Контур заземления

Принцип действия и цели заземления

Большая часть загородного сектора получает электропитание от сети переменного тока 220 вольт. Электрическая цепь существует за счет двух проводников — фазового и нулевого. Электроприборы оснащены защитными устройствами и изоляцией, помогающими избежать попадания напряжения на металлические части их корпусов. Однако вероятность появления там напряжения все же исключить нельзя, поскольку изоляционный слой иногда пробивается током, а элементы приборов выходят из строя.

Попав на корпус, электричество представляет угрозу жизни и здоровью человека, который прикоснется к поверхности прибора. Особенно опасно, если рядом с источником тока расположены предметы, выполняющие роль естественных заземлителей (металлические трубы, элементы конструкции здания и т.п.). При касании заземлителей происходит размыкание цепи, и ток направляется в сторону наименьшего потенциала, то есть в человека.

Для понимания принципа заземления и его важности вполне достаточно знаний в пределах школьного курса физики. Одно из физических свойств тока состоит в том, что он всегда находит проводник с наименьшим сопротивлением

Таким образом, для обеспечения безопасности человека нужно создать магистраль, в которой сопротивление будет значительно меньшим, чем в человеческом теле.

Сопротивление тела человека в среднем составляет 1000 Ом (хотя данная величина существенно отличается в зависимости от обстоятельств). Имеются сложные расчеты необходимой для заземления величины сопротивления, согласно которым оптимальной величиной являются 30 Ом (для бытовой электротехники). Если же речь идет о молниезащите частного дома, предпочтительная величина — 10 Ом.

Задачи заземления:

1. Гарантированный отвод в землю напряжения с токопроводящих предметов.
2. Выравнивание потенциалов всех объектов, находящихся в дачном доме.
3. Создание условий для правильной работы всех систем электробезопасности, в том числе автоматов, устройств защитного отключения и плавких предохранителей.
4. Избежание ситуаций, когда на корпусах электробытовой техники скапливаются статические заряды.
5. Сохранение в исправном состоянии электроаппаратуры. К примеру, функционирование импульсных блоков питания на компьютерной технике нередко сопряжено с наведением напряжения на системные блоки. В результате разряда происходит поломка электронных компонентов и потеря информации.

Крупная бытовая техника обязательно должна быть защищена заземлительной системой:

1. Бойлер изготавливается из нержавейки, которая отрицательно реагирует на блуждающие токи, отводимые заземлением. При появлении блуждающего тока человек подвергается серьезной опасности: удар возможен во время приема душа или обычного касания бойлера.
2. Стиральная машина. Аппарат отличается высокой электрической емкостью, возникающей из-за повышенной влажности в помещении.
3. Компьютер. Блок питания устроен так, что рабочая утечка в этом элементе бывает даже выше, чем у стиралки.
4. Электроплита. Этот вид бытовой техники отличается высокой мощностью, следствием чего является повышенный риск пробоя.

Это интересно: Установка счетчиков электроэнергии — особенности монтажа

Для чего нужен контур заземления?

Заземление – это устройство специальной конструкции, которое будет соединяться с землей (грунтом). В таком случае в такое соединение включают электрические приборы, которые в нормальном своем состоянии не находятся под напряжением. А вот при нарушении условий эксплуатации или иных причин приведших к повреждению изоляции – оно может возникнуть

Поэтому так важно соблюдать нормы заземления контура заземления

Все дело заключается в следующем – ток всегда стремиться туда, где находиться наименьшее сопротивление. Так при нарушении в оборудование происходит выход тока на корпус изделия. Техника начинает работать с перебоями и постепенно приходить в негодность. Но намного страшнее другое – при прикосновении к такой поверхности, человек получает такой разряд, что просто погибает.

Но при использовании – контура заземления будет происходить следующие. Напряжение будет распределяться между существующим контуром и человеком. Вот только контур заземления в данном случае будет обладать меньшим сопротивлением. И это значит, что человек хоть и почувствует неудобство, но все же весь основной ток уйдет через контур в грунт.

Распространенные ошибки при выполнении монтажных работ

Есть ряд характерных недочетов, которым подвержены люди, не являющиеся специалистами. Если их знать, можно избежать возможных ошибок. В перечень входит:

1. Обработка электродов защитой от влаги. Некоторые их просто красят, не отдавая себе отчет в том, что лакокрасочный слой исключает проводимость. Отдача электроэнергии не происходит, система не выполняет положенной функции.
2. Отказ от сварки. Сварочный аппарат стоит дорого, аренду платить не хочется, и появляется ошибочное мнение, что штыри со связью можно соединить болтами. Такой крепеж сохранить электропроводность не больше одной-двух недель. Коррозия станет причиной выхода из строя.
3. Попытки «вынести» наружный контур как можно дальше от жилого здания. В результате снижается пропускная способность, так как увеличивается суммарное сопротивление системы. Это происходит, так как ввод слишком большой, и становится препятствием для движения электронов.
4. Экономия на профиле и проводах. Недостаточное сечение будет работать до первого случая. Затем провода или другие элементы попросту перегорают, и хорошо, если до этого момента заземление выполнит работу. В следующий раз пагубные последствия замыкания неизбежны.
5. Применения меди и алюминия. Опять же к подобному решению прибегают во имя экономии. Часто жилы есть в гараже, мастерской, кладовке. Но при подключении таких проводников сварка невозможна, а значит, коррозия со временем выведет цепь из строя.

Как только появился повод думать, что есть проблема, и заземление не работает, выясните, в чем проблема. Немедленно ее устраните. Только в этом случае можно гарантировать безопасность имущества и здоровья членов семьи. Надежда, что угроза не возникнет – пожалуй, самая большая ошибка. Именно поэтому в частных домах случают пожары, страдают люди, ломается бытовая техника.

