یکی از مهمترین دلایل محاسبه ارت و نصب این است که از افراد و وسایل داخل خانه در برابر ولتاژ اضافی محافظت می کند. اگر ناگهان رعد و برق به خانه ای برخورد کند یا به دلایلی برق شبکه برق بیفتد، اما در همان زمان سیستم برق زمین شود، تمام این برق اضافی به زمین می رود، در غیر این صورت انفجاری رخ می دهد که می تواند همه چیز را از بین ببرد. در مسیر خود است.
تجهیزات حفاظت الکتریکی
رشد مصرف برق در تمام زمینه های زندگی، در خانه و محل کار، مستلزم قوانین ایمنی روشن برای زندگی انسان است. استانداردهای ملی و بین المللی متعددی بر الزامات ساخت سیستم های الکتریکی برای اطمینان از ایمنی افراد، حیوانات خانگی و اموال در هنگام استفاده از وسایل برقی حاکم است.
تجهیزات حفاظتی الکتریکی نصب شده در طول ساخت و ساز ساختمان های مسکونی و عمومی باید به طور منظم بررسی شوند تا از عملکرد قابل اعتماد برای چندین سال اطمینان حاصل شود. نقض قوانین ایمنی در سیستم های الکتریکی می تواند پیامدهای منفی داشته باشد: تهدید جان افراد، تخریب اموال یاتخریب سیم کشی.
مقررات ایمنی محدودیت های بالایی را برای تماس ایمن انسان با سطوح زنده تعیین می کند: 36 VAC در ساختمان های خشک و 12 VAC در مناطق مرطوب.
سیستم زمینی
سیستم ارتینگ یک تجهیزات فنی کاملا ضروری برای هر ساختمان است، بنابراین اولین جزء تاسیسات الکتریکی است که در یک تاسیسات جدید نصب می شود. اصطلاح زمین در مهندسی برق برای اتصال هدفمند اجزای الکتریکی به زمین استفاده می شود.
زمین محافظ از افراد در برابر برق گرفتگی هنگام لمس تجهیزات الکتریکی در صورت خرابی محافظت می کند. دکل ها، نرده ها، وسایل برقی مانند لوله های آب یا خطوط لوله گاز باید با یک کابل محافظ با اتصال به ترمینال یا میله اتصال به زمین متصل شوند.
مشکلات حفاظت عملکردی
ارتینگ عملکردی همانطور که از نام آن پیداست ایمنی ایجاد نمی کند، در عوض باعث ایجاد عملکرد بی وقفه سیستم ها و تجهیزات الکتریکی می شود. اتصال زمینی عملکردی جریان ها و منابع نویز را به آداپتورهای آزمایش زمین، آنتن ها و سایر دستگاه هایی که امواج رادیویی را دریافت می کنند، پراکنده می کند.
آنها پتانسیل های مرجع مشترک بین تجهیزات الکتریکی و دستگاه ها را تعیین می کنند و بنابراین از خرابی های مختلف در خانه های شخصی مانند تلویزیون یا سوسو زدن نور جلوگیری می کنند. اتصال زمین عملکردی هرگز نمی تواند وظایف حفاظتی را انجام دهد.
همه الزامات حفاظت در برابر شوک الکتریکی را می توان در استانداردهای ملی یافت. ایجاد یک زمین محافظ حیاتی است و بنابراین همیشه بر عملکرد اولویت دارد.
مقاومت نهایی وسایل حفاظتی
در سیستمی که برای افراد ایمن است، وسایل حفاظتی باید به محض اینکه ولتاژ خطا در سیستم به مقداری برسد که برای آنها خطرناک باشد، کار کنند. برای محاسبه این پارامتر، می توانید از داده های حد ولتاژ بالا استفاده کنید، مقدار متوسط U=25 VAC را انتخاب کنید.
قطع کننده های مدار جریان باقیمانده نصب شده در مناطق مسکونی معمولاً تا زمانی که جریان اتصال کوتاه به 500 میلی آمپر برسد به زمین نمی رسد. بنابراین، طبق قانون اهم، با U=R1 R=25 V / 0.5 A=50 اهم. بنابراین، برای محافظت کافی از ایمنی افراد و اموال، زمین باید دارای مقاومت کمتر از 50 اهم یا R earth<50 باشد.
عوامل قابلیت اطمینان الکترود
طبق استانداردهای دولتی، عناصر زیر را می توان به عنوان الکترود در نظر گرفت:
- شمع‌ها یا لوله‌های فولادی عمودی وارد شده؛
- نوارها یا سیم های فولادی به صورت افقی;
- صفحات فلزی فرورفته؛
- حلقه های فلزی که در اطراف پایه ها قرار می گیرند یا در پایه ها تعبیه شده اند.
