Obsługiwane urządzenia elektryczne muszą być uziemione. W zależności od celu może działać lub chronić. Pierwszy służy do prawidłowego działania urządzeń, a drugi do ochrony ludzi. Zasada działania jednego i drugiego jest inna.
Główne cele i zadania uziemienia
Gleba jest w stanie zneutralizować prąd elektryczny, ponieważ stopień jego napięcia wynosi zero. Opór jest głównym wskaźnikiem urządzenia uziemiającego, za pomocą którego można ocenić jego jakość i zdolność do spełnienia jego celu. Specyficzna odporność zależy od składu gleby, obecności w niej substancji chemicznych - kwaśnych lub zasadowych, wilgoci, kruchości. W zależności od składu gleby może być konieczne użycie specjalnego zestawu uziemiającego lub całkowitej wymiany gruntu w celu poprawnego działania urządzeń uziemiających.
Uziemienie to połączenie dowolnego urządzenia, instalacji elektrycznej lub części sieci z urządzeniem uziemiającym. Jest to przewodnik uziemiający i przewodniki uziemiające, przez które prąd przepływa do ziemi i jest neutralizowany.
Może być kilka uziemników. W obwodzie rozproszonym są one rozmieszczone wokół obwodu obiektu, którego sieć elektryczna musi być zabezpieczona. Część przewodząca (przewody uziemiające) jest zwykle wykonana z metalu. Dostarczane są do nich elektrody uziemiające, które mają bezpośredni kontakt z glebą.
Urządzenie uziemiające jest zamontowane na obwodzie. Pętla uziemienia to szereg przewodników elektrod, które zatykają się w ziemi. Ich długość wynosi 3 metry, znajdują się w niewielkiej odległości od siebie. Poziomy pasek metalowy stosuje się jako związek, który układa się w glebie na płytkiej głębokości do 1 metra. Połączenie z elektrodami odbywa się za pomocą konwencjonalnego spawania. W specjalnych zestawach uziemiających części wyposażenia są gwintowane, co nie wpływa na właściwości robocze.
Uziemienie robocze jest konieczne w następujących przypadkach:
- Ochrona sprzętu przed elektrycznością statyczną. Procesy zachodzące w naturze, takie jak błyskawica, mogą wpływać na prąd płynący w obwodzie, w wyniku czego sprzęt może zostać uszkodzony. Elektrody zainstalowane w ziemi rozładowują nadmiar prądu.
- Ochrona sieci przed zwarciami.
- Ochrona przed przepięciami.
Przykładem uziemienia jest piorunochron połączony z elektrodami. Szczególnie istotne w generatorach, transformatorach.
Zasada uziemienia ochronnego
Uziemienie ochronne to zestaw środków, które mają na celu ochronę sprzętu i osób, które z nim pracują. Służy do eliminacji zakłóceń elektromagnetycznych pochodzących z pobliskiego urządzenia, a także do neutralizacji zakłóceń podczas przełączania obwodu zasilania.
Ochrona przed piorunami
Medium powietrzne jest sekcją o wysokiej rezystancji, ale wyładowanie ma moc przekraczającą tę rezystancję, dlatego się przez nią przebija. W drodze z górnych warstw atmosfery na ziemię błyskawica wybiera obszary o najmniejszym oporze - obszary mokre, ściany, drzewa i krople wody.To tłumaczy fakt, że wyładowania często wpadają na drzewo - ma mniejszy opór niż otaczające go powietrze. Po wejściu do budynku prąd przepływa również przez obszary o najmniejszym oporze - są to metalowe rury, urządzenia elektryczne lub ich części metalowe, mokre ściany. Jeśli urządzenie nie jest uziemione, dotknięcie go w trakcie ładowania może być śmiertelne.
Kiedy piorunochron jest zainstalowany na dachu, ładunek wchodzi do niego, a następnie przesuwa się na ziemię i jest neutralizowany. Ważne jest, aby prądy nie rozprzestrzeniały się wewnątrz obiektu, dlatego materiały stosowane do wyposażenia gruntu mają niską rezystancję. Zgodnie z zasadami nie powinien przekraczać 4 omów. Sam piorunochron musi być podłączony do elektrod w ziemi.
Ochrona przed przepięciami
Sprzęt elektroniczny jest wrażliwy na skoki napięcia lub silne instalacje elektryczne działające w promieniu. Nagłe uderzenie pioruna w pobliżu może uszkodzić elektronikę.
Na przykład: podczas burzy może wystąpić nadmierny ładunek w miedzianym kablu, z którym połączone są domy i przez które przepływa prąd. Ładunek o zwiększonej wielkości może zniszczyć kabel. W takim przypadku na linii zasilającej umieszcza się SPD - urządzenie przeciwprzepięciowe, dzięki któremu nadmiar ładunku trafia do ziemi.
