Unul dintre cele mai importante motive pentru a calcula împământarea și instalarea este că protejează oamenii, aparatele din casă de supratensiune. Dacă brusc fulgerul lovește o casă sau dintr-un motiv oarecare există o supratensiune în rețea, dar în același timp sistemul electric este împământat, toată această electricitate în exces va intra în pământ, altfel va avea loc o explozie care poate distruge totul în calea sa.
Echipament de protecție electrică
Creșterea consumului de energie electrică în toate domeniile vieții, acasă și la locul de muncă, necesită reguli clare de siguranță pentru viața umană. Numeroase standarde naționale și internaționale reglementează cerințele pentru construcția sistemelor electrice pentru a asigura siguranța oamenilor, animalelor de companie și proprietăților atunci când se utilizează aparate electrice.
Echipamentele de protecție electrică instalate în timpul construcției clădirilor rezidențiale și publice trebuie verificate în mod regulat pentru a asigura funcționarea fiabilă timp de mulți ani. Încălcările regulilor de siguranță în sistemele electrice pot avea consecințe negative: amenințare la adresa vieții oamenilor, distrugerea proprietății saudistrugerea cablurilor.
Reglementările de siguranță stabilesc următoarele limite superioare pentru contactul uman în siguranță cu suprafețele active: 36 VAC în clădiri uscate și 12 VAC în zone umede.
Sistem de împământare
Sistemul de legare la pământ este un echipament tehnic absolut esențial pentru fiecare clădire, deci este prima componentă a instalației electrice care va fi instalată într-o unitate nouă. Termenul de împământare este folosit în inginerie electrică pentru a conecta în mod intenționat componentele electrice la pământ.
Împământarea de protecție protejează oamenii de șoc electric atunci când ating echipamentele electrice în cazul unei defecțiuni. Catargele, gardurile, utilitățile cum ar fi conductele de apă sau conductele de gaz trebuie conectate cu un cablu de protecție prin conectarea la un terminal sau la o bară de împământare.
Probleme de protecție funcțională
Pământarea funcțională nu oferă siguranță, așa cum sugerează și numele, ci creează funcționarea neîntreruptă a sistemelor și echipamentelor electrice. Împământarea funcțională disipează curenții și sursele de zgomot către adaptoarele de testare la pământ, antene și alte dispozitive care primesc unde radio.
Determină potențialele comune de referință dintre echipamentele și dispozitivele electrice și astfel previn diferite defecțiuni în casele particulare, cum ar fi televizorul sau pâlpâirea luminii. Împământarea funcțională nu poate îndeplini niciodată sarcini de protecție.
Toate cerințele de protecție împotriva șocurilor electrice pot fi găsite în standardele naționale. Crearea unui pământ de protecție este vitală și, prin urmare, are întotdeauna prioritate față de funcțional.
Rezistența finală a dispozitivelor de protecție
Într-un sistem sigur pentru oameni, dispozitivele de protecție trebuie să funcționeze imediat ce tensiunea de defect în sistem atinge o valoare care poate fi periculoasă pentru aceștia. Pentru a calcula acest parametru, puteți utiliza datele limită de tensiune de mai sus, alegeți valoarea medie U=25 VAC.
Întrerupătoarele cu curent rezidual instalate în zonele rezidențiale nu se vor declanșa în mod normal la pământ până când curentul de scurtcircuit ajunge la 500 mA. Prin urmare, conform legii lui Ohm, cu U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohmi. Prin urmare, pentru a proteja în mod adecvat siguranța oamenilor și a proprietăților, pământul trebuie să aibă o rezistență mai mică de 50 ohmi sau R pământ<50.
Factori de fiabilitate a electrozilor
Conform standardelor de stat, următoarele elemente pot fi considerate electrozi:
- piloți sau țevi de oțel introduse vertical;
- benzi sau fire de oțel așezate orizontal;
- plăci metalice încastrate;
- inele metalice plasate în jurul fundațiilor sau încorporate în fundații.
