Viena iš svarbiausių priežasčių skaičiuojant įžeminimą ir įrengimą yra ta, kad jis apsaugo žmones, namuose esančius prietaisus nuo viršįtampių. Jei staiga į namus trenks žaibas ar dėl kokių nors priežasčių tinkle įvyks elektros viršįtampis, bet tuo pačiu bus įžeminta elektros sistema, visa ši perteklinė elektros eis į žemę, kitaip įvyks sprogimas, galintis viską sugriauti. savo kelyje.
Elektros apsaugos įranga
Elektros suvartojimo augimui visose gyvenimo srityse, namuose ir darbe, reikalingos aiškios žmogaus gyvybės saugos taisyklės. Daugybė nacionalinių ir tarptautinių standartų reglamentuoja reikalavimus, keliamus elektros sistemų konstravimui, siekiant užtikrinti žmonių, naminių gyvūnėlių ir turto saugumą naudojant elektros prietaisus.
Gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų statybos metu sumontuota elektros apsaugos įranga turi būti reguliariai tikrinama, siekiant užtikrinti patikimą veikimą daugelį metų. Elektros sistemų saugos taisyklių pažeidimai gali turėti neigiamų pasekmių: grėsmę žmonių gyvybei, turto sunaikinimą arlaidų sunaikinimas.
Saugos taisyklės nustato tokias viršutines saugaus žmogaus sąlyčio su gyvais paviršiais ribas: 36 VAC sausuose pastatuose ir 12 VAC drėgnose patalpose.
Įžeminimo sistema
Įžeminimo sistema yra absoliučiai būtina kiekvieno pastato techninė įranga, todėl tai pirmasis elektros instaliacijos komponentas, montuojamas naujame objekte. Terminas įžeminimas elektrotechnikoje vartojamas siekiant tikslingai prijungti elektrinius komponentus prie žemės.
Apsauginis įžeminimas apsaugo žmones nuo elektros smūgio, kai jie liečiasi su elektros įranga gedimo atveju. Stiebai, tvoros, komunalinės paslaugos, pvz., vandens vamzdžiai arba dujotiekiai, turi būti prijungti apsauginiu kabeliu, prijungiant prie gnybto arba įžeminimo strypo.
Funkcinės apsaugos problemos
Funkcinis įžeminimas nesuteikia saugumo, kaip rodo pavadinimas, o sukuria nepertraukiamą elektros sistemų ir įrangos veikimą. Funkcinis įžeminimas išsklaido sroves ir triukšmo š altinius į įžeminimo bandymo adapterius, antenas ir kitus įrenginius, kurie priima radijo bangas.
Jie nustato bendrus elektros įrangos ir prietaisų atskaitos potencialus ir taip apsaugo nuo įvairių gedimų privačiuose namuose, pavyzdžiui, televizoriaus ar šviesos mirgėjimo. Funkcinis įžeminimas niekada negali atlikti apsauginių užduočių.
Visus apsaugos nuo elektros smūgio reikalavimus galima rasti nacionaliniuose standartuose. Apsauginio įžeminimo įrengimas yra gyvybiškai svarbus, todėl visada turi viršenybę prieš funkcinį.
Maksimalus apsauginių įtaisų atsparumas
Žmonėms saugioje sistemoje apsauginiai įtaisai turi veikti, kai tik sistemos gedimo įtampa pasiekia vertę, kuri gali būti pavojinga. Norėdami apskaičiuoti šį parametrą, galite naudoti aukščiau pateiktus įtampos ribinius duomenis, pasirinkti vidutinę reikšmę U=25 VAC.
Likutinės srovės grandinės pertraukikliai, sumontuoti gyvenamuosiuose rajonuose, paprastai neįsijungia, kol trumpojo jungimo srovė nepasieks 500 mA. Todėl pagal Ohmo dėsnį, kai U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 omų. Todėl, norint tinkamai apsaugoti žmonių ir turto saugumą, įžeminimo varža turi būti mažesnė nei 50 omų arba R earth<50.
Elektrodų patikimumo veiksniai
Pagal valstybės standartus elektrodais gali būti laikomi šie elementai:
- vertikaliai įkišti plieniniai poliai arba vamzdžiai;
- horizontaliai klojamos plieninės juostelės arba vielos;
- įleidžiamos metalinės plokštės;
- metaliniai žiedai, dedami aplink pamatus arba įterpti į pamatus.
