Як провести розрахунок заземлення – побутові випадки, необхідні для влаштування ефективного захисту

Як провести розрахунок заземлення

Питання заземлення побутової електротехніки більшості обивателів здається другорядним і необов’язковим, адже не так давно в електропроводці будинків навіть не передбачалася прокладка заземлюючого проводу. В наш час кількість побутових електроприладів в кожній родині значно зросла, збільшилася їх енергоспоживання, значить, зросло навантаження на електромережу. Ігнорувати очевидне було б верхом безвідповідальності, тому сучасні вимоги електробезпеки регламентують норми, згідно з якими захисного заземлення підлягають всі побутові електроприлади потужністю понад 1,3 кВт. Таким чином, якщо навіть заземлення не передбачено спочатку, то воно повинно бути облаштовано власними силами, що, перш за все, передбачає розрахунок заземлення. Кожному, хто зіткнувся з подібною проблемою важливо розуміти суть того, що відбувається, адже якщо розрахунок заземлення онлайн виконає програма на комп’ютері, то розуміння основних принципів електротехніки простому користувачеві цей розрахунок не додасть. Відповідального за життя і здоров’я своїх близьких користувачеві, безсумнівно, буде корисна нижчевикладена інформація. Вона допоможе утвердитися в необхідності облаштування заземлення, що в кінцевому підсумку, дозволить уникнути неприємних і небезпечних моментів під час експлуатації електроприладів у побуті. Розглянемо необхідні формули розрахунків, постараємося розібратися в специфіці питання найбільш докладно.

 

зміст

• Приклад роботи програми
• Розрахунок опору заземлення
• Розрахунок контуру заземлення

 

В процесі роботи електричних пристроїв на їх токопроводящем корпусі з’являється напруга, обумовлене проходженням струму по обмотках трансформаторів або електродвигунів. Навіть якщо корпус не має прямого підключення до силової лінії, на ньому утворюється напруга, викликане електромагнітним полем від таких струмів. Щоб відвести напруга з корпусу електроприладу, його необхідно з’єднати з землею, тобто заземлити.

Розглянемо, комп’ютерний розрахунок заземлення – приклад роботи програми Elcut.

Приклад роботи програми

Як бачите, розрахунок заземлення програма виконує віртуозно, але спочатку варто розібратися з особливостями роботи програми.

Розглянемо технічну доцільність заземлення на прикладі роботи сучасних телевізорів і мережевих фільтрів. В сучасних телевізорах є пристрої аварійного відключення при перенапруженні, для забезпечення його роботи потрібно заземлення, в іншому випадку пристрій не реагуватиме на перевищення допустимих параметрів напруги, що стане причиною поломки дорогого приладу. Мережеві фільтри для підключення комп’ютерів також вимагають для ефективної роботи пристрою заземлення, в іншому випадку фільтр буде працювати як простий подовжувач.

Крім технічної необхідності заземлення існує більш важливе завдання – безпека експлуатації електроприладів. Для наочності розглянемо поширену ситуацію: холодильник стоїть поруч з батареєю, прилад не заземлений належним чином і на корпусі виникло невелика напруга, близько 50-100 В, доросла людина доторкнувшись до корпусу, можливо, навіть не відчує будь-якого дискомфорту, але якщо до корпусу приладу доторкнеться дитина, одночасно доторкнувшись (випадково або навмисно) до батареї центрального опалення, то він виявиться між заземленим провідником (батареєю) і джерелом напруги (холодильник) в результаті електричний ланцюг замкнеться через тіло дитини. Проходження струму через дитячий організм може призвести до незворотних наслідків, тому до пристрою захисного заземлення необхідно ставитися вкрай серйозно.

В сучасних багатоповерхівках виконання заземлення не складе великих труднощів. Електропроводка в таких будинках вже включає в себе заземлення, прокладений паралельно з силовою лінією. Для безпечної роботи електроприладів досить буде встановити і правильно підключити трьохконтактного розетку.

