Jedným z najdôležitejších dôvodov pre výpočet uzemnenia a inštalácie je, že chráni ľudí, spotrebiče v dome pred prepätím. Ak náhle blesk zasiahne dom alebo z nejakého dôvodu dôjde k prepätiu v sieti, ale zároveň je elektrický systém uzemnený, všetka táto prebytočná elektrina pôjde do zeme, inak dôjde k výbuchu, ktorý môže všetko zničiť. na svojej ceste.
Elektrické ochranné vybavenie
Rast spotreby elektriny vo všetkých oblastiach života, doma aj v práci, si vyžaduje jasné bezpečnostné pravidlá pre ľudský život. Početné národné a medzinárodné normy upravujú požiadavky na konštrukciu elektrických systémov na zaistenie bezpečnosti ľudí, domácich zvierat a majetku pri používaní elektrických spotrebičov.
Elektrické ochranné zariadenia inštalované počas výstavby obytných a verejných budov sa musia pravidelne kontrolovať, aby sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka po mnoho rokov. Porušenie bezpečnostných pravidiel v elektrických systémoch môže mať negatívne dôsledky: ohrozenie života osôb, ničenie majetku respzničenie vedenia.
Bezpečnostné predpisy stanovujú nasledujúce horné limity pre bezpečný kontakt človeka so živými povrchmi: 36 VAC v suchých budovách a 12 VAC vo vlhkých priestoroch.
Uzemňovací systém
Uzemňovací systém je absolútne nevyhnutným technickým vybavením každej budovy, preto je prvým elektroinštalačným komponentom inštalovaným v novom objekte. Pojem uzemnenie sa používa v elektrotechnike na účelové pripojenie elektrických komponentov k zemi.
Ochranné uzemnenie chráni ľudí pred úrazom elektrickým prúdom pri dotyku s elektrickým zariadením v prípade poruchy. Stožiare, ploty, inžinierske siete, ako sú vodovodné potrubia alebo plynovody, musia byť prepojené ochranným káblom pripojením ku koncovke alebo uzemňovacej lište.
Problémy s funkčnou ochranou
Funkčné uzemnenie neposkytuje bezpečnosť, ako naznačuje názov, namiesto toho vytvára neprerušovanú prevádzku elektrických systémov a zariadení. Funkčné uzemnenie rozptýli prúdy a zdroje šumu do uzemňovacích testovacích adaptérov, antén a iných zariadení, ktoré prijímajú rádiové vlny.
Určujú spoločné referenčné potenciály medzi elektrickými zariadeniami a zariadeniami a zabraňujú tak rôznym poruchám v súkromných domoch, ako je napríklad blikanie televízora alebo svetla. Funkčné uzemnenie nikdy nemôže vykonávať ochranné úlohy.
Všetky požiadavky na ochranu pred úrazom elektrickým prúdom možno nájsť v národných normách. Vytvorenie ochranného uzemnenia je životne dôležité, a preto má vždy prednosť pred funkčným.
Maximálna odolnosť ochranných zariadení
V systéme, ktorý je bezpečný pre ľudí, musia ochranné zariadenia fungovať hneď, ako poruchové napätie v systéme dosiahne hodnotu, ktorá môže byť pre nich nebezpečná. Na výpočet tohto parametra môžete použiť vyššie uvedené údaje o limite napätia, vyberte priemernú hodnotu U=25 VAC.
Ističe zvyškového prúdu inštalované v obytných oblastiach sa normálne nevypnú, kým skratový prúd nedosiahne 500 mA. Preto podľa Ohmovho zákona s U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohmov. Preto, aby sa primerane chránila bezpečnosť ľudí a majetku, zem musí mať odpor menší ako 50 ohmov alebo R earth<50.
Faktory spoľahlivosti elektród
Podľa štátnych noriem možno za elektródy považovať tieto prvky:
- zvislo vložené oceľové pilóty alebo rúry;
- horizontálne položené oceľové pásy alebo drôty;
- zapustené kovové platne;
- kovové krúžky umiestnené okolo základov alebo vložené do základov.
