В чем отличие зануления от заземления: отличие в схеме и их назначения, зачем нужно

Чем отличается заземление от зануления?

Отличие заземления от зануления значительное. Попробуем разобраться в этом вопросе. Зануление согласно ПУЭ – это преднамеренная защита, которая используется исключительно в промышленных целях и не должна практиковаться на бытовом уровне.

Но все же, очень часто, в квартирах делается зануление. По всем прогнозам, такая система далека от совершенства и совсем не безопасна. Почему же тогда прибегают к такой крайней мере? Отчасти из-за недостатка знаний в этой области, или из-за безвыходной ситуации.

Во время ремонта квартиры  многие делают полный или частичный электромонтаж не только с целью удобства расположения розеток и выключателей, но и для замены изношенной электропроводки. Так же, современный человек желает  сделать свое жилье более безопасным, поэтому, пожелания заказчика сводятся к тому, чтобы в доме было заземление.

Что  используется в новостройках: заземление или зануление?

Новостройки по всем правилам обеспечиваются трехпроводным кабелем (фаза, ноль, земля) в однофазной системе и пятипроводным кабелем (три фазы, ноль, земля) в трехфазной системе, т. е. по системе заземления TN-C-S или TN-S. В таких системах занулением и не пахнет.

Система TN-C-SСистема TN-S

Можно ли в старом фонде сделать заземление?

Старый фонд очень редко подвергается реконструкции. Для того чтобы перевести с системы TN-C, т.е. двухпроводная система (фаза и ноль), на такие эффективные системы как TN-C-S и  TN-S, в которых предусмотрен защитный проводник РЕ (земля), своими силами практически не возможно. Модернизацией в основном занимается специализированная электротехническая компания.

Система TN-C

В системе TN-C нет защитного проводника (земли).  Никто не станет тянуть из своей квартиры отдельный заземляющий провод  для того, чтобы сделать заземление, к примеру, в подвале. Хотя, некоторые решаются обеспечить себя заземлением, если квартира расположена на первом этаже. Но большинству населения такой маневр осуществить не представляется возможным.

Прежде чем подключить защитный проводник РЕ (земля) из квартиры, нужно определить, какие есть возможности. Определите наличие  заземления в щитовой, к которой можно подключить третий проводник. В щитовой должна быть либо заземляющая шина РЕ, либо все этажные щитовые должны быть соединены между собой металлической шиной, и в итоге подсоединены к общему контуру заземления дома, т.е. речь идет о повторном заземлении. Это дает возможность подключить к щиту заземляющий проводник из квартиры. Если эти два варианта отсутствуют, значит, в доме нет  заземления и в этом случае делают запрещенное зануление. Как уже было сказано ранее, такой метод в жилом секторе совсем не безопасен.

Как делается зануление?

Зануление не выполняет роль заземления, такая схема расчитана на эффект короткого замыкания. На производстве нагрузки более или менее  распределены равномерно, и ноль выполняет в основном защитные функции. Здесь нулевой проводник цепляют к корпусу электродвигателя. При попадании на корпус электродвигателя напряжения одной из фаз, произойдет короткое замыкание. В свою очередь, сработает на выключение автоматический выключатель или автомат дифференциальной защиты. Следует принять во внимание еще один неоспоримый факт —  все электроустановки на производстве соединены между собой металлической заземляющей шиной и выведены на общий контур заземления всего здания.

Можно ли сделать зануление в квартире?

Можно,но не нужно. Чем это грозит? Предположим ваше оборудование (стиральная машина,бойлер и др.) занулены. Если нулевой провод по каким-либо причинам обгорит или электрик случайно перепутал подключение проводов (вместо нуля подключил фазу), то ваше оборудование просто перегорит из-за большого напряжения.

Если вы запланировали электромонтажные работы в своем жилье, а затем узнаете, что в доме нет  заземления ни в каком виде, все же лучше прокладывать трехжильный кабель. Две жилы (фаза и ноль) подключаем планово, а вот третий проводник защитного заземления оставляем незадействованным до ожидания реконструкции стояков, где будет предусмотрено заземление.

Если вы все же надумали сделать в квартире зануление, нужно помнить, что вы берете на себя огромную ответственность. В любом случае, при наличии заземления или зануления, нельзя пренебрегать установкой защитной аппаратуры, таких как УЗО (Устройство защитного отключения) и ограничитель напряжения.

Оцените качество статьи:

в чем разница между понятиями

В электротехнике защитное заземление и зануление имеет разное значение. Люди не знакомые с определениями этих понятий ошибочно полагают, что они имеют отношение к выполнению одинаковых функций. В статье пойдет речь об отдельном определении каждого понятия, а также выведения их основных различий.

Понятие заземления

Прежде чем дать ответ на вопрос, чем отличается заземление от зануления, рассмотрим каждое понятие отдельно.  Заземление – это специальное соединение электроустановок с землей. Цель этого соединения является снижение резкого скачка напряжения в электрической сети. Оно используется в той цепи, где нейтраль будет изолирована. Когда будет установлено подходящее заземляющее оборудование, то избыточный ток, который поступает в сеть, будет уходить в землю по отводящим контактам. Сопротивление этой части должно быть относительно низким, чтобы ток был поглощен без остатка.

Также функция защитного заземления электроустановок позволяет увеличить объем аварийного тока замыкания, несмотря на то, что это противоречит его назначению. Заземлитель с большим сопротивлением слабый ток замыкания может не воспринять, только со специальными защитными приборами. В таком случае, когда будет аварийная ситуация, установка будет под напряжением, что может представлять большую опасность для здоровья человека в этом помещении. Назначение защитных электроустановок также рассчитано на отведение блуждающего тока в электрической сети.

Заземлитель является особым проводником, который может состоять из одного или нескольких элементов. Обычно они соединены между собой электропроводящим материалом и заключены в землю, которая поглощает проходящий заряд. В качестве заземляющих проводников может использоваться сталь и медь. По нормам ПУЭ данная мера защиты в обязательном порядке должна делаться в современных жилых домах, а также рабочих помещениях, заводах, в общественных заведениях и других зданиях различного назначения.

В большинстве домов современного образца установлены схемы заземления. Однако их может не быть в старых зданиях. В такой ситуации специалисты рекомендуют заменить проводку трехжильным кабелем с заземляющим проводом, подключив защитную электроустановку. 

Бывают ситуации, когда нет возможности сделать монтаж полноценного заземляющего контура. В современной электротехнике может использоваться специальное портативное оборудование – переносной заземляющий штырь (шина). Их действие соответствует стандартному заземляющему устройству жилых домов или отводов. Такое устройство имеет хорошее практическое значение, легко подвергается монтажу и переноске, починке, а также имеет широкий функционал.

Функцию заземления могут выполнять несколько самостоятельных групп защитного оборудования. Грозозащитные. Они служат для того, чтобы быстро отводить импульсный высокий заряд от молнии. Зачастую их применение необходимо в разрядниках и современных молниеотводах. Рабочие. Такая группа позволяет поддерживать в нужном режиме работу всех электроустановок при разных условиях (нормальные и аварийные).

Защитные. Данная группа оборудования нужна для предотвращения прямого контакта людей и животных с электрическим зарядом, который возникает в результате механического повреждения фазы в проводе. Они позволяют предотвратить множество несчастных случаев, которые могли бы быть, если проблемы с силовой линией не были замечены своевременно.

Заземлители условно разделены на искусственные и естественные. Искусственные электроустановки представляют собой специальные конструкции, которые делаю специально для того, чтобы увести избыточный ток сети в землю, обеспечив защиту своему дому.

Их могут производить на заводе или делаться самостоятельно, используя стальные элементы.
Естественными заземлителями является грунт, фундамент под зданием или же дерево возле дома.

Видео “В чем отличия”

Понятие зануления

Занулением может называться соединение отдельных металлических деталей, которые не находятся под воздействием постоянного напряжения, либо с заземленной нейтралью понижающего источника трехфазного тока, либо при заземленном генераторе однофазного тока. Таким образом, высокие скачки напряжения будут отводиться к трансформатору или к отдельному щитку для поглощения. Обычно зануление делается в электроустановках с заземленной нейтралью. Оно позволяет при пробое изоляционного слоя на проводе и коротком замыкании быстро сработать автоматическому выключателю или отреагировать другому защитному оборудованию.

Достаточно часто устанавливают дополнительные устройства защитного отключения. Они будут срабатывать при разной силе тока по фазе и «нулю» силового провода. Такое оборудование может быть установлено вместе с автоматическим выключателем. В таком случае, после пробоя жилы может одновременно сработать оба устройства или же сработает элемент более быстрого действия.

Обычно зануление применяется по правилам устройства электроустановок для промышленного оборудования. Данный вид защиты не является гарантом безопасности здания. Если поврежденная фаза попадет на внешнюю часть устройства, тогда ток никуда не уйдет. Впоследствии произойдет сопряжение сразу двух фаз, что приводит к короткому замыканию в электрической сети. Зануление не создает защиту от тока для человека. Условно это специфический индикатор неполадки или повреждения силовой линии, который предупреждает возгорание при коротком замыкании.

В жилых домах и квартирах совсем не обязательно делать зануление, так как это наоборот может иметь ряд негативных последствий. Например, если в кабеле сгорит нулевая жила, то большинство бытового оборудования и техники также сгорит. Это связано с резким скачком высокого напряжения в электрической сети.

Главные отличия

В первую очередь нужно отметить, что зануление и заземление имеют совершенно разное назначение и действие. Основная разница этих защитных мер – это их назначение.
Заземление служит более эффективным и надежным способом защиты жилого дома от скачка напряжения, чем метод зануления. Различие в их назначении, позволяет выбрать из них тот способ предохранения, который больше подходит в конкретной ситуации. Можно сразу сделать в жилом доме оба варианта защиты. Однако следует отметить, что обычно предпочтение отдают именно заземлению, считая, что этот метод необходим в любом случае.

Заземление позволяет создать защиту сети, быстро снизить напряжение переменного тока в сети до нормального стабильного значения. Тогда как зануление будет способствовать более быстрому отключению цепи, которая была под напряжением, где фактически произошел сбой на линии.

 Также большой разницей является тот факт, что способы их монтажа имеют разную степень сложности.

Создание зануления в жилом доме, и подключение специального оборудования требует более глубоких познаний об электротехнике. Чтобы этот метод защиты сработал правильно, нужно сделать все правильно. Определить точку зануления очень важно, так как в противном случае могут быть негативные последствия. При монтаже защитных контуров заземления достаточно следовать четким указаниям или инструкциям. Их конструкция достаточно простая.

Способ заземления не имеет зависимости от фазности электрических приборов и различных устройств, так как они имеют одинаковую схему установки. Также схемы создания заземления имеют большее разнообразие, в отличие от зануления, что позволяет подобрать более подходящий вариант в конкретной ситуации. Еще одно их различие заключается в том, что заземление направлено обеспечивает выравнивание потенциалов, а зануление реагирует на такое изменение обесточиванием сети.

Видео “Заземление и ноль: в чем разница?”

Из видео вы на практике увидите, в чем разница между этими двумя показателями.

Чем отличается заземление от зануления? Главные отличия | ENARGYS.RU

Многие пользуются в разговоре об электричестве, часто используют два слова, которые не всегда до конца понятны: заземление и зануления. Часто их путают между собой, употребляя в неправильной интерпретации.

Так чем отличается заземление от зануления?

Если говорить по простому, то у заземления существует дополнительная жила (провод), с помощью которой и происходит его подключение к контуру заземления. Сам контур представляет собой вбитые или вкопанные в землю металлические стержни, соединенные между собой.

А вот зануление не подсоединяется к такому контуру, а замыкается на нулевой шине, которая находится в щитке распределения. Для проведения правильного зануления необходимо обладать достаточной квалификацией, так как если неправильно определить точку подключения и рассчитать правильный способ, который зависит от наличия электроприборов. При этом для правильного заземления, таких специальных знаний не требуется, так как сам процесс намного проще.

Оба этих способа преследуют одну цель – уберечь и нейтрализовать возможность выхода тока на корпус, что может привести к получению электра травм и даже летальному исходу.

Встречаются эти обе системы заземление и зануление повсеместно. Зачастую их можно встретить в розетках. Они снабжены обоими способами защиты. Ноль располагается в центре розетки и служит гнездом для стержня вилки. Заземляющий же отвод, находится с краю, в виде небольшой пластинки.

При самостоятельном подключение люстры, которая снабжена тремя или четырьмя проводами, один из них является заземляющим, зачастую он имеет зелено-желтый цвет.

Электрический щиток расположенный перед входом в квартиру тоже имеет несколько степеней заземления. Планки заземления и зануления находятся ниже автоматов, к тому же все металлические части имеют свое заземление.

Способы подключения хорошо показаны на рисунке 1.

Рис.1 Цепь заземления и зануления.

Системы заземления

Существуют несколько разновидностей существующих сейчас систем заземления.

1. Система TN-C, наиболее старая из существующих систем. В ней ноль и проводник (PE) совмещаются в единый провод. Данный способ является не эффективным из-за возможности обрыва нуля.
2. Система TN-S, разработана для замены устаревшей системы TN-C. В данной системе защитный и рабочий ноль разделены. Для заземления используется специальная контурная металлическая система.
3. Система TN-C-S. Это одна из наиболее совершенных систем заземления. В ней происходит связь все проводящих частей с местом заземления у трансформаторной подстанции.
4. Система TT. В ней все открытые части связаны с землей благодаря использованию заземлителя. Который не связан с заземлением на трансформаторной подстанции.
5. Система IT. Наиболее совершенная система. В ней проводник (нейтраль) заземляется через специальные устройства, имеющие большое сопротивление. А остальные части, которые являются открытыми, заземлены отдельно.

Как действует зануление?

При выходе фазы на корпус прибора, который предварительно соединен с нулем. Во время такого пробоя происходит, короткое замыкание. В это время происходит срабатывание автоматических выключателей, которые подсоединены к сети.

Для правильного зануления используется специализированные проводники. Так при использовании однофазной проводки, и использование трех жильного провода один из них и будет являться заземлителем. Правильное заземление характеризуется созданием небольшого сопротивления в контакте фаза – ноль. При неправильном монтаже данной системы, она оказывается просто не эффективной. Благодаря созданию этому зануление делает напряжение, которое попадает на корпус электроприбора не опасным. Соответственно не происходит удара током, которое может привести к значительным повреждениям человека.

Системы зануления

• Система зануления TN-C. В этой системы происходит соединение проводника (ноль N) и защитный ноль (PE). Таким образом, получается проводник PEN. Такая система характеризуется своими высокими требованиями к правильному устройству уравнивания существующих потенциалов и правильному подбору необходимого сечения проводника. Система TN-C применяется в трехфазных источниках. В других системах низкой фазы ее применять нельзя.

• Система зануления TN-C-S. Была разработана для применения в однофазных сетях. В ней проводник PEN соединяется с заземленной нетралью трансформатора. Это соединение происходит в точке расхождения проводника на ноль и защитный, которые дальше проводятся к непосредственным потребителям.

• Система зануления TN-S. Самая современная из всех систем. В данной системе нулевые проводники разделены на всем участке своего следования. Соответственно это обеспечивает низкую способность ее выхода из строя.

Устройство зануления в квартире

Вообще делать зануление в квартире можно. Но это чревато трагическими последствиями. Так, к примеру, при ошибочном подключении фазы к нулю или отгорания нуля произойдет выход из строя всего оборудования, которое находится в квартире и подключено в сеть.

При попытках устройства заземления в домах старой постройки оказывается, что его просто нет. Но по проведению масштабных работ по капитальному ремонту зданий надо добиваться, что бы проводились и работы по созданию систем заземления, путем проведения новых линий, отвечающих современным требованиям безопасности.

А до этого времени при замене проводки, необходимо прокладывать как минимум трех жильный кабель с плавным подключением нуля и фазы. Оставшийся же третий проводник необходимо оставить без подключений при отсутствии системы заземления.

В любом случаи для большей безопасности необходимо использовать устройства защитного отключения и ограничители напряжения.

Таким образом, заземления или зануления служат для защиты людей и имущества от повреждений при пробоях и выходе напряжения.

Что такое заземление и зануление

Какая разница между заземлением и занулением – наиболее распространенный вопрос. В данной статье мы постараемся пояснить, что такое зануление и заземление, а также укажем разницу между ними.

Чем отличается земля от нуля

Начнем с того, что коротко поясним основное отличие. Что такое заземление? В общем, это несколько металлических штырей, углубленных в землю на определенном расстоянии между друг другом.

Специальный провод соединяет их с корпусом электротехники. Таким образом, при пробое потенциал рассеивается в земле, а сам корпус остается вне напряжения.

В случае зануления корпус соединяют с нулем, то есть с нулевым проводом в трехфазной сети. Как результат, в случае пробоя, потенциал превращается в короткое замыкание, и аварийная система просто выключает напряжение.

Что же лучше

Согласно нормам ПУЭ зануление должно использоваться исключительно в промышленных целях, и не рекомендовано для обустройства на бытовом уровне. Но стоит сказать, что у нас очень часто в жилых домах устанавливается именно такая система. Как правило, это происходит от незнания, или же просто из-за лени либо за неимением иного выхода.

И не стоит особо полагать, что в новостроях все оборудовано по правилам. В таком случае желающие могут самостоятельно оборудовать заземление. Конечно, если вы живете на 16 этаже, а сам дом не предусматривает ничего кроме зануления, то решить ситуацию вряд ли получится без большой мороки.

Немного о заземлении

Что это такое, описано выше. Хотим еще добавить, что применяется оно исключительно в сетях с изолированной нейтралью. Таким образом, ток с оборудования уходит в землю.

Однако стоит взять на заметку, что такая система еще увеличивает аварийный ток замыкания. Потому, если использовать заземлитель с слишком высокими показателями сопротивления, то ток замыкания может быть мал, а установка в случае аварийной ситуации останется под напряжением, что будет представлять угрозу для людей.

Особенности зануления

Отдельно отметим, что в такой системе необходимо следить за исправностью нулевого провода. Иначе при его обрыве, все устройства окажутся подключенными к фазе, в результате чего на корпусах возникнет напряжение.

Таким образом, зануление и заземление нельзя называть равнозначными альтернативными. А наиболее эффективной системой среди них можно назвать все же заземление. Впрочем, не всегда существуют все условия для того, чтобы оборудовать такую систему.

Однако и то и другое имеет свои преимущества и недостатки с которыми необходимо считаться при проектировании системы электробезопасности. В случае необходимости заказать расчет и монтаж системы можно поручить специализированной компании, такой как «МЗК-Электро», и быть уверенным в надежности исправности систем, а значит, в собственной безопасности.  

Отличие заземления от зануления: краткий обзор

 

 

 

 

Зануления от заземления отличается весьма значительно.

Зануление согласно ПУЭ – это преднамеренная защита, используемая в промышленных целях, и не должна практиковаться на бытовом уровне.

Но при этом часто в квартирах делается зануление.  Такая система не совершенна и совсем не безопасна.

В ходе ремонта квартиры делается частичный или полный электромонтаж. Это зависит не только от удобства расположения выключателей и розеток, но и для замены потрепанной годами электропроводки.
С широким развитием всевозможной техники современный человек желает сделать свое жилище безопасным для себя и близких, а для этого необходимо заземление.

 

 

Зануление или заземление в домах старого типа?

 

 

Такие дома очень редко подвергаются реконструкции. Чтобы перевести с. двухжильной системы (ноль и фаза) на трехжильную где предусмотрен защитный проводник РЕ (земля), своими силами практически не возможно.
В данной системе нет защитного проводника РЕ (земли). Никто не станет тянуть из своей квартиры на 4-ом, 5-ом этаже отдельный заземляющий провод. Некоторые все же решаются обеспечить себя заземлением, если квартира расположена на первом этаже . Но в основном такой маневр осуществить не представляется возможным.
В этом случае используется запрещенное зануление. Такой метод в жилом доме совсем не безопасен.

 

 

Как работает зануление?

 

 

Зануление- это не то же, что и заземление! Схема зануления рассчитана на эффект короткого замыкания(КЗ). На производстве нагрузки распределяют равномерно, и ноль выполняет в основном защитные функции. ЗВ данном случае нулевой проводник цепляют на корпусу электродвигателя. При попадании на него напряжения фазы, произойдет КЗ. В следствии сработает на выключение автоматический выключатель. Но при этом есть еще одно но — все электроустановки соединены между собой металлической шиной заземления (РЕ) и выведены на общий контур заземления всего здания.

 

 

Чем грозит зануление в квартире?

 

 

Предположим Вы использовали зануление для вашего электрооборудования. Если нулевая жила по каким-то образом отгорит или электрик случайно перепутает подключение (вместо нуля подключит фазу), то ваше оборудование просто перегорит.
При электромонтаже в квартире без заземления, все же лучше заложить трехжильный кабель. Подключаются две жилы (ноль и фаза), а третью жилу заземления (РЕ) оставляем незадействованной до реконструкции стояков, где будет предусмотрено заземление, читайте дальше на сайте кухни.бел полезные статьи как правильно выбирать кухни под заказ, как заменить фасады и обновить мебель, как благоустроить кухонный и жилой интерьер.

 

Смотрите также:

нужны ли они и в чем отличие нуля от земли

Если вы самостоятельно организуете электроснабжение квартиры, офиса или гаража – значит, ответственность за безопасность лежит также на вас. Для защиты электросетей и вашего здоровья (а иногда и жизни) применяется заземление и зануление.

В каком случае востребована защита?

При физическом (точнее – электрическом) контакте с корпусом фазного проводника, или элемента схемы, на который в данный момент подано напряжение – возникает две опасности:

Система заземления и зануления электрооборудования обеспечивает защиту от рассмотренных опасностей, или хотя бы минимизирует последствия. Многие неопытные доморощенные электрики путают эти два понятия. Или же намеренно пользуются рабочим нулем при организации заземления.

Особенно это актуально в многоэтажках старой постройки, где отдельного контура заземления не предусмотрено. При полностью исправных линиях подвода электроэнергии, это не так опасно. Однако при повреждении нулевого провода на магистрали, или ухудшении контакта на клеммных соединениях, рабочий ноль теряет электрическую связь с реальной «землей».

Направленное движение заряженных частиц, которое называется электрическим током, обеспечивает комфортное существование современному человеку. Без него не работают производственные и строительные мощности, медицинские приборы в больницах, нет уюта в жилище, простаивает городской и междугородный транспорт. Но электричество является слугой человека только в случае полнейшего контроля, если же заряженные электроны смогут найти другой путь, то последствия окажутся плачевными. Для предупреждения непредсказуемых ситуаций применяют специальные меры, главное — понять, в чем разница. Заземление и зануление защищают человека от удара током.

