Электролитическое заземление своими руками: повторные, электролитические, модульные и глубинные

Содержание

повторные, электролитические, модульные и глубинные

Заземление, выполненное в соответствии с нормами безопасности при возникновении аварийной ситуации, в комплексе с другими защитными устройствами должно обеспечить защиту людей от поражения током.

Общий вид

Существует несколько его типов. Одним из них является модульное заземление. Оно представляет собой ряд вертикальных электродов, вбитых в грунт на определённую глубину, объединённых в единую систему. Электроды рассчитываются на определённое сопротивление согласно нормам ПУЭ.

Этот метод зачастую применяется для дублирования защиты, в домах с устаревшим типом защиты, таким как TN-C. Если дом оборудован этой системой, то повторное заземление осуществляется в соответствии с требованиями ПУЭ, с сопротивлением не более 30 Ом. Глубинно-штыревая или электролитическая система отлично подходит для такой установки.

Основы безопасности

Преднамеренное заземление с целью электробезопасности – это то, что является определением понятия защитного заземления. Его методы основаны на использовании естественного или искусственного заземлителя. Если с естественным все понятно, то возникает закономерный вопрос, что является определением понятия искусственного заземлителя. Ответ прост, это проводник, контактирующий непосредственно с грунтом. В нашем случае это вертикальные электроды или электролитическое заземление, имеющие сопротивление в соответствии с требованиями ПУЭ. Существует и способ защиты отдельных точек электросетей – это то, что называется рабочим заземлением.

Для увеличения безопасности устанавливают систему повторного заземления на вводе в здание. Кроме того повторное заземление применяют при устаревании или невозможности обеспечения безопасности основной системой.

Информационное или функциональное заземление в отличие от других видов обеспечивает именно защиту самой электроустановки.

Важно! Все расчёты и установка систем должны производиться по требованиям ПУЭ и ГОСТ. В противном случае возможна аварийная ситуация или проблемы с помехами на радиооборудовании.

Особенности

Существуют три основных типа установки. Первый из них – это несколько вертикальных электродов, вбитых на большую глубину. Второй – более простой в монтаже, это большее количество вертикальных электродов, установленных на небольшую глубину, в этом случае сопротивление набирается их количеством, а не глубиной залегания. Третий вариант – это различного рода специальные комплекты электродов, предназначенные для решения конкретной задачи, такие, например, как комплект ZZ-000-424 компании ZANDZ. Это заземляющий комплект из 4-х сборных электродов с обвязкой, предназначенный для защиты контейнерных сооружений. По типу можно выделить основное и повторное заземление, которое применяется для дублирования или в качестве замены первому. По устройству разделяют глубинно-штыревое и электролитическое заземление.

В отличие от других способов, глубинное заземление обладает рядом преимуществ:

  • компактность установки;
  • сравнительная простота монтажа;
  • функционирование без техобслуживания;
  • долговечность системы.

Несмотря на большое количество плюсов, модульная система защиты имеет недостатки, в том числе сложность установки в каменистую почву, а также возможность быстрого выхода электродов из строя при эксплуатации в агрессивных грунтах. Во всех этих случаях вполне можно использовать эти способы защиты.

Важно! Модульное (электролитическое или штыревое) заземление обеспечивает скорость установки, простоту и надёжность, но в ответ требует точного расчёта и контроля при монтаже.

Устройство штыревого заземления

Основной составляющей этого типа заземления является вертикальный составной электрод из стали. Отдельные элементы представляют собой стальные штыри, с обмеднением по внешней поверхности. На обоих концах штыря размещена резьба, которая служит для соединения штырей между собой и для накручивания наконечника на начальный.

Соединение штырей заземления между собой подлежит дополнительной обработке. Перед установкой штыря на резьбу наносится токопроводящая смазка, после чего на нее накручивают острие и насадку для вибромолотка. После чего штырь для заземления вбивается в почву, насадка скручивается и переносится на следующий штырь. Он с помощью муфты накручивается на уже вбитый. Обязательно нанесение на резьбовые поверхности токопроводящей смазки. Таким образом, электрод наращивается до нужной глубины. В процессе наращивания необходимо контролировать его сопротивление. Контроль осуществляется использованием специальной аппаратуры, предназначенной для замера сопротивления.

Схема электрода

По окончанию забивки на концевую резьбу последнего элемента одевается так называемый сжим, который служит для фиксации токоотводящего кабеля к ГЗШ. Он, как правило, выполнен из нержавеющей стали.

Реже  для соединения применяется разъёмное соединение «в штырь», сварка для соединения электродов не применяется, в ответ нагреву вызывается обгорание гальванопокрытия.

Модульная система безопасности требует для своей установки небольшую площадь, кроме того может осуществляться одним человеком. Повторное заземление служит наиболее частым типом использования этой системы.

Важно! При подключении токоотводящего кабеля к сжиму нужно изолировать место соединения водоотталкивающим покрытием, обычно для этого служит гидрофобная лента.

Штырь и токоотводящий кабель

Электролитическое заземление

Электрод в этом случае представляет собой полую металлическую трубу с отводом, которая укладывается в грунт на некотором расстоянии от капительных сооружений, ввиду того что при эксплуатации вокруг электрода появляется так называемая зона талика, иначе говоря почва вокруг электрода прогревается. Температурные колебания могут нарушить целостность грунта и повредить стены фундамента.

Глубина укладки электрода в среднем составляет около 1 метра. При укладке отвод трубы выводится в колодец, доступ к которому остаётся открытым, это необходимо для технического обслуживания. После установки в трубу засыпается смесь минеральных солей. Верхняя часть трубы соединяется с заземляемым устройством или сетью.

Электролитическое заземление обладает несомненными достоинствами. В их числе легкость установки, безвредность для окружающей среды и простота устройства. Работа этого электрода основана на электролитической реакции, смесь солей напитывается влагой, которая попадает в трубу через специальные отверстия в её стенке. При этом в окружающую почву выделяется электролит, который делает грунт электропроводимым.

