — 60 Ом·м. Глубина траншеи равна 0,5 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для третей климатической зоны и длине заземлителей до 2,5 м. с коэффициентом промерзания грунта для вертикальных электродов  ψ — 1,45. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно 30 Ом. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρ_факт = ψ·ρ = 1.45 · 60 = 87 Ом·м. Примечание: расчёт одиночного заземлителя проводим без учёта горизонтального сопротивления заземления.

Расчет:

а)  заглубление равно (рис. 2):  h = 0,5l + t = 0,5 · 2,5 + 0,5 = 1,75 м.;

б) сопротивление одного заземлителя вычислим по формуле, (ρ_экв =  ρ_факт):

прим. автора, где ln — логарифм, смотри  ⇒  формулы    на Рис. 4

  Нормируемое сопротивления для нашего примера должно быть не больше 30 Ом., поэтому принимается равным R₁ ≈ 28 Ом., что соответствует ПУЭ для одиночного вертикального заземлителя (электрода)  заземления опоры ВЛ  — U ∼ 380 В.

Если недостаточно одного заземлителя для опоры, то можно добавить второй или третий, в этом случае для двух заземлителей расчёт выполняется как для заземлителей в ряд, для трёх заземлителей (треугольником) по контуру, при этом надо иметь в виду, что расчёт треугольником малоэффективный, из-за взаимного влияния электродов друг к другу. 

2.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей в ряд:

 Воспользуемся данными из примера 1 , где R = 27,58 Ом·м для расчёт вторичного заземления электроустановок (ЭУ), где нормативное сопротивление требуется не более R_н = 10 Ом, на вводе в здания, при напряжении 380 В  и каждого повторного заземлителя не более R_н = 30 (см. ПУЭ п.1.7.103 см.  Заземлители) . 

Расчет:

а) для расчёта заземления с расположением в ряд заземлителей, как уже отмечалось выше, возьмем данные из примера 1, где  R₁ = 27,58 Ом·м  одиночного заземлителя и Ψ — 1,45 для третей климатической зоне;

б)   предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находится по формуле 4.3 (см. Расчёт заземления):

n₀ = 27,58 / 10 = 3,54 шт, где коэффициент спроса (использования) примем η = 1; далее по таблице 3 выберем число электродов n = 3 в ряд при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL и коэффициент спроса  η = 0,78, далее уточняем число электродов:

n = 27,58 / (10 · 0,78) = 3,26 шт; где потребуется увеличить число электродов или изменить расстояние к их длине a = 3хL, для экономии материалов примем отношение a = 3хL  и количество вертикальных электродов равным —  n =  3 шт. с коэффициентом спроса η = 0,91: n = 27,58 / (10 · 0,91) = 3,03 шт; т.к. общее сопротивление заземлителя уменьшиться за счёт горизонтального заземлителя;

в) длину самого горизонтального заземлителя найдем исходя из количества заземлителей  расположенных в ряд, где а = 3· L = 3 · 2 = 6 м;   L_г = 6 · (3 — 1) = 12 м;

г) сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя находим по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где в качестве верхнего грунта принято глина полутвердая с удельным сопротивлением 60 Ом·м., до глубины верхнего слоя нашей траншеи t = 0,5 м. см. пример 1; выберем  полосу заземлителя 40 х 4 мм., где коэффициент III климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 2,2  и коэффициент спроса примем η = 1, т.к. расстояние  между электродами более 5 м., что исключает влияние около электродной зоны, по количеству принятых электродов, их длине и отношению расстояния между ними (см. таблицу 3  Расчёт заземления) :

ширина полки для полосы b = 0,04 м.

R_г = 0,366 · (100 · 2,2 / 12 · 1) · lg (2 · 12² /0,04 · 0,5) = 27,90 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — R_г = 27,9 Ом·м;

где,  lg- десятичный логарифм (смотри   формулы   формулы для расчёта рис. 4), b — 0,04 м. ширина полосы, t — 0,5 м. глубина траншеи.

д) Определим общее сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей:

R_об =  (27,9 · 27,58) / (27,58 · 1) + (27,9 · 0,91 ·3) = 7,42 Ом·м 

где R_об — общее сопротивление заземлителей; R_В — вертикального; R_Г — горизонтального, η_В и η_Г — коэффициенты использования вертикального и горизонтального заземлителя, n —  шт количество вертикальных заземлителей.

R_об = 7,42  Ом·м соответствует норме при напряжении U — 380 В  для ввода в здание, где нормированное  сопротивление не более R_н = 10 Ом (Общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 5, 10 и 20 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В., ПУЭ п.1.7.103.) 

3.  Пример расчёта заземления с расположением заземлителей по контуру:

     В качестве грунта примем сугли́нок — почва с преимущественным содержанием глины и значительным количеством песка с удельным сопротивлением ρ — 100 Ом·м. Вертикальный заземлитель из стальной трубы с наружным диаметром d — 32 мм., толщена стенки  S — 4 мм.,  длиной электрода L — 2,2 м и расстоянием между ними 2,2 м (a = 1хL). Заземлители расположены по контуру. Глубина траншеи равна t = 0,7 м. Из таблицы 6 возьмем повышающий коэффициент для второй климатической зоны и длине заземлителей до 5 м, его сезонное климатическое значение сопротивление составит Ψ — 1,5. Нормированное сопротивление заземляющего устройства равно R_н = 10 Ом·м. Фактическое удельное сопротивление почвы вычислим по формуле: ρэкв = Ψρ = 1.5 · 100 = 150 Ом·м.

а) вычислим сопротивление растекания тока одного вертикального заземлителя (стержня) по формуле 2 см.  Расчёт заземления:

R_О  = 150 / (2π · 2,2) · (ln (2 · 2,2 / 0,032) + 0,5 · ln (4 · 1,8 + 2,2) / (4 · 1,8 — 2,2)) = 10,85 · (ln 137,5 + 0,5 · ln 1,88) = 56,845 Ом·м., где T = 0,5 · L + t = 0,5 · 2,2 + 0,7 = 1,8 м.  Примем R_О = R_В = 56,85 Ом·м.,

б) предварительное количество стержней вертикального заземления без учета сопротивления горизонтального заземления находим по формуле  (см. Расчёт заземления):

n = 56,85 /10 = 5,685 шт., округляем по таблице 3 до ближайшего значения, где n = 4 шт., далее по таблице 3 выберем число электродов n = 6 шт по контуру при отношение расстояние между электродами к их длине a = 1хL, где коэффициент спроса  η = 0,62 и уточним количество
стержней с коэффициентом использования вертикальных заземлителей:   n = 56,85 /10 · 0,62  = 9,17 шт., т.е требуется увеличить количество электродов до  n = 10 шт., где коэффициент спроса  η_В = 0,55 ;  

в) находим длину горизонтального заземлителя исходя из количества заземлителей  расположенных по контуру:  L_Г = а · n , L_Г = 2,2 · 10 = 22 м., где а = 1 · L = 1 · 2,2 = 2,2 м;

г)  находим сопротивление растекания тока для горизонтального заземлителя  по формуле 5 (см. Расчёт заземления), где коэффициент для II климатической зоны для горизонтального (полосового) заземлителя возьмём Ψ — 3,5, коэффициент спроса примем по таблице 3 — η_Г = 0,34, ширина полосы горизонтального заземлителя b — 40 мм, (если из той же трубы d = 32 мм, то тогда ширина b полосы   будет равна — b = 2 · d = 2 · 32 = 64 мм, b = 0,064 м.) и удельное сопротивление грунта — ρ = 100 Ом.м, по формуле 6:

R_Г = 0,366 · (100 · 3,5 / 22 · 0,34) · lg (2 · 22² /0,040 · 0,7) = 17,126 · lg 34571,428 = 77,73 Ом·м, примем сопротивление горизонтального заземлителя — R_Г = 77,73 Ом·м;

д) Определим полное сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растекания тока горизонтальных заземлителей по формуле 6:

R_об =  (77,73 · 56,85) / (56,85 · 0,34) + (77,73 · 0,55 ·10) = 9,89 Ом·м , что соответствует заданной норме сопротивления не более R_н = 10 Ом·м.

         Перейти далее:    ⇒           Продолжение примеров расчёта заземления

Данный расчет следует применять как оценочный. После окончания монтажа заземляющего устройства необходимо пригласить специалистов электролаборатории для проведения электроизмерений (для ООО и ИП обязательно).

на страницу     Заземляющие устройства

на страницу     Заземлители заземляющего устройства 

на страницу     Расчет заземляющего устройства

Примечание: данный раздел пока находится в разработке, могут быть опечатки. 

Проект заземления, расчёт защитного контура, пример расчёта сопротивления

Расчёт защитного заземления обычно выполняется в составе основных комплектов рабочих чертежей марок ЭО и ЭМ — внутреннего электроосвещения и силового электрооборудования. Защитное заземление выполняется для повторного заземления PE (PEN) проводника питающей линии. Оно не является заземлением для создания режима работы нейтрали, как например на трансформаторной подстанции. Для молниезащиты зданий и сооружений заземлитель предназначен для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений и в этом случае необходимы расчёты в составе проекта молниезащиты.

В качестве примера представлен рабочий проект заземления, альбом марки ЭГ, отдельно стоящего здания лаборатории, в которой используется высокотехнологическое электронное оборудование, с расчётной величиной сопротивления равной 4 Ом. При расчётах получилась величина 3,9 Ом — это отличный результат, такое заземление может использоваться даже для заземления нейтрали трансформаторной подстанции. Все комплектующие — это модульное заземление ZANDZ промышленного изготовления, стальные штыри вертикальных электродов и стальная полоса горизонтального электрода покрыты слоем меди.

Электроустановка лаборатории представляет собой электроустановку в отдельно стоящем здании. Разделение PEN проводника на PE и N проводники предусмотрено в вводном распределительном устройстве ВРУ, напряжение питания 380/220В, система заземления TN-C-S, категория надежности электроснабжения III. В качестве ГЗШ (главной заземляющей шины) проектом предусмотрено использование шины PE, щита ВРУ. Основные потребители электроэнергии: электронное оборудование, офисная техника, бытовые электроприборы, электроосвещение.

Проектом предусмотрено повторное заземление PE проводника питающего кабеля на вводе в здание, для чего предусмотрено заземляющее устройство. Устройство представляет собой заглубленные в грунт вертикальные электроды (штыри стальные омедненные, d=0,014 м, l=4,5 м), соединенные между собой горизонтальным электродом (полоса стальная омедненная, 4х30 мм). Верх электродов расположен на 0,5 м ниже отметки спланированной земли. Расчетное сопротивление растеканию тока 3,98 Ом. Заземляющее устройство имеет электрическую связь с PE шиной щита ВРУ, для чего проектом предусмотрена прокладка проводника медного в изоляции ПВХ сечением 25 мм2.

Для расчёта сопротивления контура заземляющего устройство сначала рассчитывается сопротивление одного вертикального заземлителя. Для этого необходимо знать удельное сопротивление грунта, длину вертикального электрода, диаметр и расстояние от поверхности земли до середины электрода. В примере используется величина расчётного электрического удельного сопротивления суглинка полутвёрдого.

Затем рассчитывается сопротивление пяти электродов. Для этого, из специальной таблицы подбирается коэффициент использования, при этом учитывается число заземлителей и отношение расстояния между вертикальными электродами к их длине. Коэффициент необходим потому, что возникает взаимодействие полей растекания тока вертикальных электродов между собой и горизонтальным заземлителем. Далее, выполняется расчёт сопротивления горизонтального электрода. В формулу вводится величина удельного сопротивления грунта, длина, диаметр и расстояние от поверхности земли до середины горизонтального заземлителя.

При расчёте общего сопротивления заземляющего устройства используются полученные ранее значения сопротивления пяти электродов, горизонтального электрода и коэффициента использования для горизонтального заземлителя.