У тих будинках, де заземлення ланцюга розеток не було передбачено при будівництві, його можна зробити власноруч, якщо щиток з лічильниками знаходиться в під’їзді на сходовій клітині. В такому щитку заземлення або нуль (в залежності від схеми електроживлення будинку – чотирьох або п’ятипровідні) приєднаний до металевого корпусу щитка, для підключення до нього необхідно знайти лише вільну клему на корпусі. При цьому повинна дотримуватися правило – кожен заземлення повинен під’єднуватися окремим гвинтом.

А ось влаштувати, таким чином, заземлення або занулення в старій «хрущовці» навряд чи вийде, використання робочого нульового проводу з метою занулення заборонено, для цього необхідний окремий заземлювач. В якості заземлювачів можуть використовуватися природні струмопровідні конструкції, що мають безпосередній контакт із землею і спеціально створені пристрої, іменовані штучними заземлювачами. Природними заземлювачами можуть служити: арматура фундаменту, водопровідні труби (крім системи опалення), зовнішня металева оболонка броньованих кабелів (крім алюмінієвої). Штучні заземлюючі пристрої бувають вертикальні і горизонтальні. Тобто проводитися в у вигляді вбитих в грунт металевих стрижнів, з’єднаних між собою зварним способом проводить смугою, або у вигляді металевих електродів прокладених в землі горизонтально, нижче рівня промерзання грунту.

Розрахунок опору заземлення

Для пристрою ефективного заземлення необхідно провести попередні розрахунки, головним числовим параметром заземлюючого контуру є його опір, сучасні правила улаштування електроустановок регламентують його значення не більше 8 Ом в мережі з напругою 220 В і 4 Ом при напрузі 380 В. Дані параметри опору контуру повинні дотримуватися під всі пори року. Природно, що при меншій напрузі допустимо більше значення опору, так як завданням заземлення є забезпечення безпеки людей під час зіткнення з корпусом електроустановки в разі потрапляння на нього фазної напруги.

При меншому опорі заземлення на корпусі приладу виявиться менша частина електричного потенціалу. Вимірювання опору заземлення проводиться спеціальними вимірювачами.

Розрахунок контуру заземлення

Розрахунок контуру заземлення виробляється на основі вимірювання питомого опору грунту, це характеристика, яка визначає рівень електричної провідності землі. Питомий опір грунту залежить від його щільності, хімічного і механічного складу, температури і вологості. З цього видно, що даний показник буде істотно відрізнятися при різних погодних умовах і в різні пори року, тому для розрахунків беруться найбільші сезонні показники питомої опору.

Розрахунок опору вертикального одиночного заземлювача здійснюється за формулою:

де:

R₁ – розраховується опір одиночного стрижня (Ом)

Π – константа (3,141592)

ρ – питомий опір ґрунту (Ом • м)

L – довжина стержня заземлювача (м)

ln – натуральний логарифм

T – відстань від середини стрижня до поверхні землі (м)

d – діаметр стержня (м)

Для розрахунку опору заземлювача складається з декількох однакових стрижнів і знаходяться на одній глибині використовується наступна формула:

де:

R – розраховується опір заземлювача складається з декількох стрижнів

R₁ – опір одиночного стрижня (Ом)

K₁ – коефіцієнт взаємного впливу електродів

N – кількість стрижнів в заземлителе

Коефіцієнт взаємного впливу електродів залежить від відстані між електродами, пам’ятайте, що воно не повинно бути меншим їх довжини. Оптимальним вважається відстань, рівну 2,2 довжини стрижнів. З’єднання стрижнів в багатоелектродного заземлителе виробляють металевою смугою перетином 150 мм 2.

Як видно з вищенаведених формул, загальний опір заземлювача залежить від питомого опору грунту і довжини електродів, т. Е. Чим більше електричний опір ґрунту, тим довше повинні бути електроди в заземлителе. Якщо характер грунтів не дозволяє вбити довгі електроди, їх необхідно використовувати в більшій кількості, а в сильно кам’янистих скельних породах, можливо, доведеться застосувати горизонтальні або електролітичні заземлювачі