لوله های آب و سایر شبکه های مهندسی فولاد زیرزمینی (در صورت توافق با مالکان).
زمین قابل اعتماد با مقاومت کمتر از 50 اهم به سه عامل بستگی دارد:
- نمای زمین.
- مقاومت نوع و خاک.
- مقاومت خط زمین.
محاسبه دستگاه زمین باید با تعیین مقاومت خاک آغاز شود. بستگی به شکل الکترودها دارد. مقاومت زمین r (حرف یونانی Rho) با اهم متر بیان می شود. این مربوط به مقاومت نظری یک سیلندر زمینی 1 متری 2 است که سطح مقطع و ارتفاع آن 1 متر است. بالاتر می رود). نمونه های مقاومت خاک در اهم-m:
- خاک باتلاقی از 1 تا 30;
- خاک لس از 20 تا 100;
- هوموس از 10 تا 150;
- ماسه کوارتز از 200 تا 3000؛
- سنگ آهک نرم از 1500 تا 3000;
- خاک علفزار از 100 تا 300;
- زمین صخره ای بدون پوشش گیاهی - 5.
نصب دستگاه ارت
حلقه زمین از ساختاری متشکل از الکترودهای فولادی و نوارهای اتصال نصب شده است. پس از غوطه ور شدن در زمین، دستگاه با سیم یا نوار فلزی مشابه به تابلو برق خانه متصل می شود. رطوبت خاک بر سطح قرارگیری سازه تأثیر می گذارد.
رابطه معکوس بین طول میلگرد و سطح آب زیرزمینی وجود دارد. حداکثر فاصله از محل ساخت و ساز از 1 متر تا 10 متر است.الکترودها برای محاسبه زمین باید زیر خط انجماد خاک وارد زمین شوند. برای کلبه ها، مدار با استفاده از محصولات فلزی نصب می شود: لوله ها، آرماتور صاف، زاویه فولادی، تیر I.
شکل آنها باید برای ورود عمیق به زمین تطبیق داده شود، سطح مقطع آرماتور بیش از 1.5 سانتی متر است2. آرماتور در یک ردیف یا به شکل اشکال مختلف قرار می گیرد که مستقیماً به محل واقعی محل و امکان نصب یک وسیله محافظ بستگی دارد. طرح اطراف محیط شی اغلب استفاده می شود، با این حال، مدل زمین مثلثی هنوز رایج ترین است.
علیرغم اینکه سیستم محافظ را می توان به طور مستقل با استفاده از مواد موجود ساخت، بسیاری از سازندگان خانه کیت های کارخانه را خریداری می کنند. اگرچه ارزان نیستند، اما نصب آنها آسان است و در استفاده با دوام هستند. به طور معمول، چنین کیت شامل الکترودهای مسی به طول 1 متر است که مجهز به اتصال رزوه ای برای نصب است.
محاسبه رگه کل
هیچ قانون کلی برای محاسبه تعداد دقیق سوراخ ها و ابعاد نوار زمین وجود ندارد، اما تخلیه جریان نشتی قطعاً به سطح مقطع ماده بستگی دارد، بنابراین برای هر تجهیزاتی ، اندازه نوار زمین بر روی جریانی که توسط این نوار منتقل می شود محاسبه می شود.
برای محاسبه حلقه زمین، ابتدا جریان نشتی محاسبه شده و اندازه نوار تعیین می شود.
برای اکثر تجهیزات الکتریکی مانند ترانسفورماتور،دیزل ژنراتور و غیره، اندازه نوار زمین خنثی باید به گونه ای باشد که بتواند جریان خنثی این تجهیزات را تحمل کند.
برای مثال، برای یک ترانسفورماتور 100 کیلوولت آمپر، جریان بار کل حدود 140 آمپر است.
نوار متصل باید بتواند حداقل ۷۰ آمپر (جریان خنثی) را تحمل کند، به این معنی که یک نوار ۲۵×۳ میلی‌متری برای حمل جریان کافی است.
برای زمین کردن کیس از نوار کوچکتری استفاده می شود که می تواند جریان 35 آمپر را حمل کند، مشروط بر اینکه برای هر جسم از 2 گودال زمین به عنوان حفاظت پشتیبان استفاده شود. اگر یک نوار به دلیل خوردگی غیرقابل استفاده شود، که یکپارچگی مدار را می شکند، جریان نشتی از سیستم دیگر عبور می کند و محافظت می کند.