Срок службы составляет около 15 лет, эта система отличается высокой скоростью установки, простотой монтажа. Может использоваться как основное, так и повторное заземление. В то же время электролитическое заземление имеет свои недостатки, это и особенности технического обслуживания, и зона талика, кроме того высокая стоимость комплекта.

Важно! Проектирование такой заземляющей системы должно проводиться с учётом зоны талика, которая занимает достаточно большой объем. Электролитическая система должна быть отодвинута от капитальных стен на как можно большее расстояние. В ответ возможно подмывание фундамента или повреждение конструкции здания.

Электролитическая труба

Модульное заземление ввиду своих характеристик имеет преимущества перед другими типами электробезопасности в простоте и скорости монтажа. Но в тоже время эти системы достаточно дорого стоят. Кроме того их установка ограничена свойствами грунта. Так как в большинстве случаев сопротивление электродов зависит от типа грунта, то в ответ расчёты по монтажу и характеристикам этих систем необходимо доверить профессионалам. Рассчитать длину электродов, зависимость от грунта и другие параметры довольно сложно без специальной аппаратуры и навыка пользования ими.

Видео

Оцените статью:

Почему электролитическое заземление работает?

Выбирая заземление, безусловно, хочется остановиться на самом надежном, эффективном и выгодном варианте. Зачастую приходится устанавливать защитные системы в непростых условиях, со строгими ограничениями и значительными требованиями к уровню безопасности. Задача усложняется еще больше, если исходные данные и условия монтажа заземления вынуждают максимально использовать пространство небольшой площади и глубины. А слишком высокое удельное сопротивление грунта в месте установки, казалось бы, может сделать задачу и вовсе невыполнимой.

Такое высокотехнологичное решение, как комплект электролитического заземления, работает благодаря совокупности нескольких факторов. В их числе – особенности конструкции электрода, усиление свойств заземлителя специальными активными химическими компонентами, применение высококачественных материалов при производстве элементов комплекта, корректная установка на объекте защиты. Электроды горизонтальной конструкции (арт. 90052, 90054, 90056, 60839) устанавливаются на небольшую глубину. В ситуации, когда глубинное модульно-штыревое заземление смонтировать попросту невозможно, такой электролитический заземлитель подойдет как нельзя лучше. Для установки электрода вертикальной конструкции (арт. 90051, 90053, 90055, 60729, 60739, 60749), особенно длинного, может потребоваться буровая установка. Его глубина может при необходимости достигать даже 12 (арт. 60759) и 15 метров (арт. 60769).

Полый электрод с перфорацией заполняется электролитической смесью (арт. 65309). Такая смесь формируется путем соединения специальных минеральных солей в определенной пропорции. Притом сам электрод выполняется из устойчивой к коррозии нержавеющей стали. В прилегающие к заземлителю области засыпаются особые минеральные составы (арт. 90057, 65359, 65369), которые уменьшают сопротивление грунта и способствуют равномерному вымыванию смеси, заполняющей электрод. Эти составы, EZACTIV и EZANIT, при монтаже закладываются в скважину и траншею, в которой планируется разместить заземлитель, слоем в несколько сантиметров. Благодаря совместному действию минеральных смесей электропроводность почвы увеличивается, а заземляющее устройство показывает требуемое сопротивление растеканию электрического тока.

Чтобы удостовериться в том, что электролитический заземлитель не утратил работоспособность, следует периодически проверять уровень его заполнения электролитической смесью. Проверка осуществляется через инспекционный колодец (арт. 90058), размещаемый у поверхности при монтаже. Во многих случаях можно установить комплект заземления своими руками. А наличие одного или нескольких условий, усложняющих монтаж, обусловливает выбор электролитического заземления и делает затраты на него полностью оправданными.

Модульно штыревое заземление: своими руками, инструкция, монтаж

Модульно-штыревое заземление обеспечивает минимальное сопротивление грунта распространению в нем электрического тока. Такой способ заземления находит широкое применение в промышленных, административных зданиях, частных домах. Расскажем, как сделать его своими руками, какие правила нужно знать при работе с устройством.

Что включает в себя система?

Система продается комплектом, но при необходимости, можно приобрести его компоненты отдельно.

В комплект включены:

  • Вертикальные металлические полутораметровые стержни с резьбой, обработанные медью.
 Штырь 58-11″UNC
  • Длина стержня: 1500 мм.
  • Диаметр стержня: 14,2 мм.
  • Резьба: 5/8”-11 UNC с двух сторон омедненная.
  • Протяженность резьбы: 30 мм.
  • Вес, 1,85 кг.
  • Латунные резьбовые муфты, служащие соединительными элементами между штырями.

 

 Муфта соединительная МС-58-11
  • Латунь Л-63 (допускается изготовление из бронзы).
  • L=70 мм.
  • Диаметр 22 мм.
  • Резьба внутренняя: 5/8”-11 UNC.
  • Протяженность резьбы 60 мм.
  • Вес 0,114 кг.

 

  • Латунные зажимы, соединяют металлический штырь с металлической полосой.

 

 Латунные зажимы универсальные МС-58-11

 

  • Наконечники, надеваемые на стержень, вертикально вставляющийся в грунт. Существует несколько видов наконечников, предусмотренных для обычной и очень твердой почвы, значительно облегчающих погружение за счет острого нижнего конца.

 

 Наконечник 58-11″UNC
  • L= 42 мм.
  • Ø20 мм.
  • Резьба: внутренняя 5/8”-11 UNC.
  • Протяженность резьбы: 20 мм.
  • Вес 0,045 кг.

 

  • Посадочная площадка с ударным винтом, служащая для передачи усилия от вибрационного молота.

 

 Посадочная площадка служит для передачи усилий от отбойного молотка на стержень.

Посадочная площадка 5/8”-11 UNC

  • L= 53 мм.
  • Ø 23,6 мм.
  • Резьба наружная 5/8”-11 UNC L=35 мм
  • Вес 0,110 кг.