Vodovodné potrubia a iné podzemné oceľové inžinierske siete (po dohode s vlastníkmi).
Spoľahlivé uzemnenie s odporom menším ako 50 ohmov závisí od troch faktorov:
- Výhľad na krajinu.
- Typ a odolnosť voči pôde.
- Odpor uzemňovacieho vedenia.
Výpočet uzemňovacieho zariadenia musí začať určením odporu pôdy. Závisí to od tvaru elektród. Zemný odpor r (grécke písmeno Rho) sa vyjadruje v ohm metroch. To zodpovedá teoretickému odporu 1 m uzemňovacieho valca2, ktorého prierez a výška sú o 1 m vyššie). Príklady odporu pôdy v Ohm-m:
- bažinatá pôda od 1 do 30;
- sprašová pôda od 20 do 100;
- humus od 10 do 150;
- kremenný piesok od 200 do 3000;
- mäkký vápenec od 1500 do 3000;
- trávnatá pôda od 100 do 300;
- skalnatá krajina bez vegetácie - 5.
Inštalácia uzemňovacieho zariadenia
Uzemňovacia slučka je namontovaná z konštrukcie pozostávajúcej z oceľových elektród a spojovacích pásikov. Po ponorení do zeme je zariadenie pripojené k elektrickému panelu domu pomocou drôtu alebo podobného kovového pásu. Pôdna vlhkosť ovplyvňuje úroveň uloženia konštrukcie.
Medzi dĺžkou výstuže a hladinou podzemnej vody existuje inverzný vzťah. Maximálna vzdialenosť od staveniska sa pohybuje od 1 m do 10 m. Elektródy na výpočet uzemnenia by mali vstúpiť do zeme pod čiarou zamrznutia pôdy. Pre chaty sa obvod montuje pomocou kovových výrobkov: rúrky, hladká výstuž, oceľový uholník, I-nosník.
Ich tvar musí byť prispôsobený pre hlboký vstup do zeme, plocha prierezu výstuže je viac ako 1,5 cm2. Výstuž je umiestnená v rade alebo vo forme rôznych tvarov, ktoré priamo závisia od skutočnej polohy miesta a možnosti montáže ochranného zariadenia. Často sa používa schéma po obvode objektu, avšak stále najbežnejší je trojuholníkový model uzemnenia.
Napriek tomu, že ochranný systém môže byť vyrobený nezávisle s použitím dostupného materiálu, mnoho domácich majstrov si kupuje továrenské súpravy. Hoci nie sú lacné, ľahko sa inštalujú a sú odolné pri používaní. Takáto súprava sa zvyčajne skladá z pomedených elektród s dĺžkou 1 m, ktoré sú vybavené závitovým pripojením na montáž.
Výpočet celkovej série
Neexistuje žiadne všeobecné pravidlo na výpočet presného počtu otvorov a rozmerov uzemňovacej lišty, ale vypúšťanie zvodového prúdu určite závisí od plochy prierezu materiálu, takže pre akékoľvek zariadenie, veľkosť uzemňovacieho pásu sa vypočíta na základe prúdu, ktorý bude prenášaný týmto pásom.
Na výpočet uzemňovacej slučky sa najprv vypočíta zvodový prúd a určí sa veľkosť pásu.
V prípade väčšiny elektrických zariadení, ako je transformátor,dieselový generátor atď., veľkosť neutrálneho uzemňovacieho pásu musí byť taká, aby zvládol neutrálny prúd tohto zariadenia.
Napríklad pre 100kVA transformátor je celkový zaťažovací prúd približne 140A.
Pripojený pásik musí byť schopný prenášať aspoň 70A (nulový prúd), čo znamená, že pásik s rozmermi 25x3mm postačuje na prenos prúdu.
Na uzemnenie puzdra je použitý menší pásik, ktorý môže prenášať prúd 35 A za predpokladu, že pre každý objekt sa použijú 2 zemné jamy ako záložná ochrana. Ak sa jeden pásik stane nepoužiteľným v dôsledku korózie, ktorá naruší integritu obvodu, zvodový prúd preteká cez druhý systém, čím poskytuje ochranu.