Направленное движение электронов осуществляется по пути наименьшего сопротивления. Чтобы избежать прохождения тока через человеческое тело, ему предлагается другое направление с наименьшими потерями, которое обеспечивает заземление или зануление. В чем разница между ними, предстоит разобраться.

Заземление

Заземление представляет собой один проводник или составленную из них группу, находящуюся в соприкосновении с землей. С его помощью выполняется сброс поступающего на металлический корпус агрегатов напряжения по пути нулевого сопротивления, т. е. к земле.

Такое электрическое заземление и зануление электрооборудования в промышленности актуально и для бытовых приборов со стальными наружными частями. Прикосновение человека к корпусу холодильника или стиральной машины, оказавшегося под напряжением, не вызовет поражения электрическим током. С этой целью используются специальные розетки с заземляющим контактом.

Принцип работы УЗО

Для безопасной работы промышленного и бытового оборудования применяют , используют приборы автоматических дифференциальных выключателей. Их работа основана на сравнении входящего по фазному проводу электрического тока и выходящего из квартиры по нулевому проводнику.

Нормальный режим работы электрической цепи показывает одинаковые значения тока в названых участках, потоки направлены в противоположных направлениях. Для того чтобы они и далее уравновешивали свои действия, обеспечивали сбалансированную работу приборов, выполняют устройство и монтаж заземления и зануления.

Пробой в любом участке изоляции приводит к протеканию тока, направляющегося к земле, через поврежденное место с обходом рабочего нулевого проводника. В УЗО показывается дисбаланс силы тока, прибор автоматически выключает контакты и напряжение исчезает во всей рабочей схеме.

Для каждого отдельного эксплуатационного условия предусмотрены различные установки для отключения УЗО, обычно диапазон наладки составляет от 10 до 300 миллиампер. Устройство срабатывает быстро, время отключения составляет секунды.

Работа заземляющего устройства

Чтобы присоединить к корпусу бытового или промышленного оборудования применяется РЕ-проводник, который из щитка выводится по отдельной линии со специальным выходом. Конструкция обеспечивает соединение корпуса с землей, в чем и заключается назначение заземления. Отличие заземления от зануления состоит в том, что в начальный момент при подсоединении вилки к розетке рабочий ноль и фаза не коммутированы в оборудовании. Взаимодействие исчезает в последнюю минуту, когда размыкается контакт. Таким образом, заземление корпуса имеет надежное и постоянное действие.

Два пути устройства заземления

Системы защиты и отвода напряжения подразделяют на:

• искусственные:
• естественные.

Искусственные заземления предназначены непосредственно для защиты оборудования и человека. Для их устройства требуются горизонтальные и вертикальные стальные металлические продольные элементы (часто применяют трубы с диаметром до 5 см или уголки № 40 или № 60 длиной от 2,5 до 5 м). Тем самым отличается зануление и заземление. Разница состоит в том, что для выполнения качественного зануления требуется специалист.

Естественные заземлители используются в случае их ближайшего расположения рядом с объектом или жилым домом. В качестве защиты служат находящиеся в грунте трубопроводы, выполненные из металла. Нельзя использовать для защитной цели магистрали с горючими газами, жидкостями и тех трубопроводов, наружные стенки которых обработаны антикоррозионным покрытием.

Естественные объекты служат не только защите электроприборов, но и выполняют свое основное предназначение. К недостаткам такого подключения относится доступ к трубопроводам достаточного широкого круга лиц из соседних служб и ведомств, что создает опасность нарушения целостности соединения.

Зануление

Помимо заземления, в некоторых случаях используют зануление, нужно различать, в чем разница. Заземление и зануление отводят напряжение, только делают это разными способами. Второй метод является электрическим соединением корпуса, в нормальном состоянии не под напряжением, и выводом однофазного источника электричества, нулевым проводом генератора или трансформатора, источником постоянного тока в его средней точке. При занулении напряжение с корпуса сбрасывается на специальный распределительный щиток или трансформаторную будку.

Зануление используется в случаях непредвиденных скачков напряжения или пробоя изоляции корпуса промышленных или бытовых приборов. Происходит короткое замыкание, ведущее к перегоранию предохранителей и мгновенному автоматическому выключению, в этом заключается разница между заземлением и занулением.

Принцип зануления

Переменные трехфазные цепи используют нулевой проводник для различных целей. Для обеспечения электрической безопасности с его помощью получают эффект короткого замыкания и возникшего на корпусе напряжения с фазным потенциалом в критических ситуациях. При этом появляется ток, превышающий номинальный показатель автоматического выключателя и контакт прекращается.

Устройство зануления

Чем отличается заземление от зануления, видно и на примере подключения. Корпус отдельным проводом соединяется с нулем на Для этого в розетке соединяют третью жилу электрического кабеля с предусмотренной для этого клеммой в розетке. У этого метода есть недостаток, который заключается в том, что для автоматического отключения нужен ток, по размеру больший, чем заданные установки. Если в нормальном режиме отключающее устройство обеспечивает работу прибора с силой тока в 16 Ампер, то малые пробои тока продолжают утекать без отключения.

После этого становится понятно, какая разница между заземлением и занулением. Человеческое тело при воздействии силы тока в 50 миллиампер может не выдержать и наступит остановка сердца. Зануление от таких показателей тока может не защитить, так как его функция заключается в создании нагрузок, достаточных для отключения контактов.

Заземление и зануление, в чем разница?

Между этими двумя способами существуют отличия:

• при заземлении избыточный ток и возникшее на корпусе напряжение отводятся непосредственно в землю, а при занулении сбрасываются на ноль в щитке;
• заземление является более эффективным способам в вопросе защиты человека от поражения электрическим током;
• при использовании заземления безопасность получается за счет резкого уменьшения напряжения, а применение зануления обеспечивает выключение участка линии, в которой случился пробой на корпус;
• при выполнении зануления, чтобы правильно определить нулевые точки и выбрать метод защиты потребуется помощь специалиста электрика, а сделать заземление, собрать контур и углубить его в землю может любой домашний мастер-умелец.

Заземление является системой отвода напряжения через находящийся в земле треугольник из металлического профиля, сваренного в местах соединения. Правильно устроенный контур дает надежную защиту, но при этом должны соблюдаться все правила. В зависимости от требующегося эффекта выбирается заземление и зануление электроустановок. Отличие зануления в том, что все элементы прибора, которые в нормальном режиме не находятся под током, подсоединяются к нулевому проводу. Случайное касание фазы к зануленным деталям прибора приводит к резкому скачку тока и отключению оборудования.

Сопротивление нейтрального нулевого провода в любом случае меньше этого же показателя контура в земле, поэтому при занулении возникает короткое замыкание, которое в принципе невозможно при использовании земляного треугольника. После сравнения работы двух систем становится понятно, в чем разница. Заземление и зануление отличаются по способу защиты, так как велика вероятность отгорания со временем нейтрального провода, за чем нужно постоянно следить. Зануление применяется очень часто в многоэтажных домах, так как не всегда есть возможность устроить надежное и полноценное заземление.

Заземление не зависит от фазности приборов, тогда как для устройства зануления необходимы определенные условия подключения. В большинстве случаев первый способ превалирует на предприятиях, где по требованиям техники безопасности предусматривается повышенная безопасность. Но и в быту в последнее время часто устраивается контур для сброса возникающего излишнего напряжения непосредственно в землю, это является более безопасным методом.

Защита при заземлении касается непосредственно электрической цепи, после пробоя изоляции за счет перетекания тока в землю значительно снижается напряжение, но сеть продолжает действовать. При занулении полностью отключается участок линии.

Заземление в большинстве случаев используют в линиях с устроенной изолированной нейтралью в системах IT и ТТ в трехфазных сетях с напряжением до 1 тыс. вольт или свыше этого показателя для систем с нейтралью в любом режиме. Применение зануления рекомендовано для линий с заземленным глухо нейтральным проводом в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с имеющимися в наличии N, PE, PEN проводниками, это показывает в чем разница. Заземление и зануление, несмотря на отличия, являются системами защиты человека и приборов.

Полезные термины электротехники

Для понимания некоторых принципов, по которым выполняются защитные зануление, заземление и отключение следует знать определения:

Глухозаземленная нейтраль представляет собой нулевой провод от генератора или трансформатора, непосредственно подключенный к заземляющему контуру.

Ею может служить вывод от источника переменного тока в однофазной сети или полюсная точка источника постоянного тока в двухфазных магистралях, как и средний выход в трехфазных сетях постоянного напряжения.

Изолированная нейтраль представляет собой нулевой провод генератора или трансформатора, не соединенный с заземляющим контуром или контактирующий с ним через сильное поле сопротивления от сигнализационных устройств, защитных приборов, измерительных реле и других приспособлений.

Принятые обозначения в сети

Все электрические установки с присутствующими в них проводниками заземления и нулевыми проводами в обязательном порядке подлежат маркировке. Обозначения наносятся на шины в виде буквенного обозначения РЕ с переменно чередующимися поперечными или продольными одинаковыми полосками зеленого или желтого цвета. Нейтральные нулевые проводники маркируются голубой литерой N, так обозначается заземление и зануление. Описание для защитного и рабочего нуля заключается в проставлении буквенного обозначения PEN и окрашивании в голубой тон по всей протяженности с зелено-желтыми наконечниками.

Буквенные обозначения

Первые литеры в пояснении к системе обозначают выбранный характер заземляющего устройства:

• Т — соединение источника питания непосредственно с землей;
• I — все токоведущие детали изолированы от земли.

Вторая буква служит для описания токопроводящих частей относительно подсоединения к земле:

• Т говорит об обязательном заземлении всех открытых деталей под напряжением, независимо от вида связи с грунтом;
• N — обозначает, что защита открытых частей под током осуществляется через глухозаземленную нейтраль от источника питания непосредственно.

Буквы, стоящие через тире от N, сообщают о характере этой связи, определяют метод обустройства нулевого защитного и рабочего проводников:

• S — защита РЕ нулевого и N-рабочего проводников выполнена раздельными проводами;
• С — для защитного и рабочего нуля применяется один провод.

Виды защитных систем

Классификация систем является основной характеристикой, по которой устраивается защитное заземление и зануление. Общие технические сведения описаны в третьей части ГОСТ Р 50571.2-94. В соответствии с ней заземление выполняется по схемам IT, TN-C-S, TN-C, TN-S.

Система TN-C разработана в Германии в начале 20 века. В ней предусмотрено объединение в одном кабеле рабочего нулевого провода и РЕ-проводника. Недостатком является то, что при отгорании нуля или возникшем другом нарушении соединения на корпусах оборудования появляется напряжение. Несмотря на это система применяется в некоторых электрических установках до нашего времени.

Системы TN-C-S и TN-S разработаны взамен неудачной схемы заземления TN-C. Во второй схеме защиты два вида нулевых провода разделялись прямо от щитка, а контур являлся сложной металлической конструкцией. Эта схема получилась удачной, так как при отсоединении нулевого провода на кожухе электроустановки не появлялось линейное напряжение.

Система TN-C-S отличается тем, что разделение нулевых проводов выполняется не сразу от трансформатора, а примерно на середине магистрали. Это не было удачным решением, так как если обрыв нуля случится до точки разделения, то электрический ток на корпусе будет представлять угрозу для жизни.

Схема подсоединения по системе ТТ обеспечивает непосредственную связь деталей под напряжением с землей, при этом все открытые части электроустановки с присутствием тока связаны с грунтовым контуром через заземлитель, который не зависит от нейтрального провода генератора или трансформатора.

По системе IT выполняется защита агрегата, устраивается заземление и зануление. В чем разница такого подсоединения от предыдущей схемы? В этом случае передача излишнего напряжения с корпуса и открытых деталей происходит в землю, а нейтраль источника, изолированая от грунта, заземляется посредством приборов с большим сопротивлением. Эта схема устраивается в специальном электрическом оборудовании, в котором должна быть повышенная безопасность и стабильность, например, в лечебных учреждениях.

Виды систем зануления

Система зануления PNG является простой в конструкции, в ней нулевой и защитный проводники совмещаются на всей протяженности. Именно для совмещенного провода применяется указанная аббревиатура. К недостаткам относят повышенные требования к слаженному взаимодействию потенциалов и проводникового сечения. Система успешно используется для зануления трехфазных сетей асинхронных агрегатов.

Не разрешается выполнять защиту по такой схеме в групповых однофазных и распределительных сетях. Запрещается совмещение и замена функций нулевого и защитного кабелей в однофазной цепи постоянного тока. В них применяется дополнительный с маркировкой ПУЭ-7.

Есть более совершенная система зануления для электроустановок, питающихся от В ней совмещенный общий проводник PEN присоединяется к в источнике тока. Разделение на N и РЕ проводники происходит в месте разветвления магистрали на однофазных потребителей, например, в подъездном щите многоквартирного жилища.

В заключение следует отметить, что защита потребителей от поражения током и порчи электрических бытовых приборов при скачках напряжения является главной задачей энергообеспечения. Чем отличается заземление от зануления, объясняется просто, понятие не требует специальных знаний. Но в любом случае меры по поддержанию безопасности бытовых электроприборов или промышленного оборудования должны осуществляться постоянно и на должном уровне.

Для безопасной работы на различных электоустановках и проводниках используется соединение открытых металлических отводов с землей и подключение сети к нулевому кабелю. Но немногие начинающие мастера точно знают, чем отличается заземление и зануление электроустановок и электрооборудования.

Определение заземления

Заземление – это умышленное подключение открытых частей электрического оборудования, которые находятся под напряжением, к специальному заземляющему отводу, шине или другому защитному оборудованию. Это может быть арматура в земле, часть электроустановки и другие приспособления. Такой подход, согласно ПУЭ, является обязательной мерой преднамеренной защиты как жилого, так и нежилого фонда. Это же гласят правила и требования ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ (электробезопасность и система стандартов безопасности труда).

Фото – схема

Практически в каждом современном доме установлена схема заземления TN-C-S или TN-S. Но в зданиях старой постройки заземление зачастую вообще отсутствует, поэтому владельцам квартиры в таких постройках приходится своими силами организовывать землю. Такая система называется TN-C. Выполняется при помощи подключения отвода к заземляющему контуру, который может располагаться непосредственно в земле у здания или возле трансформаторной будки.

Рисунок TN-C

Теоретически, такую модернизацию проводки может организовать специальная монтажная компания, но практикуется это редко. Чаще к щитку на этаже (в многоквартирном доме) подводится земля, и уже к ней подключаются остальные провода.

1. Если фаза попадает на открытый металлический отвод любого электрического устройства, то в нем появляется напряжение. Это же случается, если, к примеру, нарушена изоляция кабеля. Человеческое тело – отличный проводник тока, если Вы дотронетесь к такому отводу, то получите сильный удар током. Заземление поможет избежать это;
2. Блуждающие токи уходят в заземляющий проводник, этим гарантируется охрана жизни;
3. В особенности опасно напряжение, которое попадает на радиаторы отопления. В таком случае, все батареи в доме становятся проводниками тока. Но если установлена земля, то все напряжение уйдет по проводнику.

Фото – вариант земли

Если нет возможности провести полноценный заземляющий контур, тогда используются другие способы. К примеру, сейчас очень распространено подключение переносных заземляющих штырей (портативные шины). Их действие никак не отличается от стандартного стационарного отвода, но при этом они гораздо практичнее по своему функционалу.

Фото – переносная шина

Назначение зануления

Иногда зануление и заземление путают друг с другом, так в чем разница между ними? Зануление применяется по ПУЭ только для промышленных установок и не является гарантом безопасности. Если фаза попадает на открытую часть устройства, то ток не уходит. После этого происходит сопряжение двух фаз, и, как следствие, короткое замыкание. Нулевой проводник необходим для быстрого реагирования дифференциального защитного автомата на КЗ, но не для защиты человека от поражения током. Поэтому его принято использовать только на производстве, где требуется быстрое отключение питания в случае аварийной ситуации.

Фото – схема зануления

Нужно ли делать зануление в частном доме или квартиры? Нет, это необязательно, и даже чревато различными негативными последствиями. Скажем, если нулевой провод сгорит, то большее количество электрических устройств, к которым он был подключен, сломается из-за чрезвычайно высокого скачка напряжения. Стоит помнить, что Ваша безопасность не пострадает, если вместе с занулением обустроить также заземление, установить УЗО и защитный выключатель.

Фото – принцип работы зануления

Как установить зануление, чтобы устройство, подключенное к нему, не сгорело:

1. Нужно использовать трехжильный провод с изоляцией. Одна жила отведена для фазы, вторая для нуля, третья для заземления;
2. Земля подключается в самом конце электромонтажных работ на корпус безопасного проводника к заземляющему контуру и т. д. Наиболее практичен специальный заземляющий отвод у щита;
3. В целях безопасности обязательно устанавливаются различные выключатели питания и прочие защитные установки.

Видео: в чем разница зануления и заземления

Главное отличие

Самое главное, что нужно запомнить: схемы зануления и заземления имеют различное защитное действие. Ноль гарантирует быструю реакцию на изменение потенциалов или утечку тока для обеспечивающих защиту установок. Соответственно, при высоком напряжении обеспечивается отключение всех потребителей энергии: осветительных приборов, компьютера и других машин (в том числе, станков, трансформаторов).

Фото – отличие зануления и заземления

Заземлением же обеспечивается выравнивание потенциалов и защита от поражения током. Земля чаще применяется в домашних условиях, её монтаж можно легко сделать своими руками. Но здесь нет гарантии, что предохранители быстро отреагируют на утечку. Оптимальным вариантом для повышения гарантии безопасности является совместное применение зануления и заземления сетей и открытых частей машин.

Перед установкой любого из этих вариантов защиты, нужно обязательно получить разрешение на проведение работ. Также дополнительно проводится расчет защитного проводника, подведение к каждому потребителю в жилище земли и установка защитного оборудования.

Защитное зануление — система, в которой токопроводящие части оборудования, не находящиеся в норме под напряжением, соединены с нейтралью. В защитных целях преднамеренно создается соединение между открытыми проводящими элементами глухозаземленной нейтрали (в сетях трехфазного тока).

В сетях однофазного тока создают контакт с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а в случае с постоянным током — с глухозаземленной точкой источника тока. Хотя зануление характеризуется серьезными недостатками, система по-прежнему широко применяется во многих сферах для защиты от тока.

Разница между занулением и заземлением

Между занулением и заземлением имеются отличия:

1. В случае заземления лишний ток и появившееся на корпусе напряжение перенаправляются в грунт. Принцип действия зануления основан на обнулении на щитке.
2. Заземление более эффективно с точки зрения защиты человека от удара током.
3. Заземление основано на быстром и значительном уменьшении напряжения. Тем не менее, какое-то (уже неопасное) напряжение остается.
4. Зануление заключается в создании соединения между металлическими деталями, в которых отсутствует напряжение. Принцип зануления основан на умышленном создании короткого замыкания при пробое изоляции или попадании тока на нетоковедущие части электроустановок. Как только происходит замыкание, в дело вступает автоматический выключатель, перегорают предохранители или срабатывают иные средства защиты.
5. Заземление чаще всего используют на линиях с изолированной нейтралью в системах типа IT и TT в трехфазных сетях, где напряжение не превышает тысячи вольт. Заземление применяют при напряжении более тысячи вольт с нейтралью в любом режиме. Зануление используют в глухозаземленных нейтралях.
6. При занулении все элементы электроприборов, не находящиеся в стандартном режиме под напряжением, соединяются с нулем. Если фаза случайно коснется зануленных элементов, резко увеличивается ток и отключается электрооборудование.
7. Заземление не зависит от фаз электроприборов. Для организации зануления требуется соблюдение жестких условий подключения.
8. В современных домах зануление применяется редко. Однако этот способ защиты все еще встречается в многоэтажных домах, где по каким-либо причинам нет возможности организовать надежное заземление. На предприятиях, где имеются повышенные нормативы по электробезопасности, основной способ защиты — зануление.

Обратите внимание! Для правильного определения нулевых точек и выбора способа защиты понадобится помощь квалифицированного электрика. Сделать заземление, собрать элементы контура и установить его в грунт можно и своими руками.

Схема работы

Как было сказано выше, зануление основано на провоцировании короткого замыкания после попадания фазы на металлический корпус электроустановки, соединенной с нулем. Так как сила тока возрастает, подключается защитный механизм, отключающий электропитание.

По нормативам Правил установки электроустановок в случае нарушения целостности линии она должна отключаться автоматически. Регламентируется время на отключение — 0,4 секунды (для сетей 380/220В). Для отключения используются специальные проводники. Например, в случае однофазной проводки задействуется третья жила кабеля.

Для правильного зануления важно, чтобы петля фазы-нуля характеризовалась невысоким сопротивлением. Так обеспечивается срабатывание защиты за нужный промежуток времени.

Организация зануления требует высокой квалификации, поэтому такие работы должны выполнять только квалифицированные электрики.

На схеме ниже показан принцип работы системы:

Область применения

Защитное зануление используют в электроустановках с четырехпроводными электросетями и напряжением до 1 кВт в следующих случаях:

• в электроустановках с глухозаземленной нейтралью в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типов N, PE, PEN;
• в сетях с постоянным током и заземленной средней точкой источника;
• в сетях с переменным током и тремя фазами с заземленным нулем (220/127, 660/380, 380/220).

Сети 380/220 допускаются в любых сооружениях, где зануление электроустановок обязательно. Для жилых помещений с сухими полами зануление обустраивать не нужно.

Электрооборудование 220/127 используются в специализированных помещениях, где отмечается повышенный риск поражения током. Такая защита необходима в условиях улицы, где занулению подлежат металлические конструкции, к которым прикасаются работники.

Проверка эффективности зануления

Чтобы проверить, насколько действенно зануление, нужно сделать замер сопротивления петли фаза-ноль в наиболее отдаленной от источника электропитания точке. Это даст возможность проверить защищенность в случае воздействия тока на корпус.

Сопротивление измеряется с использованием специализированной аппаратуры. Измерительные приборы оснащены двумя щупами. Один щуп направляют на фазу, второй — на зануленную электроустановку.

По результатам измерений устанавливают уровень сопротивления на петле фазы и нуля. С полученным результатом рассчитывают ток однофазного замыкания, применяя закон Ома. Расчетное значение тока однофазного замыкания должно быть равно или превышать ток срабатывания защитного оборудования.