 

 Насадка ударная НУ
  • Длина 265 мм.
  • Основная часть Ø 18 мм.
  • Рабочая часть Ø 11,7 мм.
  • Длина рабочей части 14,5 мм.

 

  • Для защиты от коррозии все соединительные элементы на резьбе покрываются входящей в комплект поставки антикоррозийной графитной пастой. Она не растекается даже при сильном нагревании и служит для поддержания электрического сопротивления.
  • Пластичная, влагостойкая, устойчивая к воздействию агрессивных растворов антикоррозийная лента служит для защиты от разрушения всех металлических элементов заземления.

Для обслуживания системы требуется устройство ревизионного люка.

 1. Посадочная площадка с ударным винтом.

2.Установочная муфта.

3. Зажим, удерживающий стержень в вертикальном положении.

4. Соединительная муфта.

5. Заземляющий стержень.

5. Металлический наконечник.

Конструкция модульно-штыревого заземления

Преимущества модульной системы заземления

Система модульно-штыревого заземления отличается следующими преимуществами:

  • Легкость монтажа — для установки понадобится один или два человека, минимум инструментов. Читайте также статью: → «Контур заземления: монтаж».
  • Исключается большой объем земляных и сварочных работ, все соединения производятся через муфты. Установку можно провести за 3-4 часа.
  • Занимает менее 1 кв. метра площади. Ее можно установить даже в подвальном помещении или возле стен здания.
  • Срок службы составляет более 30 лет.
  • Не подвержена коррозии, так как все элементы покрываются антикоррозийными смазочными веществами.
  • Все детали системы изготавливаются в заводских условиях, соответственно, имеют высокое качество.
  • Для установки пригодны практически любые виды грунта.

Недостатки модульно-штыревой системы

Модульно-штыревым системам также свойственны и некоторые недостатки:

  • Высокая стоимость модульной заземляющей системы.
  • Невозможность проведения монтажа на каменистом грунте.
  • Ввод в эксплуатацию предполагает оформление акта скрытых работ, составления протокола измерений сопротивления, а также разработку технического паспорта со схемой заземления. Документы необходимо хранить на протяжении всего срока использования. Читайте также статью: → «Подключение к электросети».

Монтаж системы своими руками

Монтаж можно выполнить с привлечением специалистов или собственными силами. Для выполнения работ потребуются:

  • отбойный молоток или перфоратор, значительно упрощающий установку устройства;
  • измеритель сопротивления.

Этапы установки системы:

  1. Рассчитываем необходимую глубину залегания, определяемся с требуемым количеством стержней и величиной их погружения в грунт.
  2. Отступив на 1,5 м от стены здания, роем яму шириной, длиной и глубиной по 20 см, отступив на полтора метра от стены.
  3. Вблизи места проведения монтажных работ устанавливаем измеритель сопротивления, на расстоянии 10 и 25 метров от него забиваем в грунт измерительные электроды, подключаем прибор.

Совет №1. Если нет возможности измерить сопротивление после установки каждого штыря, можно заглубить систему на более низкий уровень от 15 до 30 метров, и вызвать представителей лаборатории, которые произведут все необходимые замеры и оформят документацию.

Схема расположения электродов при модульно-штыковой системе
  1. Подготавливаем устройство. Обрабатываем резьбу с обеих сторон графитной пастой (или аналогичным составом). Надеваем наконечник на резьбу, на второй конец устанавливаем соединительную муфту. Накручиваем посадочную ударную насадку, которая будет контактировать с вибрационным молотом. Удерживать стержень в вертикальном положении будет специальный зажим.
  2. Вставляем в яму наконечником вниз подготовленный стержень. Используя отбойный молоток, заколачиваем стержень в землю, оставив 20 см над поверхностью для стыковки со вторым стержнем. Снимаем посадочную ударную насадку.
  3. Измеряем сопротивление, соединив измеритель со стержнем.
  4. Обрабатываем муфту токопроводящей антикоррозийной пастой и вкручиваем в нее следующий стержень, а на него снова муфту, обработанную пастой. Устанавливаем насадку и вколачиваем в землю по той же схеме с использованием молота. Измеряем сопротивление. Вновь наращиваем стержень, повторяя это действие до тех пор, пока сопротивление не достигнет 4 Ом.
  5. Последний штырь забиваем на такую глубину, чтобы из него можно было выкрутить муфту, и оставляем над землей около 10 см.
Готовое модульно-штыревое заземление
  1. Далее соединяем вертикальный заземлитель с горизонтальным заземляющим проводником. Зажим состоит из трех пластин, имеет четыре крепления на болтах. В нем предусмотрены разъемы под заземляющий стержень, кабель и стальную полосу. На наружный конец штыря привинчиваем зажим — той стороной, которая предназначена под стержень. На другую сторону зажима привинчиваем болтом кабель или металлическую полосу, укладывая между ними пластину, защищающую от коррозии контактирующие между собой элементы. Все болтовые соединения обрабатываем пластичной влагостойкой лентой.
  2. Устанавливаем ревизионный люк.

Совет №2. Вместо готового ревизионного люка, имеющего достаточно большие размеры, можно использовать канализационную муфту. Снизу на муфту крепится заглушка из фанеры с отверстием под стержень.

Если позволяет грунт, то штыри можно углубить до 40 метров. При невозможности погружения стержней в грунт на необходимую глубину, следует выполнить монтаж обычных заземлителей. Их количество будет зависеть от сопротивляемости почвы.

С помощью модульной системы можно выполнить различные виды заземления: на одну точку, очаговое, гребенчатое, многоточечное. Способ установки выбирается в зависимости от типа почвы и площади участка для монтажа. Читайте также статью: → «Разновидности систем заземления».

Показатели сопротивления грунтов

Величина сопротивления грунта показывает, насколько хорошо в нем будет осуществляться растекание тока. Значение этого показателя во многом зависит от состава грунта, фракции и плотности прилегающих друг к другу частиц.