Výpočet počtu ochranných rúrok
Uzemňovací odpor jednej elektródovej tyče alebo trubice sa vypočíta podľa:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Kde:
ρ=Zemný odpor (ohmmeter), L=Dĺžka elektródy (meter), D=Priemer elektródy (meter).
Výpočet terénu (príklad):
Vypočítajte odpor zemnej izolačnej tyče. Má dĺžku 4 metre a priemer 12,2 mm, špecifickú hmotnosť 500 ohmov.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Uzemňovací odpor jednej tyčovej alebo rúrkovej elektródy sa vypočíta takto:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Kde:
ρ=Zemný odpor (ohmmeter), L=Dĺžka elektródy (cm), D=Priemer elektródy (cm).
Definíciauzemňovacia štruktúra
Výpočet uzemnenia elektrickej inštalácie začína určením počtu uzemňovacích rúrok s priemerom 100 mm a dĺžkou 3 metre. Systém má poruchový prúd 50 KA na 1 sekundu a zemný odpor 72,44 ohmov.
Hustota prúdu na povrchu uzemňovacej elektródy:
Poppy. prípustná prúdová hustota I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Poppy. prípustná prúdová hustota=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Povrch jedného priemeru je 100 mm. 3m potrubie=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Poppy. prúd rozptýlený jedným uzemňovacím potrubím=hustota prúdu x plocha elektródy.
Max. prúd rozptýlený jedným uzemňovacím potrubím=889,419 x 0,942=838 A, Počet požadovaných uzemňovacích potrubí=Chybový prúd / Max.
Požadovaný počet zemného potrubia=50000/838=60 kusov.
Odpor uzemňovacieho potrubia (izolované) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Odpor uzemňovacieho potrubia (izolované) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / potrubie
Celkový odpor 60 kusov zeme=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Odpor uzemňovacej lišty
Odpor uzemňovacej lišty (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / hm.))
Príklad výpočtu uzemnenia slučky je uvedený nižšie.
Vypočítajte pás široký 12 mm, dlhý 2200 metrov,zakopaný v zemi v hĺbke 200 mm, odpor pôdy je 72,44 ohmov.
Odpor uzemňovacej lišty (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14 x 2 200 x (log (2 x 2 200 x 2 200 / 0,2 x 0,012))=0, 050 Ω
Z vyššie uvedeného celkového odporu 60 kusov uzemňovacích rúrok (Rp)=0,133 ohmov. A to vďaka drsnému brúsenému pásu. Tu čistý zemný odpor=(RpxRe) / (Rp + Re)
Čistý odpor=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Uzemňovacia impedancia a počet elektród na skupinu (paralelné zapojenie). V prípadoch, keď jedna elektróda nestačí na zabezpečenie požadovaného zemného odporu, je potrebné použiť viac elektród. Vzdialenosť medzi elektródami by mala byť asi 4 m. Kombinovaný odpor paralelných elektród je zložitou funkciou niekoľkých faktorov, ako je počet a konfigurácia elektródy. Celkový odpor skupiny elektród v rôznych konfiguráciách podľa:
Ra=R (1 + λa / n), kde a=ρ / 2X3,14xRxS
Kde: S=Vzdialenosť medzi nastavovacou tyčou (meter).
λ=Faktor uvedený v tabuľke nižšie.
n=Počet elektród.
ρ=Odpor uzemnenia (ohmmeter).
R=Odpor jednej tyče v izolácii (Ω).
| Faktory pre paralelné elektródy v rade | |
| Počet elektród (n) | Faktor (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 |
Na výpočet uzemnenia elektród rovnomerne rozmiestnených okolo dutého štvorca, ako je obvod budovy, sa použili vyššie uvedené rovnice s hodnotou λ prevzatou z nasledujúcej tabuľky. Pre tri tyče umiestnené v rovnostrannom trojuholníku alebo v tvare L je hodnota λ=1, 66
| Faktory pre duté štvorcové elektródy | |
| Počet elektród (n) | Faktor (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 |
Výpočet ochranného uzemnenia slučky pre duté štvorce sa vykonáva podľa vzorca celkového počtu elektród (N)=(4n-1). Pravidlom je, že paralelné tyče by mali byť od seba vzdialené aspoň dvakrát tak dlho, aby sa naplno využili výhody prídavných elektród.