Vandens vamzdžiai ir kiti požeminiai plieniniai inžineriniai tinklai (jei yra susitarimas su savininkais).
Patikimas įžeminimas, kurio varža mažesnė nei 50 omų, priklauso nuo trijų veiksnių:
- Vaizdas iš krašto.
- Tipas ir atsparumas dirvožemiui.
- Žemės linijos varža.
Įžeminimo įrenginio skaičiavimas turi prasidėti nuo grunto savitosios varžos nustatymo. Tai priklauso nuo elektrodų formos. Žemės savitoji varža r (graikiška raidė Rho) išreiškiama omų metrais. Tai atitinka teorinę 1 m įžeminimo cilindro varžą2, kurio skerspjūvis ir aukštis yra 1 m. tampa didesnis). Dirvožemio varžos pavyzdžiai Ohm-m:
- pelkėtas dirvožemis nuo 1 iki 30;
- liezo dirvožemis nuo 20 iki 100;
- humusas nuo 10 iki 150;
- kvarcinis smėlis nuo 200 iki 3000;
- minkštas kalkakmenis nuo 1500 iki 3000;
- žolės dirvožemis nuo 100 iki 300;
- uolėta žemė be augmenijos - 5.
Įžeminimo įrenginio įrengimas
Įžeminimo kilpa sumontuota iš konstrukcijos, kurią sudaro plieniniai elektrodai ir jungiamosios juostos. Panardinus į žemę, prietaisas laidu ar panašia metaline juostele prijungiamas prie namo elektros skydo. Dirvožemio drėgmė turi įtakos konstrukcijos išdėstymo lygiui.
Tarp armatūros strypo ilgio ir gruntinio vandens lygio yra atvirkštinis ryšys. Didžiausias atstumas nuo statybvietės svyruoja nuo 1 m iki 10 m. Įžeminimo skaičiavimo elektrodai turi patekti į žemę žemiau dirvožemio užšalimo linijos. Kotedžams grandinė montuojama naudojant metalo gaminius: vamzdžius, lygią armatūrą, plieninį kampą, I-siją.
Jų forma turi būti pritaikyta giliai patekti į žemę, armatūros skerspjūvio plotas didesnis nei 1,5 cm2. Armatūra dedama iš eilės arba įvairių formų, kurios tiesiogiai priklauso nuo faktinės aikštelės vietos ir apsaugos įtaiso montavimo galimybės. Dažnai naudojama schema aplink objekto perimetrą, tačiau vis dar labiausiai paplitęs trikampio įžeminimo modelis.
Nepaisant to, kad apsauginę sistemą galima pagaminti savarankiškai, naudojant turimą medžiagą, daugelis namų statybininkų perka gamyklinius rinkinius. Nors jie nėra pigūs, juos lengva montuoti ir jie yra patvarūs. Paprastai tokį rinkinį sudaro 1 m ilgio variniai elektrodai su sriegine jungtimi tvirtinimui.
Bendras serijos skaičiavimas
Nėra bendros taisyklės, kaip apskaičiuoti tikslų įžeminimo juostos skylių skaičių ir matmenis, tačiau nuotėkio srovės iškrova neabejotinai priklauso nuo medžiagos skerspjūvio ploto, todėl bet kokiai įrangai, įžeminimo juostos dydis apskaičiuojamas pagal srovę, kurią neš ši juosta.
Norint apskaičiuoti įžeminimo kilpą, pirmiausia apskaičiuojama nuotėkio srovė ir nustatomas juostos dydis.
Daugumai elektros įrangos, pvz., transformatorių,dyzelinis generatorius ir pan., neutralios įžeminimo juostos dydis turi būti toks, kad galėtų valdyti šios įrangos neutralią srovę.
Pavyzdžiui, 100 kVA transformatoriaus bendra apkrovos srovė yra apie 140 A.
Prijungta juostelė turi būti ne mažesnė kaip 70 A (neutrali srovė), o tai reiškia, kad srovei perduoti pakanka 25x3 mm juostos.
Korpusui įžeminti naudojama mažesnė juostelė, kuri gali nešti 35 A srovę, su sąlyga, kad kiekvienam objektui naudojamos 2 įžeminimo duobės kaip atsarginė apsauga. Jei viena juosta tampa netinkama naudoti dėl korozijos, dėl kurios pažeidžiamas grandinės vientisumas, nuotėkio srovė teka per kitą sistemą ir užtikrina apsaugą.