Таблица сопротивления грунта

Тип грунтаСопротивление, Ом/м
Вечно мерзлый грунт500-50000
Сухой песок400-4000
Влажный песок10-400
Суглинок10-150
Глина20-60

Приборы, требующие заземления

Для некоторых электроприборов необходимо дополнительное заземление, кроме розетки с заземляющим контуром. Без устройства качественного заземления потенциально может быть опасна для работа следующих приборов

  1. Микроволновая печь. На задней стенке установлена клемма для подключения к заземлению. Но в инструкции к ней указана лишь общая фраза «требуется заземление» и больше ничего не уточняется. Без подключения к заземлению, микроволновая печь, может создавать фон опасный для здоровья человека.
  2. Стиральная машина. Зачастую прикосновение к ней вызывает легкое покалывание и пощипывание — пропускается электрический ток. Чтобы избежать этого и полностью обезопасить себя, необходимо заземление стиральной машины.
  3. Электрическая духовая печь.
  4. Если подключить корпус компьютера к заземлению, скорость работы интернета повысится в несколько раз, система не будет «зависать».

Сравнение заземления модульного и обычного

Сравнительная характеристика обычного заземления и модульной системы показывает множество очевидных преимуществ модульно-штыревого заземления.

Обычное заземлениеМодульно штыревое заземление
Требуется выполнение сварочных работСварочные работы не выполняются
Трудоемкий и продолжительный процесс, нуждающийся в выполнении больших объемах землянах работС монтажом может справится даже один человек без опыта работы
Для транспортировки необходим грузовой автомобильВсю систему может унести в руках один человек
Требуется резка материалаМонтаж происходит при помощи муфт и болтовых соединений, резка не требуется
Необходима значительная площадьТребуемая площадь установки — 1 кв. м

Распространенные ошибки при монтаже

  • Наиболее часто встречающейся ошибкой при монтаже модульного заземления является недостаточное заглубление штырей, которые можно повредить при выполнении хозяйственных работ. Рекомендуется прокладка соединительных и заземляющих проводников на глубине 0,5-0,7 м.
  • Часто последний штырь не удается полностью погрузить в грунт. Его необходимо обрезать болгаркой.
  • Нельзя забывать про обработку всех мест соединения элементов системы антикоррозийной пастой.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос №1. Можно ли устанавливать заземление, если грунт на участке частично состоит из гравия или мелкого строительного мусора?

Можно, если при этом используется технология электролитического осаждения меди на сталь. Применение такой технологии разрешено техническим Циркуляром «РосЭлектроМонтажа» №11/2006.

Вопрос №2. Какова должна быть минимальная площадь сечения использующегося проводника?

Оптимальная площадь сечения — 150 мм2 для стали и 50 мм2 для меди. Допускается использовать также стальную полосу 0,5х3 см.

Вопрос №3. Каким образом можно установить заземление частного дома в январе, когда грунт уже замерз?

Модульно-штыревое заземление в частном доме можно смонтировать непосредственно в нем — в подвале или подполе, совмещенном гараже. Чтобы сэкономить длину использующихся проводов, щиток можно установить недалеко от точки заземления.

Вопрос №4. Где лучше всего выполнить зажим провода?

Ниже уровня пола — зажим надежно скрыт и не мешает при передвижении по дому, однако, при этом возникают некоторые сложности в обслуживании.

Вопрос №5. Каким образом можно повысить надежность муфтового соединения отдельных штырей?

Повысить механическую прочность стержней в местах резьбового соединения можно установкой термоусадочки, не входящей в комплект поставки системы.

Оцените качество статьи:

Модульно-штыревое заземление своими руками: инструкция, монтаж

Монтаж модульно-штыревого заземления является отличным вариантом установки заземляющей системы (заземляющего контура) в частном доме. В данном случае продолжительность монтажных работ существенно сокращается. Функции заземлителя при этом не уступают контуру заземления, выполненному по схеме треугольник с помощью сварки и другим аналогичным системам (линейной, глубинной, электролитической и т.д.). В этой публикации мы подробно покажем, как смонтировать модульно штыревое заземление своими руками и какое преимущество оно имеет перед другими системами.

Конструкция системы

Чем же интересна эта система для собственников частных домов и что входит в ее комплект? Конструкция состоит из стальных штырей длиной 1,5 метра с электрохимическим медным покрытием и имеющих возможность соединяться с помощью муфт. Для соединения горизонтальных и вертикальных частей конструкции в комплект входят латунные зажимы. Конусообразные наконечники предназначены для облегчения погружения штырей в землю.

Модульно-штыревое заземление

Сборка модульно-штыревого заземления производится в следующем порядке: на верхнюю часть штыря накручивается муфта, в которую в свою очередь монтируется ударная головка (насадка для забивания). На нижнюю часть конструкции устанавливается стальной наконечник. Он упрощает процесс заглубления штырей заземления в землю. Есть несколько разновидностей наконечников, область применения которых зависит от твердости грунта.

Комплект модульно-штыревого заземления

Помимо этого, к комплекту прилагается специальная токопроводящая паста, назначение которой – защита от коррозии и постоянное поддержание электрического сопротивления при эксплуатации. Электропроводящая паста наносится на все резьбовые соединения конструкции.  От коррозии можно использовать специальную влагонепроницаемую клейкую ленту, она устойчива к кислотам, солям и газам, не пропускает влагу.

Последовательный монтаж элементов

Установка модульно-штыревого заземления производится легко и просто. Резьбу первого штыря смазываем токопроводящей антикоррозийной пастой и накручиваем на нее конусообразный наконечник. На другой конец таким же образом устанавливаем соединительную муфту и вкручиваем в нее ударную головку, предназначенную для защиты штыря от ударной нагрузки перфоратора.