В проекте предусмотрена пояснительная записка, план расположения заземляющего устройства, расчёт сопротивления заземления, схема основной и дополнительной системы уравнивания потенциалов и спецификация оборудования, изделий и материалов. В спецификации, подробно отображены сведения о наименовании материалов, технических характеристиках, типе, артикуле, производителе, единицах измерения и количестве всего используемого оборудования.

Скачать проект заземления, расчёты защитного контура.

В спецификациях оборудования в проектах не указывается стоимость материалов и стоимость монтажных работ. Для того, чтобы узнать цены и стоимость проводятся работы по составлению смет на оборудование, изделия, материалы и монтажные работы.

Величина сопротивления до 4 Ом необходима не часто, тем более расчётная, дело в том, что расчётные значения всегда в несколько раз больше реальных, полученных после монтажа. Значительное влияние на результат оказывает удельное сопротивление грунта, а оно, всегда, сильно различается на различной глубине, особенно при монтаже глубинного модульного штыревого заземления. Для частного дома или офиса, в отдельно стоящем доме с обычным оборудованием, достаточно величины до 10 Ом, это необходимо для газового котла и требований газоснабжающих организаций. Для дачного дома или коттеджа достаточно величины до 30 Ом.

Данный проект представляет из себя показательный пример заземления, все комплектующие лучшего качества и, следовательно, стоимость такого заземляющего устройства не маленькая, но это идеальный вариант.

Скачать смету на заземление модульное штыревое ZANDZ с расчётным сопротивление 4 Ом.

Проект заземления и расчёт защитного контура заземления необходим для соблюдения защитных мер по электробезопасности, для защиты от поражения электрическим током, в случае повреждения изоляции, в соответствии с ПУЭ.

Электрические схемы и заземление: Электрооборудование онлайн

Заземление имеет первостепенное значение, и каждая розетка и все кабели должны иметь систему заземления и должным образом подключаться как к розетке, так и к устройствам по мере необходимости.

Электрические схемы на нашем сайте обычно не включают заземления, но это не умаляет важности заземления. Я делаю это, чтобы не загромождать электрические схемы и сосредоточиться на том, как заставить схему работать должным образом.Заземляющие провода — это всегда первых соединений, которые вы выполняете при подключении устройств или добавлении цепей, и должны быть последними , которые вы отключаете при удалении устройства.

ЦИК определяет заземление как:

«Постоянный и непрерывный токопроводящий путь к земле с достаточной амплитудой, чтобы нести любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на нее, и с достаточно низким импедансом, чтобы ограничить рост напряжения над землей и облегчить работу защитных устройств в схема».

Всегда сверяйтесь с приведенными здесь электрическими схемами, чтобы увидеть, как следует выполнять заземляющие соединения как с розеткой, так и с устройствами.

Типичные способы подключения к электрической розетке или розетке.

Вот типичная электрическая схема коммутационного устройства и соединений розеточной коробки.

Вот типовая электрическая схема подключения осветительной розетки, коробки и светильника.

Пожалуйста, обратитесь к этим схемам подключения, чтобы получить правильные сведения о том, как следует выполнять заземляющие соединения, прежде чем проверять электрическую схему, на которую вы должны ссылаться для конкретного сценария домашней электропроводки.

Еще одна незначительная проблема с некоторыми из наших схем подключения заключается в том, что в некоторых случаях, когда белый провод используется в качестве токоведущего проводника, либо в ситуациях с переключателем, либо в качестве переходника в сети с 3- или 4-проводным переключателем, белый провод проводник не показан со средствами, позволяющими идентифицировать его как проводник под напряжением, а не как нейтраль.Вскоре это будет исправлено, но на практике всегда идентифицируйте белый провод, раскрашивая участок изоляции провода перманентным черным фломастером или наклеивая черную (или красную) ленту возле точек подключения.

Если вы видите на нашем веб-сайте что-либо, что, по вашему мнению, не является полностью точным, сообщите нам об этом, перейдя на страницу «Контакты» на веб-сайте.

— Терри Петерман, интернет-электрик

Знакомство с заземлением: заземление, общее заземление, аналоговое заземление и цифровое заземление

Узнайте об основах обозначения заземления, заземления и обозначений заземления.Не все основания одинаковы. В этой статье мы обсудим заземление, общее заземление, аналоговое заземление и цифровое заземление.

Что такое земля?

В электронике и электротехнике принято определять точку в цепи как точку отсчета. Эта контрольная точка известна как земля (или GND) и несет напряжение 0 В. Измерения напряжения являются относительными. То есть измерение напряжения необходимо сравнить с другой точкой в ​​цепи. В противном случае измерение бессмысленно.

Опорная точка земли часто, но не всегда — подробнее об этом позже — представлена ​​стандартным символом земли. См. Рисунок 1.

Обычно эта контрольная точка является базой для всех других измерений напряжения в цепи. Однако не все измерения напряжения берутся из этой контрольной точки. Например, если бы вы измеряли напряжение на верхнем резисторе в резистивном делителе напряжения, ваша контрольная точка не была бы землей.См. Рисунок 2.

Земля Земля

Земля Земля в точности так, как звучит. Это земля, физически (и электрически) подключенная к земле через проводящий материал, такой как медь, алюминий или алюминиевый сплав.

Истинное заземление, как определено Национальным электрическим кодексом (NEC), состоит из токопроводящей трубы или стержня, физически вбитой в землю на минимальную глубину 8 футов.

Земля представляет собой электрически нейтральное тело, и благодаря практически бесконечному состоянию нейтральности Земли, она невосприимчива к электрическим колебаниям. Однако следует отметить, что «устойчивость земли к электрическим колебаниям» на самом деле является обобщением. На самом деле, земля — ​​довольно сложный объект, учитывая все переменные и материалы, из которых состоит Земля. И электрический потенциал Земли действительно испытывает некоторые изолированные области изменения из-за таких событий, как, например, удары молнии.Столбы электропередач, которые натянуты по всему району, также подключены к земле. На рисунке 3 показан заземляющий провод, прикрепленный к силовой опоре.

Третий контакт на электрических розетках (см. Рисунок 4) физически заземлен.

Это выходное соединение с заземлением обеспечивает, например, средство для подключения испытательного оборудования к заземлению — заземляющий (зеленый) провод от шнура питания подключается к внутренней раме или шасси оборудования. И при подключении различных частей испытательного оборудования к заземлению все они подключаются к общей точке заземления и, следовательно, имеют общую точку отсчета. Вы можете проверить это, измерив сопротивление между клеммами заземления любых двух единиц испытательного оборудования.

Этот общий вывод выводится для пользователя как вывод заземления. Примечание: корпус вашего настольного компьютера также подключен к заземлению.

Символ заземления, к сожалению, используется во многих приложениях в электронике и электротехнике, часто означая разные вещи для разных людей, поэтому некоторых новичков это может немного сбить с толку.Например, символ заземления также используется как символ общего заземления или опорный сигнал 0 В. Это немного вводит в заблуждение, потому что опорный сигнал 0 В на самом деле не подключен к заземлению. На рисунке 6 показаны различные соединения заземления с использованием символа общего / заземляющего заземления.

Аналоговые и цифровые заземления

Цифровые схемы генерируют всплески тока, когда цифровые сигналы меняют состояние.При изменении токов нагрузки в аналоговых цепях снова возникают всплески тока.

Несмотря на то, что существует несколько методов надлежащего заземления, когда дело доходит до заземления смешанных сигналов, наиболее важным является — независимо от того, какой метод заземления используется — отделить «более шумные» цифровые обратные токи от «менее шумных» аналоговых. обратные токи. Такое разделение заземлений помогает минимизировать или предотвратить возникновение шума в цепях из-за токов заземления.

Такие токи заземления — воспринимайте их как изменяющиеся токи — при приложении к обратным путям заземления создают колебания напряжения (вспомните закон Ома), называемые шумом.Возможно, вы слышали термин «шумная земля». Такой шум может нарушить чувствительность сигналов в местных цепях. Заземление всегда было серьезным препятствием для инженеров-проектировщиков, инженеров-проектировщиков и инженеров-испытателей.

Один из возможных способов заземления, который может быть полезен в некоторых, но не во всех, ситуациях, использует так называемое «звездное» заземление. Эта философия основана на теории, согласно которой все напряжения в цепи относятся к одной точке заземления.

На рисунке 7 показано соединение одной точки заземления как для аналогового, так и для цифрового заземления.

Метод использования одиночных точек заземления (или заземления звездой) отлично смотрится на бумаге. Однако на практике это может быть очень сложно реализовать в зависимости от сложности дизайна. Альтернативный подход — использовать заземленную шину.

Однако имейте в виду, что физическое разделение аналогового и цифрового заземления обычно не требуется, потому что обратными токами можно управлять с помощью правильной компоновки печатной платы, даже если в конструкции используется одна (общая) заземляющая пластина.

Общая ошибка заземления

Трехконтактный источник питания постоянного тока, такой как показанный на Рисунке 8, может немного сбить с толку новичков. Этот источник питания имеет положительную (+), отрицательную (-) и заземляющую клеммы. Как упоминалось ранее, клемма заземления (заземление) физически связана с шасси, которое, в свою очередь, подключается к заземляющему проводу внутри шнура питания, который, наконец, подключается к земле через трехконтактную розетку.

Довольно распространенная ошибка новичков — подключение нагрузки между плюсовым (+) и GND выводом.Это неправильное соединение не позволит току вернуться к своему источнику энергии (самому источнику питания), и, следовательно, ток не будет течь. Правильное подключение — это подключение нагрузки между положительной (+) и отрицательной (-) клеммами.

Электростатический разряд (ESD)

Заземление вашего испытательного оборудования также помогает в устранении электростатического разряда (ESD).Электростатический разряд возникает, когда статически заряженное тело (то есть вы) соприкасается с испытательным оборудованием. Некоторое испытательное оборудование сверхчувствительно и может быть очень уязвимо к электростатическим разрядам.

(ИС) известны своей крайне уязвимыми для электростатических разрядов. Заземленные коврики (называемые антистатическими матами), заземленные стулья и браслеты обеспечивают адекватную защиту от электростатического разряда для ваших ИС, заземляя вас — таким образом снимая любые статические электричества, которые могут возникнуть на вашем теле, — до прикосновения к любым чувствительным компонентам.Большинство инженеров и техников также надевают антистатические куртки при работе с печатными платами и интегральными схемами для дополнительной защиты от возможных повреждений компонентов и оборудования.

Символы заземления

Следующие символы заземления можно встретить в проектах:

Что такое заземление и зачем мы заземляем систему и оборудование?

Что такое заземление?

Термин «заземление» обычно используется в электротехнической промышленности для обозначения «заземления оборудования» и «заземления системы». Заземление оборудования означает соединение заземления с нетоковедущими проводящими материалами, такими как кабелепровод, кабельные лотки, распределительные коробки, кожухи и корпуса двигателей.

Заземление системы означает соединение заземления с нейтральными точками токопроводящих проводов , такими как нейтральная точка цепи, трансформатор, вращающееся оборудование или система, либо монолитная, либо с токоограничивающим устройством.

На рисунке 1 показаны два типа заземления.

Что такое система с заземлением?

Это система, в которой по крайней мере один провод или точка (обычно средний провод или нейтральная точка обмоток трансформатора или генератора) намеренно заземлены либо жестко, либо через полное сопротивление (Стандарт IEEE 142-2007 1.2).

Типы системного заземления, обычно используемые в промышленных и коммерческих энергосистемах: твердое заземление , заземление с низким сопротивлением, заземление с высоким сопротивлением и незаземленное заземление .

Какова цель заземления системы?

Заземление системы или преднамеренное соединение фазного или нейтрального проводника с землей предназначено для цели управления напряжением относительно земли или земли в предсказуемых пределах.Он также обеспечивает прохождение тока, что позволит обнаружить нежелательное соединение между проводниками системы и землей [замыкание на землю].

Что такое замыкание на землю?