Ochrona ludzi
Obudowy urządzeń, wszystkie elementy metalowe są w stanie przewodzić prąd. Jeśli dotkniesz nieuziemionego urządzenia, w którym zgromadził się ładunek elektrostatyczny, możesz doznać silnego uderzenia. Wpłynie to przede wszystkim na układ sercowo-naczyniowy i nerwowy. Gumowe buty, gumowane rękawice, absolutnie suchy pokój pomagają zmniejszyć wpływ, ale ludzie rzadko chodzą po mieszkaniu lub biurze w gumowych butach. Podłączenie trzeciego przewodu do obudowy przyrządu, a następnie podłączenie go do elektrod pozwala na wykorzystanie nadmiaru prądu do ziemi.
W starych budynkach prywatnych i wielomieszkaniowych nie przeprowadzono uziemień, dlatego wszystkie urządzenia elektryczne stanowią potencjalne zagrożenie dla ludzi.
Domowe urządzenia mogą wyglądać następująco: przewód jest podłączony do korpusu urządzenia, który jest wyświetlany na ulicy i podłączony do metalowego produktu wbijanego w ziemię (rura, narożnik, wiadro, armatura). Produkty te są dobrymi przewodnikami prądu, w przeciwieństwie do ludzkiego ciała, dlatego prąd wybiera metal i wchodzi w ziemię.
Różnica uziemienia roboczego od ochronnego
Uziemienia roboczego i ochronnego zgodnie z zasadami bezpieczeństwa nie należy łączyć z obiegiem wody. Podczas wyładowań atmosferycznych urządzenia elektryczne mogą ulec uszkodzeniu, a uziemienie ochronne nie będzie działać.
W funkcjonalnym (roboczym) obwodzie uziemiającym wszystkie struktury przewodzące prąd są podłączone do elektrod zainstalowanych w ziemi. Do prawidłowego działania uziemienia stosuje się również bezpieczniki, które pod napięciem same się psują i ulegają awarii.
Uziemienie robocze jest wyposażone w przypadku, gdy instrukcje producenta i wymagania chroniące to urządzenie są dołączone do urządzeń.
Wymagania dotyczące ochronnego urządzenia uziemiającego są większe, ponieważ ma on ważniejsze zadania: ratowanie życia ludziom.
| Cel działającego urządzenia uziemiającego | Cel uziemienia ochronnego |
| Urządzenia dużej mocy | Urządzenia trójfazowe o mocy poniżej 1 kW |
| Elektroniczny sprzęt wrażliwy | Urządzenia jedno i dwufazowe, które nie mają kontaktu z ziemią |
| Urządzenia medyczne | Urządzenia o mocy większej niż 1 kW |
| Technologia elektroniczna będąca nośnikiem ważnych informacji | W obwodach z bezpiecznikiem z przewodem neutralnym |
Najbardziej niezawodne uziemienie znajduje się w obwodzie elektrycznym domu. Kable pasujące do każdego gniazdka muszą być trójżyłowe.Trzeci rdzeń łączy się z ziemią i usuwa elektryczność statyczną, a także zapobiega przedostawaniu się zwarć i wyładowań atmosferycznych do budynku.
Wymagania dotyczące uziemienia ochronnego
Aby instalacje uziemiające spełniały swoje funkcje, muszą spełniać określone parametry i instrukcje producenta sprzętu.
Niuanse wpływające na funkcjonalność:
- Odporność na glebę ze względu na jej właściwości fizykochemiczne. Mokra glina, wióry grafitowe, torf, słone bagna lub woda morska przewodzą najlepszy prąd. Gorzej - suchy piasek lub twarde skały - granit, kruszony kamień, kwarc, asfalt, beton.
- Obszar kontaktu elektrody uziemiającej z glebą. Im większy obszar, tym bardziej sprzyjające warunki są tworzone dla przepływu prądu, tym szybciej to się dzieje. Możesz zwiększyć powierzchnię, instalując większą liczbę elektrod wzdłuż obrysu budynku. W takim przypadku są one połączone ze sobą stalową płytą w jedną całość. Jeśli zwiększysz rozmiar jednej elektrody, całkowity obszar również się zwiększy. Zainstalowanie pionowego metalowego konturu pomaga zwiększyć powierzchnię, jeśli niższe warstwy gleby mają większy opór niż warstwy powierzchniowe.
Ponieważ trudno jest osiągnąć idealną odporność na glebę, urządzenia są tworzone na podstawie jego cech. Każda instalacja elektryczna ma własne standardy odporności dla urządzeń uziemiających. Na przykład w przypadku podstacji elektrycznej o napięciu większym niż 100 kW rezystancja nie powinna przekraczać 0,5 oma, aw przypadku sieci domowej z systemem TT, a także zastosowania automatycznego wyłączania - do 500 Ω.
Metalowe uziemniki nie powinny być pokryte materiałami lakierniczymi. Czasami jako urządzenie uziemiające stosuje się podziemną część budynku ze strukturami metalowymi - beton przewodzący elektryczność ze zbrojeniem w środku. Nie używaj metalowych rur gazowych do rozwiązania problemu z uziemieniem.