محاسبه تعداد لوله های حفاظتی
مقاومت اتصال به زمین یک میله یا لوله تک الکترود بر اساس: محاسبه می شود
R=ρ / 2 × 3، 14 × L (log (8xL / d) -1)
کجا:
ρ=مقاومت زمین (اهم متر)، L=طول الکترود (متر)، D=قطر الکترود (متر).
محاسبه زمین (مثال):
مقاومت میله عایق زمین را محاسبه کنید. طول آن 4 متر و قطر 12.2 میلی متر و وزن مخصوص آن 500 اهم است.
R=500 / (2 × 3، 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0، 0125) -1)=156، 19 Ω.
مقاومت اتصال به زمین یک الکترود تک میله یا لوله به صورت زیر محاسبه می شود:
R=100xρ / 2 × 3، 14 × L (log (4xL / d))
کجا:
ρ=مقاومت زمین (اهم متر)، L=طول الکترود (سانتی متر)، D=قطر الکترود (سانتی متر).
تعریفساختار زمینی
محاسبه ارت یک تاسیسات الکتریکی با تعیین تعداد لوله های اتصال به زمین با قطر 100 میلی متر به طول 3 متر آغاز می شود. این سیستم دارای جریان خطا 50 KA برای 1 ثانیه و مقاومت زمین 72.44 اهم است.
چگالی جریان در سطح الکترود زمین:
خشخاش. چگالی جریان مجاز I=7.57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
خشخاش. چگالی جریان مجاز=7.57 × 1000 / (√72.44X1)=889.419 A / m2
مساحت سطح یک قطر 100 میلی متر است. لوله 3 متر=2 x 3، 14 L=2 x 3، 14 x 0.05 x 3=0.942 m2
خشخاش. جریان تلف شده توسط یک لوله زمین=چگالی جریان x مساحت سطح الکترود.
حداکثر. جریان تلف شده توسط یک لوله اتصال به زمین=889.419x 0.942=838A،
تعداد لوله زمین مورد نیاز=جریان خطا / حداکثر.
تعداد لوله زمین مورد نیاز=50000/838=60 قطعه.
مقاومت لوله زمین (عایق) R=100xρ / 2 × 3، 14xLx (log (4XL / d))
مقاومت لوله زمین (عایق) R=100 × 72.44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7.99 Ω / لوله
مقاومت کل 60 قطعه زمین=7.99 / 60=0.133 اهم.
مقاومت نوار زمین
مقاومت نوار زمین (R):
R=ρ / 2 × 3، 14xLx (log (2xLxL / وزن))
نمونه ای از محاسبه زمین حلقه حلقه در زیر آورده شده است.
نواری به عرض 12 میلی متر، طول 2200 متر را محاسبه کنید،مقاومت خاک که در عمق 200 میلی متری در زمین مدفون شده است 72.44 اهم است.
مقاومت نوار زمین (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 / 0.2x.012))=0, 050 Ω
از مجموع مقاومت فوق 60 قطعه لوله اتصال به زمین (Rp)=0.133 اهم. و این به دلیل نوار زمین ناهموار است. در اینجا مقاومت خالص زمین=(RpxRe) / (Rp + Re)
مقاومت خالص=(0.133 × 0.05) / (0.133 + 0.05)=0.036 اهم
امپدانس زمین و تعداد الکترود در هر گروه (اتصال موازی). در مواردی که یک الکترود برای تامین مقاومت زمین مورد نیاز کافی نیست، باید از بیش از یک الکترود استفاده کرد. فاصله الکترودها باید حدود 4 متر باشد.مقاومت ترکیبی الکترودهای موازی تابع پیچیده ای از عوامل متعددی مانند تعداد و پیکربندی الکترود است. مقاومت کل گروهی از الکترودها در پیکربندی های مختلف بر اساس:
Ra=R (1 + λa / n)،
where a=ρ / 2X3.14xRxS
Where: S=فاصله بین ساقه تنظیم (متر).
λ=ضریب نشان داده شده در جدول زیر.
n=تعداد الکترودها.
ρ=مقاومت زمین (اهم متر).
R=مقاومت یک میله در عایق (Ω).
| عوامل برای الکترودهای موازی در خط | |
| تعداد الکترودها (n) | عامل (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 |
برای محاسبه زمین الکترودهایی که به طور مساوی در اطراف یک مربع توخالی قرار گرفته اند، مانند محیط یک ساختمان، از معادلات بالا با مقدار λ که از جدول زیر گرفته شده است استفاده می شود. برای سه میله واقع در یک مثلث متساوی الاضلاع یا در یک شکل L، مقدار λ=1، 66
| عوامل برای الکترودهای مربع توخالی | |
| تعداد الکترودها (n) | عامل (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 |
محاسبه زمین محافظ حلقه برای مربع های توخالی طبق فرمول تعداد کل الکترودها (N)=(4n-1) انجام می شود. قاعده کلی این است که میله های موازی باید حداقل دو برابر فاصله داشته باشند تا از الکترودهای اضافی استفاده کامل کنند.