Предположим, что для предохранения электроцепи от перегрузок и коротких замыканий подключен автомат-выключатель. Ток срабатывания составляет 100 Ампер. По результатам измерений сопротивление петли фазы и нуля равно 2 Ом, а фазовое напряжение в сети — 220 Вольт. Делаем расчет тока однофазного замыкания на основе закона Ома:

I = U/R = 220 Вольт/2 Ом = 110 Ампер.

Поскольку расчетный ток короткого замыкания превышает ток мгновенного срабатывания автомата-выключателя, делаем вывод об эффективности защитного зануления. В противном случае понадобилась бы замена автомата-выключателя на прибор с меньшим током срабатывания. Другой вариант решения проблемы — сокращение сопротивления петли фаза-ноль.

Нередко при проведении расчетов ток срабатывания автомата умножают на коэффициент надежности (Кн) или коэффициент запаса. Причина в том, что отсечка не всегда равна указанному показателю, то есть возможна определенная погрешность. Поэтому использование коэффициента позволяет получить более надежный результат. Для старого оборудования Кн составляет от 1,25 до 1,4. Для новой техники применяется коэффициент 1,1, так как такие автоматы работают с большей точностью.

Опасность зануления в квартире

Скачки напряжения опасны как для людей, так и для бытовой техники в квартирах. В многоквартирных домах одной из квартир достанется низкое напряжение, а другой — высокое. Если в розетке квартиры случится обрыв нулевого проводника, при следующем включении электроустановки (например, бойлера) человека ударит током.

Особенно зануление опасно в двухпроводной системе. К примеру, при проведении электромонтажных работ электрик может заменить нулевой проводник на фазный. В электрощитах эти жилы далеко не всегда обозначены определенным цветом. Если замена произойдет, электрическое оборудование окажется под напряжением.

По нормативам Правил установки электроустановок на бытовом уровне зануление не разрешается для использования в бытовых целях именно по причине его небезопасности. Зануление эффективно только для защиты больших объектов производственного назначения. Однако, несмотря на запрет, некоторые люди решаются на установку зануления в собственном жилье. Происходит это либо по причине отсутствия иных методов решения проблемы, либо из-за недостаточности знаний по данному предмету.

Зануление в квартире технически осуществимо, но эффективность такой защиты непредсказуема, как и возможные негативные последствия. Далее рассмотрим ряд ситуаций, которые возникают при наличии зануления квартире.

Зануление в розетках

В некоторых случаях защиту электроприборов предлагают выполнить путем перемычки клеммы розеточного рабочего нуля на защитный контакт. Такие действия противоречат пункту 1.7.132 ПУЭ, поскольку предполагают задействование нулевого провода двухпроводной электросети в качестве как рабочего, так и защитного нуля одновременно.

На вводе в жилое помещение чаще всего расположено устройство, предназначенное для коммутации фазы и нуля (двухполюсный прибор или так называемый пакетник). Коммутация нуля, используемого как защитный проводник, не допускается. Иными словами, запрещено использовать в качестве защиты проводник, электроцепь которого включает коммутационный аппарат.

Опасность защиты с применением перемычки в розетке состоит в том, что корпуса электроустановок в случае повреждения нуля (независимо от участка) попадают под фазное напряжение. Если нулевой проводник обрывается, электроприемник перестает функционировать. В этом случае провод кажется обесточенным, что провоцирует на необдуманные действия со всеми вытекающими последствиями.

Обратите внимание! При обрыве нуля источником опасности становится любая техника в квартире или в частном доме.

Перепутаны местами фаза и ноль

При проведении электромонтажных работ в двухпроводном стояке своими руками существует немалая вероятность путаницы между нулем и фазой.

В домах с двухпроводной системой жилы кабелей лишены отличительных признаков. При работе с проводами в этажном щитке электрик может попросту ошибиться, перепутав фазу и ноль местами. В результате корпуса электроустановок попадут под фазное напряжение.

Отгорание нуля

Обрыв нуля (отгорание нуля) часто случается в зданиях с плохой проводкой. Чаще всего проводка в таких домах проектировалась, исходя из 2 киловатт на единицу жилья. На сегодняшний день электропроводка в домах старого типа не только износилась физически, но и не способна удовлетворить возросшее количество бытовой техники.

При обрыве нуля дисбаланс возникает на трансформаторной подстанции, от которой питается многоквартирное здание. Перекос возможен в общем электрическом щите здания или в этажном щитке дома. Следствием этого станет беспорядочное понижение напряжения в одних квартирах и повышение — в других.

Низкое напряжение губительно для некоторых видов электробытовой техники, в том числе кондиционеров, холодильников, вытяжек и прочих аппаратов, оснащенных электрическими двигателями. Высокое напряжение представляет опасность для всех видов электроустановок.

Альтернатива занулению

В подсистеме TN-S зануление защитного проводника PE осуществляется лишь на одном участке — на контуре заземления трансформаторной подстанции или электрогенератора. В этой точке разделяется PEN-проводник, и далее защита и рабочий ноль нигде не встречаются.

В такой схеме энергоснабжения заземление и зануление органично взаимодействуют, создавая условия для высокой электробезопасности. Однако в системах, где нейтраль изолирована (IT, TT), зануление не используется. Электрическое оборудование, работающее в рамках системы TT и IT, заземляется за счет собственных контуров. Так как система IT предполагает подачу питания только специфическим потребителям, рассматривать такой способ организации защиты в жилых домах не имеет смысла. Единственная альтернатива неправильному, а потому опасному занулению шины PE — система TT. Особенно актуальна такая система, потому что переход на технически прогрессивные системы TN-S, TN-C-S технически и финансово затруднен для домов, чей возраст превышает 20 – 25 лет.

Электрическая сеть, построенная по стандарту TT, призвана обеспечивать качественную защиту от попадания под напряжение нетоковедущих частей. Все работы по организации зануления должны осуществляться в соответствии с нормами, указанными в пункте 1.7.39 Правил установки электроустановок.

Зачем нужно подключать электроприборы к РЕ-проводнику

2001-й год. Знакомый мастер-предприниматель привез из Германии стиральную машину вертикальной загрузки, отработавшую в немецкой семье заводские гарантии, и предложил купить ее соседям со значительной скидкой и бонусами: бесплатной установкой и его гарантией на 3 года.

Оформили договор и заплатили деньги. Покупку разместили на кухне. Семь месяцев машина изумительно проработала, а затем, в самый неожиданный момент, потекла во время стирки белья.

Хорошо, что хозяйка была дома и из удаленной комнаты услышала шум льющейся воды, которая заполнила пол на кухне. К тому же машина «ударила током» хозяйку, когда та к ней приблизилась. Естественно, затопили соседей снизу.

Вызванный мастер устранил неисправность и оплатил ремонт двух квартир без лишних вопросов, а машина после этого случая работает до сих пор.

Причина протечки банально проста: во время профилактической замены напорного шланга мастер забыл установить крепежный хомут не него. Шланг от вибраций, возникающих во время работы, слетел с места крепления, и вода под мощным напором водопроводной сети стала заливать внутренности машины, проникла в электропроводку.

Когда изоляция между фазным проводником и корпусом намокла, то через нее потенциал напряжения появился на металлических деталях машины. Поэтому хозяйку, стоящую на мокром полу и взявшуюся руками за металлический корпус, ударило током. А вот защитные устройства вводного щитка не сработали.

Ввод электроэнергии в квартиру был выполнен через автоматические выключатели на 16 ампер, схема заземления работала . Тока утечки через тело человека не хватило для срабатывания защиты.

Схема образовавшихся электрических цепей в этой ситуации выглядит следующим образом.

Этот типичный случай довольно давно предусмотрен правилами эксплуатации электроустановок, которые в разное время предложили использовать:

зануление;

заземление.

Принцип работы зануления

У трехфазных систем электроснабжения переменных током нулевой проводник служит многим целям. В вопросах электробезопасности его используют для создания короткого замыкания с потенциалом фазы, проникшим на корпус электрических потребителей. Возникший при этом , когда превышает номинальное значение защитного автоматического выключателя, отключается последним.

Само зануление электрического прибора выполняется отдельным проводом, подключенным к рабочему нулю N во вводном щитке. Для этого используют третью жилу подводящего кабеля и дополнительный контакт в электророзетке.

Недостатком такого метода является необходимость возникновения величины тока утечки больше́й, чем выставленная уставка на срабатывание защиты. Когда выключатель обеспечивает номинальную работу электроприборов под нагрузкой до 16 ампер, то от малых токов утечки он не спасет.

В то же время не может противостоять токам больших величин. При отягчающих обстоятельствах 50 миллиампер переменного тока достаточно для вызова фибрилляции сердца и его остановки. От таких токов зануление не защищает. Оно работает при создании критических нагрузок на автоматический выключатель.

Принцип работы заземления

Безопасная эксплуатация бытовых приборов с помощью подключения их корпуса к защитному нулю обеспечивается работой или . Они имеют рабочий орган, сравнивающий токи, входящие через фазный провод в квартиру и выходящие из нулевого рабочего проводника.

При нормальном режиме электропитания эти токи равны по величине и противоположно направлены. Поэтому в органе сравнения они уравновешивают взаимное действие, сбалансированы и обеспечивают работу приборов при номинальных параметрах.

Если возникает пробой изоляции в любом месте контролируемой цепи, то сразу через поврежденный участок начинает протекать ток, который направится на землю, минуя рабочий проводник нуля. В органе сравнения возникает дисбаланс токов, приводящий к отключению контактов защитного устройства и снятию напряжения питания со всей схемы. Уставка на срабатывание УЗО выбирается исходя из необходимых условий эксплуатации оборудования, и обычно может варьироваться от 300 до 10 миллиампер. Время отключения возникшей неисправности составляет доли секунды.

Для подключения к корпусу электрического прибора защитного заземления, используется отдельный РЕ-проводник, выведенный из распределительного щитка по индивидуальной магистрали к розетке, оборудованной третьим, специальным выводом.

Причем его конструкция обеспечивает электрический контакт земли с корпусом в начальный момент, когда вилка еще вставляется, а фаза и рабочий ноль не скоммутированы в схеме. В то же время этот контакт убирается в последнюю очередь при доставании вилки из розетки. Этим способом создается надежное заземление корпуса.

Электрическая схема выполнения заземления с помощью РЕ-проводника имеет следующий вид.

В этой цепи УЗО монтируется внутри квартирного щитка после вводного автомата. Следует учитывать, что оно совершенно не защищает электрооборудование от возникающих токов коротких замыканий, даже само может быть повреждено ими, требует согласования своих рабочих параметров с вводным автоматом.

По этой причине часто перед УЗО дополнительно приходиться доставлять автоматический выключатель соответствующего номинала. Функции УЗО с автоматическим выключателем в своей конструкции объединяет дифференциальный автомат. Его стоимость несколько выше, но он занимает меньше места при установке.

Особенности использования зануления и заземления в трехфазных электрических цепях

Принципы защиты персонала, работающего с промышленным и бытовым оборудованием трехфазного исполнения, соответствуют всему тому, что изложено выше. Только для подключения в схему используют трехфазные УЗО и дифавтоматы. Они постоянно сравнивают сумму токов во всех фазах и при ее изменении срабатывают на отключение.

В схемах трехфазного электропитания по системе TN-C встречается случай подключения двигателя по схеме треугольника. При этом нулевой проводник освобождается. Если его подключить на корпус, то получится дополнительная защита по принципу зануления, которая будет спасать оборудование и персонал от возникновения опасного потенциала на корпусе, устранит короткие замыкания фаз на него.

Выполняя электрические соединения для зануления, следует тщательно анализировать состояние коммутируемых проводов и их внутреннее сопротивление, обеспечивать надежные контакты. В отдельных случаях падение напряжения на них может быть таким, что тока замыкания будет не достаточно для срабатывания автоматических выключателей или предохранителей. В этом случае корпус электроприбора останется под опасным потенциалом.

При использовании зануления или заземления необходимо учитывать время срабатывания автоматики. Поскольку от него зависит безопасность, то необходимо подбирать и налаживать защиты с учетом минимально возможного времени отключения аварийных режимов.

Таким образом, функции защиты заземлением и занулением отличаются принципами работы и применением, настройкой автоматических устройств.

Используя их необходимо учитывать, что способы применения зануления и заземления в системах ТТ и TN имеют отличия, которые оговорены ПУЭ. Их необходимо обязательно соблюдать.

Основные отличия между занулением и заземлением

Главное требование к любому электробытовому прибору — безопасность эксплуатации. Особенно это касается техники, контактирующей с водой. При отсутствии дополнительной защиты даже небольшая проблема с электропроводкой (прожог изоляционного слоя, пробивка между витками двигателя) опасны. На корпусе неисправного прибора появляется электрический потенциал. В этом случае человека или животное, прикоснувшихся к корпусу, может ударить током. Чтобы избежать этого, разработаны такие способы защиты, как зануление и заземление.

Задачи заземления

Искусственно созданный контакт между электроустановкой и землей называется заземлением. Его задача — понизить напряжение на корпусе устройства до безопасного для живых существ уровня. При этом большая часть тока отводится в грунт. Чтобы заземлительная система работала эффективно, ее сопротивление должно быть значительно ниже, чем на остальных участках цепи. Такое требование основывается на свойстве электрического тока всегда выбирать наименьшее сопротивление на своем пути.

Обратите внимание! Заземление используется исключительно в электросетях с изолированной нейтралью.

Тока замыкания иногда недостаточно при использовании заземлителя с относительно высоким для реакции защитных устройств сопротивлением. Поэтому еще одна задача заземлительной системы — рост аварийного тока замыкания.

Типы заземляющих устройств:

1. Молниезащитные. Отводят импульсные токи, поступающие в систему в результате ударов молнии. Используются в молниеотводах и разрядниках.
2. Рабочие. Предназначены для поддержания нормальной работоспособности электрических установок. Используются как в обычных, так и в аварийных ситуациях.
3. Защитные. Защищают людей и животных от поражения током, проходящим по металлическим предметам в случае пробоя фазовых проводников.

Устройства заземления бывают естественными и искусственными:

1. К естественным относят металлические изделия, основная функция которых не заключается в отводе тока в землю. К таким заземлителям относятся трубопроводы, железобетонные элементы зданий, обсадные магистрали и т.п.
2. Искусственные заземлители — системы, созданные специально для отвода тока. Это стальные полосы, трубы, уголки и другие металлические элементы.

Для заземлительной системы нельзя использовать трубы, предназначенные для транспортировки горючих веществ (как газов, так и жидкостей), алюминиевые детали, кабельные оболочки. Также не подходят для этой цели предметы, покрытые антикоррозийным изоляционным слоем. Запрещено использовать как заземляющие проводники трубы водопровода и отопления.

Техническое исполнение систем заземления

Существует несколько схем соединения с разным составом защитных и рабочих проводников:

На разновидность заземления указывает первая буква в обозначении:

• I — токоведущие элементы не касаются грунта;
• T — нейтраль источника электропитания заземлена.

Способ заземления открытых проводников определяется по второй букве:

• N — прямой контакт между местом заземления и источником питания;
• T — прямая связь с грунтом.

После дефиса стоят буквы, указывающие на метод функционирования защитного PE и рабочего N нулевых проводников:

S — работа проводников обеспечивается единственным PEN-проводником;

C — имеется несколько проводников.

Система TN

Заземление разновидности TN включает подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S. Самая старая из этих подсистем — TN-C — применяется в 3-фазных четырехпроводных и 1-фазных двухпроводных электросетях. Такие сети обычно есть в старых строениях. При всей своей простоте и относительно невысокой стоимости система не обеспечивает достаточного уровня безопасности, а потому в новостройках не используется.

Подсистема TN-C-S применяется при реновациях старых зданий. Она актуальна там, где рабочий и защитный проводники объединены на вводе. Использование TN-C-S необходимо для реконструкции системы, когда в старом строении устанавливается компьютерное или телекоммуникационное оборудование. Данное заземление представляет собой переходный тип между TN-C и самой современной подсистемой — TN-S. TN-C-S — относительно безопасная и доступная финансово заземлительная схема.

Отличием подсистемы TN-S от других типов такого оборудования является местонахождение рабочего и нулевого проводников. Они установлены по отдельности, при этом нулевой защитный PE-проводник объединяет все имеющиеся токопроводящие элементы электрической установки. Во избежание дублирования создают трансформаторную подстанцию, оснащенную основным заземлением. Дополнительное преимущество подстанции состоит в возможности уменьшить протяженность проводника, идущего от входа кабеля в оборудование до заземлителя.

Система TT

В данной системе заземления токоведущие открытые элементы непосредственно контактируют с грунтом. При этом электроды не зависят от заземлительного устройства нейтрали подстанции. TT применяется, когда по техническим причинам нельзя построить систему TN.

Система IT

В этой системе нейтраль источника питания не касается земли или заземляется с помощью электроустановки с повышенным сопротивлением. Схема популярна в ситуациях, когда необходимо подключение чувствительной аппаратуры (больницы, лаборатории и т.п.).

Зануление

Процесс зануления состоит в объединении металлических элементов, не находящихся под напряжением с заземленной нейтралью понижающего источника 3-фазного тока. Также используют заземленный вывод генератора 1-фазного тока. Зануление используется с целью провоцирования короткого замыкания в случае пробоя изоляционного слоя или проникновения тока на нетоковедущий элемент оборудования. Смысл возникновения короткого замыкания в том, что после этого срабатывает автомат-выключатель, перегорают плавкие предохранители или включаются другие защитные средства. Зануление используется в электрических установках с глухозаземленной нейтралью.

Если установить на линию устройство защитного отключения, оно будет срабатывать из-за разницы сил тока на фазе и нуле. Установленный в дополнение к УЗО автомат-выключатель позволит срабатывать обоим устройствам в случае пробоя или же подключать наиболее быстро подключающийся элемент защиты.

При монтаже зануления следует иметь в виду, что короткое замыкание должно приводить к оплавлению предохранителя или отключению выключателя-автомата. Если этого не произойдет, свободное течение тока замыкания по электроцепи станет причиной появления напряжения на всех зануленных предметах, а не только на месте пробоя. Показатель напряжения — произведение сопротивления нуля на ток замыкания, что очень опасно при ударе током живого существа.

Необходимо внимательно следить за исправным состоянием нулевого проводника. При его обрыве возникает напряжение на всех зануленных элементах, поскольку они автоматически входят в контакт с фазой. По этой причине запрещена установка на нулевой проводник любых защитных устройств (помимо выключателей и предохранителей), из-за которых происходит разрыв при срабатывании.

Чтобы снизить опасность удара током при обрыве нулевого проводника, каждые 200 метров линии создаются дополнительные заземления, как и на концевых и вводных опорах. Уровень сопротивления на каждом новом заземлителе не должен быть выше 30 Ом.

Отличие заземления от нуля

Главной разницей между заземлением и занулением является назначение систем. Заземление нужно, чтобы быстро понизить напряжение до приемлемого уровня. Задача зануления — полностью отключить ток на участке, где возник пробой на корпус или другой нетоковедущий элемент. Зануление связано с уменьшением потенциала корпуса в период между замыканием и отключением подачи электричества.

В новостройках зануление не используют. В новых зданиях прокладывают 3-проводный кабель с фазой, нулем и землей (1-фазная система) или 5-проводный кабель (три фазы, ноль и земля) в 3-фазной системе. Чаще всего используется схема TN-S, но встречается и TN-C-S.

Нужно ли делать зануление в квартире

Применять зануление в целях защиты жильцов и электроустановок в квартире не стоит — бывают ситуации, когда холодильник (или другой прибор) занулен, и при этом случается пробой тока. Также нередко встречается некорректно выполненный электромонтаж (электрик ведь мог и перепутать провода и вместо нуля подключил фазу). В таких случаях бытовая техника выходит из строя еще до того, как сработает автомат-выключатель.

Установка устройства защитного отключения, дифференциального автомата или автомата-выключателя необходима только вместе с занулением.

Требования к заземлению и занулению

Все электроустановки и цепи, оснащенные изоляцией нулевого провода, нуждаются в монтаже защитной системы (занулении или заземлении).

Существует несколько правил, которых следует придерживаться при создании защитной системы:

1. Зануление необходимо делать для установок с глухозаземленным проводником мощностью до 1000 вольт. Заземление в подобных системах не делают.
2. Зануление следует снабжать трансформатором на 380 вольт. В зануленной системе вторичное напряжение не должно превышать 380 вольт, а понижающее — 42 вольт.
3. При занулении допускается подключение от разделяющего трансформатора лишь к одному потребителю электроэнергии. Номинал тока защитного устройства — до 15 ампер. Зануление или заземление вторичной обмотки не допускается.
4. При заземлении нуля в 3-фазной электроцепи нужно ставить защиту от пробоя тока. Монтировать ее в нулевом проводнике или фазе от нижнего напряжения.
5. Защитное заземление или зануление необходимо создавать на расположенных на улице установках, а также в особо опасных условиях работы. Номинал напряжения составляет 42 вольта (переменный ток) или 110 вольт (постоянный ток).
6. Для напряжения выше 380 вольт (постоянный ток) и 440 вольт (переменный ток) защита необходима вне зависимости от других условий.

Заземлению подлежат:

• корпуса электрических установок;
• приводы оборудования;
• каркасные части и металлоконструкции распредшкафов и щитов;
• вторичные трансформаторные обмотки;
• стальные кабельные оболочки;
• шинопроводы;
• тросы;
• металлические трубы для проводки;
• электрооборудование, установленное на движущихся элементах.

Что касается жилья, зануление и заземление необходимо для электрической бытовой техники мощностью более 1300 ватт. Заземлению для выравнивания потенциалов подлежат такие металлические изделия, как ванны и душевые поддоны, подвесные потолки.

Чтобы заземлить кондиционеры, электрические плиты или подобные им потребители электричества мощностью свыше 1300 ватт, используют выделенный проводник. Его следует соединить с нулем электросети.

Обратите внимание! Сечения фазного и нулевого проводника должны быть одинаковыми.

Подробный список электроустановок, на которых необходима защита путем заземления или зануления, указаны в Правилах устройства электроустановок. ПУЭ — официальный документ, в нем прописаны все нормативы. Документ также устанавливает перечень оборудования, для которого защита необязательна.

Создание системы заземления и зануления крайне важно, от этого зависит безопасность людей и сохранение имущества. Поэтому цена ошибки велика. Рекомендуется поручать эту работу только квалифицированным работникам.

Все о системах электрического заземления

Дата публикации: 26 сентября 2020 г. Последнее обновление: 26 сентября 2020 г. Абдур Рехман

В этом блоге мы расскажем о необходимости системы электрического заземления, ее важности, типах заземленной системы, распространенных методах и факторах, влияющих на установку заземленной системы, советах по безопасности и т. д. Проще говоря, этот блог посвящен системе электрического заземления.