ПолезноБесполезно

Виды контуров заземления

Земля в состоянии «принять» практически любое количество электроэнергии. Но для этого необходимо не только знать, как заземлить, но и понимать величину параметров элементов системы. Внутренний контур дома принимает нагрузку первым. Затем ток устремляется к электродам, закопанным в грунт. Они в свою очередь должны быть правильно размещены и соединены. Тогда «уход» тока будет мгновенным, а значит, быттехника не успеет перегореть, и взрослые, дети и питомцы не станут жертвой поражения электричеством.

Треугольник – замкнутый контур

В данном случае отвод тока реализуется при помощи трех штырей. Их жестко соединяют железными полосами, которые становятся ребрами равнобедренного треугольника. До того, как заземлить дом таким способом, необходимо разобраться в геометрических пропорциях. Действуют следующие правила:

1. Количество штырей, полос – по три.
2. Штыри монтируются в углах треугольника.
3. Длина каждой полосы равна длине прута.
4. Минимальное заглубление всей конструкции – о,5 м.

Конструкцию собирают до монтажа заземления на поверхности. Самое надежное соединение – сварное. Шина изготавливается из полосы достаточного сечения.

Линейный

В данном случае также используют три электрода, которые вбивают в землю. Точки размещения формируют прямую линию или полукруг. Общие габариты достаточно большие, и такой способ применяют на участках достаточной площади. Расстояние между штырями должна быть равна заглублению или превышать его в полтора раза. Часто спрашивают, как заземлить здание, если в нем несколько квартир? Нужно просто увеличить число электродов. Главное выдержать расстояние между ними.

Размещать их можно в форме треугольника, квадрата, прямоугольника, круга. Основное преимущество данной типа заземлителя – надежность. Все штыри соединяются между собой полосой. Со временем под действием грунтовых и паводковых вод, металл поддается коррозии. С годами возможен разрыв связей между электродами. Но система все равно будет функционировать, пока шина остается подсоединенной к конструкции. Однако отсоединенный участок больше не работает, и для ремонта придется раскапывать участок и менять элементы, устранят разрыв, счаливать связи.

Устройство и типы контуров

Расчет заземления

Стандартный контур заземления изготавливается не только в виде оптимального для большинства условий треугольника; он может иметь форму линии, прямоугольника, угла или даже дуги (овала). При рассмотрении каждой из этих конструкций с точки зрения их сопротивления необходимо отметить следующее:

• Основой конструкции являются забиваемые в землю штыри или стержни;
• Между собой они соединяются нарезанными по длине металлическими полосами (так называемой «металлосвязью»);
• К одному из штырей или к полоске металла приваривается медная шина, прокладываемая в отдельной канавке, как это изображено на приведённом ниже рисунке.

Прокладка шины до конструкции КЗ

Выбор треугольника в качестве основного вида заземлителя объясняется тем, что в этом случае удаётся получить максимальную зону рассеивания при небольшой занимаемой площади. Материальные затраты на такую конструкцию минимальны, а величина сопротивления растеканию в грунте при правильном её обустройстве соответствует нормативам.

Расстояние между штырями треугольного контура обычно выбирается равным длине, а максимальное удаление одного от другого может быть вдвое больше. Так, если штыри заглубляются в землю на 250 сантиметров, оно может достигать 5-ти метров. Лишь при соблюдении этих условий удаётся получить оптимальные характеристики зарытого в землю сооружения.

Линейный контур представляет собой цепочку штырей, вбитых в землю с определённым шагом, равным примерно 5-10 метров (смотрите рисунок далее по тексту).

Линейный распределённый контур

В отдельных случаях, зависящих от условий местности, конструкция сооружается в виде полукруга; при этом штыри располагаются на том же удалении один от другого. В таком распределённом устройстве сопротивление должно быть минимальным именно в точках соприкосновения прутьев с грунтом. Для достижения требуемого показателя Rз штырей забивается как можно больше.

Все остальные типы конструкций являются модификациями описанных выше заземлителей, а предъявляемые к ним требования по сопротивлению стекания являются производными от уже рассмотренных.

Оцинкованная

Для продления срока службы и защиты от воздействия окружающей среды на сталь наносится цинковое покрытие по ГОСТ 9.307-89 «Покрытия цинковые горячие». Стальную полосу предварительно обрабатывают и погружают в емкость с расплавом цинка. Толщина покрытия составляет 40-200 мкм. Чем толще слой, тем больше он способствует увеличению прочности изделия. Усиление покрытия осуществляется повторным погружением полосы в цинковый расплав.

Оцинковка является на данный момент наиболее эффективным и дешевым способом защиты. Нанесение покрытия увеличивает стоимость проката, но срок его службы при этом вырастает. Свойства цинка сохраняются и при небольших повреждениях поверхности. Оцинкованная полоса устойчива к коррозии, упруга, не трескается и имеет аккуратный внешний вид. Она производится из углеродистых и низколегированных марок стали методом продольной резки стального листа и поставляется в виде бухт весом 50-60 кг или хлыстов длиной 5-6 м.

Согласно ПУЭ минимальное сечение заземляющего проводника для установок с напряжением менее 1 кВ равняется 75 мм2. Полоса 4х20 мм является наиболее экономичным решением, которое удовлетворяет этим требованиям. Чаще для изготовления заземляющего контура используется оцинкованная полоса сечением 4х40 мм, 5х40 мм, 5х50 мм. Эти изделия обеспечивают выполнение норм и удобны для монтажа заземления. Один метр полосы 4х40 мм согласно стандарту весит около 1,3 кг. Масса погонного метра также регламентируется ГОСТ 103-2006 и применяется для расчета необходимого количества ленты.