Установка заземлителя в грунт

Модульно-штыревое заземление, которое собрали, опускаем в заранее подготовленное углубление в земле. Нужно максимально глубоко воткнуть его в грунт своими руками. Затем подключить к сети перфоратор и вставить его насадку в ударную (направляющую) головку. Таким образом штырь будет погружаться в грунт при воздействии на него ударной силы перфоратора. Для присоединения следующего стержня необходимо оставить примерно 20 см от земли.

Ниже мы приводим инструкцию завода-изготовителя по монтажу системы заземления с помощью перфоратора

Инструкция по монтажу модульно-штыревого заземления

После этого следует замерить сопротивление заземления. Для этого необходимо снять ударную головку и к тому месту, где она располагалась подсоединить специальный прибор, омметр.

Прибор для измерение сопротивления заземления М-416

После того как заглубили первый штырь в землю на всю длину, направляющая головка для перфоратора снимается и через соединительную муфту прикручивается следующий штырь. На верхнюю часть снова монтируем соединительную муфту и направляющую головку под перфоратор, после чего процесс повторяется.

Обратите внимание! Штыри модульной системы допускается располагать не только в линию. Их можно вбивать в угловых точках по системе треугольника, а также по дуге. Суммарное сопротивление растеканию тока, создаваемое всей цепочкой, не должно превышать 3-4 Ома.

Количество вбиваемых штырей будет зависеть от суммарного сопротивления растеканию тока всей системы.  На рисунке ниже указывается схема изменения сопротивления в зависимости от длины электродов (штырей):

График зависимости сопротивления растеканию заземлителя

После заглубления всех штырей необходимо их соединить горизонтальным заземлителем с помощью латунных зажимов. Один из вертикальных заземлителей соединяется через проводник с электрическим щитом.

Недостатки и преимущества

Если сравнить модульно-штыревое заземление с заземляющим контуром, изготовленным с помощью сварки, то штыревое заземление будет иметь следующие преимущества:

  • Легкая и простая установка;
  • Монтаж можно произвести самостоятельно своими руками;
  • Не требуются сварочные работы, так как вся система монтируется с помощью зажимов и соединительных муфт;
  • Нет тяжелых земляных работ;
  • Система не поддается коррозии, так как состоит из омедненных элементов и соответственно имеет продолжительный срок службы;
  • Все элементы модульно-штыревой системы обладают высоким качеством, так как изготовлены на промышленном предприятии;
  •  Дополнительные подготовительные работы не требуются.

Единственным минусом модульно-штыревого заземления является его высокая цена. Но, учитывая все вышеуказанные преимущества, данная система является самым выгодным вариантом для обеспечения электробезопасности частного дома.

Видео по теме

В завершение нашей статьи предлагаем посмотреть видео о монтаже штыревого заземлителя с помощью перфоратора.

Монтаж заземления: делаем самостоятельно

Нормативы электробезопасности требуют, чтобы в любом доме было установлено защитное заземление и молниезащита. Монтаж заземления в частных домах на порядок проще, чем в многоквартирных. Как грамотно его сделать и провести измерения сопротивления, читайте в статье.

Что такое заземление

Заземление – это соединение заземлителя и электрической сети, либо молниеприемника, если речь идет о молниезащите в доме. Электроустановки по разным причинам могут выйти из строя. Это могут быть перегрузки в цепи, неисправности самого оборудования. Сами электроустановки защищаются различными аппаратами, а чтобы защитить людей от удара током, применяют заземление и зануление устройств, а также устройства молниезащиты.

Если пробки или автоматы не срабатывают, в электроустановке возникает пробой изоляции и повышенное напряжение на корпусе. Касание прибора способно привести к аритмии, параличу мышц и даже смерти. Поэтому техника безопасности требует, чтобы металлические части электроустановок были закрыты, а при повреждении изоляции от удара током защищало заземление и зануление. Как правила, все электрооборудование в жилом доме имеет напряжение до 1 кВ, поэтому к устройствам заземления для таких устройств имеются свои требования.

Если в корпусе возникает пробой, благодаря заземлению большая часть тока уйдет по заземляющей части. Вместе с проводниками заземлитель образует заземляющее устройство. Есть несколько типов заземления:

  • молниезащита, состоящая из молниеприемника, молниеотвода и заземлителя в грунте;
  • защитные, препятствующие удару током людей, если из фазного провода идет пробой на корпус электроустановки;
  • рабочие, для нормального режима работы электроустановок в нормальных и аварийных условиях.

Также заземлители можно разделить на естественные и искусственные. Естественные – это металлоконструкции здания, трубопроводы. Искусственные – специально монтируемые конструкции (стальные полосы, уголковая сталь и другие).

Зануление делается для того, чтобы пробой изоляции вызывал быстрое срабатывание пробок, перегорание плавких предохранителей. По правилам безопасности, выполняется оно обычно в электроустановках с глухозаземленной нейтралью, если напряжение в нем меньше 1 кВ. При оснащении оборудования до 1 кВ разделяющим трансформатором, в нем вторичное напряжение будет не больше 380 В, а при понижающем трансформаторе – не больше 42 В.

Есть единая классификация систем заземления электроустановок до 1 кВ, принятая почти во всем мире. Согласно ей, в оборудованиях с напряжением до 1 кВ используются три системы заземления: TN, TT, IT.

В системе TN источники бывают с глухозаземленной нейтралью, а части корпуса электроустановок соединены с ней нулевыми защитными проводниками. В сельской местности популярна система ТТ для устройств с напряжением меньше 1 кВ. Заземление в этой системе не связано с источником питания, а делается на вводе в здание. Система IT редко используется в жилых зданиях, при наличии электроустановок до 1 кВ.

По правилам эксплуатации электроустановок, заземление и зануление должно присутствовать в двух случаях:

  1. если переменное напряжение больше 42 В, а постоянное – больше 110 В, в наружных и особо опасных электроустройствах;
  2. если в любых электроустановках переменное напряжение выше 380 В, постоянное – больше 440 В.