Земля является общей точкой возврата электрического потока.Система заземления представляет собой резервный путь, который имеет альтернативный путь для протекания электрического тока на землю из-за любого риска в электрической системе, прежде чем произойдет пожар или удар.

W Электрическое заземление?

Проще говоря, «заземление» означает создание пути с низким сопротивлением для протекания электричества в землю. «Заземленное» соединение включает в себя соединение между электрическим оборудованием и землей через провод. После правильного подключения это обеспечивает вашим устройствам и приборам безопасное место для разряда избыточного электрического тока.Это потенциально предотвратит несколько рисков для электрооборудования. Заземляющий провод в электрической розетке — это, по сути, предохранительный клапан.

👉🏼 Мы запустили новый курс, т. е. IEEE 1584-2018 (Руководство по расчету опасности вспышки дуги) . В этом курсе мы рассказали о введении, истории и некоторых основных изменениях в утвержденном стандарте IEEE 1584-2018. В настоящее время мы предлагаем скидку 50% в течение ограниченного времени. Мы надеемся, что вы присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Национальный электротехнический кодекс определяет землю как «проводящее соединение, преднамеренное или случайное, между электрической цепью или оборудованием и землей или каким-либо проводящим телом, которое служит вместо земли». NEC также заявляет, что «земля не должна использоваться в качестве единственного заземляющего проводника оборудования». (NEC) ограничивает напряжение от молнии, перенапряжения в сети и контакта с линией более высокого напряжения с помощью заземляющих проводников оборудования.

Целью заземления электрической системы является повышение безопасности всей системы и обеспечение защиты от колебаний напряжения питания.Система должна быть идеально заземлена, если вы хотите иметь безопасную и надежную сеть и избежать рисков для жизни людей.

Зачем нам нужно заземлять электрическую систему?

В частности, в крупномасштабных жилых или коммерческих проектах некоторые люди считают, что установка системы заземления и любых дополнительных конструкций из электрических материалов будет сложной и трудоемкой, если будет выполнено своевременное техническое обслуживание. Это чрезвычайно опасная практика, которая может привести к поражению электрическим током в случае короткого замыкания внутренней проводки устройства.

По словам Джона Гриззи Грживача, почетного профессора Национального учебного института OSHA, «большинство несчастных случаев на коммунальных предприятиях и несчастных случаев со смертельным исходом, связанных с контактом с линией, являются результатом отсутствия соответствующих средств индивидуальной защиты, отсутствия изолированного покрытия линии или отсутствия надлежащего заземления. »

Распространенными рисками незаземленной электрической системы являются поражение электрическим током и возгорание, поскольку электрический ток всегда проходит по пути с низким сопротивлением. Рабочие на рабочем месте подвергаются более высокому риску, когда незаземленное устройство разряжает избыточный ток.В результате электричество будет передаваться человеку, что приведет к травме или смерти. Вероятность неисправности в незаземленной системе очень высока. Чтобы получить наилучшую защиту человека и электрического оборудования, убедитесь, что ваша система заземлена.

Как правило, энергосистемы подключаются к земле через емкость между линиями и землей, и прямой физической связи между линиями электропередач и землей нет.

Типы заземленной системы:

Ниже перечислены три важных типа систем заземления.

• Незаземленные системы
• Системы с заземлением через сопротивление
• Системы с глухим заземлением

Когда электрическая система работает и нет преднамеренного соединения с землей, это называется незаземленной системой. Хотя эти системы были обычным явлением в 40-х и 50-х годах, они все еще используются в наши дни.

В незаземленной системе ток замыкания на землю незначителен, поэтому его можно использовать для снижения риска поражения людей электрическим током.При возникновении неисправности по двум проводам должен пройти ток, который был назначен для трех проводов: рост тока и напряжения приведет к повышенному нагреву и приведет к ненужному повреждению электрической системы.

Поскольку ток замыкания на землю пренебрежимо мал, поиск неисправности становится очень сложным и трудоемким процессом. Альтернативная стоимость неисправности в незаземленной системе чрезвычайно высока.

Системы с заземлением через сопротивление:

Заземление по сопротивлению — это когда система электроснабжения имеет соединение между нейтральной линией и землей через резистор.Здесь резистор используется для ограничения тока короткого замыкания через нейтральную линию.

Существует два типа заземления сопротивления: заземление с высоким сопротивлением и заземление с низким сопротивлением.

Высокоомное заземление:

Ограничение тока замыкания на землю до < 10 ампер.

Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) обычно используются на заводах и фабриках, где текущая работа процессов прерывается в случае неисправности.

Заземление с низким сопротивлением:

Ограничивает ток замыкания на землю от 100 до 1000 ампер.

С другой стороны, системы заземления с низким сопротивлением (LRG) используются в системах среднего напряжения до 15 кВ и отключают защитные устройства при возникновении неисправности.

Надежно заземленные системы:

Твердое заземление означает, что система электроснабжения напрямую подключена к земле, и в цепи нет преднамеренного дополнительного сопротивления. Эти системы потенциально могут иметь большие токи замыкания на землю, поэтому неисправности легко обнаруживаются.

Обычно используется в промышленных и коммерческих энергосистемах.Имеются резервные генераторы на случай, если авария отключит производственный метод.

Общие методы для электрических систем заземления:  

Наиболее распространенными методами электрического заземления являются:

• Пластины заземления
• Заземляющие трубы и стержни

Пластины заземления:

Заземляющие пластины изготовлены из меди или оцинкованного железа (GI) и помещены вертикально в землю в яме (заполненной слоями древесного угля и соли) глубиной более 10 футов. Для более высокой системы электрического заземления необходимо поддерживать влажность земли вокруг системы пластин заземления.

Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы пластины заземления имели площадь не менее 2 футов, контактирующую с окружающей почвой. Черные металлы должны иметь толщину не менее 0,20 дюйма, тогда как цветные материалы (медь) должны иметь толщину всего 0,060 дюйма.

Сопротивление заземлению (RTG)	Бедный
Коррозионная стойкость	Бедный
Увеличение РИТЭГ в холодной воде	Сильно затронутый
Увеличение РИТЭГов с течением времени	РИТЭГ увеличенный
Напряжение электрода	Средний
Стоимость установки	Ниже среднего
Ожидаемая продолжительность жизни	Бедные 5-10 лет

 

Заземляющие трубы и стержни:

Оцинкованная стальная труба (смесь соли и древесного угля) помещается вертикально в почву через отверстия для подключения заземляющих проводов. Длина и диаметр трубы в основном зависят от типа грунта и электроустановки (величины тока). Влажность почвы будет определять длину трубы, которая будет помещена в землю.

Медный стержень с оцинкованной стальной трубой вертикально помещают в землю. Это очень похоже на заземление трубы. Здесь стержни имеют форму электродов, поэтому сопротивление земли уменьшается до определенного значения. Национальный электрический кодекс (NEC) требует, чтобы ведомые стержни имели длину не менее 8 футов и чтобы 8 футов длины находились в непосредственном контакте с почвой.

Сопротивление заземлению (RTG)	Бедный
Коррозионная стойкость	Бедный
Увеличение РИТЭГ в холодной воде	Сильно затронутый
Увеличение РИТЭГов с течением времени	РИТЭГ ухудшается
Напряжение электрода	Бедный
Стоимость установки	Средний
Ожидаемая продолжительность жизни	Бедные 5-10 лет

Фактор, влияющий на установку системы заземления:

Ниже приведены факторы, влияющие на характеристики любого заземляющего электрода:

• Материал, используемый в системе заземления
• Заземляющий электрод (длина или глубина, диаметр, количество заземляющих электродов)
• Почва (тип, влажность, температура, удельное сопротивление, количество соли)
• Проект наземной системы
• Расположение земляной ямы

источник изображения: https://www. ppindustries.com.au/

Важность заземления электрических токов:

Защита от перегрузки:

На электрическом рабочем месте, когда по какой-либо причине возникает чрезмерный скачок напряжения, возникает высокое напряжение электричества в системе, что приводит к поражению электрическим током и пожару. В этом сценарии значительно помогает заземленная система, поскольку вся эта избыточная электроэнергия уходит в землю. Эта простая форма защиты от перенапряжения потенциально может спасти рабочих, электроприборы, данные и устройства, а не повредить все, что подключено к электрической системе.

Стабилизация напряжения:

Заземленная система гарантирует, что цепи не перегружены и не управляются за счет распределения нужного количества энергии между источниками напряжения. Земля обеспечивает общую точку отсчета для стабилизации напряжения.

Защита от поражения электрическим током:

Общими рисками незаземленной электрической системы являются серьезное поражение электрическим током и возгорание. В худшем случае незаземленная система может привести к возгоранию, повреждению оборудования, потере данных и травмам или смерти.Заземленная система дает бесчисленные преимущества, устраняет опасность поражения электрическим током, защищает оборудование от напряжения, предотвращает возгорание, снижает стоимость ремонта оборудования и время простоя, снижает уровень электрических помех (колебаний электрического сигнала).

Советы по безопасности электрического заземления:

В электрической системе обеспечение заземления электричества должно быть высшим приоритетом для обеспечения безопасности. Для обеспечения безопасности сотрудников и рабочего места на всей территории соблюдаются меры безопасности.Ниже приведены некоторые советы по безопасности:

• Ознакомьтесь с правилами электробезопасности перед началом работы (см. OSHA 29 CFR 1910.269(a)(3) и .269(c) )
• Заземляющее соединение должно быть установлено первым и удалено последним при удалении заземления (OSHA 29CFR 1910. 269(n)(6)).
• Убедитесь, что электротехническое рабочее место оборудовано детекторами напряжения, токоизмерительными клещами и тестерами розеток.
• Используйте устройство защиты от перенапряжения, чтобы отключить электропитание на рабочем месте в случае возникновения неисправности, устройства защиты напольных кабелей, чтобы предотвратить спотыкание на электрическом рабочем месте, и прерыватели цепи замыкания на землю для всех розеток, чтобы предотвратить поражение электрическим током.
• Выберите правильное оборудование при заземлении электрической системы. Помните, что ваше оборудование прочнее самого слабого компонента в системе.
• Убедитесь, что рабочие знают, как правильно использовать каждый инструмент, особенно при постоянном электрическом токе.
• Используйте автоматический выключатель или предохранитель с соответствующим номинальным током.
• Регулярная чистка наземных комплектов продлевает срок службы и безопасность комплекта.
• Никогда не используйте оборудование с изношенными шнурами, поврежденной изоляцией или сломанными вилками.
• Осматривайте, обслуживайте и организуйте ремонт проводов в местах их входа в металлическую трубу, прибор или в местах входа скрытых кабелей в электрическую коробку.

ВЫВОД:

Система электрического заземления обеспечивает безопасность персонала и оборудования при работе на линии. Помните, обесточенная линия просто в мгновение ока окажется под напряжением, поэтому электрическая система всегда должна быть надежно заземлена.

Проверенный опыт нашей команды сертифицированных профессиональных инженеров поможет в оценке вашей системы и предоставит самые современные решения по заземлению для защиты вашей энергосистемы.Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами при сборе данных, моделировании системы, моделировании наихудших условий и аномалий, построении ступенчатого и сенсорного потенциалов и предоставлении рекомендаций в соответствии с последними промышленными стандартами.

Если у вас остались вопросы по системам заземления или нашим услугам, оставьте их в комментариях ниже, и мы поможем вам получить ответ.

• ---

  Об авторе

  Абдур Рехман — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в коммунальных, так и в промышленных и коммерческих помещениях.Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

 

В чем разница между PE и FG?

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

Моим первым неудачным опытом с электричеством был удар током от розетки переменного тока. Я помню, как мое тело вибрировало около секунды. Излишне говорить, что я держался подальше от электричества до тех пор, пока мне не пришлось подключать продукты, чтобы смоделировать сценарии реальных клиентов в полевых условиях. Именно тогда я узнал, насколько важно заземление на самом деле.

 

Зачем заземление?

• Предотвращение повреждений или травм
• Защита от электрической перегрузки
• Стабилизировать уровни напряжения

 

Надлежащее заземление может предотвратить поражение электрическим током людей, работающих с электричеством. Электричество всегда проходит самый простой путь от напряжения к земле.

Приведенный ниже пример стиральной машины иллюстрирует концепцию пути прохождения тока в незаземленном приборе по сравнению с заземленным.

 

 

Когда устройство не заземлено, ток утечки, генерируемый внутри устройства, становится потенциалом, который просто ищет путь к земле. Как только человек прикасается к прибору и имеет свободный путь к земле, он становится заземляющим проводом, и ток проходит через тело человека, а затем к земле. Я не знаю, можете ли вы сказать, но у нее нет счастливого лица.

Когда устройство заземлено, ток утечки теперь имеет менее устойчивый путь к земле, чем тело человека, поэтому ток утечки проходит через тело человека и проходит через заземляющий провод в вилке переменного тока, у которого есть собственный путь к земле.Теперь у нее счастливое лицо.

Зачем нужно заземлять двигатели?

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

Электрический ток проходит 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 входном напряжении двигателя.Любой, кто прикоснется к раме двигателя и заземленной поверхности, может получить травму или что-то похуже. Как только двигатель заземлен, избыточное напряжение будет иметь безопасный путь к земле.

Если клемма защитного заземления двигателя не заземлена, может произойти поражение электрическим током или, что еще хуже, поражение электрическим током. Сила тока всего от 0,1 до 0,2 ампера потенциально может убить человека.

Почему на этом знаке всегда написано «высокое напряжение» вместо «сильный ток»?

Давайте рассмотрим роли трех обычных подозреваемых в нарушении закона Ома, В, И и Р, при поражении электрическим током. Напряжение – это потенциальная энергия в виде электрического заряда, ток – это выход в виде потока электрического заряда и определяется в амперах, а сопротивление сопротивляется протеканию тока. На самом деле ток самый опасный из трех. Причина, по которой на знаке всегда написано «высокое напряжение», заключается в том, что без высокого напряжения не было бы достаточного тока, чтобы быть опасным.

Опасность переменного тока сильно зависит от его частоты, в то время как постоянный ток становится более опасным по мере увеличения уровней напряжения и тока. Вот таблица от OSHA, которая описывает потенциальный ущерб.

 

 

Что означают «PE» и «FG»?

PE — Защитное заземление

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

В то время как раньше заземление двигателя осуществлялось с помощью одного из четырех болтов или винтов, теперь предлагаются специальные винтовые клеммы для упрощения реализации.

FG — Заземление рамы

Это также известно как «заземление шасси». Целью FG является защита от электрических помех, которые могут искажать сигналы и вызывать неисправности.

 

 

Примечание. В этом посте не обсуждается сигнальное заземление, которое является третьим типом заземления, обычно путаемым с защитным заземлением и заземлением корпуса. Информацию о заземлении сигнала см. в этой статье «Правила заземления: заземление, шасси и заземление сигнала» из Analog IC Tips.

 

Примеры клемм защитного заземления

Клемма PE может быть винтовой клеммой двигателя или винтовой клеммой привода. И двигатель, и драйвер должны быть заземлены.

 

Примеры: клеммы защитного заземления

 

На приведенном ниже примере установки и схемы подключения двигателя и драйвера показано, где заземление PE необходимо в конфигурации системы шагового двигателя.

 

 

Для мер против электрических помех, включая заземление FG, мы предоставляем следующую информацию в наших руководствах.

 

 

СОВЕТ. Используйте более толстый и короткий провод заземления

При подключении заземляющего провода к земле используйте более толстый и короткий провод. Это уменьшает сопротивление провода, поэтому ток проходит легче.

 

Инструкции по заземлению конкретного изделия Oriental Motor см. в руководствах по эксплуатации или обратитесь за помощью к нашим инженерам службы технической поддержки.Самый простой способ найти руководство по эксплуатации продукта — выполнить поиск по номеру детали. Нужна помощь? Свяжитесь с нами по телефону, электронной почте или в чате.

Подпишитесь, чтобы получать уведомления о новых сообщениях.

 

Введение в заземление для обеспечения электромагнитной совместимости

Надлежащее заземление является важным аспектом проектирования электронных систем как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения электромагнитной совместимости. Заземление играет решающую роль в определении того, что произойдет в случае непреднамеренных неисправностей, электрических переходных процессов или электромагнитных помех.Надлежащие стратегии заземления также позволяют инженерам более эффективно контролировать нежелательные излучения.

С другой стороны, неправильное заземление может подорвать безопасность и электромагнитную совместимость продукта или системы. За последние несколько десятилетий плохое заземление стало основной причиной отказов систем, связанных с электромагнитной совместимостью.

Разработка хорошей стратегии заземления — довольно простой процесс. Таким образом, может возникнуть вопрос, почему так много систем неправильно заземлены.Ответ прост: инженеры часто путают понятие заземления с другим важным понятием, током возврата. Тот факт, что проводники обратного тока в цифровой электронике часто обозначаются как заземление или GND, может сбивать с толку. Когда проводники обратного тока рассматриваются как заземляющие проводники (или когда заземляющие проводники используются для обратного тока), результатом часто является конструкция со значительными проблемами ЭМС.

Определение земли

Хорошая стратегия заземления начинается с четкого понимания цели заземления.Прежде всего, земля служит опорным нулевым напряжением цепи или системы. Это хорошо понимали несколько десятилетий назад. В 1992 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) определил заземление следующим образом [1],

4.152 – заземление. (1) Соединение корпуса оборудования, рамы или шасси с объектом или конструкцией транспортного средства для обеспечения общего потенциала. (2) Соединение электрической цепи или оборудования с землей или с каким-либо проводящим телом относительно большой протяженности, которое служит вместо земли.

Было хорошо известно, что земля является опорным потенциалом и что заземляющие проводники обычно не являются проводниками с током.

Рисунок 1: 110-вольтовая розетка в США

В США 110-вольтовые заземленные розетки имеют три клеммы, как показано на рис. 1. Горячая клемма имеет номинальный потенциал 110 В (среднеквадратичное значение) и подает ток питания. Нейтральная клемма имеет номинальный потенциал 0 Vrms и действует как возврат силового тока.Клемма заземления также имеет номинальный потенциал 0 В (среднеквадратичное значение), но при нормальных условиях ток не проходит. Клеммы нейтрали и заземления подключены к проводам, которые идут обратно к одной и той же точке в распределительной коробке (точке, которая электрически соединена с землей снаружи здания).

Поскольку нулевой и заземляющий провода проходят в одном месте, они электрически взаимозаменяемы. На самом деле, если бы они были электрически закорочены в розетке с одним проводом, подсоединенным обратно к сервисной коробке, было бы трудно обнаружить какую-либо разницу.Так зачем прокладывать два провода вместо одного? Простой ответ заключается в том, что заземление и возврат тока — это две отдельные функции, которые обычно несовместимы. Значительные токи, протекающие в проводнике, могут помешать ему быть надежным опорным потенциалом.

Возможно, самое важное, что нужно сделать для заземления с точки зрения безопасности и ЭМС, это то, что заземление не является обратным током. Земля и текущая отдача — очень важные понятия, но это не одно и то же. Земля НЕ является путем возврата токов к их источнику. Земля по существу является эталоном нулевого напряжения для цепей и систем изделия. Концепция заземления играет решающую роль в проектировании с точки зрения безопасности и электромагнитной совместимости.

Важность заземления для безопасности

Важной частью проектирования безопасных электрических изделий и систем является знание того, где и когда могут появиться небезопасные напряжения на различных проводящих поверхностях. С точки зрения безопасности заземление является эталоном нулевого напряжения, а напряжение на каждом другом проводнике представляет собой разницу между его напряжением и заземлением.Для зданий эталоном земли обычно является земля под зданием (или буквально «земля» под зданием). Это удобно, потому что земля относительно велика, и все крупные металлические конструкции (например, водопровод и кабели, проходящие через границу здания) легко соединяются или привязываются к земле.

Площадка под застройку, как правило, представляет собой металлические стержни, вбитые в землю возле входа в энергосистему. Эти стержни соединены с коробкой выключателя, от которой заземление распределяется на все розетки по нетоковедущим проводам.Они также связаны с любым металлом, который распределяется по всему зданию, например, водопроводными трубами или строительной сталью.

Приборы или электрические изделия со значительной открытой металлической поверхностью, как правило, должны заземлять металл на заземляющий провод, чтобы гарантировать, что он не может достичь небезопасного потенциала по сравнению с любым другим заземленным металлом в здании. Если возникает неисправность, вызывающая короткое замыкание между силовым проводником и оголенным металлом, заземляющее соединение с коробкой выключателя обеспечивает потребление большого количества тока.Это приводит к размыканию автоматического выключателя и обесточиванию прибора.

Рис. 2. Схема, иллюстрирующая основные операции GFCI.

Важно отметить, что этот метод обеспечения безопасности продуктов зависит от надежного соединения заземления сетевой розетки с блоком выключателя. В старых розетках может отсутствовать клемма заземления, и даже в новых розетках с неправильной проводкой может отсутствовать заземление. По этой причине во многих продуктах используются конструкции, в которых для безопасной работы не требуется заземление.Изделия с двойной изоляцией спроектированы таким образом, чтобы исключить короткое замыкание силового соединения на оголенный металл, либо за счет исключения оголенного металла, либо за счет обеспечения срабатывания автоматического выключателя в случае любого короткого замыкания.

Также растет число электротехнических изделий со встроенными устройствами прерывания цепи замыкания на землю (GFCI). GFCI работают, обнаруживая дисбаланс тока между проводами питания и возврата питания. При первых признаках дисбаланса тока, превышающего безопасный порог, GFCI отключает питание.

Защитное заземление может совпадать или не совпадать с заземлением ЭМС, но заземление для обеспечения безопасности может быть важным фактором, который следует учитывать при проектировании с учетом ЭМС. Например, в медицинских изделиях и промышленных устройствах управления заземление схемы часто требуется изолировать от заземления шасси по соображениям безопасности. Это представляет собой уникальную задачу проектирования для инженеров по электромагнитной совместимости, которые обычно хотят видеть все большие металлические объекты хорошо связанными на высоких частотах.

Важность заземления для ЭМС

Проблемы с электромагнитной совместимостью

часто возникают из-за наличия двух больших металлических объектов с разным потенциалом.Потенциальная разница всего в несколько сотен микровольт между любыми двумя резонансными проводниками может привести к тому, что продукт превысит пределы излучаемых помех. Точно так же напряжения, индуцированные между двумя плохо соединенными проводниками, могут привести к проблемам с помехоустойчивостью.