Замыкание на землю — это нежелательное соединение между проводниками системы и землей . Неисправности заземления часто остаются незамеченными и наносят ущерб производственным процессам растений. Выключение питания и повреждение оборудования, замыкания на землю нарушают поток продукции, что приводит к часам или даже дням потери производительности.

Необнаруженные замыкания на землю представляют потенциальную опасность для здоровья и безопасности персонала . Замыкания на землю могут привести к угрозам безопасности, таким как неисправности оборудования, возгорание и поражение электрическим током.

Замыкания на землю вызывают серьезные повреждения оборудования и ваших процессов. Во время неисправности оборудование может быть повреждено, а процессы прекращены, что серьезно повлияет на вашу прибыль.

Вопросы и ответы

ВОПРОС №1 — У меня есть максимальная токовая защита.Нужна ли мне дополнительная защита от замыкания на землю?

Защита от перегрузки по току будет действовать, чтобы прервать цепь для токов, для которых она была разработана и настроена на работу. Однако некоторые замыкания на землю, особенно дуговые замыкания низкого уровня, вызовут значительные повреждения и создадут источник возгорания, даже не достигнув уровня, необходимого для срабатывания устройства защиты от сверхтока.

ВОПРОС № 2 — Есть ли опасность при эксплуатации незаземленной системы на 480 В на старом производственном предприятии? Следует ли заземлить систему?

Основная опасность при работе незаземленной системы 480 В и заключается в том, что при замыкании на землю единственным индикатором, который у вас будет, являются три лампочки.Напряжение на незаземленных фазах увеличится до 480 В относительно земли, напряжение на заземленном проводе составит 0 В относительно земли .

В этой системе единственный способ указать наличие замыкания на землю — это когда два индикатора имеют большую яркость, чем индикатор неисправной фазы. Чтобы определить место замыкания на землю, вы должны включить каждый выключатель фидера, пока все три индикатора снова не загорятся с одинаковой яркостью.

Как только это будет сделано, вы продолжите работу по этому фидеру, пока не найдете неисправность .Звучит очень легко сделать, но в реальном мире оказывается очень сложно.

Установка обычно не заземлена, потому что она работает постоянно, и следует избегать изоляции из-за замыкания на землю ! К сожалению, это означает определение места замыкания на землю. Единственный способ определить место замыкания на землю — это включить и выключить выключатели фидера.

Это то, чего вы пытаетесь избежать. Таким образом, в конце концов, замыкание на землю остается в системе, потому что нет простого способа его локализовать.Это опасно, потому что любое обслуживание, выполняемое в системе в заземленном состоянии, зависит от полного линейного потенциала по отношению к земле.

Хорошая новость в том, что решение есть! Незаземленные объекты можно легко преобразовать в объекты с заземлением с высоким сопротивлением, а обнаружение и локализация замыкания на землю могут быть выполнены без прерывания подачи электроэнергии.

ВОПРОС № 3 — Какое воздействие, если таковое имеется, на движущееся оборудование, спроектированное для установки с плавающим заземлением или незаземленной вторичной обмоткой, оказывает на установку, имеющую полностью заземленную систему? На мой взгляд, это не должно иметь значения, но я могу ошибаться.

В вашем случае (от незаземленной системы до глухозаземленной) нет, не беда. Однако, если бы вы пошли другим путем (от SG к системе UNG), то да, это имело бы значение. Во время нормальной работы это, скорее всего, не имеет значения.

Однако при замыкании на землю это произойдет. В незаземленной системе напряжение поврежденной фазы падает до потенциала земли (или ~ 0 В) , а в неисправных фазах повышается до межфазного напряжения относительно земли.

Например, система 480 В и будет иметь межфазное напряжение ~ 277 В во время нормальной работы, поэтому она должна работать надлежащим образом. Тем не менее, замыкание на землю на одной фазе приводит к повышению ее напряжения до 0 В , а на двух других фазах повышается с 277 В до 480 В, между фазой и землей.

Так как этого не происходит в системе с глухим заземлением, все, что рассчитано только на 300 В между фазой и землей, взорвется , например TVSS, VFD, счетчики и т. Д. если вы подключили провода от L1, L2 или L3 к земле 460-вольтовой трехфазной системы питания переменного тока, подключенной по схеме Y?

Если система с Y-соединением надежно заземлена , вы увидите 266В между линией и землей .Если система с Y-соединением не заземлена или заземлена с высоким сопротивлением, и в системе нет замыкания на землю, вы также читаете 266V. В случае неисправности одной фазы, неисправная фаза будет показывать низкое напряжение около 0, а две другие фазы будут показывать около 460 В.

Ссылка // Заземление через сопротивление — вопросы и ответы отраслевых экспертов от iGard

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 обратно 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 сложнее, чем можно передать большинством 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 металлические или деревянные конструкции, металлические трубы или легковоспламеняющиеся материалы в вашем доме. Это то, что может произойти в ситуации короткого замыкания, из-за которой возникает большинство электрических пожаров и ударов. Короткое замыкание — это когда электричество выходит за пределы проводов, по которым оно должно протекать, 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, проложенных 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 протекает 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 вне вашего дома. Эта система заземления обеспечивает путь с наименьшим сопротивлением, по которому электричество возвращается обратно к земле, 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 более 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 «взрывают», чтобы мгновенно остановить прохождение тока при возникновении проблем.В случае короткого замыкания или замыкания на землю внезапное уменьшение 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 или там, где водопровод общего пользования входит в ваш дом.

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 приборы 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 для вилок

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. GFCI обнаружит замыкания на землю и отключит питание до того, как утечка тока может вызвать проблемы.Однако важно отметить, что использование GFCI на самом деле не создает пути заземления; это просто делает незаземленную розетку в некоторой степени безопаснее.

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.

Что такое земля в электронных схемах?

Когда вы начинаете изучать схемы, вы непременно спросите: «Что такое земля?» в тот или иной момент.Вы действительно собираетесь подключить свою цепь к земле?

Прежде всего: заземление в электронике отличается от заземления в розетках (хотя они иногда подключаются).

Заземление в электронике

Недавно я получил письмо от читателя:

«Символ заземления постоянно появляется в разных точках цепи, и я не мог понять, почему для заземления было выбрано то или иное место.Что такое земля? »

Заземление кое-что означает просто соединение с землей.

А в электронике земля — это просто имя, которое мы даем определенной точке в цепи.

Например, в цепи с одной батареей (с положительной и отрицательной клеммами) мы обычно называем отрицательную клемму заземлением.

А чтобы упростить рисование схемы, мы используем символ.

Таким образом, вместо того, чтобы рисовать линии ко всем местам, которые должны быть соединены с минусом, вы вместо этого помещаете туда символ земли.Это делает принципиальную схему намного чище при большом количестве выводов на минус.

Протекание тока при отображении символа заземления

Чтобы увидеть, как протекает ток на принципиальной схеме с символами заземления, просто соедините все точки с символами заземления. Это то, что вы делаете, когда строите схему.

Цепи с положительным, отрицательным и заземлением

На некоторых принципиальных схемах вы найдете соединение с положительной клеммой, отрицательной клеммой и клеммой заземления.

Это часто встречается, например, в схемах усилителя:

Итак, как это работает?

В этом сценарии земля является средней точкой между положительной и отрицательной клеммами. Вы можете создать эти три точки напряжения, например, последовательно подключив два источника питания:

Поскольку клемма заземления находится посередине между + 9 В и -9 В, это нормально называть ее нулевым вольт (0 В).

Щелкните здесь, чтобы узнать, что такое отрицательное напряжение.

Что такое заземление в розетках?

Иногда, однако, заземление относится к фактическому соединению с землей. Это тот случай, когда мы говорим о разводке розеток в вашем доме. В этом случае заземление — это фактическое соединение с землей за пределами вашего дома.

Это соединение предназначено для безопасности и часто подключается к корпусу устройства. Идея состоит в том, что если возникает проблема, когда провод под напряжением контактирует с шасси, ток направляется на землю, а не через ваше тело, если вы касаетесь шасси.

В некоторых случаях, например, в усилителях звука, часто заземление сигнала также подключается к шасси и, следовательно, к земле тоже.

Вопросы? Дайте мне услышать их в комментариях ниже!

Заземление и соединение электрических систем Справка

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы — откройте окно поиска (ctrl + f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материале курса

Цель.

Цель этого курса — ознакомить инженеров с проблемами заземления и соединения электрических систем, связанными с глухозаземленными системами под напряжением 600 В. Этот курс может служить введением в заземление и подключение для инженеров, не имеющих или почти не имеющих опыта профессионального проектирования электрооборудования. В курсе также представлена ​​практическая, но не совсем известная информация по применению заземления и соединения, которая будет полезна даже самому опытному профессионалу в области проектирования электротехники.

Зачем тратить время на изучение заземления и подключения?

 Многие специалисты в области электротехники придерживаются популярного и ошибочного убеждения, что заземление металлического объекта (путем прямого подключения к земле)
поможет снять опасное напряжение, вызванное замыканием линии на землю.Заземление объекта не способствует снятию опасного напряжения или снижению напряжения прикосновения или шагового напряжения, которые являются причиной нескольких смертельных случаев каждый год.

 Неправильное заземление и подключение — частая причина несчастных случаев с электрическим током.

 Эффективное заземление играет важную роль в правильной работе чувствительного электронного оборудования.

 «Более 80% всех отказов электронных систем, которые связаны с аномалиями питания, на самом деле являются результатом ошибок электропроводки или заземления или вызваны другими нагрузками на предприятии заказчика.”EPRI (Исследовательский институт электроэнергетики)

“ Из всех проблем с питанием и заземлением, влияющих на электронное оборудование, почти 90% вызваны электропитанием и условиями заземления внутри объекта, в котором используется оборудование… Что еще более важно, почти 75% Проблемы с качеством электроэнергии внутри объекта связаны с заземлением, что делает его единственным наиболее важным фактором с точки зрения оборудования, обеспечивающего надежную работу оборудования ». Уоррен Льюис, ECM Magazine

 Издание 2005 г. Национального электротехнического кодекса (NEC) включало полный пересмотр и переименование статьи 250 (ранее называвшейся «Заземление»), которая, по словам редакторов Справочника NEC, « одно из самых значительных изменений, произошедших в новейшей истории Кодекса ».

Основа и ресурсы.

Следующие ресурсы служат в качестве первичной основы информации, представленной в этом курсе
и будут использоваться в материалах курса:

 Статья 250 Национального электрического кодекса (NEC) — издание 2005 г.

 Стандарт IEEE 1100-1999 рекомендуется Практика питания и заземления чувствительного электронного оборудования

 Стандарт IEEE 142-1982 Заземление промышленных и коммерческих систем питания

 Общие сведения о тестировании сопротивления заземления AEMC (рабочая тетрадь, издание 6.0)

Для многих инженеров, подрядчиков и техников Национальный электротехнический кодекс и его статья 250 (Заземление и соединение) являются единственной основой при проектировании и установке системы заземления.

Перед тем, как начать курс, жизненно важно, чтобы мы рассмотрели цель и ограничения Национального электрического кодекса (NEC) — чтобы понять, как следует применять NEC.

Статья 90.1 Национального электротехнического кодекса устанавливает его цель и намеренные ограничения:

(A) Практическая защита — Целью настоящего Кодекса является практическая защита людей и имущества от опасностей, возникающих в результате использования электричества.

(B) Соответствие — этот Кодекс содержит положения, которые считаются необходимыми для обеспечения безопасности. Их соблюдение и надлежащее обслуживание приводят к установке, которая по существу не опасна, но не обязательно эффективна, удобна или адекватна для хорошего обслуживания или будущего расширения использования электричества.

(C) Намерение — Этот Кодекс не предназначен в качестве проектной спецификации или руководства по эксплуатации для неподготовленных людей!

Согласно NEC — Инженеры, проектирующие и определяющие заземление и подключение, не должны использовать Национальный электрический кодекс (NEC) в качестве поваренной книги.

NEC не заменяет понимание теории, лежащей в основе требований кодекса.