Установка заземления в частных домах регламентируется такими нормативными документами и перед сдачей здания в эксплуатацию понадобиться сделать измерения сопротивления заземляющих устройств:

  1. ПУЭ – правила устройства электроустановок;
  2. ПТЭЭ – правила технической эксплуатации электроустановок;
  3. ПТБЭ – правила техники безопасности.

Видео “Защитное заземление в частном доме”

Монтаж заземляющих приборов

Если вы приобрели частный дом без электрозащиты, или строите новое здание, нужно сделать монтаж заземляющих устройств для электрооборудования, так и молниезащиту. Контур защитного заземления – это внутренняя и наружная системы. Внутри здания устанавливается распределительный щит, где объединяются две трассы. А внешняя часть системы должна состоять из электродов, вкопанных в грунт и связанных между собой металлическими пластинами. Этот искусственный заземлитель должен быть подведен к основному щиту.

Внутреннее защитное заземление – это отдельные проводники, идущие от мощных энергоустановок. Они соединяются в шину внутри щита. Медный кабель соединяют шину и пластину болтовым соединением.

Сначала надо определиться со схемами заземления. В настоящее время используют два вида схем:

  1. линейная, где штыри вкопаны последовательно в одну линию. Схема не особо надежна, так как при выходе из строя одного соединения, вся система перестанет работать;
  2. замкнутая, треугольная. Замкнутая схема более надежна, так как при повреждении перемычки между штырями, схема продолжит работать.

Приведем пошаговую инструкцию, как сделать монтаж защитного заземления. Перед монтажом понадобится набор следующих инструментов и оборудования: штыковая лопата, сварочный аппарат, болгарка, перфоратор, гаечные ключи и кувалда. Из материалов надо подготовить:

  • медный провод не меньше 6 мм кв. в сечении;
  • уголок из нержавеющей стали не менее 2 метров либо прямоугольный профиль с сечением 150 мм кв.;
  • нержавеющая полоса от крыльца до системы, 40*4 мм;
  • болты М10 или М8;
  • три металлические полосы (ширина 4 см, толщина 0,5 см, длина 120 см).

Сразу надо определиться с местом, где будет делаться заземляющий контур. При пробое в электропроводки в месте заземления не должны быть людей или животных. Советуют разместить отвод за домом вдоль забора, но не дальше метра от фундамента.

Порядок действий несложный. Сначала прокапывается треугольник, глубиной в полметра, со сторонами в 1,2 м. от него ведется траншея к крыльцу дома. Электроды забиваются в землю на 2 метра, верхушки оставляются для будущей сварки. Приварить надо пластину в виде треугольного металлического каркаса. Еще одна пластика кладется в ведущую к дому траншею, прихватывается к ближайшей верхушке конструкции одним концом. Далее медный кабель болтом присоединяется к пластине и все засыпается землей.

Этот провод заводится в щит, где подключается к ГЗШ (то есть, заземляющей главной шине). К шине ведется заземляющий проводник от линии электросети, и на шину заземления РЕ. Надо обязательно сделать перемычку между нулевой шиной и ГЗШ. Осталось только к шине РЕ подключить проводники, ведущие на розетки и осветительные приборы.

Молниезащита делается ещё проще. Состоит она из молниеприемника на крыше, токоотвода и заземлителя в грунте. Их по порядку соединяют сваркой или болтами (что менее надежно). Простейший вариант молниезащиты – две заостренных арматуры, ведущие вверх от концов конька крыши на полтора метру. С заземляющим контуром их надо соединить стальной шиной или толстой проволокой. Шина не должна быть шире 6 см. Все детали молниезащиты сварным соединением ведутся к заземлителю. Его лучше выполнить из труб или полос, вкопанных в землю.

После монтажа заземлителя, чтобы проверить его соответствие нормативам, надо провести измерение сопротивления. По правилам, если в здании есть устройства с напряжением до 1 кВ и глухозаземленной нейтралью, сопротивление заземлителя должно быть не больше 2, 4, 8 Ом при напряжениях 660, 380, 220 В (трехфазного тока), либо 380, 220, 127 В (однофазного тока).

Измерение и проверка заземления состоит из трех этапов: визуального осмотра соединений, измерения удельного сопротивления грунта и сопротивления заземляющего контура. Проводится измерение сопротивления с помощью мегомметров. Сначала к двум точкам (объекта и ближайшего заземлителя) подсоединяют контакты прибора и снимают показания. Затем один электрод погружают в грунт, а второй – к заземляющему контуру, чтобы выполнить измерения грунтового сопротивления.

После первого измерения и сдачи дома в эксплуатацию, периодически надо проверять состояние заземляющих устройств. Из-за погодных условий или удара молнии соединения в молниезащите могут выйти из строя. Визуальный осмотр надо делать раз в год, а измерения сопротивления – каждые три года. Также внеочередные измерения сопротивления в молниезащите выполняются после удара молнии.

Видео “Электролитическое заземление своими руками”

Как провести данные операции для обеспечения монтажа заземления самостоятельно, узнаете из видео ниже.

Из чего состоит модульное стержневое заземление?

