Výpočet uzemnění soukromého domu, budovy, rozvodny, elektrických zařízení, ochrany proti blesku, kabelů, dílny: GOST, příklad
Zemnící vodič je žlutý s světle zeleným pruhem. Každý, kdo instaloval kabeláž v jeho domě alespoň jednou, přemýšlel: "Proč je to vlastně třeba?". Je důležité zkomplikovat design, způsobit další náklady? Jaký je účel uzemnění a jak ho správně připojit, aby vykonával přiřazené úkoly?
Z čeho šetří lidé?
V životě našich vzdálených předků nebyla žádná jiná elektřina, kromě atmosférického. A první uzemňovací systémy sloužily pouze k ochraně před bleskem. Zjišťuje, že mohou být klasifikovány jako bleskosvody, objevené archeology při vykopávkách starobylých egyptských osad. Jedná se o dlouhé měděné tyče, jeden konec ponořený do země a vysoký nad budovami.
Existují důkazy, že i třetí Ramses si objednal instalaci stěžňů zdobených drahými kovy, aby ochránili chrámy před bleskem. Nicméně, poté, co blesk nebyl slyšen až do osmnáctého století, kdy se rozsáhlé a vědecky založené.
Při vývoji technologií založených na využití elektřiny se však vědci setkali s otázkou ochrany lidí před poškozujícími faktory elektrického proudu, tentokrát však ne atmosférickými, ale "domácími" generovanými stroji postavenými stejnou osobou. Řešení se ukázalo být na povrchu.
Opravdu, uzemnění - téměř přesná kopie konstrukce bleskosvodu. Z ohrožujícího pásma se proud přenáší do země pomocí podavače - kovové tyče, drátu, kabelu. Pomocí zemnící ochrany elektrických jednotek, domácích sítí, domácích a průmyslových zařízení. V případech, kdy dochází k požáru v napájecích zdrojích, čerpadla požárních motorů a dokonce i ruční sudy (požární hadice), které požárníci používají k hašení ohně, jsou uzemněny speciálními zařízeními.
Zásada ochranného účinku uzemnění
Princip uzemnění je velmi jednoduchý. Co je škodlivá (destruktivní) síla elektrický proud? Všechno začíná tím, že velmi velké množství záporně nabitých částic - elektronů - se hromadí na jednom místě během vytváření zvláštních podmínek. Ale protože vše v přírodě má tendenci k rovnováze, tento přebytek částic má tendenci k tomu, kde je málo z nich. Nezní to příliš děsivě, ale když se proud elektřiny ponoří na zem z elektrifikovaných oblaků, tyto drobné částice dokáží ohřívat vrstvy atmosféry na miliony stupňů.
Inventáři se naučili nechat tento proud jít v mírovém směru elektrické vodiče. Elektrony, které procházejí drátem, ho ohřívají, někdy zářivě září z tepla nebo vytvářejí elektromagnetická pole, která řídí rotory silných motorů.
Ale stroje někdy selhávají a tok elektronů hledá cestu a vede to přes lidské tělo. Uzemnění pouze poskytuje nabité částice, tak řečeno, alternativní cestu - pohodlnější silnici s menším odporem.
Takže většina elektronů prochází smyčkou, čímž snižuje sílu proudu procházejícího lidským tělem. Instalace a správný výpočet ochrany proti bleskům - nutná podmínka pro bezpečnost bydlení v domě.
Požadavky na uzemnění
Pokud výpočet uzemnění soukromého domu a rozhodnutí o potřebě jeho instalace spočívají výlučně na svědomí vlastníka, pak tomu tak není u průmyslových budov a prostor. Proto podle stávajících pravidel pro elektrickou instalaci závisí přítomnost a charakteristiky uzemňovacího systému nejen od napětí, pod kterým pracují stroje, ale také od mikroklimatu.
Výpočet elektrického uzemnění se provádí ve fázi návrhu. V místnostech, kde se používá střídavý proud s napětím vyšším než 50 V nebo konstantou větším než 120 V, je uzemňovací zařízení ve všech případech povinné. Při nižším napětí - od 25V do 50V AC nebo 60 ... 120V DC - výpočet uzemnění GOST vyžaduje pouze v místnostech se zvýšeným nebezpečím. Uzemňovací zařízení jsou také uzemněny.