Zgodnie z zasadami instalacji elektrycznej uziemienie obejmuje:
- Sieci o napięciu wyższym niż 380 V.
- Szczególnie niebezpieczne instalacje zewnętrzne.
Części urządzeń podlegające uziemieniu i uziemieniu:
- Obudowy do urządzeń elektrycznych.
- Wtórne uzwojenie transformatora.
- Napędy urządzeń elektrycznych.
- Tablice rozdzielcze, ramy szafek.
- Metalowe urządzenia budowlane.
- Kabel z płaszczem żelaznym.
Jeśli napięcie nie przekracza 42 V AC lub 110 V DC, uziemienie nie jest wymagane.
Uziemienie gospodarstwa domowego
Większość wypadków domowych obejmuje dotknięcie urządzenia, które ma uszkodzenie izolacji. Ciało ludzkie w tym przypadku jest przewodnikiem prądowym. Elektryczne płyty kuchenne, pralki i zmywarki, grzejniki, kuchenki mikrofalowe, kotły, komputery PC, zmywarki do naczyń - wszystko to są konstrukcje metalowe, które dobrze przewodzą prąd i bez uziemienia mogą być szkodliwe dla zdrowia.
Zwarcie - jest to kontakt przewodów fazowych i neutralnych w sieci, co prowadzi do zadziałania zabezpieczenia awaryjnego i odłączenia urządzenia od zasilania. Najczęściej nie jest to zwarcie, ale upływ prądu, który gromadzi się w obudowie sprzętu gospodarstwa domowego. Może to spowodować porażenie prądem.
Dla bezpieczeństwa ludzi konieczne jest zainstalowanie gniazd ze stykami uziemiającymi. Kabel trójżyłowy musi być podłączony do gniazdka. W systemie dwurdzeniowym i trzyżyłowym uziemienie jest wyposażone na różne sposoby - od skrzynki przyłączeniowej lub panelu elektrycznego.
Nie należy używać rur gazowych, wodnych ani centralnego ogrzewania jako elektrody uziemiającej.
Operacja uziemienia w przypadku awarii elektrycznej
Nieprawidłowe działanie sprzętu oznacza uszkodzenie izolacji i wystąpienie fazy w obudowie instrumentu.Jeśli części urządzenia są pod napięciem, ale nie mają ochrony w postaci uziemienia i wyłącznika różnicowoprądowego, osoba nieświadoma zagrożenia może zostać porażona prądem.
W drugim przykładzie wykonania prąd upływu może nie być znaczący, urządzenie zabezpieczające sprzęt nie zareaguje na napięcie i nie wyłączy urządzenia. Osoba może otrzymać niewielki cios.
Jeśli obudowa nie jest uziemiona, ale RCD jest zainstalowany, będzie działał 0,02 sekundy po tym, jak osoba dotknie korpusu urządzenia. Ten czas nie wystarczy, aby zaszkodzić zdrowiu.
Najbardziej skutecznym obwodem pod względem bezpieczeństwa jest obecność uziemienia i wyłącznika różnicowoprądowego. Jeśli nastąpi upływ prądu i dostanie się on do ziemi, RCD zareaguje i wyłączy urządzenie.
Jak oblicza się parametry głównych elementów uziemiających
Obliczanie parametrów urządzenia uziemiającego odbywa się zgodnie ze wzorami. Elementami początkowymi są:
- odporność gleby na tym obszarze;
- długość, grubość, średnica elektrod, a także ich liczba.
W praktyce we wszystkich przypadkach występują rozbieżności z planowanym planem pracy, ponieważ wskaźnik gruntu należy poddać dokładniejszej analizie. Jest to prawie niemożliwe: na 100 metrach kwadratowych musisz wywiercić około 100 min kopalni o głębokości do 10 m, aby ocenić warstwy gleby, jej skład i włączenie pierwiastków - gliny, wapienia, piasku i innych składników.
Instalacja urządzeń uziemiających odbywa się zgodnie z główną zasadą uziemienia: obecność marginesu bezpieczeństwa, mając uśrednione wartości parametrów. Im niższy opór, tym lepiej dla wszystkich urządzeń elektrycznych i ludzi.
Instalacja uziemiająca
Elektrody pionowe efektywniej spełniają swoje funkcje, ponieważ można je instalować na dużej głębokości. W przypadku poziomego układania na płytkiej głębokości opór wzrasta, szczególnie w zimie, gdy górne warstwy ziemi zamarzają.
W przypadku elektrod stosuje się szpilki, których długość jest większa niż 1 metr (zwykle 1,5 m). Takie konstrukcje łatwo wbija się w ziemię konwencjonalnym młotem, połączenie wykonuje się w płaszczyźnie poziomej o głębokości co najmniej 0,5 m.