Порядок проведения монтажа модульного заземления.     1) Подготовить приямок на месте монтажа комплекта заземления глубиной 0.5…

1 Насадка для перфоратора SDS-Max. Насадка для перфоратора SDS-Max выполнена из высокопрочной стали. Специальная конструкция нас…

Видео инструкция как произвести монтаж заземления своими руками.   Как выбрать комплект заземления для частного дома, дачи, промышленног…

В Останкинскую телебашню часто попадают молнии — для них она очень привлекательный объект, и, само собой, у нее есть молниеотвод и заземлени…

ООО «ЦМЗ» предлагает вашему вниманию фотоотчет по монтажу молниеприемной сетки на основе комплектующих Galmar и Zandz на плоской мембранной …

ООО «ЦМЗ» предлагает вашему вниманию фотоотчет  по монтажу молниезащитной сетки на плоской мембранной кровли на заводе в Ленинградской облас…

ООО «ЦМЗ» предлагает вашему вниманию фотоотчет  по монтажу молниезащитной сетки на плоской мембранной кровли с использованием держателей для…

ООО «ЦМЗ» предлагает вашему вниманию фотоотчет (инструкцию) по монтажу молниеотвода МСАП-16 с активным молниеприемником SCHIRTEC-A E.S.E. L:…

ООО «ЦМЗ» предлагает вашему вниманию фотоотчет  по монтажу молниеприемной сетки на мембранной кровли с использованием держателей для плоской…

ООО «ЦМЗ» предлагает вашему вниманию фотоотчет по монтажу молниеприемной сетки на кровле здания, сделанной на оборудовании DKC Jupiter. В к…

ООО «ЦМЗ» предлагает вашему вниманию фотоотчет по монтажу молниеприемной сетки на новой, мембранной кровли ПВХ-мембрана Пластфойл 1,2 F NORD…

Примеры работ по молниезащите и заземлению на конкретных зданиях и сооружениях. Данное проектное решение создано с помощью специального про…

Наша компания предлагает Вам посмотреть фотоотчет по монтажу молниезащиты на жилом доме в г. Брянск. ООО «ЦМЗ» предлагает весь спектр обору…

В компании ООО «ЦМЗ» (Центр молниезащиты) представлен весь спектр оборудования для электромонтажных работ фирмы OBO Bettermann. Тщательн…

Что такое электролитическое заземление и где его применяют?

Пожалуй, не найти такого здания, в котором есть электричество, но нет заземления, ведь уходящий в землю провод служит гарантией безопасности человека. Короткое замыкание проводки или неисправный электроприбор могут ударить электрическим током, а заземляющий провод спасает здоровье и жизни, уводя разряд электричества в почву. А если дом стоит на камне? Тогда выходом из положения станет электролитическое заземление.

Блок: 1/9 | Кол-во символов: 435
Источник: https://energomir.biz/elektrichestvo/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlenie.html

Из чего состоит система?

Главным устройством, которое будет располагаться в этой системе считается полый электрод, который будет иметь форму трубы L. На рисунке вы сможете увидеть подобное фото.

Эту трубу необходимо будет установить в землю на глубину до 1 метра. Внутри конструкцию необходимо будет заполнить специальной смесью, которая будет в себя включать минеральные соли. Также конструкция будет включать специальный колодец, который упростит работу, зажим для соединения электрода и заземляющего проводника, а также специальную гидроизоляционную ленту, которая в дальнейшем позволит защитить готовую конструкцию от влаги. Это основные элементы этой системы. На фото ниже вы можете увидеть, как выглядит заземлитель:

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 725
Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/zazemlenie/elektroliticheskoe-zazemlenie.html

Особенности заземляющей конструкции с электролитом

Этот способ заземления действует точно так же, как и обычный, пригодный для рыхлых почв, – отводит разряд электричества, защищая человека от бытового поражения электротоком. Электрод представляет собой полую трубу, заполненную электролитом, и предназначается для монтажа:

  • в скальных породах;
  • в песчаном или каменистом грунте;
  • в глубоко промерзшей почве;
  • на участках с обычной почвой, где по каким-то причинам невозможно установить стандартный заземляющий провод.

Комплект электролитического заземления компактен, не требует сложных земляных работ перед установкой, прост в монтаже. Установить заземляющую конструкцию с электролитом, возможно, своими руками. Несмотря на то, что прибор достаточно компактен и не выглядит сложным, эта кажущаяся простота является следствием высокотехнологичной разработки.

Схема электролитического заземления

Блок: 2/9 | Кол-во символов: 897
Источник: https://energomir.biz/elektrichestvo/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlenie.html

Принцип работы

Сопротивление заземлителя определяется сопротивлением грунта, прилегающего к заземлителю. Один из вариантов его понижения — это применение электролитов, обладающих высокой проводимостью тока. Электролитический заземлитель работает по принципу увеличения вокруг него проводимости почвы. Это достигается применением специальных солевых смесей. Такой смесью заполняют полый электрод. Вследствие контакта солевой смеси с находящейся в грунте водой образуется электролит. Контакт смеси с водой происходит через перфорированные отверстия в заземлителе, вследствие чего жидкость заполняет околоэлектродное пространство, тем самым понижая сопротивление грунта.

Блок: 2/7 | Кол-во символов: 670
Источник: https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlyayushhie-ustrojstvo.html

Как проводить установку

Как уже говорилось, смонтировать и установить заземлитель с электролитом своими руками несложно, и с этим может справиться даже начинающий мастер. Чтобы заземляющее устройство долго и продуктивно работало, необходимо соблюдать описанный в инструкции порядок действий:

  1. Вырыть траншею глубиной 0,7 м и длиной 2,2 м, ширина канала должна быть в 3-4 раза больше диаметра L-образной трубки. Канал можно вырыть своими руками с помощью землекопательных инструментов, а можно воспользоваться услугами мини-техники. Прибегать к таким услугам рекомендуется, если предстоит устанавливать заземление в скальном грунте или на каменистой почве – стоит услуга недорого, зато позволит сэкономить силы и время, которые будут затрачены на дробление камня вручную.
  2. На дно готовой траншеи слоем 1-2 см насыпать околоэлектродный заполнитель и разровнять.
  3. Электродную трубку хорошо очистить от транспортировочной упаковки (металл должен быть полностью чистым, все упаковочные остатки должны быть удалены) и установить ее в подготовленный канал поверх заполнителя. При установке короткая часть трубы должна быть направлена вверх и чуть выступать из ямы.
  4. Высыпать в канаву оставшийся заполнитель (он должен полностью закрыть лежащий в траншее участок трубы).
  5. Закрепить обслуживающий колодец на верхней части трубы (закапываемая часть колодца не должна быть больше 50 см).
  6. Подсоединить к электродной трубе зажим, затянуть соединяющие болты и заизолировать место стыка гидроизоляционной лентой.
  7. К зажиму прикрепить конец заземляющего провода и с помощью ленты для гидроизоляции закрыть контакт от попадания влаги.
  8. Открыть крышку электрода, залить в него 20 л воды (чтобы запустить реакцию выщелачивания).
  9. Подключить проводник к электрощитку и замерить сопротивление (при напряжении 220 В оно не должно превышать 30 Ом). При проведении замеров следует соблюдать осторожность, ведь устройство до конца не установлено. Замерять сопротивление рекомендуется в резиновых перчатках.
  10. Если прибор показывает нужные показания, то на время надо отключить заземляющий провод от электрощитка.
  11. Засыпать яму, следя за тем, чтобы крышка электрода оказалась над поверхностью.
  12. Подключить проводник к электрощиту и провести контрольный замер.

