Коробка уравнивания потенциалов

Для того чтобы понять, как осуществляется выравнивание потенциалов, надо разобраться с понятием потенциалы и разницы между ними.

Схема подключения уравнивания потенциалов

Что такое электрический потенциал и разница потенциалов

Для наглядности можно рассмотреть доходчиво на простом примере две металлических монеты, которые нагреть до разных температур:

• Т1 = 100 ̊С;
• Т2 =70 ̊С.

ΔТ = 100 – 70 = 30  ̊С – разница температур будет в 30 градусов.

Если соединить монеты, тепло начнет перемещаться: более нагретая – будет отдавать тепло и остывать, менее нагретая – принимает тепло, разогревается больше. Таким образом, происходит теплообмен до выравнивания температуры на двух монетах.

В нашем случае рассматривается электрический потенциал, монеты или другие предметы можно зарядить электрическим зарядом, в этом случае будет перемещаться не тепло, а заряженные частицы от большего заряда к меньшему заряду, произойдет выравнивание потенциалов до сбалансированного состояния зарядов. Таким образом, временно возникает электрический ток.

Понятие потенциала

В международной системе измерения СИ электрический потенциал измеряют как работу электрического поля по перемещению положительного заряда из определенной точки магнитного поля на бесконечно удаленное расстояние.

Величина потенциала измеряется вольтами:

1В = 1Дж/1Кл, где:

• Дж – энергия магнитного поля, измеряется в Джоулях;
• Кл – величина заряда, измеряется в Кулонах;

Разница между потенциалами двух зарядов, как в случае с нагревом монет, будет:

ΔВ = 100В – 70В = 30В.

Разность потенциалов уравнение

Разницу потенциалов в электрических цепях между двумя токопроводящими поверхностями, чаще всего это бывают провода, корпуса электроустановок, водопроводные тубы, шины заземления, называют напряжением и обозначают буквой «U».

Не вдаваясь в подробности физических процессов, принимается за аксиому, что в промышленных электрических цепях за объект с абсолютно нулевым потенциалом принимается земля. Поэтому напряжение в цепи измеряется относительно заземляющего контура.

Разность потенциалов в сети и угроза для людей

На рабочих местах в офисах, на производственных линиях большое количество электрооборудования. Оно имеет металлические корпуса для экранирования элементов схем от побочных электромагнитных наводок, которые отрицательно влияют на работу оборудования. Заводские станки на производстве по причине производственных условий имеют прочные металлические корпуса и много другого оборудования внутри. Все корпуса обязательно заземляются на общий контур заземления. Промежуточным элементом между общей шиной заземления и элементами, подлежащими заземлению, может быть шина уравнивания потенциалов.

Одним из вариантов, который активно применяется потребителями, считается шина дополнительного уравнивания потенциалов шдуп. Коробки серии шдуп у4 имеют эстетичный вид и удачно вписываются в интерьер.

При замыкании токоведущих частей в приборе на корпус через него начинает проходить ток. Это может произойти при механических повреждениях, деформации металлических листов корпуса или смещения отдельных элементов внутри прибора. Иногда перетирается изоляция проводов, и возникает утечка тока на корпус или короткое замыкание. Когда контакты заземления надежны, сработает защита, или отдельные элементы прибора выйдут из строя, линия будет обесточена. В этих случаях угроза поражения электрическим током исключается. Возникающие токи через корпус будут уходить на заземляющий контур, при нарушении заземления, ненадежных контактах на шинах или корпусах, обрывах заземляющих проводников возникает угроза для работающего персонала.

Если коснуться неисправного прибора без заземления, токи на корпусе начинают протекать через человеческое тело. Особенно опасна ситуация, когда прикосновения происходят в двух точках: незаземленного прибора и любого заземленного элемента интерьера, металлического пола, соседнего прибора, батареи, шины заземления или другого объекта. В этом случае тело человека исполняет роль нагрузки, через которую протекает ток на землю.

Пример поражения током в левой части и защита, когда произведено выравнивание потенциалов, в правой части

Напряжение (разность потенциалов) при коротком замыкании фазы на корпус будет равно 220В. При повреждении изоляции проводов оно может быть меньше, это зависит от того, насколько изоляция сохранила свои диэлектрические свойства. Переменное напряжение выше 42В уже может представлять угрозу для человеческой жизни.