Заземление — это, по сути, искусство определения эталона с нулевым напряжением и соединения металлических объектов или цепей с этим эталоном через бестоковое соединение с низким импедансом. Надлежащая стратегия заземления ЭМС гарантирует, что большие металлические конструкции не будут перемещаться относительно друг друга, что приведет к непреднамеренным помехам или проблемам с помехоустойчивостью.Соединение металлических предметов для поддержания их одинакового потенциала и привязка всех внешних соединений к одному и тому же заземлению с нулевым напряжением — это ключевой шаг к обеспечению электромагнитной совместимости большинства продуктов.

Наземные сооружения

Почти все электронные устройства и системы имеют заземленную структуру. В зданиях это провода заземления, водопровод и металлоконструкции. В автомобилях и самолетах это металлическая рама или шасси. В большинстве компьютеров это металлическая опорная конструкция и/или корпус.

Структура заземления служит в качестве местного эталона нулевого напряжения. Нельзя позволять чему-либо крупному и металлическому приобретать потенциал, значительно отличающийся от структуры земли. Обычно это достигается путем приклеивания всех крупных металлических объектов к основанию на интересующих частотах. Это также может быть достигнуто путем достаточной изоляции крупных металлических объектов и обеспечения отсутствия возможного источника, который может вызвать возникновение потенциала между ними.

Рис. 3.Спутник с двумя солнечными батареями.

Например, рассмотрим спутник, показанный на рис. 3. Его наземная конструкция представляет собой металлический корпус, в котором находится большая часть электроники. Чтобы передать какую-либо значительную электромагнитную мощность на спутник или вывести его из него, необходимо было бы установить напряжение между наземной конструкцией и чем-то еще, имеющим значительную электрическую величину. На частотах ниже нескольких сотен мегагерц единственными проводниками значительного электрического размера (кроме наземной конструкции) являются две решетки солнечных панелей и, возможно, любые провода, соединяющие эти решетки с цепями внутри спутника.

Соединение массивов солнечных панелей с корпусом в точках, где они находятся в непосредственной близости, гарантирует, что значительные напряжения не появятся между большими проводниками, которые могут непреднамеренно служить передающими или принимающими антеннами для шума. Соединительные провода также должны быть связаны с заземляющей конструкцией. Как правило, это достигается с помощью шунтирующих конденсаторов, чтобы установить связь на шумовых частотах, позволяя токам мощности и сигнала протекать без ослабления.

Стратегия заземления, примененная к спутнику в этом примере, может использоваться практически с любым другим устройством или системой, имеющей наземную конструкцию. Основная философия заключается в том, что сама наземная конструкция представляет собой половину непреднамеренной антенны. Излучаемая связь может возникнуть только в том случае, если между заземляющей конструкцией и другим проводящим объектом значительного электрического размера возникает напряжение. Связывание всех объектов значительного электрического размера с наземной конструкцией предотвращает их непреднамеренное превращение в другую половину антенны.

Эта стратегия заземления важна не только для соблюдения требований к излучаемым помехам и помехоустойчивости, она также играет ключевую роль в удовлетворении требований к кондуктивным помехам и помехоустойчивости, когда структура заземления является как опорным нулевым напряжением, так и предпочтительным путем для потенциально мешающих шумовых токов.

Три важных момента, касающихся наземных сооружений:

1. Заземляющая конструкция должна быть хорошим проводником на интересующих частотах, но она не должна быть электрически малой.Время от времени вы можете услышать, как кто-то выдвигает аргумент, что земля не существует на высоких частотах, потому что земля является эквипотенциальной поверхностью, а потенциал в двух точках на поверхности, отстоящих друг от друга на четверть длины волны, не одинаков. Этот аргумент необоснован, потому что наземные структуры не обязательно являются эквипотенциальными поверхностями в этом смысле. Фактически вся концепция однозначно определяемой разности потенциалов между двумя удаленными точками разваливается на высоких частотах.

   Земля служит в качестве защитного заземления для большинства систем распределения электроэнергии, даже несмотря на то, что земля, безусловно, не является электрически малой при частоте 50 или 60 Гц.Неважно, что потенциал земли в Лос-Анджелесе не такой, как в Нью-Йорке. Заземляющие конструкции служат местными эталонами нулевого напряжения. Они не должны быть электрически малы.

2. Наземная конструкция не должна закрывать электронику. Наземная конструкция не является защитным ограждением. Это просто что-то большое и металлическое, которое служит локальным эталоном нулевого напряжения для всего остального большого и металлического.

3. Наземная структура не может пропускать преднамеренные токи (по крайней мере, на интересующих нас амплитудах и частотах).Токи, протекающие по проводнику или в проводнике, вызывают обтекание проводника магнитным потоком. Магнитный поток, обволакивающий проводник, индуцирует в нем напряжение. На высоких частотах это напряжение потенциально может управлять одной частью заземляющей конструкции относительно другой части.

Наземные сооружения могут пропускать токи с частотами и амплитудами, которые не влияют на их эффективность в качестве наземных сооружений. Например, в большинстве автомобилей рама автомобиля используется в качестве пути обратного тока для фар и некритических датчиков, работающих на очень низких частотах. Это не ухудшает способность рамы служить в качестве заземляющей конструкции на более высоких частотах.

Важно отметить, что, хотя заземляющая конструкция не может пропускать преднамеренные токи, ожидается, что она будет пропускать токи короткого замыкания и токи наведенного шума. Фактически правильное использование заземляющей конструкции зависит от ее способности проводить непреднамеренные токи с достаточно низким импедансом для контроля непреднамеренных напряжений.

Заземляющие проводники

Заземляющие проводники – это соединения (напр.грамм. винты, болты, прокладки, провода или металлические ленты), которые соединяют крупные металлические предметы с наземной конструкцией. Как и наземные сооружения, заземляющие проводники не проводят преднамеренных токов. Их функция заключается в удержании напряжения между двумя металлическими конструкциями ниже критического значения.

Заземляющие проводники должны иметь достаточно низкий импеданс (т. е. сопротивление плюс индуктивное сопротивление), чтобы гарантировать, что их импеданс, умноженный на максимальный ток, который они могут пропускать, будет ниже минимального напряжения, которое может привести к проблеме ЭМС. Например, предположим, что экран экранированной витой пары соединен с заземляющей конструкцией через штырь разъема длиной 1 см, как показано на рис. 4. По витой паре передается псевдодифференциальный сигнал со скоростью 100 Мбит/с с синфазным шумом. ток 0,3 мА на частоте 100 МГц. Напряжение, воздействующее на экран кабеля относительно платы, примерно равно току, возвращающемуся в экран, умноженному на эффективную индуктивность соединения экрана. Предполагая, что эффективная индуктивность контакта разъема составляет приблизительно 10 нГн (т.е. 1 нГн/мм), напряжение, воздействующее на экран кабеля относительно заземляющей конструкции, составляет приблизительно 2 милливольта. Во многих ситуациях этого достаточно, чтобы превысить предел излучаемых излучений на частоте 100 МГц, и необходимо будет предпринять шаги для уменьшения синфазного шума или уменьшения индуктивности соединения заземляющего проводника.

Рис. 4. Витая пара с экраном, соединенным с заземляющей конструкцией.

Гальваническая коррозия

Когда заземляющее соединение выполняется путем соединения двух плоских металлических поверхностей болтами, сопротивление соединения может быть более важным, чем индуктивность.Это особенно верно, когда интерфейс между ними подвергается коррозии.

Потенциал гальванической коррозии является мерой того, насколько быстро разнородные металлы будут подвергаться коррозии при контакте. Коррозия зависит от наличия электролита, такого как вода; а скорость коррозии зависит от многих факторов, включая свойства электролита.

Рисунок 5. Анодные показатели для обычных металлов.

В таблице на рис. 5 рядом с их названиями указаны анодные индексы для нескольких распространенных металлов.Этот параметр является мерой электрохимического напряжения, которое будет возникать между металлом и золотом. Чтобы найти относительное напряжение пары металлов, их анодные показатели вычитаются, как указано на графике. В зависимости от окружающей среды соединения между материалами с разницей напряжения более 0,95 В обычно требуют покрытия или прокладок для сохранения целостности соединения с течением времени.

Земля против текущего возврата

Как указывалось в начале этой главы, заземление и возврат тока — две совершенно разные функции.К сожалению, многие проводники обратного тока помечены как «земля» в реальных продуктах. Это создает большую путаницу, поскольку правила, относящиеся к земле, применяются к текущим доходам, и наоборот.

Например, частичная схема платы на рис. 6 имеет четыре разных заземления. Один компонент работает с сигналами или мощностью, которые относятся к трем из этих оснований. Очень маловероятно, что разработчику этой схемы нужны были четыре разных источника нулевого напряжения. На самом деле четыре заземления соединены перемычками, что указывает на намерение разработчика иметь один опорный нулевой вольт.

Рис. 6. Частичная схема с четырьмя заземлениями.

Компоновка платы, показанная на рис. 7, показывает слой с двумя изолированными цепями, помеченными «GND» и «AGND». Изоляция заземления затрудняет поддержание одинакового потенциала всех крупных металлических объектов в системе. Как правило, это следует делать только тогда, когда это необходимо из соображений безопасности. Так почему же эти «основания» изолированы?

Рис. 7. Один слой макета платы с двумя заземлениями.

В двух приведенных выше примерах причина, по которой «земляные» сети были изолированы, заключается в том, что на самом деле они не были землей. Они были обратными проводниками для силовых или сигнальных токов. Дизайнерам не нужны изолированные ссылки с нулевым напряжением. Они изолировали проводники обратного тока, пытаясь избежать связи с общим импедансом.

Около 50 лет назад, когда цифровые схемы только начинали внедряться в такие продукты, как радиоприемники и высококачественное звуковое оборудование, разработчики электроники быстро поняли, что цифровой шум может быть связан с аудиосхемами, если они используют одни и те же обратные проводники тока. .Например, рассмотрим простую плату, показанную на рис. 8а. Он имеет два цифровых компонента, цифро-аналоговый (D/A) преобразователь и усилитель для усиления аналогового сигнала перед его отправкой с платы через разъем. Несимметричный цифровой сигнал между двумя цифровыми компонентами использует заземляющий слой в качестве обратного пути. На частотах в килогерц и ниже ток, возвращающийся на плоскость, распространяется с распределением, приблизительно представленным зелеными линиями на рисунке 8b. Низкочастотный ток, возвращающийся из усилителя в цифро-аналоговый преобразователь, следует по пути, примерно показанному синими линиями на рисунке 8b.

Рис. 8. Простая плата смешанных сигналов слева (а) и примерное распределение обратного тока на заземляющем слое (б).

Очевидно, что в текущем распределении много совпадений. Это приводит к связи с общим импедансом, потому что токи в одной цепи имеют общее сопротивление заземления с токами в другой цепи. Если бы общее сопротивление заземляющего слоя было порядка 1 мОм, а цифровые токи были порядка 100 мА, то напряжение, индуцируемое в аналоговых цепях, было бы порядка 100 мкВ.

Пятьдесят лет назад инженеры, разрабатывающие звуковые схемы, заметили, что напряжения, индуцируемые в звуковых цепях из-за связи с общим сопротивлением от цифровых схем, часто были неприемлемыми. Люди могли слышать цифровой шум в акустическом сигнале.

Очевидным решением было изолировать обратные токи цифрового сигнала от обратного тока аналогового сигнала. В то время платы с более чем двумя слоями не были распространены, поэтому популярный подход заключался в том, чтобы зазорить текущую обратную плоскость.Пример этого показан на рисунке 9.

Рис. 9. Плата смешанного сигнала с зазором в плоскости возврата тока слева (а) и примерным распределением обратного тока на плоскости заземления (б).

Поскольку низкочастотные токи не могут протекать через зазор, токи перенаправляются по обе стороны от зазора. Это снижает плотность цифрового обратного тока в области плоскости, используемой в основном аналоговыми токами, и значительно уменьшает связь общего импеданса.

На относительно простых двухслойных платах 1960-х и 1970-х годов зазор между «земляной» плоскостью между аналоговыми и цифровыми цепями часто был эффективным способом устранения неприемлемых перекрестных помех из-за общей связи импеданса. К сожалению, это сработало настолько хорошо, что в конце концов люди пришли к выводу, что между цифровыми и аналоговыми цепями всегда должен быть зазор между заземляющими слоями. Так родилось правило проектирования, а дизайнеры плат любят правила проектирования. Пятьдесят лет спустя многие разработчики плат по-прежнему придерживаются этого правила проектирования, хотя оно уже не имеет смысла.На самом деле, лучшим правилом проектирования современных плат является отсутствие зазоров между аналоговыми и цифровыми цепями в плоскости заземления.

Чтобы проиллюстрировать, почему это так, рассмотрите схему платы на рис. 10. Она состоит из тех же компонентов, что и в предыдущем примере, и, как и в предыдущем примере, имеет зазор между плоскостью заземления между аналоговой и цифровой схемами. Однако в этом случае зазор окружает аналоговую схему с трех сторон.

Рис. 10. Ужасная схема смешанной сигнальной платы слева (а) и намного лучшая альтернативная схема справа (б).

График обратных токов, как это было сделано в предыдущем примере, иллюстрирует превосходную изоляцию между цифровыми и аналоговыми обратными токами. Но предыдущие графики обратных токов не учитывали все токи в плоскости. Обратите внимание, что имеются четыре цифровые дорожки, соединяющие цифро-аналоговый преобразователь с одним из цифровых компонентов. Эти сигналы также требуют обратных токов. Эти токи должны проходить от контакта заземления цифро-аналогового компонента к контакту заземления цифрового компонента.Раньше этот путь был коротким и несущественным, но теперь разрыв вынуждает эти токи разделять ту же область плоскости, что и аналоговые токи. Вместо того, чтобы улучшить ситуацию, этот разрыв потенциально может сделать ее намного хуже.

Правильное определение зазора между аналоговой и цифровой схемой имеет решающее значение. Часто было трудно определить правильное место для разрыва пятьдесят лет назад. В современных платах высокой плотности зазоры между плоскостями, как правило, являются неработоспособным и совершенно ненужным решением несуществующей проблемы.

Существует как минимум три причины, по которым в современных конструкциях плат нет необходимости в зазоре между заземляющими пластинами:

1. Цифровые и аналоговые сигналы работают на гораздо более высоких частотах, чем 50 лет назад. На частотах выше примерно 100 кГц обратные токи на заземляющем слое ограничиваются областями непосредственно под сигнальными дорожками. Поскольку они не расходятся по плоскости, зазоры на плоскости не улучшают изоляцию между цепями.

2. Даже на частотах кГц и ниже, , сопротивление заземляющих слоев печатной платы составляет менее 1 мОм/квадрат . Это означает, что «шумные» схемы, сбрасывающие ток в амперах на землю, способны индуцировать только милливольты (в худшем случае) напряжения в других цепях, находящихся в той же плоскости. Существует относительно немного ситуаций, когда такой уровень шумовой связи может быть проблемой.

3. В тех ситуациях, когда нельзя допустить миллиомную связь, гораздо лучше изолировать возврат на другом слое . Например, лучшим решением проблемы соединения в нашем предыдущем примере было отсутствие зазора между плоскостями. На рис. 10b показано, как возврат аналогового тока с использованием трассы на верхнем слое позволяет полностью избежать распространенной проблемы связи импеданса. В платах с большим количеством аналоговых и цифровых возвратов, которые должны быть изолированы на низких частотах, обычно необходимо соединить их на высоких частотах, чтобы предотвратить проблемы с излучаемыми помехами. Маршрутизация изолированных возвратов по соседним слоям значительно упрощает установление между ними хорошего высокочастотного соединения.

Обратите внимание, что дорожка возврата аналогового тока на рис. 10b соединена с плоскостью возврата цифрового тока одним переходным отверстием, расположенным рядом с контактом заземления ЦАП. Через переходное отверстие не проходят аналоговые или цифровые обратные токи. Его единственная функция состоит в том, чтобы гарантировать, что аналоговые и цифровые схемы имеют один и тот же опорный нулевой уровень напряжения. Другими словами, переходное отверстие является заземляющим проводником, тогда как плоскость и дорожка являются проводниками обратного тока.

Одноточечное и многоточечное заземление

Предположим, что аналоговая трасса обратного тока на рис. 10b имеет два сквозных соединения с плоскостью цифрового обратного тока, как показано на рис. 11.Теперь аналоговый обратный ток имеет два возможных пути. Он может вернуться по следу или может вернуться на плоскости. Ток будет разделяться в соответствии с сопротивлением каждого пути, позволяя значительному количеству аналогового тока возвращаться на плоскость. Аналогично, некоторый цифровой ток будет протекать по трассе возврата аналогового тока. Изоляция разрушается, и снова вводится связь по общему импедансу.

Рис. 11. Добавление второго соединения между двумя изолированными токоотводами может означать, что они больше не изолированы на низких частотах.

Вообще говоря, два пути обратного тока не изолированы на низких частотах, если они соединены более чем в одной точке. Переходное соединение на рисунке 10b является примером заземления в одной точке. Одноточечное заземление является важной концепцией ЭМС, хотя проектировщики часто неправильно понимают ее, поскольку не проводят должным образом различия между токоотводами и заземляющими проводниками.

Рис. 12. Заземление в одной точке.

На рис. 12 показана концепция одноточечного заземления.Изолированные цепи или системы подключаются к одной точке через нетоконесущие заземляющие проводники. На рис. 13 показана другая реализация, в которой заземляющие проводники соединяются более чем в одной точке, но все они по-прежнему относятся к одной точке. Одним из примеров этого является заземление в зданиях. Каждое заземленное устройство имеет выделенный проводной путь к электросети здания, но параллельные пути создаются сантехническими соединениями или изделиями, внешние металлические поверхности которых находятся в электрическом контакте.Подключение заземляющих проводников более чем в одной точке не снижает эффективность схемы заземления.

Рис. 13. Еще одна реализация заземления в одной точке.

Хотя одноточечное заземление является важной концепцией для обеспечения того, чтобы изолированные цепи имели одинаковое опорное напряжение при нулевом напряжении, оно не работает, если по заземляющим проводникам проходят сигнальные или силовые токи. Например, на рисунке 14 средняя и правая цепи не изолированы.Токи, возвращающиеся от нагрузки к источнику средней цепи, теперь могут возвращаться через предназначенный синий проводник или проходить по дополнительному соединению с правой цепью и обратно в среднюю цепь через «одноточечное» заземление.

Рис. 14. Это НЕ одноточечное заземление.

Путь на Рисунке 14 от одноточечного соединения к среднему контуру, правому контуру и обратно к одноточечному соединению иногда называют контуром заземления.Заземляющие контуры часто считаются несовместимыми с заземлением в одной точке и часто упоминаются как источник общей связи импеданса; но это неправильно. На рис. 13 показан контур заземления, и это по-прежнему хорошая реализация заземления в одной точке. Контур заземления на рис. 14 включает сегмент, который вообще не заземлен. Синий проводник в средней цепи можно назвать «землей» на схеме платы, но это проводник обратного тока.

Как правило, контуры заземления подходят, если все проводники в контуре действительно являются проводниками заземления.Если один или несколько проводников в петле являются низкочастотными проводниками с обратным током, то все проводники в петле будут нести часть этого обратного тока. Это может облегчить связь по общему импедансу.

На рис. 15 показан еще один пример неправильного применения концепции заземления в одной точке. Этот пример был взят из инструкции производителя по применению, в которой клиентам рекомендуется компоновка драйвера трехфазного двигателя. Идея заключалась в том, чтобы обеспечить, чтобы все три фазы имели такое же опорное нулевое напряжение, как и двигатель.Реализация требовала вернуть все коммутационные токи и ток двигателя в одну и ту же точку.

Рис. 15. Одноточечный обратный ток (плохая идея).

Конечно, это не точечное заземление. Это текущая доходность в одной точке. Хотя все проводники помечены как заземление на схеме и на топологии платы, они не являются заземлением. Они являются проводниками обратного тока.

Отправка всех коммутационных токов в одну точку схемы в основном гарантирует, что индуктивность соединения будет выше, чем она была бы в противном случае.Это гарантирует, что будет высокий общий импеданс, а также взаимная индуктивность между фазами. Это также гарантирует, что ни одна из фаз или двигатель не будут иметь одинаковое опорное нулевое напряжение.

По сути, важно помнить, что заземление в одной точке является важной стратегией обеспечения того, чтобы изолированные цепи и устройства имели одинаковый опорный нулевой уровень напряжения. С другой стороны, обратные токи в одной точке часто являются основной причиной значительных проблем электромагнитной связи.

Рис. 16.Многоточечная земля.

Альтернативой стратегии одноточечного заземления является стратегия многоточечного заземления. Пример этого показан на рисунке 16. Вместо одной точки земля определяется локально. По сути, это концепция наземной структуры, описанная ранее.

Обычно в системах, использующих заземляющую структуру, цепи и модули, которые не изолированы от заземляющей конструкции, соединяются более чем в одной точке. Простой пример этого показан на рисунке 17.

Рис. 17. Гибридная стратегия заземления.

В этом случае соединение между средней и правой цепями позволяет низкочастотным обратным токам протекать по заземляющей конструкции. На этих частотах структуру правильнее было бы описать как структуру с возвратом тока. При разработке стратегии заземления важно понимать, что проводящая конструкция может выполнять функцию заземления на одних частотах и ​​функцию обратного тока на других.

Например, в автомобиле средняя и правая цепи на рис. 17 могут представлять модуль управления тормозами и датчик скорости вращения колеса соответственно. Каждый из них заземлен на раму транспортного средства, чтобы соответствовать требованиям по излучению и излучениям на высоких частотах, но ни один из модулей не позволяет высокочастотным токам возвращаться на раму. Так что на высоких частотах рама представляет собой многоточечную заземляющую структуру.

На более низких частотах критически важные коммуникации будут выполняться с использованием дифференциальных сигналов, чтобы не допустить токов сигналов в кадр (и токов кадров в сигналы).Однако основания питания не обязательно должны быть изолированы. Силовые токи, поступающие в модули по питающим 12-вольтовым проводам, возвращались бы к аккумулятору по всем доступным путям. Таким образом, на низких частотах (например, постоянный ток – кГц) рама представляет собой не заземляющую структуру, а структуру с возвратом тока. Силовой ток в амперах, протекающий по раме из-за одного модуля, может индуцировать 100 милливольт на заземлении других модулей, но на большинство модулей не повлияют сотни милливольт на очень низких частотах.

Предположим, схема слева на рис. 17 представляет собой распределение мощности на стартер двигателя внутреннего сгорания. Эта цепь может потреблять сотни ампер тока во время запуска двигателя. Возврат этих токов на раму транспортного средства может привести к неприемлемому уровню шума в модулях, использующих раму в качестве обратного проводника силового тока. В этом случае может быть принято решение изолировать обратку от стартера и соединить ее с рамой в одной точке.