Apsauginių vamzdžių skaičiaus apskaičiavimas
Vieno elektrodo strypo arba vamzdelio įžeminimo varža apskaičiuojama pagal:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Kur:
ρ=atsparumas įžeminimui (omometras), L=elektrodo ilgis (metras), D=elektrodo skersmuo (metras).
Pagrindinis skaičiavimas (pavyzdys):
Apskaičiuokite įžeminimo izoliacinio strypo varžą. Jo ilgis – 4 metrai, skersmuo – 12,2 mm, savitasis sunkis – 500 omų.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Žurnalas (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Vieno strypo arba vamzdžio elektrodo įžeminimo varža apskaičiuojama taip:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Kur:
ρ=atsparumas įžeminimui (omometras), L=elektrodo ilgis (cm), D=elektrodo skersmuo (cm).
Apibrėžimasįžeminimo konstrukcija
Elektros instaliacijos įžeminimo skaičiavimas prasideda nuo 100 mm skersmens, 3 metrų ilgio įžeminimo vamzdžių skaičiaus. Sistemos gedimo srovė yra 50 KA per 1 sekundę, o įžeminimo varža – 72,44 omo.
Srovės tankis įžeminimo elektrodo paviršiuje:
Aguona. leistinas srovės tankis I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Aguona. leistinas srovės tankis=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Vieno skersmens paviršiaus plotas yra 100 mm. 3 m vamzdis=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Aguona. srovė, kurią išsklaido vienas įžeminimo vamzdis=srovės tankis x elektrodo paviršiaus plotas.
Maks. vieno įžeminimo vamzdžio išsklaidyta srovė=889,419 x 0,942=838 A, Reikalingas įžeminimo vamzdžio skaičius=trikties srovė / maks.
Reikalingas įžeminimo vamzdžio skaičius=50000/838=60 vnt.
Įžeminimo vamzdžio varža (izoliuota) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Įžeminimo vamzdžio varža (izoliuota) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4x300 / 10))=7,99 Ω / vamzdis
Bendras 60 įžeminimo elementų atsparumas=7,99 / 60=0,133 omo.
Įžeminimo juostos atsparumas
Įžeminimo juostos varža (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
Žemiau pateikiamas kilpos įžeminimo skaičiavimo pavyzdys.
Apskaičiuokite 12 mm pločio, 2200 metrų ilgio juostą,palaidotas žemėje 200 mm gylyje, dirvožemio savitoji varža yra 72,44 omo.
Įžeminimo juostos varža (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Iš aukščiau nurodytos bendros 60 vienetų įžeminimo vamzdžių varžos (Rp)=0,133 omo. Ir tai yra dėl grubios žemės juostos. Čia grynoji įžeminimo varža=(RpxRe) / (Rp + Re)
Grynoji varža=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 omo
Įžeminimo varža ir elektrodų skaičius grupėje (lygiagretusis ryšys). Tais atvejais, kai vieno elektrodo nepakanka reikiamai įžeminimo varžai užtikrinti, reikia naudoti daugiau nei vieną elektrodą. Elektrodų atstumas turi būti apie 4 m. Bendra lygiagrečių elektrodų varža yra sudėtinga kelių veiksnių, tokių kaip elektrodų skaičius ir konfigūracija, funkcija. Įvairių konfigūracijų elektrodų grupės bendra varža pagal:
Ra=R (1 + λa / n), kur a=ρ / 2X3,14xRxS
Kur: S=atstumas tarp reguliavimo koto (metras).
λ=koeficientas, parodytas toliau esančioje lentelėje.
n=elektrodų skaičius.
ρ=atsparumas įžeminimui (omometras).
R=vieno strypo varža izoliacijoje (Ω).
| Lygiagrečių elektrodų linijoje faktoriai | |
| Elektrodų skaičius (n) | Faktorius (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 |
Norint apskaičiuoti elektrodų, tolygiai išdėstytų aplink tuščiavidurį kvadratą, pavyzdžiui, pastato perimetrą, įžeminimą, naudojamos pirmiau pateiktos lygtys su λ reikšme, paimta iš toliau pateiktos lentelės. Trijų strypų, esančių lygiakraštyje trikampyje arba L formos formoje, reikšmė λ=1, 66
| Tuščiavidurių kvadratinių elektrodų faktoriai | |
| Elektrodų skaičius (n) | Faktorius (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 |
Tuščiavidurių kvadratų kilpos apsauginio įžeminimo apskaičiavimas atliekamas pagal bendro elektrodų skaičiaus formulę (N)=(4n-1). Nykščio taisyklė yra ta, kad lygiagrečių strypų atstumas turėtų būti bent du kartus didesnis, kad būtų galima išnaudoti visas papildomų elektrodų galimybes.