Чтобы понять заземление и соединение, важно знать значения слов, которые мы будем использовать. В статье 110 Национального электротехнического кодекса содержатся определения слов, которые мы будем использовать в этом курсе. Они перечислены в порядке важности, не обязательно в алфавитном порядке.

Заземленный проводник. Умышленно заземленный провод системы или цепи. Его также обычно называют нейтральным проводником в заземленной звездообразной системе.

Заземляющий провод. Проводник, используемый для соединения оборудования или заземленной цепи системы электропроводки с заземляющим электродом или электродами.

Заземляющий провод, оборудование. Проводник, используемый для подключения нетоковедущих металлических частей оборудования, кабельных каналов и других кожухов к заземленному проводнику системы, проводнику заземляющего электрода или к обоим проводам на сервисном оборудовании или в источнике отдельно созданной системы.Статья 250.118 NEC описывает различные типы заземляющих проводов оборудования. Правильный выбор заземляющих проводов оборудования приведен в 250.122 и таблице 250.122.

Электрод заземления. Устройство, обеспечивающее электрическое соединение с землей.

Провод заземляющего электрода. Проводник, используемый для подключения заземляющего электрода (ов) к заземляющему проводу оборудования, к заземленному проводу или к обоим при обслуживании, в каждом здании или сооружении, где питание подается от фидера (ов) или ответвительной цепи (ов). , или в источнике отдельно производной системы.

Склеивание (скрепленное). Постоянное соединение металлических частей для образования электропроводящего пути, обеспечивающего непрерывность электрической цепи и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть.

Назначение соединения — установить эффективный путь для тока короткого замыкания, который, в свою очередь, облегчает работу устройства защиты от сверхтока. Это объясняется в статьях 250.4 (A) (3) и (4) и 250.4 (B) (3) и (4) Национального электротехнического кодекса. Конкретные требования к соединению содержатся в Части V Статьи 250 и в других разделах Кодекса, как указано в Статье 250 NEC.3.

Соединительная перемычка. Надежный проводник для обеспечения необходимой электропроводности между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Заглушки концентрического и эксцентрического типа могут ухудшить электрическую проводимость между металлическими частями и фактически вызвать ненужное сопротивление в цепи заземления. Установка соединительных перемычек — это один из часто используемых методов между металлическими дорожками качения и металлическими частями для обеспечения электропроводности. Связывающие перемычки можно найти в сервисном оборудовании [NEC 250.92 (B)], подключение более 250 В (NEC 250.97) и расширительные фитинги в металлических дорожках качения (NEC 250.98). На рис. 2 показана разница между выбивками концентрического и эксцентрического типов. На Таблице 2 также показан один из методов установки соединительных перемычек при этих типах заглушек.

Перемычка для склеивания, оборудование. Соединение между двумя или более участками заземляющего провода оборудования.

Соединительная перемычка, основная. Соединение между заземленным проводом цепи и заземляющим проводом оборудования при обслуживании.

На рисунке 3 показана основная перемычка, используемая для обеспечения соединения между заземленным рабочим проводом и заземляющим проводом оборудования на рабочем месте. Связывающие перемычки могут быть расположены по всей электрической системе, но основная перемычка заземления находится только в служебных помещениях. Основные требования к перемычкам подключения приведены в NEC 250.28.

Соединительная перемычка, System. Соединение между проводником заземленной цепи и проводом заземления оборудования в отдельно выделенной системе.

На рисунке 4. показана перемычка для соединения системы, используемая для обеспечения соединения между заземленным проводником и заземляющим проводом (проводами) оборудования трансформатора, используемого как отдельно производная система.

Перемычки соединения системы расположены рядом с источником отдельно производной системы. В производной системе используется соединительная перемычка, если производная система содержит заземленный провод. Подобно основной перемычке заземления на сервисном оборудовании, перемычка заземления системы обеспечивает необходимое соединение между заземляющими проводниками оборудования и заземленным проводником системы, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю. Требования к перемычкам для подключения системы находятся в NEC 250.30 (А) (1).

Заземлен. Подключен к земле или к какому-либо проводящему телу, которое служит вместо земли.

Эффективно заземлено. Преднамеренно подключено к земле через заземляющее соединение или соединения с достаточно низким импедансом и достаточной допустимой нагрузкой по току для предотвращения повышения напряжения, которое может привести к чрезмерной опасности для подключенного оборудования или людей.

Без заземления. Подключен к земле без установки резистора или устройства импеданса.

 Распространенное заблуждение состоит в том, что заземление и соединение — это одно и то же. Хотя они связаны, это не одно и то же. Цель этого курса — прояснить каждую тему.

 В Национальном электротехническом кодексе 2005 г. это признается и изменено название статьи 250 (которая раньше называлась «Заземление») на «Заземление и соединение», чтобы подчеркнуть, что заземление и соединение — это две отдельные концепции, но не исключающие друг друга, и фактически, напрямую связаны между собой требованиями статьи 250.

 Соединение — это соединение двух или более проводящих объектов друг с другом с помощью проводника, такого как провод.

 Заземление, также называемое «заземлением», представляет собой особую форму соединения, при которой один или несколько проводящих объектов соединяются с землей с помощью проводника, такого как провод или стержень.

 Правильное заземление объектов (проводников) в поле обычно включает как связи между объектами, так и особую связь с землей (землей).

Заземление для целей этого курса означает намеренное соединение с землей или другим проводящим телом относительно большой протяженности, которое служит вместо земли.Другое слово для обозначения заземления — «заземление». Если мы будем помнить об этом и использовать термин «заземление» всякий раз, когда мы используем термин «заземление», это поможет нам понять, что такое заземление (или заземление), а что нет.

Связывание — это соединение проводящих частей между собой с целью поддержания общего электрического потенциала и обеспечения электрического проводящего пути, который будет гарантировать непрерывность электрической цепи и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть. IEEE Std. 1100–1999.

В соответствии со статьей 250.4 (A) Национального электротехнического кодекса, ниже приведены общие требования к заземлению и соединению заземленных систем. В системе с заземлением вторичные обмотки питающего трансформатора могут иметь конфигурацию «звезда» с заземленной общей ветвью или конфигурация «треугольник» с заземленным центральным отводом или заземленным углом.

(1) Заземление электрической системы Заземленные электрические системы должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и стабилизировать напряжение относительно земли во время нормальной работы. операция.

(2) Заземление электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть заземлены, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

(3) Соединение электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть соединены вместе и с источником электропитания таким образом, чтобы установить эффективный ток замыкания на землю. дорожка.

(4) Соединение электропроводящих материалов и другого оборудования. Электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть
соединены вместе и с источником электропитания таким образом, чтобы создать эффективный путь тока замыкания на землю.

(5) Эффективный путь тока замыкания на землю Электрооборудование, проводка и другие электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть установлены таким образом, чтобы создать постоянную цепь с низким сопротивлением, облегчающую работу устройства максимального тока или детектора заземления для системы с высокоомным заземлением. Он должен быть способен безопасно пропускать максимальный ток замыкания на землю, который может быть наложен на него из любой точки системы электропроводки, где может произойти замыкание на землю источника электропитания.Заземление не должно рассматриваться как эффективный путь тока замыкания на землю.

Давайте рассмотрим с предыдущей страницы общие требования, представленные в Национальном электротехническом кодексе для заземления и соединения, чтобы лучше понять, какие требования выполняются посредством заземления (заземления), а какие — посредством методов соединения.

 Требования (1) и (2) относятся к заземлению — они конкретно относятся к «заземлению».

 Требование (1) — заземление системы или преднамеренное соединение системного проводника в заземленной системе с землей.Заявленная цель этого преднамеренного подключения к земле состоит в том, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и это стабилизирует напряжение относительно земли во время нормальной работы.

 Требование (2) выполняется путем присоединения нетоковедущих металлических предметов к заземляющему проводу оборудования, который присоединен к проводнику заземляющего электрода на служебном входе и на стороне нагрузки каждой отдельно выведенной системы.

 Требования (3), (4) и (5) являются связующими. Путем соединения всех металлических предметов, которые могут оказаться под напряжением в случае неисправности (и обеспечения заземляющего проводника оборудования, соединенного с этими предметами и с источником), обеспечивается эффективный путь заземления, облегчающий работу устройств защиты от перегрузки по току. Проще говоря, путь тока короткого замыкания должен иметь достаточно низкое сопротивление, чтобы пропускать ток короткого замыкания достаточно высокой величины, чтобы вызвать срабатывание защитного устройства на входе.Связывание также помогает обеспечить безопасность персонала, так что кто-то, прикоснувшись к двум частям оборудования одновременно, не получит шока, став путем выравнивания, если они окажутся под разными потенциалами. По той же причине, по которой соединение защищает людей, оно защищает оборудование, уменьшая ток по проводам питания и данных между частями оборудования с разными потенциалами.

Важно понимать разницу между соединением и заземлением. Имейте в виду, что земля (грунт) является плохим проводником, и на нее нельзя полагаться как на часть пути возврата тока замыкания на землю — это путь, предназначенный для устранения замыкания.Причина, по которой никогда нельзя полагаться на землю / почву как часть обратного пути от замыкания на землю, связана с ее высоким сопротивлением.

Сопротивление земли примерно в один миллиард раз больше, чем у меди (согласно стандарту IEEE 142, раздел 2.2.8), и обеспечивает возврат к источнику только нескольких ампер (1-10).

Стандарт 142 Института инженеров по электротехнике и электронике гласит: «Самая сложная система заземления, которую можно спроектировать, может оказаться неадекватной, если соединение системы с землей не является адекватным и имеет низкое сопротивление.Отсюда следует, что заземление является одной из наиболее важных частей всей системы заземления. Это также самая сложная часть для проектирования и получения … Для небольших подстанций и промышленных предприятий в целом должно быть получено сопротивление менее 5 Ом, если это практически возможно ».

Однако с практической точки зрения на заземляющий электрод, независимо от его сопротивления, нельзя полагаться на устранение замыкания на землю. Если оборудование эффективно заземлено и соединено, то должен быть предусмотрен путь с низким сопротивлением (не через заземляющий электрод к земле и через землю обратно к источнику), чтобы облегчить работу устройств максимального тока в цепи.В то время как минимальное практическое сопротивление заземляющего электрода желательно и будет лучше ограничивать потенциал корпусов оборудования над землей, более важно обеспечить путь с низким импедансом для быстрого устранения повреждения в целях обеспечения безопасности. Чтобы получить наименьшее практическое сопротивление, цепь заземления оборудования должна быть подключена к заземленному проводу внутри вспомогательного оборудования.

Ни заземление (заземление), ни система заземляющих электродов не помогают устранять электрические неисправности. Это соединение металлических предметов с заземляющим проводом оборудования и источником, которое обеспечивает путь с достаточно низким импедансом, позволяющим срабатывать защитным устройствам от сверхтоков и устранять неисправности.Если путь замыкания на землю опирается на землю, то тока короткого замыкания (из-за высокого импеданса) будет недостаточно для срабатывания защитного устройства
.

Помните закон Ома, V = I x R? Рассмотрим следующий пример. Фазный провод на 120 В намеренно подключается непосредственно к земле (если оголенный провод под напряжением был соединен с заземляющим стержнем в грязи), а заземляющий стержень имеет сопротивление 25 Ом к заземленному источнику питания (трансформатору). Этот сценарий даст чуть менее 5 Ампер (4.8А) тока замыкания на землю. Это преднамеренное соединение с землей не дало бы достаточного тока короткого замыкания для отключения даже автоматического выключателя на 20 А, поскольку автоматический выключатель на 20 А может непрерывно выдерживать 16 Ампер.

Такой же высокий импеданс земли, который ограничивает ток короткого замыкания до уровней, меньших, чем требуется для размыкания защитных устройств, создаст опасные скачки напряжения или напряжения прикосновения в непосредственной близости от заземляющего стержня, которые могут быть смертельными. Несколько человек умерли в последние годы именно из-за этого состояния — когда столбы уличного освещения были заземлены заземляющими стержнями, но не имели заземляющих проводов оборудования, которые могли бы служить эффективным путем обратного тока короткого замыкания к источнику питания.