Conducte de apă și alte rețele de inginerie subterană din oțel (dacă există un acord cu proprietarii).
Pământare fiabilă cu rezistență mai mică de 50 ohmi depinde de trei factori:
- Vedere pe uscat.
- Tip și rezistență la sol.
- Rezistența liniei de sol.
Calculul dispozitivului de împământare trebuie să înceapă cu determinarea rezistivității solului. Depinde de forma electrozilor. Rezistivitatea pământului r (litera greacă Rho) este exprimată în ohmi metri. Aceasta corespunde rezistenței teoretice a unui cilindru de împământare de 1 m2, a cărui secțiune transversală și înălțime sunt de 1 m. devine mai mare). Exemple de rezistivitate a solului în Ohm-m:
- sol mlaștinos de la 1 la 30;
- loess sol de la 20 la 100;
- humus de la 10 la 150;
- nisip cuarț de la 200 la 3000;
- calcar moale de la 1500 la 3000;
- sol iarbă de la 100 la 300;
- teren stâncos fără vegetație - 5.
Instalarea dispozitivului de împământare
Bucla de masă este montată dintr-o structură formată din electrozi de oțel și benzi de legătură. După scufundarea în pământ, dispozitivul este conectat la panoul electric al casei cu un fir sau o bandă metalică similară. Umiditatea solului afectează nivelul de amplasare al structurii.
Există o relație inversă între lungimea barei de armare și nivelul apei subterane. Distanța maximă de la șantier variază de la 1 m până la 10 m. Electrozii pentru calculul de împământare ar trebui să intre în pământ sub linia de îngheț a solului. Pentru cabane, circuitul se montează folosind produse metalice: țevi, armătură netedă, unghi de oțel, grindă în I.
Forma lor trebuie adaptată pentru intrarea adâncă în pământ, aria secțiunii transversale a armăturii este mai mare de 1,5 cm2. Armătura este așezată pe rând sau sub formă de diferite forme, care depind direct de locația reală a șantierului și de posibilitatea de a monta un dispozitiv de protecție. Schema din jurul perimetrului obiectului este adesea folosită, cu toate acestea, modelul de împământare triunghiulară este încă cel mai comun.
În ciuda faptului că sistemul de protecție poate fi realizat independent folosind materialul disponibil, mulți constructori de case achiziționează truse din fabrică. Deși nu sunt ieftine, sunt ușor de instalat și durabil în utilizare. În mod obișnuit, un astfel de kit constă din electrozi placați cu cupru de 1 m lungime, echipați cu un racord filetat pentru montare.
Calcul total al seriei
Nu există o regulă generală pentru calcularea numărului exact de găuri și dimensiuni ale benzii de masă, dar descărcarea curentului de scurgere depinde cu siguranță de aria secțiunii transversale a materialului, deci pentru orice echipament, dimensiunea benzii de masă este calculată pe baza curentului care va fi transportat de această bandă.
Pentru a calcula bucla de masă, mai întâi se calculează curentul de scurgere și se determină dimensiunea benzii.
Pentru majoritatea echipamentelor electrice, cum ar fi transformatorul,generator diesel etc., dimensiunea benzii de împământare neutră trebuie să fie astfel încât să poată gestiona curentul neutru al acestui echipament.
De exemplu, pentru un transformator de 100 kVA, curentul total de sarcină este de aproximativ 140 A.
Banda conectată trebuie să poată transporta cel puțin 70 A (curent neutru), ceea ce înseamnă că o bandă de 25 x 3 mm este suficientă pentru a transporta curentul.
La împământarea carcasei se folosește o bandă mai mică, care poate transporta un curent de 35 A, cu condiția ca pentru fiecare obiect să fie folosite 2 gropi de împământare ca protecție de rezervă. Dacă o bandă devine inutilizabilă din cauza coroziunii, care rupe integritatea circuitului, curentul de scurgere trece prin celăl alt sistem, oferind protecție.