Ak je vzdialenosť medzi elektródami oveľa väčšia ako ich dĺžka a len niekoľko elektród je paralelných, potom výsledný zemný odpor možno vypočítať pomocou obvyklej rovnice pre odpor. V praxi bude efektívny zemný odpor zvyčajne vyšší ako vypočítaný.
Pole so 4 elektródami môže zvyčajne poskytnúť 2,5- až 3-násobné zlepšenie.
Pole 8 elektród zvyčajne poskytuje zlepšenie asi 5-6 krát. Odpor pôvodnej uzemňovacej tyče sa zníži o 40 % v prípade druhého vedenia, o 60 % v prípade tretieho vedenia a o 66 % v prípade štvrtého vedenia.
Príklad výpočtu elektródy
Výpočet celkového odporu uzemňovacej tyče 200 jednotiek paralelne, každá v 4m intervaloch a ak sú zapojené do štvorca. Zemná tyč je 4metrov a priemer 12,2 mm, povrchový odpor 500 ohmov. Najprv sa vypočíta odpor jednej uzemňovacej tyče: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohmov.
Ďalej celkový odpor uzemňovacej tyče v množstve 200 jednotiek paralelne: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (paralelná čiara)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Ak je uzemňovacia tyč pripojená k dutej oblasti 200=(4N-1), Ra (na prázdnom štvorci)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Pozemná kalkulačka
Ako môžete vidieť, výpočet uzemnenia je veľmi zložitý proces, využíva mnoho faktorov a komplexné empirické vzorce, ktoré sú dostupné len vyškoleným inžinierom so zložitými softvérovými systémami.
Používateľ môže urobiť len hrubý výpočet pomocou online služieb, napríklad Allcalc. Pre presnejšie výpočty stále musíte kontaktovať dizajnérsku organizáciu.
Online kalkulačka Allcalc vám pomôže rýchlo a presne vypočítať ochranné uzemnenie v dvojvrstvovej pôde pozostávajúcej z vertikálneho terénu.
Výpočet parametrov systému:
- Horná vrstva pôdy je vysoko navlhčený piesok.
- Klimatický koeficient- 1.
- Spodná vrstva pôdy je vysoko navlhčený piesok.
- Počet zvislých uzemnení - 1.
- Hĺbka vrchnej pôdy H (m) - 1.
- Dĺžka vertikálneho úseku, L1 (m) - 5.
- Hĺbka vodorovného rezu h2 (m)- 0,7.
- Dĺžka pripojovacej lišty, L3 (m) - 1.
- Priemer zvislej časti, D (m) - 0,025.
- Šírka police horizontálnej sekcie, b (m) - 0,04.
- Elektrický odpor pôdy (ohm/m) - 61,755.
- Odpor jednej vertikálnej časti (Ohm) - 12,589.
- Dĺžka vodorovnej časti (m) – 1,0000.
Horizontálny uzemňovací odpor (Ohm) - 202,07.
Výpočet odporu ochranného uzemnenia je dokončený. Celkový odpor proti šíreniu elektrického prúdu (Ohm) - 11.850.
Uzemnenie poskytuje spoločný referenčný bod pre mnohé zdroje napätia v elektrickom systéme. Jedným z dôvodov, prečo uzemnenie pomáha udržať človeka v bezpečí, je to, že Zem je najväčším vodičom na svete a prebytočná elektrina sa vždy uberá cestou najmenšieho odporu. Uzemnením elektrického systému doma človek dovolí prúdu ísť do zeme, čo zachráni život jemu aj ostatným.
Bez riadne uzemneného elektrického systému v domácnosti užívateľ riskuje nielen domáce spotrebiče, ale aj svoj život. Preto je v každom dome potrebné nielen vytvoriť uzemňovaciu sieť, ale aj každoročne monitorovať jej výkon pomocou špeciálnych meracích prístrojov.