Давайте исследуем факторы, которые влияют на сопротивление систем заземляющих электродов (давайте использовать стержни для обсуждения).

 Сопротивление электрода (разница всего в несколько миллиом между различными обычно используемыми материалами и размерами — IEEE Std 142-1982). Сопротивление электрода зависит от материала стержня и площади поверхности стержня. Площадь поверхности стержня зависит от диаметра стержня.

 От стержня к поверхности почвы (не имеет значения — обычно составляет лишь долю Ом — если стержень вбивается в уплотненную почву и не является рыхлым — IEEE Std 142-1982) Различия в размерах заземляющих стержней и материалах делают небольшая заметная разница в сопротивлении электрода (однако материал стержня играет роль в ожидаемом сроке службы стержня).

 Контактное сопротивление между стержнем и окружающей почвой. Если стержень вбивается в уплотненный грунт, сопротивление между стержнем и окружающей почвой не является существенным фактором (это обсуждается более подробно в разделе, посвященном стержням с глубоким забиванием).

 Сопротивление почвы, окружающей электрод (самый большой фактор). В правильно установленной системе заземляющих электродов сопротивление почвы является ключевым фактором, определяющим, каким будет сопротивление заземляющего электрода и на какую глубину необходимо ввести стержень, чтобы получить низкое сопротивление заземления.
Удельное сопротивление почвы зависит от глубины от поверхности, типа концентрации растворимых химических веществ (минералов и растворенных солей) в почве, содержания влаги и температуры почвы. Другими словами, удельное сопротивление определяется электролитом в почве. Сопротивление заземляющего стержня 5/8 дюйма для типичных типов грунта из IEEE 142-1982 представлено ниже:

Вот несколько удивительных фактов:

Согласно этой таблице IEEE 142-1992, 10-дюймовый заземляющий стержень приводится в действие в двух из четырех категорий типов грунтов в среднем не обеспечивали сопротивления 25 Ом или менее! Это обычное дело во многих районах с песчаной почвой.

Присутствие поверхностных вод не обязательно указывает на низкое удельное сопротивление (IEEE Std 142-1982).

Недавний проект наглядно иллюстрирует истинность этого утверждения. Почва водомелиоративного сооружения всегда была влажной. Инженеры-электрики, исследующие проблемы с заземлением на месте, наивно полагали, что постоянное присутствие воды (из-за высокого уровня грунтовых вод) гарантирует низкое удельное сопротивление почвы и что отдельных стержней заземления или, возможно, параллельных стержней заземления будет достаточно для создания заземления с низким сопротивлением. (заземление).Однако все было наоборот. Дальнейшие исследования показали, что высокий уровень грунтовых вод был связан с подземным водным потоком. Буквально через это место протекала река, которая была частью гидрологии района. Почва была очень песчаной.

Со временем все растворимые минералы, которые существовали, были растворены и унесены медленно текущей водой, оставив песок и дистиллированную воду — оба отличные изоляторы!

Это открытие радикально изменило направленность исследования заземления площадки и соответствующих корректирующих действий, заставив инженеров задуматься о стратификации почвы.

Обычные методы заземления, которым в течение последних сорока лет обучали производителей заземления и тестирования заземления, основаны на предполагаемом однородном состоянии почвы. Традиционные методы породили практические правила, которые стали приняты многими инженерами
как стандартные методы. Одна из таких практик заключалась в том, что как удвоение глубины заземляющего стержня, так и установка двух параллельных заземляющих стержней были одинаково эффективными методами для снижения сопротивления стержня (ов) относительно земли.Эти практические правила предполагали, что почва однородна — что почва остается того же типа и сопротивления по мере того, как вы погружаетесь на большую глубину. На практике на многих территориях почва слоистая, а не однородная.

Как ответственные инженеры, мы должны помнить, что практика использования параллельных заземляющих стержней, иногда соединенных по схеме треугольника, которая была разработана с использованием методов, предполагающих однородность грунтовых условий, может быть не лучшей практикой для стратифицированных условий грунта.

Мы рассмотрим это более подробно в следующем разделе.

Что может служить заземляющим электродом?

Помните: заземляющий электрод является средством выполнения двух из пяти требований к заземлению и соединению, перечисленных в Национальном электротехническом кодексе.

(1) Заземление электрической системы Заземленные электрические системы должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и стабилизировать напряжение относительно земли во время Нормальная операция.

(2) Заземление электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть заземлены, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом в качестве заземляющих электродов можно использовать следующие электроды, и если их больше одного, они должны быть соединены вместе:

 Подземная металлическая водопроводная труба (NEC 250.52 (A) (1))

 Металлический каркас конструкции (NEC 250.52 (A) (2))

 Заземляющий электрод в бетонном корпусе (также известный как заземление UFER) (NEC 250,52 (A) (3))

 Кольцо заземления (NEC 250,52 (A) (4))

 Заземляющий стержень (NEC 250.52 (A) (5))

 Заземляющие пластины (NEC 250.52 (A) (6))

В Национальных электротехнических правилах указаны конкретные требования к установке для каждого типа электрода.

Два или более заземляющих электрода, которые эффективно соединены вместе, должны рассматриваться как единая система заземляющих электродов.

Давайте рассмотрим различные места, где требуется заземление (имеется в виду преднамеренное соединение или подключение к системе заземления). Национальный электротехнический кодекс требует следующего:

Служебный вход — Статья 250.24 (A) NEC требует, чтобы в системе электропроводки помещения, снабжаемой заземленной службой переменного тока, был провод заземляющего электрода, соединенный с заземленным служебным проводом (также называемый нейтралью). дирижер). Статья 250.24 (A) (1) требует, чтобы соединение выполнялось в любой доступной точке от конца нагрузки на линии ответвления или боковой линии обслуживания до терминала или шины, к которым подключен заземленный провод (нейтраль), на стороне обслуживания, включительно. отключающие средства.Это переводится в одно из трех мест, как показано ниже:

Отдельно производные системы — Обратитесь к разделу VI для обсуждения отдельно производного заземления системы.

Металлические водопроводные и другие металлические трубопроводы, которые могут оказаться под напряжением — 250.104 (A) и (B) требует, чтобы металлическая система водяных трубопроводов была соединена с системой заземления в любом из следующих мест: кожух служебного оборудования, заземленный провод на обслуживания, провод заземляющего электрода или заземляющих электродов.В то время как металлические водопроводные трубы должны быть заземлены, другие системы металлических трубопроводов должны быть соединены с землей (заземлены) только в том случае, если существует вероятность того, что они будут под напряжением — то есть там, где в оборудовании имеются механические трубопроводы и электрические соединения (например, газовые приборы). .

Конструкционный металл — 250.104 (C) требует наличия открытого конструкционного металла, который соединен между собой для образования металлического каркаса здания и не заземлен намеренно и может оказаться под напряжением, должен быть соединен с землей либо в корпусе сервисного оборудования, либо в заземленном проводнике в сервисе. , провод заземляющего электрода или к заземляющим электродам.

Если система переменного тока подключена к заземляющему электроду в здании или сооружении или на них, тот же электрод должен использоваться для заземления корпусов проводников и оборудования внутри или на этом здании или сооружении. Если отдельные службы, фидеры или ответвления питают здание и должны быть подключены к заземляющему электроду (ам), следует использовать тот же заземляющий электрод (а). Это необходимо для того, чтобы все металлические объекты в конструкции имели одинаковый потенциал земли.

Какое требуется сопротивление земли? Допустимый?

Если вас спросят: «Сколько Ом сопротивления земли требуется Национальным электрическим кодексам (NEC) для заземления системы?» Что бы вы сказали? А) 25 Ом? Б) 10 Ом? В) 100 Ом? Или D) Вы бы сказали, что NEC не устанавливает минимальных требований?

Если бы вы ответили D), вы были бы правы! Как бы трудно в это поверить, но в Национальном электротехническом кодексе нет заявленного минимального сопротивления заземления для заземления системы.

Давайте посмотрим на статью 250-56 NEC

 Отдельный электрод, состоящий из стержня, трубы или пластины, не имеющий сопротивления заземления 25 Ом или менее, должен может быть усилен одним дополнительным электродом любого из типов, указанных в пунктах от 250,52 (A) (2) до (A) (7). Если в соответствии с требованиями данного раздела установлено несколько стержневых, трубных или пластинчатых электродов, они должны находиться на расстоянии не менее 1,8 м (6 футов) друг от друга.

 FPN: Эффективность параллельного включения стержней длиннее 2.5 м (8 футов) увеличивается за счет расстояния более 1,8 м (6 футов).

Обратите внимание, что NEC говорит, где «Один электрод…». Также обратите внимание, что это не требует повторных испытаний и установки дополнительных стержней или стержней дополнительной длины до тех пор, пока не будет достигнуто сопротивление 25 Ом или меньше. Эта статья NEC позволяет подрядчику запускать две штанги, разнесенные на 6 футов друг от друга, не проводить наземных испытаний и прекращать работу!

Многие районы имеют слоистую (то есть слоистую) песчаную почву. Наиболее чистый песок — это кварц, диоксид кремния (SiO2).Диоксид кремния — это высококачественный электрический изолятор, который обычно используется в качестве барьерного материала при имплантации примесей или диффузии, для электрической изоляции полупроводниковых устройств, в качестве компонента металлооксидных полупроводниковых (MOS) транзисторов или в качестве межслойного диэлектрика при многоуровневой металлизации. структуры, такие как многочиповые модули
. Песок — хороший изолятор; это НЕ хороший заземляющий материал.

Чтобы выйти из слоистых песчаных почв, необходимо продвинуть заземляющие стержни глубже через слой песка (каким бы глубоким он ни был) в более проводящую почву.

Размещение нескольких параллельных стержней в песчаной почве не имеет большого значения, если требуется соединение с землей с низким сопротивлением — вы должны пройти под слоем песка.

Национальный электротехнический кодекс содержит две таблицы, в которых указаны размеры заземления и соединения.

 Таблица 250.66 Заземляющий провод для систем переменного тока

 Таблица 250.122 Минимальный размер заземляющих проводов оборудования для заземляющих каналов и оборудования.

Примечания:
1.Если используются несколько наборов служебных вводных проводников, как это разрешено в 230.40, исключение № 2, эквивалентный размер самого большого служебного вводного проводника должен определяться по наибольшей сумме площадей соответствующих проводников каждого набора.
2. Если нет проводов для входа в сервисный центр, размер жилы заземляющего электрода должен определяться эквивалентным размером самого большого входного проводника, необходимого для обслуживаемой нагрузки.

Примечание:
Если необходимо соблюдать 250.4 (A) (5) или (B) (4), заземляющий провод оборудования должен иметь сечение больше, чем указано в этой таблице.
* См. Ограничения на установку в 250.120.

Источником этих таблиц был отчет комитета IEEE «Руководство по безопасности при заземлении подстанций переменного тока». В отчете комитета обсуждалась обоснованность размеров заземляющих проводов, указанных в таблицах, исходя из типичной длины проводника 100 футов и падения напряжения на проводнике на основе этой длины 100 футов. [Руководство к Национальному электротехническому кодексу — Грегори Биералс — Институт электрического проектирования].Для длин более 100 футов «минимальный размер», указанный в таблице, может оказаться недостаточным для устранения неисправности или проведения тока повреждения, которому она подвержена.

С практической точки зрения, проводники заземляющих электродов редко проектируются так, чтобы их длина превышала 100 футов, и на Таблицу 250.66 можно положиться почти без исключения.

Заземляющие проводники оборудования, с другой стороны, часто длиннее 100 футов, то есть всегда, когда длина ответвленной цепи или фидера заземляющего проводника оборудования, с которым они установлены, превышает 100 футов.В этих ситуациях минимальный провод заземления оборудования, указанный в таблице 250.122, не будет достаточным для пропускания и / или снятия ожидаемых токов повреждения.