Calculul numărului de țevi de protecție
Rezistența de împământare a unui singur electrod tijă sau tub este calculată în funcție de:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Unde:
ρ=rezistența la sol (ohmmetru), L=lungimea electrodului (metrul), D=diametrul electrodului (metrul).
Calcul la sol (exemplu):
Calculați rezistența tijei izolatoare de pământ. Are o lungime de 4 metri și un diametru de 12,2 mm, o greutate specifică de 500 ohmi.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Rezistența de împământare a unui singur electrod cu tijă sau tub este calculată după cum urmează:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Unde:
ρ=rezistența la sol (ohmmetru), L=lungimea electrodului (cm), D=diametrul electrodului (cm).
Definițiestructura de împământare
Calculul împământării unei instalații electrice începe cu determinarea numărului de țevi de împământare cu diametrul de 100 mm, lungime de 3 metri. Sistemul are un curent de defect de 50 KA timp de 1 secundă și o rezistivitate la masă de 72,44 ohmi.
Densitatea de curent la suprafața electrodului de pământ:
Mac. densitatea de curent admisibilă I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Mac. densitatea de curent admisibilă=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Suprafața unui diametru este de 100 mm. țeavă de 3 m=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Mac. curent disipat de o țeavă de împământare=Densitatea curentului x Suprafața electrodului.
Max. curent disipat de o conductă de împământare=889,419x 0,942=838A, Numărul de conducte de împământare necesare=Curent de defecțiune / Max.
Numărul de conducte de împământare necesare=50000/838=60 de bucăți.
Rezistența conductei de pământ (izolat) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Rezistența țevii de împământare (izolat) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / țeavă
Rezistența totală a 60 de bucăți de pământ=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Rezistența benzii de masă
Rezistența benzii de pământ (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / greutate))
Un exemplu de calcul de împământare a buclei este dat mai jos.
Calculați o bandă de 12 mm lățime, 2200 de metri lungime,îngropat în pământ la o adâncime de 200 mm, rezistivitatea solului este de 72,44 ohmi.
Rezistența benzii de masă (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Din rezistența totală de mai sus a 60 de bucăți de țevi de împământare (Rp)=0,133 ohmi. Și acest lucru se datorează benzii de pământ dur. Aici rezistența netă la pământ=(RpxRe) / (Rp + Re)
Rezistență netă=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Impedanța la sol și numărul de electrozi per grup (conexiune în paralel). În cazurile în care un electrod este insuficient pentru a asigura rezistența necesară la pământ, trebuie să se utilizeze mai mult de un electrod. Separarea electrozilor ar trebui să fie de aproximativ 4 m. Rezistența combinată a electrozilor paraleli este o funcție complexă a mai multor factori, cum ar fi numărul și configurația electrodului. Rezistența totală a unui grup de electrozi în diverse configurații conform:
Ra=R (1 + λa / n), unde a=ρ / 2X3,14xRxS
Unde: S=Distanța dintre tija de reglare (metru).
λ=Factorul prezentat în tabelul de mai jos.
n=Numărul de electrozi.
ρ=Rezistența la sol (ohmmetru).
R=Rezistența unei singure tije în izolație (Ω).
| Factori pentru electrozi paraleli în linie | |
| Numărul de electrozi (n) | Factor (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3,15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Pentru a calcula împământarea electrozilor distanțați uniform în jurul unui pătrat gol, cum ar fi perimetrul unei clădiri, ecuațiile de mai sus sunt utilizate cu o valoare a λ luată din tabelul următor. Pentru trei tije situate într-un triunghi echilateral sau într-o formație L, valoarea λ=1, 66
| Factori pentru electrozii pătrați goali | |
| Numărul de electrozi (n) | Factor (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Calculul împământării de protecție a buclei pentru pătratele goale se efectuează conform formulei numărului total de electrozi (N)=(4n-1). Regula generală este că tijele paralele trebuie distanțate de cel puțin două ori mai mult pentru a profita la maximum de electrozii suplimentari.