Стратегии заземления

Возможно, самое важное, что нужно сделать в отношении стратегий заземления, будь то для ЭМС или безопасности, заключается в том, что разрабатываемый продукт должен иметь такое заземление. Проблемы обычно возникают, когда заземляющий проводник рассматривается как проводник с обратным током или проводники с обратным током рассматриваются как заземляющие проводники.

Надлежащие стратегии возврата тока обычно сосредоточены на обеспечении путей с низкой индуктивностью для высокочастотных токов и поддержании контроля над путями низкочастотных токов.

Надлежащие стратегии заземления сосредоточены на определении и защите нулевого опорного напряжения для каждой цепи и системы.

Одним из методов отслеживания того, служат ли проводники в первую очередь для функции заземления или для функции возврата тока, является их соответствующая маркировка. Например, назовите соединение с заземляющей структурой «заземление шасси» или «Шасси-GND», но используйте термин «цифровой возврат» или «D-RTN» для обозначения плоскости на печатной плате, основной функцией которой является возврат цифровых токов. к их источнику.Половина успеха в разработке хорошей стратегии заземления заключается в том, чтобы правильно распознать и сохранить целостность истинных оснований.

Еще одним важным аспектом любой стратегии заземления является определение структуры заземления. На системном уровне наземной конструкцией всегда является металлический корпус или каркас, если таковой имеется. На уровне платы, если плата соединяется с рамой, заземление платы должно быть там, где происходит это соединение. Если рамы нет или нет близости к раме, заземление платы обычно должно быть определено на одном из контактов разъема (часто на входе питания 0 вольт).

Вообще говоря, все крупные металлические объекты (например, кабели, большие радиаторы, металлические опоры и т. д.) должны быть прикреплены к заземляющей конструкции. Если это невозможно, они должны быть достаточно изолированы от наземной конструкции, чтобы гарантировать отсутствие значительных нежелательных взаимодействий. Медицинские изделия и многие высоковольтные системы требуют строгой изоляции между рамой или шасси и любыми токоведущими цепями. К сожалению, близлежащие высокочастотные цепи относительно легко индуцируют ток в микроамперах в этих структурах, чего достаточно, чтобы вызвать проблемы с излучаемыми помехами.Предотвращение этого без привязки к раме обычно требует ограничения полосы пропускания схемы, экранирования схемы и/или увеличения расстояния между схемой и рамой.

Каталожные номера

[1]   Американский национальный словарь стандартов по технологиям электромагнитной совместимости (ЭМС), электромагнитного импульса (ЭМИ) и электростатического разряда (ЭСР), ANSI C63. 14-1992.

 

Разница между заземлением и заземлением и нейтралью Pdf

Разница между заземлением и заземлением и нейтралью Pdf

В чем разница между заземлением и заземлением и отбором мощности нейтрали?

Заземление не для возврата, а только для защиты чувствительных устройств.Это переменный путь к току с низким сопротивлением. Когда мы удаляем нейтральный провод для несимметричного трехфазного соединения и направляем его на землю, это называется заземлением. Заземление делается для компенсации несимметричной нагрузки.

А чем отличается заземление от нейтрали?

Заземление и заземление относятся к беспотенциальным, но система, подключенная к беспотенциальным, отличается от устройств, подключенных к беспотенциальным. Земля не имеет потенциала, а нейтральный проводник может иметь потенциал.Это означает, что нейтральный проводник не всегда имеет нулевой потенциал по отношению к земле.

Можем ли мы таким же образом использовать землю как нейтральную?

Нет, вы никогда не должны использовать заземляющий провод в качестве нулевого провода. Да, провод заземления действует как нейтральный провод, а провод заземления и нейтральный провод соединены вместе на панели управления.

Поскольку заземляющий и нейтральный провода по существу одинаковы и склеены, почему бы не использовать заземляющий провод в качестве нейтрального провода?

Еще спросил какая разница напряжения между заземляющим проводником и нейтралью?

Измерение напряжения между нейтралью и землей: Эмпирическое правило, используемое многими в отрасли, заключается в том, что напряжение между нейтралью и землей 2 В или меньше на выходе является нормальным, в то время как несколько вольт или более указывают на то, что перегрузка 5 В рассматривается как предел. .

Какой кабель используется для заземления?

Заземление или заземление Хотя медные провода обычно используются для заземления, медные ленты предпочтительнее для высоких установок, поскольку их более широкий диапазон применений позволяет им выдерживать более высокие токи короткого замыкания. Тянутая медная проволока также используется в качестве заземляющего провода.

Можем ли мы загрязнять через бетон?

Что, если вы хотите закрепиться в нем? Это возможно. Приклеивая бетон непосредственно к полу без пароизоляции, а затем оставляя герметик на месте, чтобы ваши ноги могли соединиться напрямую, вы закрепите себя в своем доме и вокруг него, когда будете снимать обувь.

Какие виды заземления существуют?

BS 7671 включает пять типов систем заземления: TNS, TNCS, TT, TNC и IT. T = земля (от французского слова «земля») N = нейтраль S = отдельный C = комбинированный I = изолированный (Источник IT-системы соединен с землей через преднамеренно вставленный импеданс заземления или изолирован от земли.

Поскольку нейтральный провод заземлен №

Заземленный провод заземления известен как нейтральный проводник, потому что он не опасен для оголенного металла или трубопровода Горячий провод получил свое название, потому что он опасен.Заземление нейтрального проводника не ограничивается использованием электрооборудования, а необходимо из соображений безопасности.

Какие полы используются в домах?

Обычно медный провод можно использовать в качестве заземляющего провода, но медная лента также используется для высоких установок и может выдерживать высокие остаточные токи из-за большей площади, чем у медного провода. В качестве заземляющего провода используется оголенный медный провод.

На нейтральный провод подается питание?

Можете ли вы сочинять и рисовать нейтрально?

Нет, нейтраль и земля никогда не должны соединяться друг с другом.Это неправильно и потенциально опасно. Когда вы что-то включаете в розетку, нейтральный проводник находится под напряжением, потому что он замыкает цепь. Когда земля подключена к нейтральному проводнику, прикладная земля также активна.

Почему на нейтральном проводнике нет напряжения?

В электрической сети нейтральный провод заземлен по определению. Поэтому напряжение нейтрального проводника по определению всегда равно нулю. Напряжение необходимо для запуска тока, но когда ток течет через катушку, напряжение не требуется, чтобы поддерживать ее в рабочем состоянии.

Для чего нужен нейтралитет?

Нейтральный провод используется для замыкания цепи переменного тока на 120 вольт путем возврата пути к электрическому щиту, где нейтральный провод подключен и заземлен. Нейтральный проводник представляет собой изолированный провод, поскольку он является частью цепи, по которой проходит электрический ток. Проводник заземленного электрода.

Заземление повышает напряжение?

Назначение заземления

Что произойдет, если заземляющий и нулевой проводники коснутся друг друга?

Как измеряется напряжение заземления?

Вы можете измерить землю, измерив потенциал между линией, нейтральным проводником и точкой заземления.Теоретически разница напряжений между нулем и землей равна нулю, но на практике она составляет от 2 до 4 В переменного тока. Когда вы приближаетесь к нулевому напряжению, у вас есть правильная масса.

Какое напряжение в нейтральном проводнике?

Горячий нейтральный провод — это напряжение нагрузки. Напряжение должно быть около 120 В (обычно от 115 до 125 В). Они измеряют ровно 118,5 В. Нейтраль — это падение напряжения (также называемое IR-падением), вызванное током нагрузки, протекающим через импеданс белого провода.

Как установить напряжение отклонения?

Немедленно обратитесь к поставщику электроэнергии, чтобы решить проблему.Где-то за выключателем в вашем доме оголенный горячий провод соприкасается с заземляющим проводом или проводником, например. B. металлическая трубка и излучает напряжение на землю.

В чем причина пропадания напряжения?

Отклоняющее напряжение вызвано первичным и/или вторичным обратным током и наведенными токами из сети, поскольку эти токи протекают через ожидаемое полное сопротивление обратного пути, параллельные дорожки и токопроводящие петли вблизи сети.

Зачем необходимо заземление?

Что произойдет, если нейтральный проводник не заземлен?

Опасность нулевого провода при разомкнутой работе

Зачем использовать однофазный в квартирах?

Разница между заземлением и заземлением и нейтралью Pdf

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 материалах курса

Цель.

Целью этого курса является ознакомление инженеров с вопросами заземления и соединения электрических систем, связанными с системами с глухим заземлением под напряжением 600 В. Этот курс может служить введением в заземление и подключение для инженеров с небольшим опытом или вообще без профессионального проектирования электрических систем. Курс также представляет практическую, но малоизвестную информацию о применении заземления и соединения, которая будет полезна даже самым опытным профессионалам в области электрического проектирования.

Зачем тратить время на изучение заземления и соединения?

 Многие специалисты в области электрики придерживаются популярного и ошибочного мнения о том, что заземление металлического предмета (посредством его прямого соединения с землей)
поможет устранить опасное напряжение, вызванное замыканием линии на землю. Заземление объекта никак не устраняет опасное напряжение или снижает напряжения прикосновения или шага, которые ежегодно являются причиной нескольких смертей.

 Неправильное заземление и соединение являются частой причиной электротравмы.

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

 «Более 80% всех отказов электронных систем, связанных с аномалиями питания, на самом деле являются результатом ошибок электропроводки или заземления или вызваны другими нагрузками на объекте заказчика.EPRI (Научно-исследовательский институт электроэнергетики)

 «Из всех проблем с электропитанием 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 % Одна из проблем с качеством электроэнергии внутри объекта связана с заземлением, что делает его единственным наиболее важным фактором с точки зрения объекта для обеспечения надежной работы оборудования». Уоррен Льюис, ECM Magazine

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

База и ресурсы.

Следующие ресурсы служат основной основой информации, представленной в этом курсе
, и на них будут делаться ссылки в материалах курса:

 Национальный электротехнический кодекс (NEC), статья 250 – издание 2005 г.

 Рекомендованный стандарт IEEE 1100-1999 Практика включения и заземления чувствительного электронного оборудования

 Стандарт IEEE 142-1982 «Заземление промышленных и коммерческих энергосистем»

 AEMC: понимание испытаний сопротивления заземления (Рабочая тетрадь, выпуск 6.0)

Для многих инженеров, подрядчиков и техников Национальный электротехнический кодекс и его статья 250 (Заземление и соединение) являются единственной основой для проектирования и установки системы заземления.

Перед началом курса крайне важно ознакомиться с назначением и ограничениями Национального электротехнического кодекса (NEC), чтобы понять, как следует применять NEC.

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

90.1 Цель

(A) Практическая защита. Целью настоящего Кодекса является практическая защита людей и имущества от опасностей, связанных с использованием электричества.

(B) Адекватность. Настоящий Кодекс содержит положения, которые считаются необходимыми для обеспечения безопасности. Соблюдение этих требований и надлежащее техническое обслуживание приводит к установке, которая по существу безопасна, но не обязательно эффективна, удобна или адекватна для хорошего обслуживания или будущего расширения использования электричества.

(C) Назначение – Настоящий Кодекс не предназначен для использования в качестве проектной спецификации или руководства по эксплуатации для необученных лиц!

В соответствии с NEC – Инженеры, проектирующие и определяющие заземление и соединение, не должны использовать Национальный электротехнический кодекс (NEC) в качестве кулинарной книги.

NEC не заменяет понимания теории требований кода.

Чтобы понять заземление и связь, важно знать значения слов, которые мы будем использовать. Статья 110 Национального электротехнического кодекса дает определения слов, которые мы будем использовать в этом курсе. Они перечислены в порядке важности, а не обязательно в алфавитном порядке.

Приложение 1 Различные компоненты заземления и соединения

Заземляющий проводник. Преднамеренно заземленный провод системы или цепи. Его также обычно называют нейтральным проводником в заземленной системе «звезда».

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

Заземляющий проводник, оборудование. Проводник, используемый для соединения нетоковедущих металлических частей оборудования, кабельных каналов и других корпусов с заземляющим проводом системы, проводником заземляющего электрода или и тем, и другим на сервисном оборудовании или на источнике отдельной системы. В статье 250.118 NEC описаны различные типы заземляющих проводников оборудования. Правильные размеры заземляющих проводников оборудования указаны в 250.122 и в таблице 250.122.

Заземляющий электрод. Устройство, которое устанавливает электрическое соединение с землей.

Проводник заземляющего электрода. Проводник, используемый для соединения заземляющего электрода (электродов) с заземляющим проводником оборудования, с заземляющим проводником или с обоими, при обслуживании, в каждом здании или сооружении, где питается от фидера (фидеров) или ответвленной (ых) цепи (цепей) или в источнике отдельно производной системы.

Склеивание (склеивание). Неразъемное соединение металлических частей с образованием электропроводящего пути, обеспечивающего электрическую непрерывность и способность безопасно проводить любой ток, который может быть введен.

Целью соединения является создание эффективного пути для тока повреждения, что, в свою очередь, облегчает работу устройства защиты от перегрузки по току. Это объясняется в статьях 250.4(A)(3) и (4) Национального электротехнического кодекса и 250.4(B)(3) и (4). Конкретные требования к склеиванию 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.

Выбивные заглушки как концентрического, так и эксцентричного типа могут ухудшить электропроводность между металлическими частями и фактически могут создать ненужное сопротивление пути заземления. Установка соединительной перемычки (перемычек) является одним из методов, который часто используется между металлическими дорожками качения и металлическими деталями для обеспечения электропроводности. Соединительные перемычки можно найти на сервисном оборудовании [NEC 250.92(B)], соединение на напряжение более 250 вольт (NEC 250.97) и компенсационные фитинги в металлических дорожках качения (NEC 250. 98). На рисунке 2 показана разница между концентрическими и эксцентрическими нокаутами. На рис. 2 также показан один из способов установки перемычек на этих типах заглушек.

Приложение 2 Соединительные перемычки, установленные вокруг концентрических или эксцентричных выбивных отверстий.

Соединительная перемычка, оборудование. Соединение между двумя или более частями заземляющего проводника оборудования.

Соединительная перемычка, главная. Соединение между заземляющим проводником и заземляющим проводом оборудования на службе.

На рис. 3 показана основная соединительная перемычка, используемая для обеспечения соединения между заземляющим служебным проводником и заземляющим проводником оборудования при обслуживании. Соединительные перемычки могут располагаться по всей электрической системе, но основная соединительная перемычка находится только на сервисе. Основные требования к соединительным перемычкам приведены в NEC 250.28.

Приложение 3. Основная соединительная перемычка, установленная на линии между заземляющим рабочим проводом и заземляющим проводом оборудования.

Соединительная перемычка, система. Соединение между заземляющим проводом цепи и заземляющим проводом оборудования в отдельно выделенной системе.

Приложение 4. показывает перемычку системного заземления, используемую для обеспечения соединения между заземляющим проводником и заземляющим проводником (проводами) оборудования трансформатора, используемого в качестве отдельной системы.

Приложение 4. Системная перемычка, установленная рядом с источником отдельной системы между заземляющим проводом системы и заземляющим проводом(ами) оборудования.

Соединительные перемычки системы расположены рядом с источником отдельно выведенной системы. Системная соединительная перемычка используется в производной системе, если производная система содержит заземляющий проводник. Как и основная соединительная перемычка на сервисном оборудовании, системная соединительная перемычка обеспечивает необходимую связь между заземляющими проводниками оборудования и заземляющим проводником системы, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю. Требования к соединительным перемычкам системы приведены в NEC 250.30(А)(1).

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

Эффективное заземление. Преднамеренно соединены с землей через заземляющее соединение или соединения с достаточно низким импедансом и достаточной допустимой нагрузкой по току для предотвращения нарастания напряжения, которое может привести к неоправданной опасности для подключенного оборудования или людей.

С глухим заземлением. Подключен к земле без установки какого-либо резистора или импедансного устройства.

 Распространенным заблуждением является то, что заземление и соединение — это одна и та же тема. Хотя они связаны, они не одинаковы. Целью этого курса является разъяснение каждой темы.

 Издание 2005 года Национального электротехнического кодекса признает это и изменяет название статьи 250 (ранее называвшееся «Заземление») на «Заземление и соединение», чтобы подчеркнуть, что заземление и соединение являются двумя отдельными понятиями, но не исключают друг друга и, фактически напрямую взаимосвязаны через требования статьи 250.

 Соединение — это соединение двух или более токопроводящих объектов друг с другом с помощью проводника, например провода.

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

 Надлежащее заземление объектов (проводников) в полевых условиях обычно включает как соединения между объектами, так и конкретное соединение с землей (землей).

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

Соединение представляет собой соединение токопроводящих частей с целью поддержания общего электрического потенциала и обеспечения электропроводящего пути, который обеспечит электрическую непрерывность и способность безопасно проводить любой ток, который может быть введен. Стандарт IEEE 11:00-1999.

В соответствии со статьей 250.4(A) Национального электротехнического кодекса ниже приведены общие требования к заземлению и соединению заземленных систем. В заземленной системе вторичные обмотки питающего трансформатора могут быть расположены по схеме «звезда» с заземлением общей ветви или по схеме «треугольник» с заземленным отводом по центру или по углу.

Следующие общие требования определяют, для чего требуется заземление и соединение электрических систем. Предписывающие методы, содержащиеся в Статье 250, должны соблюдаться для соблюдения требований к производительности, изложенных в этом разделе.

(1) Заземление электрической системы Электрические системы, которые заземлены, должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, вызванное молнией, скачками напряжения или непреднамеренным контактом с высоковольтными линиями, и чтобы стабилизировать напряжение относительно земли в нормальном режиме. операция.

(2) Заземление электрического оборудования Непроводящие токопроводящие материалы, в которых заключены электрические проводники или оборудование или которые являются частью такого оборудования, должны быть заземлены таким образом, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

(3) Соединение электрического оборудования Непроводящие токопроводящие материалы, окружающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть соединены друг с другом 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 установить эффективный путь тока замыкания на землю.

(5) Эффективный путь тока замыкания на землю Электрическое оборудование, проводка и другие электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть установлены таким образом, чтобы создать постоянную цепь с низким импедансом, облегчающую работу устройства максимального тока или детектора заземления для высокоимпедансные заземленные системы. Он должен быть способен безопасно проводить максимальный ток замыкания на землю, который может быть наложен на него из любой точки системы электропроводки, где может произойти замыкание на землю, к источнику электропитания. Земля не должна рассматриваться как эффективный путь тока замыкания на землю.

Давайте рассмотрим, начиная с предыдущей страницы, общие требования, представленные в Национальных электротехнических нормах и правилах для заземления и соединения, чтобы лучше понять, какие требования удовлетворяются посредством заземления, а какие — посредством методов соединения.

 Требования (1) и (2) относятся к заземлению – в них конкретно упоминается «заземление».

 Требование (1) – это заземление системы или преднамеренное соединение системного проводника заземленной системы с землей.Заявленная цель этого преднамеренного соединения с землей состоит в том, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, перенапряжениями 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 проводнику оборудования, который присоединяется к проводнику заземляющего электрода на служебном входе и на стороне нагрузки каждой отдельно производной системы.

 Требования (3), (4) и (5) относятся к выпуску облигаций. 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 прохождения тока через землю, облегчающий работу устройств защиты от перегрузки по току. Проще говоря, путь тока короткого замыкания должен иметь достаточно низкое сопротивление, чтобы позволить току короткого замыкания достаточно большой величины, чтобы вызвать срабатывание вышестоящего защитного устройства.Соединение также помогает обеспечить безопасность персонала, так что кто-то, касающийся двух частей оборудования одновременно, не получает удар током, становясь путем выравнивания, если они находятся под разными потенциалами. По той же причине, по которой соединение защищает людей, оно защищает и оборудование, уменьшая протекание тока по проводникам питания и передачи данных между частями оборудования с разным потенциалом.

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

Сопротивление земли примерно в миллиард раз больше сопротивления меди (в соответствии со стандартом IEEE 142, раздел 2.2.8) и пропускает обратно к источнику только несколько ампер (1-10).

Стандарт 142 Института инженеров по электротехнике и электронике гласит: «Самая сложная система заземления, которую только можно разработать, может оказаться неадекватной, если соединение системы с землей не является адекватным и не имеет низкого сопротивления.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, по возможности, должно быть получено сопротивление менее 5 Ом ».

Однако с практической точки зрения нельзя полагаться на заземляющий электрод, независимо от того, насколько низкое его сопротивление, для устранения замыкания на землю. Если оборудование эффективно заземлено и соединено, то должен быть предусмотрен путь с низким импедансом (не через заземляющий электрод к земле и через землю обратно к источнику), чтобы облегчить работу устройств перегрузки по току в цепи.В то время как минимальное практическое сопротивление заземляющего электрода является желательным и будет лучше ограничивать потенциал рам оборудования над землей, более важно обеспечить путь с низким импедансом для быстрого устранения неисправности для обеспечения безопасности. Для получения наименьшего практического импеданса цепь заземления оборудования должна быть подключена к заземляющему проводнику внутри сервисного оборудования.

Ни заземление, ни система заземляющих электродов не помогают устранить электрические неисправности. Именно соединение металлических предметов с заземляющим проводником оборудования обратно к источнику обеспечивает путь с достаточно низким импедансом, позволяющий устройствам защиты от перегрузки по току срабатывать и устранять неисправности.Если путь замыкания на землю опирается на землю, тока замыкания будет недостаточно (из-за высокого импеданса) для срабатывания защитного устройства
.

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

Тот же самый высокий импеданс земли, который ограничивает ток короткого замыкания до уровней, меньших, чем требуется для срабатывания защитных устройств, создаст опасное шаговое напряжение или напряжение прикосновения вблизи заземляющего стержня, которое может быть смертельным. За последние годы несколько человек умерло именно из-за этого состояния, когда столбы уличного освещения были заземлены (заземлены) с помощью заземляющих стержней, но не имели заземляющих проводников оборудования, которые служили бы эффективным путем тока замыкания обратно к источнику питания.

Рассмотрим факторы, влияющие на сопротивление систем заземляющих электродов (для обсуждения будем использовать стержни).

 Сопротивление электрода (разница всего в несколько миллиомов 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.

 Площадь стержня относительно поверхности почвы (незначительный фактор – обычно только доля Ома – если стержень вбит в уплотненный грунт и не является рыхлым – IEEE Std 142-1982) Различия в размерах и материалах заземляющих стержней делают небольшая заметная разница в сопротивлении электрода (однако материал стержня играет роль в ожидаемом сроке службы стержня).