Stroje pracující s elektřinou s napětím menším než stanovené hodnoty jsou uzemněny pouze v dílnách s vysokou vlhkostí nebo v továrnách, kde hrozí nebezpečí vzniku výbušných směsí plyn-vzduch nebo plyn-prach.
Číselné charakteristiky uzemnění
Výpočet uzemnění budovy pro jakýkoli účel začíná určením požadovaných charakteristik systému. Pojem odporu uzemňovacího zařízení nemá smysl podrobně zvážit. To není nic jiného, než odpor samotného uzemnění (potrubí, ocelový rám výztuže, kovová zemní tyč) spojený se zemnícím drátem. Zahrnout do výpočtu uzemnění tyto údaje nestojí za to vzhledem k jejich malé velikosti.
Hlavním zájmem je odolnost proti uzemnění vůči současnému šíření. Tento odpor se měří mezi samotným uzemněním a půdou. A bod půdy je odebírán na povrchu.
Standardní hodnoty uzemňovacího odporu vůči šíření:
- třífázový proud 660V nebo jednofázový 380V - 2 Ohmy;
- třífázový proud 380V nebo jednofázový 220V - 4 ohmy;
- třífázový proud 220V nebo jednofázový 127V - 8 ohmů.
Přirozené uzemnění
Výpočet uzemnění závisí na typu a vlastnostech chráněného objektu. U některých typů budov, zejména v soukromých domech a chalupách, se však zdá být docela možné použít přirozené uzemnění.
Nejlepší z nich se považuje za jakýkoli druh komunikace vedený k domu pomocí kovových trubek položených pod zemí. Majitelé domů, kterým je k dispozici taková elektroinstalace, v zásadě nemohou vypočítat uzemnění. Příkladem je instalace z ocelových trubek nebo kanalizace z domu do septiku z litiny.
Díky své délce jsou takové komunikace obvykle vynikající z hlediska odolnosti proti šíření. Zvláště dobře funguje potrubní linka. Faktem je, že aby se zabránilo zmrazení trubek v zimě, jsou takové linky zahrabané pod hloubku maximálního zamrznutí půdy v oblasti. A to zase chrání systém před nárůstem odporu způsobeným přeměnou podzemních vod na led a naopak - sušení půdy.
Druhá varianta přírodního uzemnění může sloužit jako výztuž betonové základny. Existuje však jedna podmínka - mezi tyčemi, které jsou spojeny, jsou vhodné pouze armatury se svařovaným rámem pletací drát, Není dostatek spolehlivého kontaktu.
Umělé uzemnění
V poslední době je však komunikace extrémně vzácně položena kovová potrubí přímo do země z důvodu křehkosti této metody. Nejčastěji se vytvářejí a instalují uzemňovací prvky, které předchází výpočet uzemnění. Příkladem nejběžnějšího provedení jsou kovové tyče, které se zatloukaly do země. Konce tyčí vyčnívajících ze země jsou spojeny v jediném elektrickém obvodu. Spolehlivé připojení je dosaženo různými způsoby - svařování elektrickým obloukem, závitové připojení atd.
Tento návrh je univerzální a nejběžnější. Mělo by se to zabývat. Jaká je jeho všestrannost? Věc je tyče - pokud je odpor vůči šíření elektrického proudu vyšší než je požadováno, systém se jednoduše zvětší o další prvky. Kromě toho hraje roli mimořádná jednoduchost takového uzemnění a schopnost ho namontovat z libovolných dostupných materiálů.
Základem uzemnění jsou kovové tyče. Jak ukazuje praxe, výroba a provoz uzemnění, jejich hlavní požadavek - by měly být snadno vtaženy do země konvenčním beranem o délce asi 1,5 metru.
Pro tyto účely se nejčastěji používá palcová ocelová trubka nebo centimetrová tyč (armatura). Jinými slovy - vše, co zůstává na stavbě po stavbě domu.
Celá konstrukce je umístěna ve vzdálenosti asi 2 metrů od budovy. Tyče jsou vedeny do země ve vzdálenosti 1,5 metru od sebe v podobě přímky nebo uzavřeného obrysu. Mezi konce tyčí je vykopána drážka o malé hloubce a šířce, ve které je kladen ocelový drát nebo výztuž asi 4 ... 6 mm a střídavě svařený ke konci každé tyče. Pak jsou všechny pruty poháněny hlouběji, takže jejich obrys, který je spojuje, se vrhá do země a celá konstrukce se naplní. Na povrchu zůstává konec tyče, která je nejblíže domu - pro připojení uzemňovacího obvodu.