Dacă separarea electrozilor este mult mai mare decât lungimea lor și doar câțiva electrozi sunt în paralel, atunci rezistența de pământ rezultată poate fi calculată folosind ecuația obișnuită pentru rezistență. În practică, rezistența efectivă la pământ va fi de obicei mai mare decât cea calculată.
De obicei, o matrice cu 4 electrozi poate oferi o îmbunătățire de 2,5-3 ori.
O serie de 8 electrozi oferă de obicei o îmbunătățire de poate de 5-6 ori. Rezistența tijei de împământare inițială va fi redusă cu 40% pentru a doua linie, 60% pentru a treia linie, 66% pentru a patra.
Exemplu de calcul cu electrozi
Calculul rezistenței totale a unei tije de împământare 200 de unități în paralel, la intervale de 4m fiecare, și dacă sunt conectate într-un pătrat. Tija de împământare este 4metri și un diametru de 12,2 mm, rezistență la suprafață 500 ohmi. În primul rând, se calculează rezistența unei singure tije de împământare: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohmi.
În continuare, rezistența totală a tijei de masă în valoare de 200 de unități în paralel: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (linie paralelă)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Dacă tija de împământare este conectată la o zonă goală 200=(4N-1), Ra (pe un pătrat gol)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Calculator la sol
După cum puteți vedea, calculul împământării este un proces foarte complex, care utilizează mulți factori și formule empirice complexe care sunt disponibile numai inginerilor instruiți cu sisteme software complexe.
Utilizatorul poate face doar un calcul aproximativ folosind serviciile online, de exemplu, Allcalc. Pentru calcule mai precise, trebuie să contactați în continuare organizația de proiectare.
Calculatorul online Allcalc vă va ajuta să calculați rapid și precis împământarea de protecție într-un sol cu două straturi format dintr-un sol vertical.
Calculul parametrilor sistemului:
- Stratul superior al solului este nisip foarte umezit.
- Coeficientul climatic- 1.
- Stratul inferior al solului este nisip foarte umezit.
- Număr de legături verticale - 1.
- Adâncimea solului superior H (m) - 1.
- Lungimea secțiunii verticale, L1 (m) - 5.
- Adâncimea secțiunii orizontale h2 (m)- 0,7.
- Lungimea benzii de conectare, L3 (m) - 1.
- Diametrul secțiunii verticale, D (m) - 0,025.
- Lățimea raftului cu secțiune orizontală, b (m) - 0,04.
- Rezistența electrică a solului (ohm/m) - 61.755.
- Rezistența unei secțiuni verticale (Ohm) - 12.589.
- Lungimea secțiunii orizontale (m) - 1.0000.
Rezistență orizontală de împământare (Ohm) - 202.07.
Calculul rezistenței de protecție a pământului este finalizat. Rezistența totală la propagarea curentului electric (Ohm) - 11.850.
Ground oferă un punct de referință comun pentru multe surse de tensiune dintr-un sistem electric. Unul dintre motivele pentru care împământarea ajută la menținerea unei persoane în siguranță este că pământul este cel mai mare conductor din lume, iar excesul de electricitate ia întotdeauna calea cu cea mai mică rezistență. Prin împământarea sistemului electric de acasă, o persoană permite curentului să intre în pământ, ceea ce îi salvează viața și viața altora.
Fără un sistem electric împământat corespunzător acasă, utilizatorul riscă nu numai aparatele electrocasnice, ci și viața. De aceea, în fiecare casă este necesar nu numai crearea unei rețele de împământare, ci și monitorizarea anuală a performanței acesteia folosind instrumente speciale de măsurare.