 Контактное сопротивление между стержнем и окружающим грунтом. Если стержень вбит в уплотненный грунт, то сопротивление между стержнем и окружающим грунтом не является существенным фактором (более подробно это обсуждается в разделе о глубоко забитых заземляющих стержнях).

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

Вот несколько удивительных фактов:

Согласно этой таблице IEEE 142-1992, в двух из четырех категорий почв не обеспечивали в среднем сопротивления 25 Ом и менее! Это распространенный опыт во многих районах с песчаной почвой.

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

Недавний проект ярко иллюстрирует истинность этого утверждения. Почва на мелиоративном сооружении всегда была влажной. Инженеры-электрики, исследующие проблемы заземления на объекте, наивно полагали, что постоянное присутствие воды (из-за высокого уровня грунтовых вод) гарантирует низкое удельное сопротивление почвы и что отдельных заземляющих стержней или, возможно, параллельных заземляющих стержней будет достаточно для создания заземления с низким сопротивлением. (заземление).Однако все было наоборот. Дальнейшее исследование показало, что высокий уровень грунтовых вод был связан с потоком подземных вод. Через это место буквально протекала река, которая была частью гидрологии района. Почва была очень песчаная.

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

Это открытие радикально изменило направленность исследования заземления площадки и последующих корректирующих действий, заставив инженеров учитывать расслоение почвы.

Обычные методы заземления, которым в течение последних сорока лет обучали производителей заземления и испытаний заземления, основаны на предполагаемом однородном состоянии почвы. Традиционные методы породили эмпирические правила, которые стали приняты многими
инженерами в качестве стандартной практики. Одна из таких практик заключалась в том, что как удвоение глубины заземляющего стержня, так и установка двух параллельных заземляющих стержней были одинаково эффективными методами снижения сопротивления стержня (стержней) земле. Эти эмпирические правила предполагают, что почва однородна — что почва остается того же типа и удельного сопротивления по мере того, как вы углубляетесь. На практике во многих районах почва стратифицированная, 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 наличие однородных почвенных условий, может быть не лучшей практикой для слоистых почвенных условий.

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 Электрические системы, которые заземлены, должны быть заземлены таким образом, чтобы ограничивать напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения или непреднамеренным контактом с высоковольтными линиями, и стабилизировать напряжение относительно земли во время Нормальная операция.

(2) Заземление электрического оборудования Непроводящие токопроводящие материалы, в которых заключены электрические проводники или оборудование или которые являются частью такого оборудования, должны быть заземлены таким образом, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом в качестве заземляющих электродов могут использоваться следующие электроды, и если их несколько, 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))

 Стержень заземления (NEC 250.52 (A)(5))

 Пластины заземления (NEC 250.52 (A)(6))

В Национальном электротехническом кодексе подробно описаны конкретные требования к установке для каждого типа электрода.

Два или более заземляющих электрода, которые эффективно соединены друг с другом, должны рассматриваться как система с одним заземляющим электродом.

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

Служебный вход — Статья 250.24 (A) NEC требует, чтобы в системе электропроводки в помещении, питаемой от заземленной сети переменного тока, проводник заземляющего электрода был соединен с заземленным служебным проводником (также называемым нейтральным проводником). проводник). Статья 250.24 (A) (1) требует, чтобы соединение было выполнено в любой доступной точке от стороны нагрузки ответвления или боковой линии обслуживания до клеммы или шины включительно, к которым заземленный проводник (нейтральный) подключен в услуге. средства отключения.Это переводится в одно из трех местоположений, как показано ниже:

Отдельно выделенные системы – Обратитесь к разделу VI для обсуждения отдельно выделенных систем заземления.

Металлические водопроводные и другие металлические трубопроводы, которые могут оказаться под напряжением – 250.104 (A) и (B) требуют, чтобы система металлических водопроводных труб была соединена с системой заземления в любом из следующих мест: корпус сервисного оборудования, заземляющий проводник в сети, к проводнику заземляющего электрода или к заземляющим электродам.В то время как металлические водопроводные трубы должны быть соединены с землей, другие системы металлических трубопроводов должны быть соединены с землей (заземлены)
только в том случае, если они могут оказаться под напряжением, то есть там, где внутри оборудования существуют механические трубопроводы и электрические соединения (например, газовые приборы). .

Structural Metal – 250.104 (C) требует наличия оголенного конструкционного металла, который соединен между собой для образования металлического каркаса здания, не заземлен преднамеренно и, вероятно, окажется под напряжением, должен быть соединен с землей либо в корпусе сервисного оборудования, либо в заземленном проводнике на сервисе. , к проводнику заземляющего электрода или к заземляющим электродам.

Если система переменного тока (AC) подключена к заземляющему электроду в здании или сооружении, тот же электрод должен использоваться для заземления корпусов проводников и оборудования в или на этом здании или сооружении. Если отдельные линии, фидеры или ответвления питают здание и должны быть подключены к заземляющему электроду (электродам), следует использовать один и тот же заземляющий электрод (электроды). Это делается для того, чтобы все металлические предметы в конструкции имели один и тот же потенциал земли (земли).

Какое сопротивление заземления требуется? Разрешается?

Если вас спросили: «Сколько Ом сопротивления относительно земли требуется для заземления системы в соответствии с Национальными электротехническими нормами (NEC)?» Что бы вы сказали? А) 25 Ом? Б) 10 Ом? В) 100 Ом? Или D) Можно ли сказать, что NEC не устанавливает минимальные требования?

Если бы вы ответили D) вы были бы правы! Как ни трудно в это поверить, в Национальном электротехническом кодексе не указано минимальное сопротивление заземления для заземления системы.

Рассмотрим статью NEC 250-56

250.56 Сопротивление стержневых, трубчатых и пластинчатых электродов:

быть дополнен одним дополнительным электродом любого из типов, указанных в 250.52(A)(2) — (A)(7). При установке нескольких стержневых, трубчатых или пластинчатых электродов в соответствии с требованиями настоящего раздела расстояние между ними должно составлять не менее 1,8 м (6 футов).

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

Обратите внимание, что NEC говорит, где «Один электрод…». Также обратите внимание, что он не требует повторных испытаний и подключения дополнительных стержней или стержней дополнительной длины до тех пор, пока не будет достигнуто сопротивление 25 Ом или менее. Эта статья NEC позволяет подрядчику управлять двумя стержнями, расположенными на расстоянии 6 футов друг от друга, без проведения наземных испытаний и заканчивать работу!

Многие районы имеют слоистую (имеется в виду слоистую) песчаную почву. Наиболее чистым песком является кварц, двуокись кремния (SiO2).Диоксид кремния представляет собой высококачественный электрический изолятор, который обычно используется в качестве барьерного материала при имплантации или диффузии примесей, для электрической изоляции полупроводниковых устройств, в качестве компонента металлооксидно-полупроводниковых (МОП) транзисторов или в качестве межслойного диэлектрика при многоуровневой металлизации. структуры, такие как многокристальные модули
. Песок — хороший изолятор; это НЕ хороший заземляющий материал.

Чтобы выйти из условий слоистого песчаного грунта, необходимо вбить заземляющие стержни глубже через слой песка (какой бы глубины он ни был) и в более проводящий грунт.

Размещение нескольких параллельных стержней в песчаной почве практически бесполезно, если требуется соединение с землей с низким сопротивлением — вы должны проникнуть ниже слоя песка.

Национальные электротехнические нормы и правила содержат две таблицы, относящиеся к размерам заземления и соединения.

 Таблица 250.66 Заземляющий проводник для систем переменного тока

 Таблица 250.122 Минимальные размеры заземляющих проводников оборудования для заземления дорожки и оборудования.

Таблица 250.66 Проводник заземляющего электрода для систем переменного тока

Примечания:
1.При использовании нескольких комплектов служебных проводников, разрешенных в 230.40, Исключение № 2, эквивалентный размер наибольшего служебного проводника должен определяться наибольшей суммой площадей соответствующих проводников каждого комплекта.
2. При отсутствии служебных проводников сечение заземляющего электрода определяется эквивалентным сечением наибольшего служебного проводника, необходимого для обслуживания нагрузки.

Таблица 250.122 Минимальный размер заземляющих проводников оборудования для заземляющих каналов и оборудования

Примечание:
При необходимости соблюдать 250.4(A)(5) или (B)(4), сечение заземляющего проводника оборудования должно быть больше, чем указано в этой таблице.
*См. ограничения по установке в 250.120.

Эти таблицы были созданы в отчете комитета IEEE «Руководство по безопасности при заземлении подстанций переменного тока». В отчете комитета обсуждалась обоснованность размеров заземляющих проводников, указанных в таблицах, исходя из типичной длины проводника 100 футов и падения напряжения на проводнике, исходя из этой 100-футовой длины. [Руководство по Национальному электротехническому кодексу — Грегори Биралс — Институт проектирования электротехники].Для длин более 100 футов «минимальный размер», указанный в таблице, может быть недостаточным для устранения неисправности или проведения тока короткого замыкания, подверженного этому.

С практической точки зрения, заземляющие электроды редко проектируются так, чтобы их длина превышала 100 футов, и Таблица 250.66 может использоваться почти без исключений.

Заземляющие проводники оборудования, с другой стороны, часто имеют длину более 100 футов, то есть всякий раз, когда длина ответвленной цепи или фидера с заземляющим проводником оборудования, с которым они установлены, превышает 100 футов.В этих ситуациях минимальный проводник заземления оборудования, указанный в таблице 250.122, не будет достаточным для проведения и/или устранения ожидаемых токов повреждения.

Опытные инженеры-электрики и специалисты по проектированию знакомы с необходимостью увеличения размеров проводников для длинных ответвленных цепей и фидерных проводников для решения и смягчения проблем с падением напряжения. Статья 250.122 (B) предписывает также увеличить длину заземляющего провода оборудования.

250.122 (B) Увеличенный размер. При увеличении размера незаземленных проводников размеры заземляющих проводников оборудования, если они установлены, должны быть увеличены пропорционально площади незаземленных проводников в милах окружности.

Заземляющие проводники оборудования на стороне нагрузки от сервисных средств отключения и устройств максимального тока выбираются в зависимости от размера устройств максимального тока фидера или ответвленной цепи перед ними.

В случае увеличения размера незаземленных проводников цепи (под напряжением, линейных проводников) для компенсации падения напряжения или по любой другой причине, связанной с правильной работой цепи, заземляющие проводники оборудования должны быть пропорционально увеличены.

Пример:

240-вольтовая, однофазная, 250-амперная нагрузка питается от 300-амперного выключателя, расположенного в щите на расстоянии 500 футов.«Обычная» цепь (не увеличенная для ограничения падения напряжения) будет состоять из медных проводников сечением 250 тыс. кмил с медным проводом заземления оборудования 4 AWG. Если сечение проводников было увеличено до 350 тыс. смил из соображений падения напряжения, каков минимальный размер заземляющего проводника оборудования на основе требования пропорционального увеличения?

Решение

ШАГ 1.

Рассчитайте отношение размеров проводников увеличенного размера к проводникам нормального сечения:

ШАГ 2.

Рассчитайте площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования увеличенного размера, умножив соотношение размеров на площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования стандартного размера, взятого из таблицы 250.122 для защитного устройства на 250 А (необходимо использовать следующее большее или 300 А). Таблица 250.122 указывает, что подходит медный провод номер 4 AWG. В соответствии с Главой 9, Таблицей 8 Национального электротехнического кодекса – Свойства проводника
(см. стр. 21) заземляющий проводник 4 AWG имеет площадь поперечного сечения 41 740 круговых мил.

Отношение размеров x круговых мил проводника заземления

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

ШАГ 3.

Определите размер проводника заземления нового оборудования.

Опять же, обращаясь к главе 9, таблице 8, мы находим, что 58 436 круговых мил больше, чем 3 AWG. Следующий больший размер составляет 66 360 круговых милов, что преобразуется в медный проводник заземления оборудования 2 AWG.

Для данного сценария обычный заземляющий проводник оборудования указан в таблице 250.122 для цепи на 250 А будет медным заземляющим проводником № 4 AWG. В этом случае заземляющий провод оборудования должен быть увеличен до медного заземляющего проводника № 2 AWG, чтобы соответствовать требованиям статьи 250.122 (B) NEC. Цель этого требования к увеличению размера состоит в том, чтобы обеспечить проводник, который имеет адекватное сечение для передачи и отвода ожидаемых токов КЗ.

НЭК гл. 9 Таблица 8

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC) нейтральный проводник и проводник заземления оборудования должны быть соединены на главной сервисной панели и вторичной стороне отдельной системы (подробнее об этом ниже).NEC разрешает наличие только одной связи между нейтралью и землей в каждой отдельной системе. Неправильные дополнительные соединения нейтрали и земли являются относительно распространенной проблемой, которая не только создает опасность поражения электрическим током для обслуживающего персонала, но также может ухудшить работу 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 выходах может указывать на напряжение в диапазоне от милливольт до нескольких вольт при нормальных условиях эксплуатации и в зависимости от нагрузки, длины цепи и т. д. Однако показание 0 В может указывать на наличие поблизости нейтрали. – грунтовая связь. Чрезмерный ток на заземлении оборудования в распределительных щитах также указывает на возможность соединения заземления нейтрали со стороны нагрузки. Визуальный осмотр нейтральной шины внутри щитов необходим для проверки расположения этих дополнительных и неправильных соединений.

Если в отдельно созданной системе существует более одного соединения нейтраль-земля, это приводит к тому, что нейтральный и заземляющий проводники преднамеренно соединяются (или соединяются) 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 Ома (ток будет делиться пропорционально, чтобы пройти по пути наименьшего сопротивления с напряжением падение по каждому параллельному пути 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 и входными проводами питания. Это трансформаторы без прямого соединения между первичной нейтралью системы и вторичной нейтралью, только системы ИБП, которые включают изолирующие трансформаторы, тем самым образуя новый нейтральный проводник системы (примечание: все системы ИБП не являются отдельно производными системами), и комплекты двигателей-генераторов, которые соединяют к системе электропроводки здания через 4-полюсный безобрывный переключатель являются отдельными системами, поскольку они имеют отдельную нейтраль, которая не имеет прямого соединения с нейтралью сети (из-за 4-го полюса безобрывного переключателя).Двигатель – генераторные установки, применяемые с 3-полюсными системами передачи, имеют прямое соединение с нейтралью системы электроснабжения, не являются отдельно производными системами и не могут иметь заземление нейтрали на двигатель-генераторной установке. [IEEE Std 1100-1999]

Существует много дискуссий об изолированных или выделенных заземлениях, связанных с чувствительным электронным оборудованием. Статья 250.96 (B) Национального электротехнического кодекса разрешает изолировать электронное оборудование от кабелепровода таким же образом, как оборудование, подключаемое шнуром и вилкой, изолируется от кабелепровода.

250,96 (B) Изолированные цепи заземления. Если это необходимо для снижения электрических помех (электромагнитных помех) в цепи заземления, корпус оборудования, питаемый ответвленной цепью, должен быть изолирован от кабельного канала, содержащего цепи, питающие только это оборудование, с помощью одного или нескольких перечисленных неметаллических фитингов кабельного канала, расположенных на точка крепления кабелепровода к корпусу оборудования. Металлический кабельный канал должен соответствовать положениям настоящей статьи и должен быть дополнен внутренним изолированным заземляющим проводником оборудования, установленным в соответствии с 250.146(D) для заземления корпуса оборудования.

FPN (ПРИМЕЧАНИЕ ПЕЧАТНЫМ ПЕЧАТОМ): Использование изолированного заземляющего проводника оборудования не снимает требования к заземлению системы кабельных каналов.

Ключ к этому методу заземления электронного оборудования заключается в том, чтобы всегда гарантировать, что изолированный заземляющий проводник, независимо от того, где он заканчивается в системе распределения, подключен таким образом, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю (через соединение), как требуется NEC 250.4(А)(5).

Несмотря на то, что использование изолированных заземляющих проводников оборудования может быть полезным для уменьшения электромагнитных помех, крайне важно, чтобы требование к изолированному заземлению НЕ приводило к соединению с заземлением, которое изолировано, изолировано или иным образом не подключено к системе заземляющих электродов здания. Такой изолированный заземляющий стержень (соединение с землей) нарушит NEC 250.50.

250.50 Система заземляющих электродов Все заземляющие электроды, как описано в 250.52(A)(1)–(A)(6), имеющиеся в каждом обслуживаемом здании или сооружении, должны быть соединены вместе для формирования системы заземляющих электродов.

Причина, по которой изолированный заземляющий стержень (т. е. 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 разности потенциалов между ними из-за удар молнии или случайный контакт с линиями электропередач. Системы молниезащиты, связи, радио и телевидения, а также системы кабельного телевидения ВСЕ должны быть соединены вместе, чтобы свести к минимуму потенциальные различия между системами.Отсутствие взаимного соединения (или соединения) всех заземляющих компонентов может привести к серьезному поражению электрическим током и пожару.

Например, для установки кабельного телевидения, показанной на рис. 250.39, предположим, что ток индуцируется в линии электропередачи коммутационным перенапряжением или ближайшим ударом молнии, так что мгновенный ток 1000 ампер возникает по линии электропередачи к источнику питания. линия заземления. Такая величина 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 является очень низким значением в большинстве случаев (одиночный заземляющий стержень в обычном грунте имеет сопротивление относительно земли около 40 Ом).

Экспонат 250.39 Установка кабельного телевидения, не соответствующая Кодексу, иллюстрирующая, почему необходимо соединение между различными системами. Ампер × 10 Ом).Этот потенциал в 10 000 вольт будет существовать между системой кабельного телевидения и электрической системой
, а также между заземленным проводником в кабеле кабельного телевидения и заземленными поверхностями в стенах дома, такими как водопроводные трубы (которые подключены к заземлению). по которому проходит кабель. Этот потенциал также может появиться у человека, держащего одну руку на кабеле кабельного телевидения, а другую — на металлической поверхности, подключенной к заземлению (например, на радиаторе или холодильнике).

Фактическое напряжение, вероятно, во много раз превышает расчетные 10 000 вольт, поскольку были приняты чрезвычайно низкие (ниже нормальных) значения как для сопротивления заземления, так и для тока.Однако большинство изоляционных систем не рассчитаны на то, чтобы выдерживать даже 10 000 вольт. Даже если система изоляции выдержит скачок напряжения в 10 000 вольт, она, вероятно, будет повреждена, а пробой системы изоляции приведет к искрению.

Такая же ситуация была бы, если бы бросок тока был в кабельном телевидении или в телефонной линии. Единственная разница будет заключаться в задействованном напряжении, которое будет зависеть от индивидуального сопротивления заземления заземляющих электродов.

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

Экспонат 250.40 Установка кабельного телевидения, соответствующая 250.94.

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

 Женщина заметила «покалывание» электричества во время принятия душа. Расследование показало, что между сливом душа и ручками душа присутствовало электрическое напряжение.Тот факт, что женщина была босиком с мокрыми руками (как люди часто бывают в душе!), способствовал тому, что она заметила разницу в напряжении. Было обнаружено, что причиной проблемы являются паразитные напряжения, создаваемые воздушной распределительной линией. Разница в напряжении была между колодцем и септической системой. Решение состояло в том, чтобы соединить сливную и водопроводную трубы вместе.

 Владелец бизнеса жаловался на постоянные сбои компьютерного модема и компьютера. Коммунальная компания установила, что сбои произошли одновременно с нарушениями электроснабжения (замыканиями на землю) на одном из основных фидеров, обслуживающих объект.Расследование показало, что телефонная, водопроводная и электрическая площадки были электрически изолированы (не связаны друг с другом). Надлежащее соединение (взаимосоединение) систем устранило дальнейшие проблемы с этим заказчиком.

[Примеры взяты из статьи «Заземление энергосистем: практическая точка зрения», номер документа PCIC-2002-xx Джон П. Нельсон, член IEEE]

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

Принцип работы Уфера прост. Это очень эффективно и недорого для установки во время нового строительства. В грунте Ufer используются агороскопические свойства бетона. Бетон быстро впитывает влагу и очень медленно ее теряет. Минеральные свойства бетона (известь и другие) и присущее им значение pH означают, что в бетоне есть запас ионов для проведения тока.Почва вокруг бетона «легируется» бетоном. В результате рН почвы повышается и снижает то, что обычно составляет 1000 Ом-метров в почвенных условиях (трудно получить хорошее заземление). Имеющаяся влага (бетон отдает влагу очень медленно) в сочетании с «легированной» почвой является хорошим проводником для электрической энергии или тока молнии.

Эффект почти такой же, как при химической обработке почвы вокруг электрода. Авторы статьи IEEE 1969 года пришли к выводу после обширных испытаний такой электродной системы: «.. . Сети арматурных стержней из … бетонных оснований обеспечивают приемлемо низкое сопротивление заземления, с устойчивостью к току короткого замыкания и импульсным током, подходящим для всех типов конструкций и заземления цепей. . . . Не последними преимуществами арматурной системы являются ее доступность и низкая стоимость». [Фаган и Ли, «Использование арматурных стержней, заключенных в бетон, в качестве заземляющих электродов», Конференция нефтяной и химической промышленности, 1969 г.]

Методы Уфера используются в фундаментах зданий, бетонных полах, радио- и телевышках, анкерных проволочных анкерах башен, осветительных приборах. столбы и др.Медная проволока плохо работает в качестве заземления «уфер» из-за pH-фактора бетона (обычно +7pH). Использование стальной арматуры в качестве основания «Уфер» работает хорошо, и бетон не отслаивается и не отслаивается, как это было с медью. Использование медной проволоки, привязанной к арматурным стержням, находящимся вне бетона, не вызывает ни одной из этих проблем.

Минимальное количество арматуры, необходимое для предотвращения проблем с бетоном, зависит от:

1. Типа бетона, его состава, плотности, удельного сопротивления, фактора pH и т. д.

2. Площадь поверхности бетона, контактирующая с грунтом.

3. Удельное сопротивление грунтов и содержание грунтовых вод.

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

5. Величина тока разряда молнии.

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

Г-н Уфер не знал, что он обнаружил, пока не экспериментировал с проводами различной длины в бетоне. Сегодняшний информированный инженер извлекает выгоду из открытия г-на Уфера и связывает стержни стальной арматуры в здании или другом фундаменте с электрическим заземлением здания. При соединении с электрическим заземлением, строительной сталью 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 разорились бы. Но одной только земли Ufer недостаточно. Немногие здания, даже строящиеся 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 (связанных) к нейтральному проводу ввода электрических служб.