Опытные инженеры-электротехники и специалисты по проектированию знакомы с необходимостью увеличения размеров проводников для длинных ответвлений цепи и проводов фидера для решения и уменьшения проблем, связанных с падением напряжения. В статье 250.122 (B) указывается, что заземляющий провод оборудования также должен быть увеличен.

250.122 (B) Увеличенный размер — Если размер незаземленных проводов увеличен, заземляющие проводники оборудования, если они установлены, должны быть увеличены в размере пропорционально круговой миловой площади незаземленных проводов.

Заземляющие провода оборудования на стороне нагрузки средств отключения обслуживания и устройств максимального тока рассчитываются в зависимости от размера устройств максимального тока фидера или ответвленной цепи перед ними.

Если незаземленные проводники цепи (токоведущие, линейные) увеличены в размере для компенсации падения напряжения или по любой другой причине, связанной с правильной работой схемы, заземляющие провода оборудования должны быть пропорционально увеличены.

Пример:

240-вольтовая однофазная 250-амперная нагрузка питается от 300-амперного выключателя, расположенного на щите на расстоянии 500 футов.«Нормальная» цепь (без увеличения размера для ограничения падения напряжения) будет состоять из медных проводников на 250 тыс. Куб. М с медным заземляющим проводом оборудования 4 AWG. Если количество проводников было увеличено до 350 тыс. Куб. М из соображений падения напряжения, каков минимальный размер заземляющего проводника оборудования с учетом требования пропорционального увеличения?

Решение

ШАГ 1.

Рассчитайте соотношение размеров проводов увеличенного сечения к проводникам нормального сечения:

ШАГ 2.

Рассчитайте площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования увеличенного размера, умножив размерное соотношение на площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования стандартного размера, взятого из таблицы 250.122 для защитного устройства на 250 А (необходимо использовать следующий больший ток или 300 А). В таблице 250.122 указано, что подходит медный провод номер 4 AWG. В соответствии с главой 9 таблицы 8 Национального электротехнического кодекса — Свойства проводника
(см. Стр. 21) заземляющий провод 4 AWG имеет поперечное сечение 41 740 круглых мил.

Соотношение размеров x круговых милов заземляющего проводника

1,4 x 41,740 круглых милов = 58 436 круглых милов

ШАГ 3.

Определите сечение заземляющего проводника нового оборудования.

Опять же, обращаясь к таблице 8 главы 9, мы обнаруживаем, что 58 436 круговых милов больше 3 AWG. Следующий больший размер — 66 360 круглых милов, который преобразуется в медный заземляющий провод для оборудования 2 AWG.

Для данного сценария нормальный заземляющий провод оборудования, указанный в Таблице 250.122 для цепи на 250 А будет медным заземляющим проводом № 4 AWG. В этом случае заземляющий провод оборудования необходимо увеличить до медного заземляющего провода № 2 AWG, чтобы соответствовать требованиям статьи 250.122 (B) NEC. Целью этого требования к увеличению размера является обеспечение проводника, имеющего соответствующий размер, чтобы выдерживать и устранять ожидаемые токи короткого замыкания.

Согласно требованиям Национального электрического кодекса (NEC), нейтраль и заземляющий провод оборудования должны быть подключены к главной сервисной панели и вторичной стороне отдельно выделенной системы (подробнее об этом ниже).NEC разрешает использовать только одно соединение нейтрали с землей в каждой отдельно производной системе. Неправильное дополнительное соединение нейтрали с землей — довольно распространенная проблема, которая не только создает опасность поражения электрическим током для обслуживающего персонала, но также может ухудшить характеристики электронного оборудования. Неправильное соединение нейтрали и заземления в розетках можно обнаружить с помощью тестера проводки и заземления, предназначенного для этой цели.

Вольтметр также можно использовать для определения наличия неправильных соединений в розетках.Измерение напряжения между нейтралью и землей на розетках может указывать на напряжение в диапазоне от милливольта до нескольких вольт при нормальных рабочих условиях и в зависимости от нагрузки, длины цепи и т. Д. Однако показание 0 В может указывать на наличие ближайшей нейтрали. — земляная связь. Чрезмерный ток заземления оборудования в распределительных щитах также указывает на возможность заземления нейтрали на стороне нагрузки. Визуальный осмотр нейтральной шины внутри щитков необходим, чтобы проверить расположение этих дополнительных и неправильных соединений.

Когда в отдельно созданной системе существует более одной связи нейтраль-земля, это приводит к намеренному соединению (или соединению) проводов нейтрали и заземления в двух местах. Это создает параллельное соединение, в котором ток нейтрали делится на часть, возвращающуюся на нейтраль, а остальная часть возвращается к источнику через путь заземления оборудования в соответствии с законом Ом (ток будет делиться пропорционально, чтобы пройти путь наименьшего сопротивления с напряжением падение по каждой параллельной траектории одинаково).На рисунке ниже представлены два варианта предотвращения протекания нежелательного тока в системе заземления (и соединения).

Отдельно производные системы — это системы, которые не имеют прямого соединения между выходными проводниками питания и входными проводниками питания. Это трансформаторы без прямого соединения между нейтралью первичной системы и вторичной нейтралью, только системы ИБП, которые включают в себя изолирующие трансформаторы, таким образом получая новый нейтральный системный проводник (примечание — все системы ИБП не являются отдельно производными системами), и комплекты двигателей-генераторов, которые подключаются. к системе электропроводки здания через 4-полюсный автоматический переключатель являются отдельно производными системами, поскольку они имеют отдельную нейтраль, которая не имеет прямого соединения с нейтралью электросети (из-за 4-го полюса безобрывного переключателя).Двигатель — генераторные установки, в которых используются 3-полюсные системы переключения, имеют прямое соединение с нейтралью энергосистемы общего пользования и не являются отдельно производными системами и не могут иметь заземления нейтрали на двигателе-генераторной установке. [IEEE Std 1100-1999]

Есть много дискуссий об отдельных или специальных основаниях, связанных с чувствительным электронным оборудованием. Статья 250.96 (B) Национального электротехнического кодекса разрешает изолировать электронное оборудование от кабельного канала таким же образом, как шнур и подключенное к вилке оборудование изолируются от кабельного канала.

250,96 (B) Изолированные цепи заземления. Если требуется для снижения электрического шума (электромагнитных помех) в цепи заземления, корпус оборудования, питаемый от ответвленной цепи, должен быть разрешен для изоляции от кабельного канала, содержащего цепи, питающие только это оборудование, с помощью одного или нескольких перечисленных неметаллических фитингов кабельного канала, расположенных в точку крепления кабельного канала к корпусу оборудования. Металлический кабельный канал должен соответствовать положениям данной статьи и должен быть дополнен внутренним изолированным заземляющим проводом оборудования, установленным в соответствии с 250.146 (D), чтобы заземлить корпус оборудования.

FPN (ПРИМЕЧАНИЕ FINE PRINT): Использование изолированного заземляющего проводника оборудования не отменяет требования по заземлению системы кабельных каналов.

Ключом к этому методу заземления электронного оборудования является постоянное обеспечение того, чтобы изолированный заземляющий провод, независимо от того, где он заканчивается в системе распределения, был подключен таким образом, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю (через соединение), как требуется NEC 250.4 (А) (5).

Хотя использование изолированных заземляющих проводов оборудования может быть полезным для снижения электромагнитных помех, очень важно, чтобы требование изолированного заземления НЕ приводило к изолированному, изолированному или иным образом не подключенному к заземлению заземлению заземляющей системе электродов здания. Такой изолированный стержень заземления (соединение с землей) нарушит NEC 250.50.

250,50 Система заземляющих электродов Все заземляющие электроды, как описано в пунктах 250.52 (A) (1) — (A) (6), которые имеются в каждом обслуживаемом здании или сооружении, должны быть соединены вместе, чтобы сформировать систему заземляющих электродов.

Причина, по которой изолированный заземляющий стержень (то есть тот, который не соединен с другими заземленными или заземленными электродами) запрещен и что NEC требует, чтобы отдельные заземляющие электроды были соединены вместе, заключается в уменьшении разницы потенциалов между ними из-за молния или случайный контакт с линиями электропередач. Системы молниезащиты, связи, радио и телевидения, а также заземления системы кабельного телевидения ВСЕ должны быть соединены вместе, чтобы минимизировать потенциальные различия между системами.Отсутствие соединения (или соединения) всех компонентов заземления может привести к серьезному поражению электрическим током и пожару.

Например, для установки кабельного телевидения, показанной на Рисунке 250.39, предположим, что ток индуцируется в линии электропередачи импульсным перенапряжением или ближайшим ударом молнии, так что мгновенный ток силой 1000 ампер возникает по линии электропередачи к источнику питания. линия земли. Такая сила тока не является чем-то необычным при таких обстоятельствах — она ​​может быть и часто бывает значительно выше.Также предположим, что заземление питания имеет сопротивление 10 Ом, что в большинстве случаев является очень низким значением (одиночный заземляющий стержень в среднем грунте имеет сопротивление относительно земли около 40 Ом).

Фактическое напряжение, вероятно, будет во много раз больше расчетных 10 000 вольт, поскольку для сопротивления заземления и тока были приняты чрезвычайно низкие (ниже нормального) значения.Однако большинство систем изоляции не рассчитано выдерживать даже 10 000 вольт. Даже если система изоляции выдержит скачок напряжения в 10 000 вольт, она может быть повреждена, и выход из строя системы изоляции приведет к искрообразованию.

Такая же ситуация могла бы существовать, если бы скачок тока был на кабеле CATV или телефонной линии. Единственная разница будет заключаться в напряжении, которое будет зависеть от индивидуального сопротивления заземляющих электродов относительно земли.

Решение состоит в том, чтобы соединить две системы заземляющих электродов вместе или соединить оболочку кабеля CATV с заземлением питания, что в точности и требуется Кодексом.Когда одна система поднимается выше потенциала земли, вторая система достигает того же потенциала, и между двумя системами заземления отсутствует напряжение.

Ниже приведены примеры реальных случаев, когда отдельные заземления или предметы, которые должны быть заземлены (заземлены), были изолированы друг от друга (не соединены вместе):

 Женщина заметила «покалывание» электричеством, когда принимала душ. Расследование показало, что между сливом для душа и ручками для душа присутствовало электрическое напряжение.Тот факт, что женщина была босиком с мокрыми руками (а люди часто бывают в душе!), Способствовал тому, что она чувствовала разницу в напряжении. Причиной проблемы были паразитные напряжения, создаваемые воздушной распределительной линией. Разница в напряжении была между колодцем и септической системой. Решением было скрепить дренажную и водопроводную трубы вместе.

 Владелец бизнеса жаловался на постоянные сбои компьютерного модема и компьютера. Коммунальная компания обнаружила, что сбои произошли по совпадению с перебоями в электроснабжении (замыканием на землю) на одном из основных фидеров, обслуживающих объект.Проведенное расследование показало, что телефонная, водопроводная и силовая площадки были электрически изолированы (не соединены друг с другом). Правильное соединение (соединение) систем устранило дальнейшие проблемы с этим клиентом.

[Примеры приведены из статьи «Заземление энергетических систем: практическая точка зрения», номер статьи PCIC-2002-xx Джон П. Нельсон, сотрудник IEEE]

Термин «заземление Ufer» назван в честь консультанта, работающего в США. Армия во время Второй мировой войны. Техника Mr.Придуманный Уфер был необходим, потому что на участке, нуждающемся в заземлении, не было грунтовых вод и мало осадков. Это место в пустыне представляло собой серию хранилищ бомб в районе Флагстаффа, штат Аризона.