Jei elektrodų atstumas yra daug didesnis nei jų ilgis, o lygiagrečiai yra tik keli elektrodai, gautą įžeminimo varžą galima apskaičiuoti naudojant įprastą varžos lygtį. Praktiškai efektyvioji įžeminimo varža paprastai yra didesnė nei apskaičiuotoji.
Paprastai 4 elektrodų matrica gali pagerinti 2,5–3 kartus.
8 elektrodų masyvas paprastai pagerina gal 5–6 kartus. Originalaus įžeminimo strypo atsparumas bus sumažintas 40 % antrajai linijai, 60 % trečiai linijai, 66 % ketvirtai.
Elektrodų skaičiavimo pavyzdys
Skaičiuojant bendrą įžeminimo strypo varžą 200 vienetų lygiagrečiai, kas 4m intervalais ir jei jie sujungti į kvadratą. Įžeminimo strypas yra 4metrų, o skersmuo 12,2 mm, paviršiaus varža 500 omų. Pirma, apskaičiuojama vieno įžeminimo strypo varža: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 omai.
Toliau bendras įžeminimo strypo pasipriešinimas lygiagrečiai 200 vienetų: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (lygiagreti linija)=136,23x (1 + 10 × 0,146) / 200)=1,67 omo.
Jei įžeminimo strypas prijungtas prie tuščiavidurio ploto 200=(4N-1), Ra (tuščiame kvadrate)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Žeminis skaičiuotuvas
Kaip matote, įžeminimo apskaičiavimas yra labai sudėtingas procesas, jame naudojama daug veiksnių ir sudėtingos empirinės formulės, kurios yra prieinamos tik apmokytiems inžinieriams, turintiems sudėtingas programinės įrangos sistemas.
Naudotojas gali atlikti tik apytikslius skaičiavimus naudodamasis internetinėmis paslaugomis, pavyzdžiui, Allcalc. Norėdami atlikti tikslesnius skaičiavimus, vis tiek turite susisiekti su projektavimo organizacija.
Allcalc internetinė skaičiuoklė padės greitai ir tiksliai apskaičiuoti apsauginį įžeminimą dviejų sluoksnių dirvožemyje, kurį sudaro vertikalus įžeminimas.
Sistemos parametrų apskaičiavimas:
- Viršutinis dirvožemio sluoksnis yra labai sudrėkintas smėlis.
- Klimato koeficientas- 1.
- Apatinis dirvožemio sluoksnis yra labai sudrėkintas smėlis.
- Vertikalių įžeminimų skaičius – 1.
- Viršutinis dirvožemio gylis H (m) – 1.
- Vertikalios sekcijos ilgis, L1 (m) – 5.
- Horizontalios pjūvio gylis h2 (m)– 0.7.
- Sujungimo juostos ilgis, L3 (m) – 1.
- Vertikalios pjūvio skersmuo, D (m) – 0,025.
- Horizontalios sekcijos lentynos plotis, b (m) - 0,04.
- Elektrinio grunto varža (omų/m) – 61 755.
- Vienos vertikalios sekcijos varža (omų) – 12 589.
- Horizontalios dalies ilgis (m) – 1 0000.
Horizontalaus įžeminimo varža (omai) – 202.07.
Apsauginės įžeminimo varžos skaičiavimas baigtas. Bendra varža elektros srovės sklidimui (omų) – 11.850.
Įžeminimas yra bendras atskaitos taškas daugeliui elektros sistemos įtampos š altinių. Viena iš priežasčių, kodėl įžeminimas padeda apsaugoti žmogų, yra ta, kad žemė yra didžiausias laidininkas pasaulyje, o elektros perteklius visada eina mažiausio pasipriešinimo keliu. Įžeminęs elektros sistemą namuose, žmogus leidžia srovei patekti į žemę, o tai išsaugo savo ir kitų gyvybes.
Neturėdamas tinkamai įžemintos elektros sistemos namuose, vartotojas rizikuoja ne tik buitine technika, bet ir gyvybe. Štai kodėl kiekviename name būtina ne tik sukurti įžeminimo tinklą, bet ir kasmet stebėti jo veikimą naudojant specialius matavimo prietaisus.