В 2005 году NEC был пересмотрен, чтобы четко требовать включения UFER или электрода в бетонном корпусе (теперь в 250.52 (A) (3)), в систему заземляющих электродов для зданий или сооружений, имеющих бетонное основание или фундамент без менее 20 футов площади поверхности, непосредственно соприкасающейся с землей. Это требование распространяется на все здания и сооружения с фундаментом и/или фундаментом высотой 20 футов и более толщиной 1/2 дюйма.или более электропроводящая арматурная сталь или 20 футов или более голой меди не менее 4 AWG.

Заземляющие стержни бывают разных форм, но чаще всего для заземления электрических служб используются заземляющие стержни из оцинкованной стали. Пожалуйста, помните, что 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 в целом делятся на один из следующих размеров; 1/2”, 5/8”, 3/4” и 1”.Они изготавливаются из стали с покрытием из нержавеющей, оцинкованной или медной стали и могут быть изготовлены из твердой нержавеющей или мягкой (неокрашенной) стали. Их можно приобрести в виде секций без резьбы или с резьбой, которые различаются по длине. Наиболее распространенные длины 8 и 10 футов. Некоторые из них будут иметь заостренный конец, другие будут иметь резьбу и могут быть соединены вместе, образуя более длинные стержни при движении.

Эффективность 1-дюймового заземляющего стержня по сравнению с 1/2-дюймовым заземляющим стержнем минимальна при измерении сопротивления. Стержни большего размера выбираются для более сложных почвенных условий.Глинистые или каменистые условия часто диктуют использование силовых приводов, подобных ударному приводу, используемому механиками при работе с вашим автомобилем. Как правило, они электрические или пневматические. Силовые приводы при использовании с тяжелыми 1-дюймовыми заземляющими стержнями будут работать на большинстве почв.

1-дюймовый плакированный медью стержень по сравнению с 1/2-дюймовым медным стержнем в тех же почвенных условиях дает улучшение производительности примерно на 23%. Площадь поверхности 1/2-дюймового стержня составляет 1,57 по сравнению с 1-дюймовым стержнем с площадью поверхности 3,14 (3,14 x .5 = 1,57 и 3,14 х 1 = 3,14). Таким образом, при удвоении площади поверхности вы получаете улучшение производительности примерно на 23%.

Покрытие заземляющих стержней предназначено для защиты стали от коррозии. Большинство думает, что покрытие (медь на стальном стержне) предназначено для увеличения проводимости стержня. Это помогает в проводимости, но основная цель оболочки — уберечь стержень от ржавчины.

Не все плакированные заземляющие стержни одинаковы, и важно, чтобы плакированный стержень имел достаточно толстую оболочку.Высококачественные стальные заземляющие стержни промышленного качества с медным покрытием могут стоить немного дороже, но они стоят небольших дополнительных затрат.

Когда заземляющий стержень вбивается в каменистую почву, он может поцарапать покрытие, и стержень заржавеет. В сухом состоянии ржавчина не является проводником, на самом деле она является хорошим изолятором. Когда он влажный, он все еще не обладает такой проводимостью, как медь на стержне. Можно проверить рН почвы, и это должно определить тип используемой удочки. В почвах с высоким pH следует использовать только высококачественные плакированные стержни.Если почва очень кислая, лучшим выбором будут нержавеющие стержни. Одним из самых популярных заземляющих стержней является заземляющий стержень из оцинкованной стали.

Этот стержень используется с медными и алюминиевыми проводами для формирования служебного входа в большинстве зданий и домов. Это плохой выбор для удельного сопротивления грунта с течением времени. Соединение между заземляющим стержнем и проводником выполняется над или под поверхностью земли и в большинстве случаев подвержено постоянному воздействию влаги. В наилучших условиях соединение двух разнородных материалов со временем приведет к коррозии и повышению сопротивления.

При соединении разнородных материалов происходит электролиз. Если алюминий используется с медью, которая не покрыта лужением, алюминий будет топтать медь, оставляя меньшую площадь поверхности для контакта, и соединение может ослабнуть и даже привести к возникновению дуги. Любой резкий удар или толчок может привести к разрыву соединения. При установке в грунт не рекомендуется использовать луженую проволоку. Олово, свинец, цинк и алюминий являются более анодными, чем медь, и они исчезнут в почве.При подключении над поверхностью почвы в электрораспределительном щите допустима луженая проволока.

Имейте в виду, что в статье 250.64 Национального электротехнического кодекса указано, что алюминиевые или покрытые медью алюминиевые заземляющие проводники не должны соприкасаться с почвой или бетоном и должны быть подключены не менее чем на 18 дюймов выше конечного уровня при использовании вне помещений.

Другим способом решения проблемы коррозии швов является использование шовного герметика для предотвращения образования мостиков влаги между металлами.Наиболее популярными соединениями являются частицы меди или графита, внедренные в состав консистентной смазки. Использование аналогичного материала является лучшим решением, поскольку даже шовные герметики могут потерять свою эффективность, если их не поддерживать, но их использование предпочтительнее сухого шва. Соединительные компаунды работают путем внедрения частиц в металлы с образованием первичного соединения с низким сопротивлением без воздуха, когда они находятся под давлением. Это давление обеспечивается затяжкой зажима на проводнике и стержне.

Проблема разнородного материала не возникает в плакированных медью стальных стержнях.Из всех вариантов по разумной цене стальной плакированный медью стержень с медным проводником — ваш лучший выбор. Если бы деньги не были проблемой, золотой проводник и заземляющий стержень были бы идеальными, но вряд ли экономически практичными.

Ведомый стержень по сравнению со стержнем с обратной засыпкой намного лучше. Плотность ненарушенного грунта намного выше, чем даже уплотненного грунта. Соединение почвы со стержнем является ключом к производительности стержня.

Одним из интересных аспектов проводников заземляющих электродов является необходимость их физической защиты.Если для защиты проводника заземляющего электрода используется стальная труба или муфта, то на каждом конце муфты должны быть предусмотрены средства, чтобы сделать ее электрически непрерывной с проводником. Этого можно добиться, установив соединительную перемычку на каждом конце муфты и подключив ее к муфте, оборудованию и заземляющему электроду на каждом конце. Причина, по которой этот метод важен, заключается в том, что в условиях тяжелых повреждений муфта стального кабелепровода создает эффект дросселирования (индуктивность муфты создает магнитное поле, противодействующее изменениям тока), и сопротивление системы заземления резко увеличивается.Из-за этого лучше использовать неметаллическое покрытие соответствующего класса (таблица 80, если оно подвержено повреждениям) для физической защиты, когда это возможно.

Установка заземляющих стержней не представляет сложности, но необходимо соблюдать соответствующие процедуры и проверять работоспособность полученных стержней.

Установка заземляющих стержней глубиной более 10 футов сопряжена с рядом проблем. Должны использоваться секционные стержни (обычно длиной 10-12 футов), которые соединяются вместе для достижения желаемой глубины.Муфта имеет больший диаметр, чем стержень, и поэтому образует отверстие больше, чем сам стержень. Это создает пустоту сцепки, ограничивающую контакт грунта с поверхностью стержня дополнительных секций. Только первая секция будет поддерживать полный контакт стержня с почвой.

Ручное забивание стержней с помощью кувалд, трубоукладчиков и других средств не может обеспечить достаточную силу для проникновения в твердые грунты. Механические или механические драйверы необходимы для глубоко забитых стержней.

Материал стержня и конструкция муфты должны выдерживать усилие, необходимое для прохода через твердый грунт.

Из-за экстремальных усилий, необходимых для привода более длинных стержней, муфты винтового типа механически выходят из строя. Резьба срывается, что приводит к плохому контакту стержня с стержнем. Муфта с коническим шлицем/сжатием оказалась самой надежной муфтой.

Для обеспечения полного контакта стержня с почвой можно вводить смесь бентонита натрия (природная глина) в полость муфты при установке стержней. Это обеспечивает проводящий материал между поверхностью стержня и почвой по всей глубине стержня.Для типичного 60-футового заземляющего стержня требуется от 2 до 5 галлонов бентонита.

У более длинных и глубоких стержней есть и обратная сторона: соединенные стержни могут изгибаться при контакте с более плотной почвой. В одном проекте подрядчику требовалось соединить и завести 100-футовый заземляющий стержень, чтобы достичь сопротивления 5 Ом в условиях слоистого песчаного грунта. Когда подрядчик соединил и загнал пятую 10-футовую секцию стержня, было замечено, что «заостренный конец» заземляющего стержня проходит под автомобилем на ближайшей стоянке.[Deep Earth Grounding vs. Shallow Earth Ground, Computer Power Corporation, Мартин Д. Конрой и Пол Г. Ричард — http://www.cpccorp.com/deep.htm]

Эффективность заземляющих стержней снижается из-за состояния грунта. токами молнии, физическими повреждениями, коррозией и т. д., и их следует регулярно проверять на устойчивость. То, что земля была хорошей в прошлом году, не означает, что она такая же и сегодня.

Проверьте его с помощью метода тестирования падения потенциала или метода клещей при условии, что установка подходит для измерения сопротивления заземления с использованием метода клещей (см. следующий раздел для обсуждения инструментов и методов тестирования).

Измерение сопротивления заземления может быть выполнено только с помощью специально разработанного оборудования. В большинстве приборов используется принцип падения потенциала переменного тока (AC), циркулирующего между вспомогательным электродом и тестируемым заземляющим электродом. Показание в омах представляет собой сопротивление заземляющего электрода окружающей земле. Некоторые производители испытательного оборудования недавно представили тестеры сопротивления заземления с клещами, которые также будут обсуждаться.

Принцип измерения сопротивления заземления (падение потенциала – измерение по трем точкам)

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

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

R = E / I = 20 / 1 = 20

При использовании тестера заземления нет необходимости проводить все измерения.Тестер заземления будет измерять напрямую, генерируя собственный ток и отображая сопротивление заземляющего электрода.

Положение вспомогательных электродов при измерениях

Целью точного измерения сопротивления относительно земли является размещение вспомогательного токового электрода Z на достаточном расстоянии от испытуемого 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 областей эффективного 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 рис. 14), при его смещении полученные показания будут заметно отличаться по значению. В этих условиях невозможно определить точное значение сопротивления относительно земли.

С другой стороны, если вспомогательный потенциальный стержень Y расположен за пределами областей эффективного сопротивления (рисунок X), то при перемещении Y вперед и назад изменение показаний будет минимальным.Снятые показания должны быть относительно близки друг к другу и представлять собой наилучшие значения сопротивления заземления X. показания должны быть нанесены на график так, чтобы убедиться, что они лежат в области «плато», как показано на рис. 15. Эта область часто упоминается как как «площадь 62%».

Измерение сопротивления заземляющих электродов (метод 62 %)

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

Этот метод применяется только тогда, когда все три электрода расположены на прямой линии, а заземление представляет собой один электрод, трубу или пластину, как показано на рис. 16.

Обратите внимание на рис. заземляющего электрода X и вспомогательного токового электрода Z. Области сопротивления перекрываются. Если бы показания снимались путем перемещения вспомогательного потенциального электрода Y по направлению к X или Z, то разница показаний была бы велика, и невозможно было бы получить показания в пределах разумного диапазона допуска.Чувствительные области перекрываются и постоянно увеличивают сопротивление по мере удаления Y от X.

Теперь рассмотрим рисунок 18, где электроды X и Z расположены на достаточном расстоянии друг от друга, так что области эффективного сопротивления не перекрываются. Если мы нанесем на график измеренное сопротивление, мы обнаружим, что измерения выравниваются, когда Y находится на 62% расстояния от X до Z, и что показания по обе стороны от начальной установки Y (62%), скорее всего, будут в пределах установленную полосу допуска.Этот диапазон допустимых значений определяется пользователем и выражается как
процентов от начального показания +/- 2%, +/-5%, +/-10% и т. д.

Расстояние между вспомогательными электродами

X и Z могут быть указаны, так как это расстояние зависит от диаметра испытанного стержня, его длины, однородности испытанного грунта и, в частности, эффективных площадей сопротивления. Однако приблизительное расстояние можно определить по следующей таблице, которая дана для однородного грунта и электрода диаметром 1 дюйм (для диаметра ½ дюйма уменьшите расстояние на 10 %).

Измерение сопротивления заземления клещами

В отличие от метода падения потенциала (трехточечный), который требует отсоединения тестируемого заземляющего стержня или системы от энергосистемы, этот метод измерения требует соединения между тестируемым стержнем и соединения коммунальной сети со стороны линии с землей. В результате метод дает возможность измерять сопротивление без отключения заземления. Он также предлагает преимущество, заключающееся в том, что он включает соединение с землей и общее сопротивление заземления.

Принцип действия

Обычно заземленную систему общей распределительной линии можно смоделировать в виде простой базовой схемы, как показано на рис. 29, или эквивалентной схемы, показанной на рис. трансформатора, по цепи протекает ток I, который может быть представлен следующим уравнением:

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

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

Например, если R _x , R ₁ , R ₂ , R ₃ и т. д.… все 10 Ом и n = 200, тогда:

к ним), то эквивалентное сопротивление боковых стержней линии (.05 Ом) пренебрежимо мал по отношению к измеряемому сопротивлению заземления (10 Ом).

E/I = Rx установлен. Если I определяется при постоянной величине E, можно получить измеренное сопротивление заземляющего элемента. См. снова рисунки 29 и 30. Ток подается на специальный трансформатор через усилитель мощности через генератор постоянного напряжения 1,7 кГц. Этот ток обнаруживается детектирующим ТТ. На частоте 1,7 кГц сигнал усиливается фильтрующим усилителем. Это происходит до аналого-цифрового преобразования и после синхронного выпрямления.Затем он отображается на жидкокристаллическом дисплее.

Фильтр-усилитель используется для отсекания как тока утечки на коммерческой частоте, так и высокочастотного шума. Напряжение определяется катушками, намотанными вокруг трансформатора тока, которое затем усиливается, выпрямляется и сравнивается компаратором уровней. Если зажим на ТТ не закрыт должным образом, а на ЖК-дисплее появляется индикация ОТКРЫТО или ОТКРЫТО.

Точность клещей на тестере сопротивления заземления хороша для многих сценариев, но имеет свои ограничения.Например, если условия заземления со стороны линии неизвестны (на этом основывается теория работы накладных тестеров) или если в системе электроснабжения не имеется большого количества заземлений со стороны линии (заземления стыков столбов), то трехточечный Падение потенциального теста должно быть выполнено.

Прежде чем использовать и полагаться на данные любого измерительного оборудования, убедитесь, что оно было откалибровано и сертифицировано. Если вы этого не сделаете, данные, которые он предоставляет, могут быть бесполезными.

Это обсуждение методов проверки сопротивления заземления взято из материалов, не защищенных авторским правом, из рабочей тетради AEMC Instruments «Понимание испытаний сопротивления заземления», выпуск 6.0.

Разница между заземлением и заземлением

разница между заземлением и заземлением.

 

В этой статье мы узнаем о разнице между заземлением и заземлением. мы также обсудим нейтральное заземление и заземляющее оборудование.

Разница между заземлением и заземлением.

..

Заземление	Заземление
Этот метод обеспечивает защиту человека от поражения электрическим током.	Обеспечивает защиту всей энергосистемы от сбоев.
2. Содержит нулевой потенциал	Не имеет нулевого потенциала
3. Используется провод заземления зеленого цвета. Это означает, что индикация заземляющего провода имеет зеленый цвет.	Цвет провода заземления — черный. Черный провод используется в качестве заземляющего провода. Это основное различие между заземлением и заземлением.
4. Используется во избежание поражения человека электрическим током.	Используется для разбалансировки при перегрузке электрической системы.
5. Расположен под земляным колодцем между корпусом оборудования и землей. это также разница между заземлением и заземлением.	Находится между нейтралью корпуса компонента и массой.
6. Целью заземления является минимизация риска поражения электрическим током при прикосновении к металлическим частям при наличии неисправности	Заземление выполняется для защиты оборудования энергосистемы и для обеспечения эффективного обратного пути от машины к источнику питания.Например, заземление нейтрали трансформатора, соединенного звездой
7. В США используется термин заземление	В Великобритании используется термин заземление.

Заземление и заземление

Заземление энергосистемы

Заземление можно разделить на заземление нейтрали и заземление оборудования. Заземление нейтрали связано с заземлением нейтрали системы для обеспечения безопасности и защиты системы. Заземление оборудования касается заземления нетоковедущих частей оборудования для обеспечения безопасности персонала и защиты от молнии.это основное различие между заземлением и заземлением.

Система заземления нейтрали

Заземление Системы

Существует ряд методов заземления нейтральных точек генераторов и трансформаторов. Одним из них является подземная или изолированная нейтраль, а другим крайним случаем является глухозаземленная нейтраль.

Между ними существуют различные степени заземления через катушку сопротивления, реактивного сопротивления или дугогасительной катушки.

Изолированная нейтраль

Как следует из названия, система с изолированной нейтралью работает с нейтралью, не подключенной к земле.В случае замыкания на землю на какой-либо фазе здоровые фазы принимают линейный потенциал.

Твердое заземление

Жесткое заземление (также известное как эффективное заземление) означает прямое соединение нейтрального заземления.

 Заземление сопротивлением

Earthig

Когда необходимо ограничить ток замыкания на землю, нейтраль заземляют через металлический или жидкостный резистор. Резистивное заземление также повышает устойчивость системы в условиях неисправности.

Следовательно, это разница между заземлением и заземлением.если вы обнаружите какие-либо ошибки в приведенной выше статье, вы должны оставить комментарий в поле для комментариев.

Если вы хотите узнать больше о разнице между заземлением и заземлением, вы должны посмотреть это видео.

Зачем связывать и шлифовать бочки и контейнеры?

Прилипание статического электричества к одежде и тот неприятный шок, который иногда случается, когда вы касаетесь дверной ручки зимой, являются двумя последствиями накопления статического электричества. Хотя эти события варьируются от смущающих и раздражающих до легкой боли, статическое электричество может быть опасным для жизни, когда речь идет об обращении с легковоспламеняющимися жидкостями и их перемещении.

Одной из основных опасностей легковоспламеняющихся жидкостей являются их пары. Надлежащее соединение и заземление контейнеров снижает риск воспламенения этих паров от искры.

Соединение и заземление часто идут рука об руку, и некоторые люди используют эти термины как взаимозаменяемые, но каждый из них имеет несколько разные цели.

Признание различий и правильное использование каждого из них сводит к минимуму риски. Читайте дальше, чтобы узнать о различиях между соединением и заземлением.

Что такое заземление?

Подобно вашей одежде и дверной ручке, статическое электричество может накапливаться на различных типах поверхностей, включая бочки, контейнеры и баки.

Заземление бочки, контейнера или бака дает этой энергии безопасный путь к земле. Металлы являются хорошими проводниками электричества и легко заземляются. Большинство пластиков являются изоляторами и не могут быть заземлены.

Металлические предметы можно заземлять непосредственно на заземляющий стержень или на систему заземления. Предметы, хранящиеся на открытом воздухе, обычно заземляются на заземляющий стержень. Предметы, хранящиеся в помещении, обычно заземляются на систему водопровода, которая также заземлена.

Как заземлить предмет

Чтобы заземлить предмет, начните с заземляющего стержня или заземленной трубы.Прикрепите металлический заземляющий провод к стержню или трубе, затем присоедините другой конец провода к заземляемому предмету. Если труба или заземляемый предмет окрашены, обязательно отшлифуйте или соскребите краску в месте, где будет производиться соединение, чтобы создать хорошее сцепление металла с металлом.

При шлифовании или соскабливании краски убедитесь, что все контейнеры с легковоспламеняющимися жидкостями закрыты и в них отсутствуют опасные уровни легковоспламеняющихся паров.

В некоторых частях мира этот процесс называется «заземлением», а не «заземлением».Эти два термина взаимозаменяемы, потому что оба отводят энергию в землю. Обратите внимание, что между ними есть небольшая техническая разница: «заземление» снимает статическое электричество с предметов, которые обычно не несут электрического заряда, тогда как «заземление» используется для безопасного разряда электрических цепей.

Что такое склеивание?

Помните, что статическое электричество невозможно устранить. Он находится на поверхности, ожидая, что что-то с другим электрическим потенциалом приблизится к нему.Когда он находит другой проводник с другим электрическим потенциалом, он притягивается к нему, иногда выделяя при этом тепло и искру. Когда два проводника соединены, любая разница в их электрических потенциалах устраняется. Когда электрический потенциал между двумя проводниками одинаков, электрические разряды (искры) не могут возникнуть.

Соединение замыкает цепи. Предположим, вы хотите перекачать галлон растворителя для краски из бочки в металлическое ведро. Бочка должным образом заземлена, и к ней подсоединен насос.Чтобы замкнуть цепь и убедиться, что при дозировании разбавителя не возникает искры, ведро необходимо прикрепить к насосу.

Соединение (или соединение) всех элементов уравнивает любую потенциальную энергию среди проводников, замыкая цепь и предоставляя этой энергии безопасный путь к земле.

Как и заземление, соединительные узлы должны обеспечивать контакт металлических поверхностей, чтобы быть эффективными. С соединяемых участков необходимо удалить краску, покрытия, жир или грязь.

Соединения для соединения и заземления

Соединение и заземление можно выполнять с помощью кабелей одного и того же типа. Обычно соединительные и заземляющие кабели (или провода) изготавливаются из меди или другого высокопроводящего металла. На каждом конце имеется зажим, зажим или проушина для облегчения соединения или заземления. Соединительные кабели не являются надежными узлами соединения/заземления и не должны использоваться для соединения или заземления.

Для соединения и заземления обычно используются следующие зажимы и зажимы:

Ручные зажимы

• Подходит как для соединения, так и для заземления
• Очень прочный
• Мощная пружина зажима обеспечивает прочное соединение

 

Зажимы типа «крокодил»

• Обычно используется для склеивания
• Легче манипулировать, чем ручные зажимы
• Может смещаться легче, чем ручные зажимы

 

С-образные зажимы

• Обычно используется для заземления на трубы или верхние кромки бочек
• Чаще всего используется в местах, где контейнер или предмет не будут часто перемещать
• Имеет болт, который помогает предотвратить смещение зажима и кабеля

 

Люверсы

• Чаще всего используется для заземления механизмов, шкафов или предметов, которые не часто перемещаются или заменяются
• Облегчает использование винта для более надежного крепления узла соединения или заземления

 

Провода или кабели

Подобно «заземлению» и «заземлению», термины «провода» и «кабели» используются взаимозаменяемо применительно к устройствам для соединения и заземления.