Výpočet uzemňovacího systému
Výpočet je redukován na výpočet počtu tyčí potřebných k dosažení specifikovaných parametrů uzemnění. Pro výpočet je nutné znát odpor jedné tyče. Tento odpor lze měřit nebo vypočítat.
Měření se provádí metodou znázorněnou na obrázku.
Odolnost tyče je určena vzorem
R = U / I, kde
U je napětí měřené voltmetrem, V;
I je aktuální síla měřená ampermetrem, A.
Výpočet uzemnění může být proveden bez měření, proto musíte použít poměrně složitý vzorec, který je univerzální pro jakékoli vertikální uzemnění.
Pro výpočet pomocí tohoto vzorce jsou nutné následující počáteční údaje:
ρ eq - ekvivalentní rezistivita půdy, Ohm ∙ m;
Délka L - tyče, m;
d - průměr tyče, m;
T je vzdálenost od povrchu země ke středu uzemnění (geometrický střed tyče), m
Ekvivalent odpor půda - hodnota je normalizována pro známé typy půd:
- rašeliniště, lesy - 15 ... 25 Ohm ∙ m;
- humus, chernozem - 45 ... 55 Ohm ∙ m;
- jíl a jíl - 55 ... 65 Ohm ∙ m;
- písčité hlinité půdy - 140 ... 160 Ohm ∙ m;
- pískovce s hloubkou podzemní vody do 5 m - 500 Ohm m;
- pískovce s podzemní vodou hlubší než 5 m - 1000 Ohm ∙ m;
Jakmile je známá rezistence jediné svislé tyče, lze vypočítat požadované číslo.
R n - normalizovaná odolnost proti rozšiřování proudu uzemňovače, Ohm;
ψ je sezónní klimatický koeficient odolnosti proti půdě, pro střední zónu Ruské federace lze jej považovat za 1,7.
Jak to vypadá v praxi?
Výpočet elektrického uzemnění. Příkladem je soukromý dům, je použita jednofázová elektrická síť, požadovaný odpor šíření není vyšší než 4 Ohmy. Umístění - Chernozem: ekvivalentní měrný odpor půdy je 50 Ohm ∙ m. Pro zařízení uzemňovacího systému se používají ocelové trubky o délce 160 cm a průměru 32 mm.
Výpočet jednoho uzemnění:
Znát odpor proti šíření n-tého uzemnění, je snadné vypočítat požadovaný počet z nich:
Odpověď: 11 uzemnění.
Tipy
Suchá zemina je zbytečným vodičem elektrického proudu, takže na písčitých půdách, čím delší jsou zemní tyče, tím lépe.
Být neustále na mokré půdě, konstrukce tenkého kovu se v důsledku korozi velmi rychle zhroutí a přestane plnit své funkce. Proto musí být uzemněné tyče vyrobeny z dostatečně silných válcovaných materiálů.
Vynikajícím uzemněním by mohla být vodonosná vrstva, pokud je plášť kovový.
Pokud je střecha domu z kovu (vlnitá), je nutně uzemněna. Takový design je vynikající ochranou proti blesku budovy.
Připravený blesk lze dosáhnout uzemněním kovového stožáru televizní antény, pokud existuje.
Vlastnosti výpočtu průmyslových uzemnění
Výpočet uzemňovací stanice je nutností. Na území elektrické rozvodny je velké množství zařízení pracujících s vysokým napětím. Téměř všechna zařízení (transformátory, elektrické štíty železobetonové a železné opěry strojů, kabelové spojky, kryty kabelů a odpojovače) musí být uzemněny.
Odpor proudu rozptýlení u uvažovaných objektů by neměl přesáhnout 0,5 Ohm. Pro dosažení daného čísla se při použití zařízení podstanice maximálně využívá přirozeného uzemnění, jako jsou potrubí podzemních kabelových kanálů, kovové napájecí tyče a kabely, které je podporují.
Odolnost těchto systémů se vypočte podle vzorce:
kde
R Tr - odpor jednočinných kabelových vedení, Ohm;
R op - odporový rozptylový proud podpěry, Ohm.
Výpočet uzemnění průmyslového podniku se provádí v závislosti na dostupnosti a množství instalovaných zařízení. Samotný výpočetní algoritmus se nijak neliší od uvažovaného příkladu. Podle uvažovaného schématu je také proveden výpočet uzemnění kabelů.