Места прикосновений имеют большое значение, некоторые варианты, когда маршрут протекания тока идет через сердце, считаются наиболее опасными, могут привести к смертельному исходу:

• Через грудь и руки;
• Через руки в ноги;
• Особенно опасен маршрут через левую руку, сердце и правую или левую ногу.

В бытовых условиях частного дома или квартиры опасность от разности потенциалов возникает в помещениях с повышенной влажностью. В ванной комнате и на кухне сосредоточено большое количество электрической бытовой техники:

• Стиральные машины;
• Микроволновая печь;
• Холодильник;
• Нагревающий котел и другая техника.

Большую опасность представляют электрические приборы, находящиеся рядом с трубами водоснабжения или отопления, совмещающие функции электрического оборудования с циркуляцией воды. Вода является хорошим проводником электрического тока, при плохом заземлении стиральная машина, струя из крана, раковина или ванна могут бить током.

Вариант схемы подключения объектов к шине выравнивания потенциалов

Важным моментом является то, что заземление электрических цепей металлических конструкций, канализации, водоснабжения, отопления имеет отдельные несвязанные контура. Даже если все они уходят в землю, то имеют различные сопротивления заземления. Когда не установлена дополнительная система уравнивания потенциалов между фазой, контуром заземления, системами отопления и водоснабжения, будет разное напряжение. Это создает между ними разность потенциалов, при утечке тока с фазы на любую из коммуникаций. Напряжение можно замерить обычным мультиметром в режиме измерения переменного напряжения на пределе 200 или 750 В.

Например:

• Между фазой и отоплением – 180 В;
• Фаза – водоснабжение – 120В.

При таком раскладе при неисправной стиральной машине без заземления при соприкосновении с корпусом и металлической водопроводной трубой через тело пройдет переменный ток напряжением 120В. Даже между водопроводом и контуром отопительной системы будет:

U (отопление – водопровод) = 180В – 120В = 60В, это вполне достаточно чтобы травмировать человека током при прикосновении к этим коммуникациям одновременно.

В современных условиях металлические трубы в многоквартирных домах меняют на пластиковые отдельными участками. Самая плохая ситуация, когда соседи сверху и снизу заменили, а на промежуточном этаже остались металлические конструкции, они никак не замкнуты на землю. В этом случае напряжение:

• Фаза – водоснабжения может быть еще меньше 20-30В, казалось бы, хорошо, это не смертельно;
• Но при утечке разница потенциалов отопление – водоснабжения будет еще больше 180В-30В = 150В.

К сведению. Для того чтобы дополнительная система уравнивания потенциалов была эффективна, в электрических сетях на различных объектах используется коробка уравнивания потенциалов.

Конструкция и подключение коробки уравнивания потенциалов (КУП)

Что такое уравнивание потенциалов? По своей сути, коробка для выравнивания потенциалов (КУП) представляет собой обычное коммутационное устройство: в пластиковом корпусе крепится латунная шина с отверстиями под болтовое крепление проводников. Выравнивание потенциалов конструкцией различных коммуникаций осуществляется подключением их к единому контуру заземления, который работает как уравнитель электрических потенциалов.

Внешний вид коробки модели шдуп у4

КУП рекомендуется устанавливать в ванной комнате, на кухне, где проходят стояки различных сантехнических коммуникаций, при этом обеспечивается беспрепятственный доступ к ней.

Дополнительная система выравнивания потенциалов ДСУП имеет несколько вариантов коробок, одна из наиболее эффективно используемых – куп2603. Они очень удобны, в моделях куп2603 и куп куп2603 1 хорошо сочетается цена и качество, поэтому они так популярны у потенциальных покупателей. Удачный вариант для различных вариантов ДСУП.

Пример подключения труб к шине КУП

На шину коробки в ДСУП подключается вся доступная к прикосновению в помещении бытовая электротехника.

Примерный перечень подключаемых элементов:

• Шина РЕ заземления в РЩ как элемент заземляющего контура;
• Металлическая труба водоотвода (канализация);
• Трубы водопровода холодного и горячего стояков;
• Все отводы заземления бытового электрооборудования;
• Трубы отопительной системы;
• Металлический корпус ванной и раковины.

Пример подключения ванны к шине КУП

Все соединения ДСУП рекомендуется осуществлять проводом ПВ 1х4 с ПВХ изоляцией желто-зеленого цвета.

После выравнивания потенциалов с помощью ДСУП напряжения между конструкциями различных коммуникаций не будет, следовательно, при прикосновении к ним нет оснований опасаться ударов электрическим током.

Видео