اگر جداسازی الکترودها بسیار بیشتر از طول آنها باشد و فقط چند الکترود موازی یکدیگر باشند، می توان مقاومت زمین حاصل را با استفاده از معادله معمول مقاومت محاسبه کرد. در عمل، مقاومت زمین موثر معمولاً بالاتر از مقدار محاسبه شده خواهد بود.
معمولا، یک آرایه 4 الکترودی می تواند 2.5-3 برابر بهبود داشته باشد.
آرایه ای از 8 الکترود معمولاً 5-6 برابر بهبود می بخشد. مقاومت میله زمین اصلی برای خط دوم 40٪، برای خط سوم 60٪، برای خط چهارم 66٪ کاهش می یابد.
مثال محاسبه الکترود
محاسبه مقاومت کل یک میله زمین 200 واحد به صورت موازی، هر کدام در فواصل 4 متر، و اگر به صورت مربع به هم متصل شوند. میله زمین 4 استمتر و قطر 12.2 میلی متر، مقاومت سطحی 500 اهم. ابتدا، مقاومت یک میله زمین تک محاسبه می شود: R=500 / (2 × 3، 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0، 0125) -1)=136، 23 اهم.
بعد، مقاومت کل میله زمین به مقدار 200 واحد به صورت موازی: a=500 / (2 × 3، 14x136x4)=0.146 Ra (خط موازی)=136.23x (1 + 10 × 0.146 / 200)=1.67 اهم.
اگر میله زمین به یک ناحیه توخالی متصل باشد 200=(4N-1)،
Ra (روی یک مربع خالی)=136، 23x (1 + 9، 4 × 0، 146 / 200)=1، 61 اهم.
ماشین حساب زمینی
همانطور که می بینید، محاسبه زمین یک فرآیند بسیار پیچیده است، از عوامل بسیاری و فرمول های تجربی پیچیده استفاده می کند که فقط برای مهندسین آموزش دیده با سیستم های نرم افزاری پیچیده در دسترس است.
کاربر فقط می تواند با استفاده از خدمات آنلاین، به عنوان مثال، Allcalc، یک محاسبه تقریبی انجام دهد. برای محاسبات دقیق تر، همچنان باید با سازمان طراحی تماس بگیرید.
ماشین حساب آنلاین Allcalc به شما کمک می کند تا زمین حفاظتی را در یک خاک دو لایه متشکل از یک زمین عمودی به سرعت و با دقت محاسبه کنید.
محاسبه پارامترهای سیستم:
- لایه بالایی خاک ماسه بسیار مرطوب شده است.
- ضریب اقلیمی- 1.
- لایه زیرین خاک ماسه بسیار مرطوب شده است.
- تعداد زمین‌های عمودی - 1.
- عمق بالای خاک H (m) - 1.
- طول بخش عمودی، L1 (m) - 5.
- عمق بخش افقی h2 (m)- 0.7.
- طول نوار اتصال، L3 (m) - 1.
- قطر بخش عمودی، D (m) - 0.025.
- عرض قفسه بخش افقی، b (m) - 0.04.
- مقاومت الکتریکی خاک (اهم بر متر) - 61.755.
- مقاومت یک بخش عمودی (اهم) - 12.589.
- طول بخش افقی (متر) - 10000.
مقاومت زمین افقی (اهم) - 202.07.
محاسبه مقاومت زمین محافظ تکمیل شد. مقاومت کل در برابر انتشار جریان الکتریکی (اهم) - 11.850.
Ground یک نقطه مرجع مشترک برای بسیاری از منابع ولتاژ در یک سیستم الکتریکی فراهم می کند. یکی از دلایلی که زمین به ایمن نگه داشتن انسان کمک می کند این است که زمین بزرگترین رسانا در جهان است و الکتریسیته اضافی همیشه مسیر کمترین مقاومت را طی می کند. با اتصال زمین به سیستم برق در خانه، فرد اجازه می دهد جریان به زمین برود که جان خود و دیگران را نجات می دهد.
بدون یک سیستم الکتریکی زمین شده مناسب در خانه، کاربر نه تنها لوازم خانگی، بلکه جان خود را نیز به خطر می اندازد. به همین دلیل است که در هر خانه ای نه تنها باید یک شبکه زمین ایجاد کرد، بلکه باید سالانه عملکرد آن را با استفاده از ابزارهای اندازه گیری ویژه نظارت کرد.