Принцип Уфер-земли прост. Его очень эффективно и недорого устанавливать при новом строительстве. Земля Уфер использует агораскопические свойства бетона. Бетон быстро впитывает влагу и очень медленно теряет влагу. Минеральные свойства бетона (известь и другие) и присущий им pH означает, что бетон имеет запас ионов для проведения тока.Почва вокруг бетона становится «легированной» бетоном. В результате pH почвы повышается и понижается, что обычно составляет 1000 Ом · метр в почвенных условиях (трудно получить хорошую почву). Присутствующая влага (бетон очень медленно отдает влагу) в сочетании с «легированной» почвой являются хорошим проводником для электрической энергии или тока молнии.

Эффект почти такой же, как и при химической обработке почвы вокруг электрода. Авторы статьи IEEE 1969 года пришли к выводу о следующих обширных испытаниях такой электродной системы: «.. . Сети из арматурных стержней… бетонных опор обеспечивают приемлемо низкое сопротивление заземления с возможностью защиты от коротких замыканий и импульсных токов, подходящих для всех типов заземления конструкций и цепей. . . . Не последним преимуществом системы арматуры является ее доступность и низкая стоимость ». [Фаган и Ли, «Использование бетонных арматурных стержней в качестве заземляющих электродов», Конференция по нефтяной и химической промышленности 1969 г.]

Методы Ufer используются при строительстве нижних колонтитулов, бетонных полов, радио- и телебашен, анкеров для опорных тросов, освещения столбы и др.Медная проволока не работает как «уферское» заземление из-за pH-фактора бетона (обычно + 7pH). Использование стальной арматуры в качестве «уферского» грунта работает хорошо, и бетон не трескается и не отслаивается, как это было с медью. Использование медной проволоки, привязанной к стержням арматуры, находящимся вне бетона, не вызывает ни одной из этих проблем.

Минимальный размер арматуры, необходимый для предотвращения проблем с бетоном, зависит от:

1. Тип бетона, его содержание, плотность, удельное сопротивление, коэффициент pH и т. Д.

2. Площадь поверхности бетона, контактирующей с почвой.

3. Удельное сопротивление почвы и содержание грунтовых вод.

4. Размер и длина арматурного стержня, проволоки или пластины.

5. Величина тока удара молнии.

На следующей диаграмме показана проводимость тока молнии на фут арматурного стержня (арматурного стержня). Учитывается только внешний арматурный стержень. Арматурный стержень в центре нижнего колонтитула или фундамента не учитывается в этом расчете. В нижнем колонтитуле траншеи можно учитывать только арматуру по бокам и внизу нижнего колонтитула.

Г-н Уфер не знал, что он нашел, пока не экспериментировал с проволокой различной длины в бетоне. Сегодняшний информированный инженер извлекает выгоду из открытия г-на Уфера и привяжет стержни стальной арматуры в здании или другом фундаменте к электрическому заземлению здания. При присоединении к электрическому заземлению, строительной стали и т. Д. Армированный пол и фундамент здания становятся частью системы заземления здания. Результатом является значительно улучшенная система заземления с очень низким общим сопротивлением относительно земли.

Если бы одного заземления Ufer было достаточно, производители заземляющих стержней прекратили бы свою деятельность. Но одной только земли Уфер этого недостаточно. Немногие здания, даже те, которые строятся сегодня, построены с учетом преимуществ земли Уфер. Часто можно увидеть использование «заземления Ufer» на военных объектах, компьютерных залах и других сооружениях с очень специфическими характеристиками заземления. Это не распространено на большинстве промышленных предприятий, офисных зданий и жилых домов. Сегодня более распространенным является заземление в соответствии с минимальными национальными и местными электротехническими нормами.Это будет включать в себя один или несколько приводных заземляющих стержней, подключенных (соединенных) к нейтральному проводу электрического служебного входа.

В 2005 году NEC был пересмотрен, чтобы четко требовать включения UFER или электрода в бетонном корпусе (теперь 250,52 (A) (3)) в систему заземляющих электродов для зданий или сооружений, имеющих бетонное основание или фундамент без площадь поверхности менее 20 футов в непосредственном контакте с землей. Это требование применяется ко всем зданиям и сооружениям с фундаментом и / или опорой размером 20 футов или более или более 1/2 дюйма.или армирующая сталь с большей электропроводностью, или 20 футов или более из чистой меди не менее 4 AWG.

Заземляющие стержни бывают разных видов, но чаще всего в заземлении электрических сетей используются заземляющие стержни из оцинкованной стали. Пожалуйста, помните, лучший день для заземляющего стержня (удельное сопротивление) — это день его установки. Коррозия, остекление и т. Д. — все это факторы, снижающие эффективность заземляющих стержней.

Заземляющие стержни обычно делятся на один из следующих размеров; 1/2 дюйма, 5/8 дюйма, 3/4 дюйма и 1 дюйм.Они бывают из стали с покрытием из нержавеющей, оцинкованной или медной стали и могут быть из твердой нержавеющей стали или из мягкой (без плакировки) стали. Их можно приобрести в безрезьбовых или резьбовых частях различной длины. Наиболее распространенная длина — 8 футов и 10 футов. Некоторые из них будут иметь заостренный конец, другие будут иметь резьбу и могут быть соединены вместе для образования более длинных стержней при движении.

Эффективность заземляющего стержня диаметром 1 дюйм над стержнем заземления 1/2 дюйма минимальна при снятии показаний сопротивления. Штанги большего размера выбираются для более сложных почвенных условий.Глиняные или каменистые условия часто требуют использования силовых приводов, похожих на ударные, используемые механиками при работе с вашим автомобилем. Обычно они бывают электрическими или пневматическими. Силовые приводы при использовании с тяжелыми заземляющими стержнями диаметром 1 дюйм будут работать на большинстве почв.

Пруток с медным покрытием диаметром 1 дюйм по сравнению с прутком с медным покрытием 1/2 дюйма в тех же почвенных условиях дает повышение производительности примерно на 23%. Площадь поверхности стержня 1/2 дюйма составляет 1,57 по сравнению с площадью поверхности стержня 1 дюйм при 3,14 (3,14 x.5 = 1,57 и 3,14 х 1 = 3,14). Таким образом, удвоение площади поверхности дает улучшение производительности примерно на 23%.

Покрытие заземляющих стержней предназначено для защиты стали от ржавчины. Большинство думает, что оболочка (медь на стальном стержне) предназначена для увеличения проводимости стержня. Это действительно способствует проводимости, но основная цель покрытия — предохранить стержень от ржавчины.

Не все плакированные заземляющие стержни одинаковы, и важно, чтобы плакированный стержень имел достаточно толстую оболочку.Высококачественные промышленные заземляющие стержни из стали, плакированной медью, могут стоить немного дороже, но они оправдывают небольшие дополнительные затраты.

Когда заземляющий стержень вбивается в каменистую почву, он может поцарапать покрытие, и стержень заржавеет. В сухом виде ржавчина не проводит электричество, это хороший изолятор. Когда он влажный, он все еще не такой проводящий, как медь на стержне. Можно проверить pH почвы, и это должно определить тип используемого стержня. В почвенных условиях с высоким pH следует использовать только высококачественные плакированные стержни.Если почва очень кислая, лучше всего подойдут нержавеющие стержни. Один из самых популярных стержней заземления — стержень заземления из оцинкованной (горячеоцинкованной) стали.

Этот стержень используется с медными и алюминиевыми проводниками для формирования заземления служебного входа в большинстве зданий и жилых домов. Это плохой выбор для определения удельного сопротивления грунта с течением времени. Стыки между заземляющим стержнем и проводом выполняются выше или ниже поверхности земли и в большинстве случаев подвержены постоянной влажности. В лучших условиях соединение двух разнородных материалов со временем приведет к коррозии и увеличению сопротивления.

При соединении разнородных материалов происходит электролиз. Если алюминий используется с медью, которая не покрыта оловом, алюминий будет разъедать медь, оставляя меньшую площадь поверхности для контакта, и соединение может расшататься и даже вызвать искрение. Любой резкий удар или удар могут привести к разрыву соединения. При установке в грунт не рекомендуется использовать луженую проволоку. Олово, свинец, цинк и алюминий более анодны, чем медь, и они пожертвуют (исчезнут) в почве.При подключении над поверхностью почвы в электрораспределительной панели допускается использование луженой проволоки.

Имейте в виду, что статья 250.64 Национального электротехнического кодекса указывает, что алюминиевые заземляющие проводники с алюминиевым или медным покрытием не должны контактировать с почвой или бетоном и должны иметь концевые заделки не менее чем на 18 дюймов выше готовой конструкции при использовании на открытом воздухе.

Другой способ лечения коррозии стыков — это использование герметика для швов для предотвращения образования мостиков влаги между металлами.Наиболее популярными соединениями являются частицы меди или графита, погруженные в консистентную смазку. Использование аналогичного материала — лучшее решение, поскольку даже стыковые смеси могут потерять свою эффективность, если их не поддерживать в надлежащем состоянии, но их использование предпочтительнее, чем сухое соединение. Соединения работают путем погружения частиц в металлы, чтобы сформировать чистый стык с низким сопротивлением, лишенным воздуха, когда они находятся под давлением. Это давление обеспечивается за счет затягивания зажима на проводе и стержне.

Проблема разнородных материалов не встречается в стальных стержнях, плакированных медью.Из всех вариантов по разумной цене лучшим выбором будет стальной пруток, плакированный медью с медным проводником. Если бы деньги не были предметом, золотой проводник и заземляющий стержень были бы идеальными, но вряд ли экономически практичными.

Ведомый стержень намного лучше по сравнению со стержнем с обратным наполнением. Плотность ненарушенного грунта намного выше, чем даже уплотненного грунта. Связь грунта со стержнем — ключ к производительности удилища.

Одним из интересных аспектов проводников заземляющих электродов является их необходимость в физической защите.Если для защиты проводника заземляющего электрода используется стальной кабелепровод или рукав, то на каждом конце рукава должны быть предусмотрены некоторые средства, чтобы сделать его непрерывным электрически с проводником. Этого можно добиться, установив перемычку на каждом конце гильзы и подключив ее к гильзе, оборудованию и заземляющему электроду на каждом конце. Причина, по которой этот метод важен, заключается в том, что при тяжелых условиях повреждения стальная трубная муфта создает дроссельный эффект (индуктивность муфты создает магнитное поле, которое препятствует изменениям тока), а полное сопротивление системы заземления резко возрастает.Из-за этого — по возможности лучше использовать неметаллическое покрытие соответствующего номинала (таблица 80, где возможны повреждения) для обеспечения физической защиты.

Установить заземляющие стержни несложно, но необходимо соблюдать соответствующие процедуры, а полученные стержни должны быть проверены на работоспособность.

Установка заземляющих стержней глубиной более 10 футов представляет несколько проблем. Могут использоваться секционные стержни (обычно длиной 10-12 футов), соединенные вместе для достижения желаемой глубины.Муфта имеет больший диаметр, чем стержень, и поэтому образует отверстие больше, чем сам стержень. Это создает пустоту муфты, ограничивающую контакт почвы с поверхностью штанги дополнительных секций. Только первая секция будет поддерживать полный контакт стержня с почвой.

Ручное забивание штанг с помощью кувалд, трубных инструментов и других средств не может обеспечить достаточное усилие для проникновения в твердые почвы. Для стержней с глубоким забиванием необходимы механические или механические приводы.

Материал штанги и конструкция муфты должны выдерживать силу, необходимую для прохождения через твердый грунт.

Из-за чрезмерных усилий, необходимых для привода более длинных штанг, муфты винтового типа механически выходят из строя. Резьба обрывается, что приводит к плохому контакту стержня со стержнем. Коническая шлицевая / компрессионная муфта зарекомендовала себя как самая надежная муфта.

Чтобы поддерживать полный контакт стержня с почвой, суспензионная смесь бентонита натрия (встречающейся в природе глины) может быть введена в полость муфты при установке стержней. Это обеспечивает токопроводящий материал между поверхностью стержня и почвой по глубине стержня.Для обычного 60-футового заземляющего стержня требуется от 2 до 5 галлонов бентонита.

Недостатком более длинных и глубоких штанг является то, что соединенные штанги могут изгибаться при столкновении с более плотной почвой. В одном из проектов подрядчику требовалось соединить и ввести в действие 100-футовый заземляющий стержень, чтобы добиться сопротивления 5 Ом в слоистых песчаных почвах. Когда подрядчик соединил и проехал пятую 10-ю секцию штанги, было замечено, что «заостренный конец» заземляющей штанги проходил под автомобилем на ближайшей стоянке.[Глубокое заземление по сравнению с заземлением на мелководье, Computer Power Corporation, Мартин Д. Конрой и Пол Г. Ричард — http://www.cpccorp.com/deep.htm]

Эффективность заземляющих стержней снижается из-за состояния почвы , токи молнии, физические повреждения, коррозия и т. д. и должны регулярно проверяться на сопротивление. Тот факт, что в прошлом году земля была хорошей, не означает, что это хорошо сегодня.

Проверили бы его методом испытания на падение потенциала или методом зажима при условии, что установка подходит для измерения сопротивления заземления с использованием метода зажима (см. Следующий раздел для обсуждения инструментов и методов тестирования).

Измерение сопротивления заземления может выполняться только с помощью специально разработанного оборудования. В большинстве приборов используется принцип падения потенциала переменного тока, циркулирующего между вспомогательным электродом и заземляющим электродом при тестировании. Показание выражено в омах и представляет собой сопротивление заземляющего электрода к окружающей земле. Некоторые производители испытательного оборудования недавно представили тестеры сопротивления заземления, которые также будут обсуждаться.

Принцип измерения сопротивления заземления (падение потенциала — трехточечное измерение)

Разность потенциалов между стержнями X и Y измеряется вольтметром, а ток между стержнями X и Z измеряется амперметром (см. Рисунок 13). )

По закону Ома E = IR или R + E / I, тогда мы можем получить сопротивление заземляющего стержня R. Если E = 20 В и I = 1 A, то:

R = E / I = 20/1 = 20

Нет необходимости проводить все измерения при использовании тестера заземления.Тестер заземления будет измерять непосредственно, генерируя собственный ток и отображая сопротивление заземляющего электрода.

Положение вспомогательных электродов при измерениях

Целью точного измерения сопротивления заземления является размещение вспомогательного токового электрода Z на достаточном удалении от тестируемого заземляющего электрода, чтобы вспомогательный потенциальный электрод Y находился за пределами эффективного площадь сопротивления как заземляющего электрода, так и вспомогательного токового электрода.Лучший способ узнать, находится ли вспомогательный потенциальный стержень Y за пределами эффективных областей сопротивления, — это переместить его между X и Z и снять показания в каждом месте. Если вспомогательный потенциальный стержень Y находится в зоне эффективного сопротивления (или в обеих, если они перекрываются, как на рисунке 14), при его перемещении полученные показания будут заметно отличаться по величине. В этих условиях невозможно определить точное значение сопротивления заземления.

С другой стороны, если вспомогательный потенциальный стержень Y расположен за пределами эффективных областей сопротивления (рисунок X), когда Y перемещается вперед и назад, вариация показаний минимальна.Полученные показания должны быть относительно близки друг к другу и являются наилучшими значениями сопротивления заземления X. Показания должны быть нанесены на график, чтобы гарантировать, что они лежат в области «плато», как показано на рисунке 15. Эту область часто называют. как «62% площади».

Измерение сопротивления заземляющих электродов (метод 62%)

Метод 62% был принят после графического рассмотрения и после реальных испытаний. Это наиболее точный метод, но он ограничен тем фактом, что тестируемая земля представляет собой единое целое.

Этот метод применяется только тогда, когда все три электрода находятся на прямой линии, а земля представляет собой один электрод, трубу или пластину, как на рисунке 16.

Рассмотрите рисунок 17, на котором показаны площади эффективного сопротивления (концентрические оболочки) заземляющего электрода X и вспомогательного токового электрода Z. Области сопротивления перекрываются. Если бы показания были сняты путем перемещения вспомогательного потенциального электрода Y либо к X, либо к Z, тогда разница показаний была бы большой, и нельзя было бы получить показания в разумном диапазоне допуска.Чувствительные области перекрываются и постоянно действуют, увеличивая сопротивление по мере удаления Y от X.

Теперь рассмотрим рисунок 18, на котором электроды X и Z достаточно разнесены, чтобы области эффективного сопротивления не перекрывались. Если мы построим график измеренного сопротивления, мы обнаружим, что измерения сбиваются, когда Y находится на 62% расстояния от X до Z, и что показания по обе стороны от начального значения Y (62%), скорее всего, будут в пределах установленный диапазон допуска.Этот диапазон допуска определяется пользователем и выражается как
процента от начального показания +/- 2%, +/- 5%, +/- 10% и т. Д.

Расстояние между вспомогательными электродами

Нет определенного расстояния между Могут быть заданы X и Z, поскольку это расстояние зависит от диаметра испытуемого стержня, его длины, однородности испытуемого грунта и, в частности, от эффективных площадей сопротивления. Однако приблизительное расстояние можно определить из следующей таблицы, которая дается для однородной почвы и электрода диаметром 1 дюйм (для диаметра ½ дюйма уменьшите расстояние на 10%).

Измерение сопротивления заземления при помощи клещей

В отличие от метода падения потенциала (трехточечный), который требует, чтобы заземляющий стержень или тестируемая система были отключены от энергосистемы, этот метод измерения требует, чтобы соединение между тестируемым стержнем подключение электросети к земле. В результате метод предлагает возможность измерения сопротивления без отключения заземления. Он также предлагает преимущество включения заземления и общего сопротивления заземляющего соединения.

Принцип работы

Обычно заземленную систему общей распределительной линии можно смоделировать как простую базовую схему, как показано на рисунке 29, или как эквивалентную схему, показанную на рисунке 30. Если напряжение E приложено к любому измеренному заземляющему элементу Rx через специальный В трансформаторе ток I течет по цепи, что может быть представлено следующим уравнением:

Суть этого состоит в том, что заземляющий электрод для типичной заземленной электрической системы i параллелен заземляющим стержням и стыковым заземлениям на каждом трансформаторе. и столб, который находится на стороне линии обслуживания, для которого вы тестируете землю.Все параллельные заземления выше по потоку становятся очень и очень малым параллельным сопротивлением по сравнению с сопротивлением стержня, на котором вы опираетесь (R _x ).

Если R _x и R ₁ , и R ₂ …. все примерно одинаковой величины, а n — большое число (например, 200), тогда _x R будет намного меньше, чем

Например, если R _x , R ₁ , R ₂ , R ₃ и т. Д. Все равны 10 Ом и n = 200, тогда:

В этом примере мы видим, что до тех пор, пока количество заземляющих стержней в системе электроснабжения велико (и проверяемый стержень подключен к ним), то эквивалентное сопротивление боковых стержней линии (.05 Ом) незначительно по отношению к измеряемому сопротивлению заземления (10 Ом).

E / I = Rx установлен. Если I определяется при постоянном значении E, можно получить измеренное сопротивление заземляющего элемента. Снова обратитесь к рисункам 29 и 30. Ток подается на специальный трансформатор через усилитель мощности через генератор постоянного напряжения 1,7 кГц. Этот ток обнаруживается детекторным трансформатором тока. На частоте 1,7 кГц сигнал усиливается фильтрующим усилителем. Это происходит перед аналого-цифровым преобразованием и после синхронного выпрямления.Затем он отображается на жидкокристаллическом дисплее.

Фильтр-усилитель используется для отсечки как тока земли на промышленной частоте, так и высокочастотного шума. Напряжение обнаруживается катушками, намотанными на трансформатор тока впрыска, который затем усиливается, выпрямляется и сравнивается компаратором уровня. Если зажим на CT не закрыт должным образом, и на ЖК-дисплее появляется индикация OPEN или OPEN.

Хотя точность клещей для тестеров сопротивления заземления хороша для многих сценариев, но имеет свои ограничения.Например, если условия заземления на стороне линии неизвестны (на этом основана теория работы клещевого тестера) или если в системе электроснабжения не так много заземлений на стороне линии (заземления полюсов), тогда трехточечный падение потенциального испытания должно быть выполнено.

Перед тем, как использовать и полагаться на данные любого измерительного оборудования, убедитесь, что оно откалибровано и сертифицировано. Если вы этого не сделаете, данные, которые он предоставляет, могут оказаться бесполезными.

Это обсуждение методов тестирования сопротивления заземления было взято из не защищенного авторским правом материала из рабочей книги AEMC Instruments «Общие сведения о тестировании сопротивления заземления», издание 6.0.

В чем разница между PE и FG?

Правильное заземление необходимо для электрических устройств по разным причинам, но зачем мы это делаем?

Моим первым неудачным опытом работы с электричеством было поражение электрическим током от розетки переменного тока. Я помню, как мое тело вибрировало около секунды. Излишне говорить, что я держался подальше от электричества, пока мне не пришлось подключать продукты, чтобы смоделировать реальные сценарии работы с клиентами в полевых условиях. Именно тогда я узнал, насколько на самом деле важно заземление.

Почему земля?

• Предотвратить повреждение или травмы
• Защита от электрической перегрузки
• Стабилизировать уровни напряжения

Правильное заземление может предотвратить поражение электрическим током людей, работающих с электричеством. Электричество всегда проходит самый простой путь от напряжения до земли.

Пример стиральной машины ниже иллюстрирует концепцию пути тока в приборе, который не заземлен, а не заземлен.

Когда устройство не заземлено, ток утечки, генерируемый внутри устройства, становится потенциалом, который просто ищет путь к земле. Как только человек прикоснется к прибору и у него появится свободный путь к земле, он станет заземляющим проводом, и ток пройдет через человеческое тело, а затем на землю. Не знаю, можете ли вы сказать, но у нее не счастливое лицо.

Когда прибор заземлен, ток утечки теперь имеет менее устойчивый путь к земле, чем человеческое тело, поэтому ток утечки пропускает человеческое тело и проходит через заземляющий провод в вилке переменного тока, который имеет свой собственный путь к земле.Теперь у нее счастливое лицо.

Зачем нужно заземлять двигатели?

Ну, во-первых, заземление требуется практически для всех электродвигателей. Национальный электрический кодекс (NEC), раздел 430-L, определяет условия заземления двигателя.

Электроэнергия течет через обмотки двигателя, которые обычно изолированы от других частей двигателя. Потенциально опасная ситуация возникает при выходе из строя изоляции. В этот момент корпус двигателя может стать проводником при том же напряжении, подаваемом на двигатель.Любое прикосновение к корпусу двигателя и заземленной поверхности может стать причиной травмы или чего-то еще хуже. После заземления двигателя избыточное напряжение будет безопасно заземлено.

Поражение электрическим током или, что еще хуже, поражение электрическим током может произойти, если клемма PE двигателя не заземлена. Сила тока от 0,1 до 0,2 ампер потенциально может убить человека.

Угроза переменного тока широко варьируется в зависимости от его частоты, тогда как постоянный ток просто становится более опасным по мере увеличения уровней напряжения и тока.Вот таблица OSHA, в которой описан потенциальный ущерб.

Что означают «PE» и «FG»?

PE — Защитное заземление

В Великобритании это называют «заземлением». В США мы называем это «заземлением». Они означают одинаковый электрический потенциал 0 В. Назначение полиэтилена — защита от поражения электрическим током и возгорания из-за тока утечки.

Если раньше для заземления двигателя использовался один из четырех болтов или винтов, то теперь предлагаются специальные винтовые клеммы для упрощения реализации.

FG — Заземление рамы

Это также известно как «земля шасси». Назначение FG — защита от электрических помех, которые могут искажать сигналы и вызывать сбои в работе.

Примеры клемм PE

Клемма PE может быть винтовой клеммой двигателя или винтовой клеммой драйвера. И двигатель, и привод необходимо заземлить.

Примеры: клеммы PE

На этом примере установки двигателя и драйвера, а также на схеме подключения ниже показано, где заземление PE необходимо в конфигурации системы шагового двигателя.