Если все показатели в норме, то теперь устройству будет требоваться нечастый контроль и обслуживание.

Блок: 7/9 | Кол-во символов: 2341
Источник: https://energomir.biz/elektrichestvo/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlenie.html

Методика расчета

Для теоретического расчета сопротивления электролитического заземления используют формулу:

где С — коэффициент электролита;

р — удельное сопротивление грунта;

L — длина электрода;

d — диаметр электрода;

Т — расстояние от поверхности земли до горизонтальной части электрода.

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 293
Источник: https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlyayushhie-ustrojstvo.html

Основные преимущества

Если вы решите сравнить стандартные заземлители, тогда с уверенностью можно сказать о том, что электролитическая система будет иметь следующие достоинства:

  1. Монтаж конструкции будет достаточно быстрым и удобным. Это связано с тем, что конструкция не будет иметь большие размеры. Для установки подобного агрегата, вам больше не потребуется помощь профессионалов.
  2. Смесь, которая располагается внутри электролита будет вступать в реакцию не сразу. Благодаря этому в грунте будет поддерживаться постоянный электролитический баланс.
  3. Продукт, который получится в результате подобной реакции можно сбезопасным. Он не приведет к образованию коррозии.
  4. Длительность реакции позволяет применять подобное заземление до 15 лет.

В большинстве случаев такой заземляющий контур будут применять в тех случаях, когда нельзя выполнить установку обычного заземления. Это связано с тем, что стоимость комплекта будет достаточно высокой.

Рассчитать электролитическое заземление теперь можно по следующей формуле:

Где:

  • C – это коэффициент наличия электролита в системе.
  • P – удельное сопротивление почвы, где будет выполняться установка заземления.
  • L – длина устройства заземления.
  • D – диаметр заземлителя.
  • T – дополнительное заглубление.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1237
Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/zazemlenie/elektroliticheskoe-zazemlenie.html

Измерение сопротивления

Существует множество приборов, измеряющих сопротивление заземляющего устройства. Порядок и способ измерения у всех приборов примерно одинаков. В комплекте измерительного прибора имеются 1 или 2 технических штыря длиной 120 см и два проводника длиной 15–20 метров. Следуя инструкции, прилагаемой к каждому прибору, не сложно выполнить измерение сопротивления заземляющего устройства. Величина измеренного сопротивления отобразится на индикаторе прибора.

Блок: 6/7 | Кол-во символов: 478
Источник: https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlyayushhie-ustrojstvo.html

Как измеряется сопротивление

Прибор, снимающий показания сопротивления, прост в эксплуатации. Чтобы получить необходимые показания, необходимо:

  1. Один конец прибора при помощи зажима прикрепить к месту соединения проводника и зажима.
  2. Второй конец прикрепить к техническому штырю (вбитому в землю куску арматуры).
  3. Далее смотреть на показания измерителя.

Для контроля над нормальным функционированием заземляющего прибора необходимо время от времени проводить такие замеры.

Некоторые особенности монтажа

Несмотря на то, что электролит одинаково эффективно вступает в реакцию при любых температурах, при монтаже следует учитывать некоторые нюансы:

  1. Устанавливать аппаратуру подальше от здания, чтобы избежать создания опасного «шагового напряжения».
  2. Если агрегат был смонтирован в условиях вечной мерзлоты, то вокруг него из-за выделяемого тепла во время образования электролита может возникнуть подтаивание земли и образоваться «зона талика».

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 954
Источник: https://energomir.biz/elektrichestvo/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlenie.html

Кол-во блоков: 11 | Общее кол-во символов: 8030
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:
  1. https://energomir.biz/elektrichestvo/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlenie.html: использовано 4 блоков из 9, кол-во символов 4627 (58%)
  2. https://220.guru/electroprovodka/zazemlenie-molniezashhita/elektroliticheskoe-zazemlyayushhie-ustrojstvo.html: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 1441 (18%)
  3. https://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/zazemlenie/elektroliticheskoe-zazemlenie.html: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 1962 (24%)

Заземление и соединение электрических систем Справка

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы — откройте окно поиска (ctrl + f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материале курса

Цель.

Целью этого курса является ознакомление инженеров с проблемами заземления и соединения электрических систем, связанными с глухозаземленными системами под напряжением 600 В. Этот курс может служить введением в заземление и подключение для инженеров, не имеющих или почти не имеющих опыта профессионального проектирования электрооборудования.В курсе также представлена ​​практическая, но не совсем известная информация по применению заземления и соединения, которая будет полезна даже самому опытному профессионалу в области проектирования электротехники.

Зачем тратить время на изучение заземления и подключения?

 Многие специалисты в области электротехники придерживаются популярного и ошибочного убеждения, что заземление металлического объекта (путем прямого подключения к земле)
поможет снять опасное напряжение, вызванное замыканием линии на землю. Заземление объекта никак не снимает опасное напряжение или снижает напряжение прикосновения или шагового напряжения, которые являются причиной нескольких смертей каждый год.

 Неправильное заземление и подключение — частая причина несчастных случаев, связанных с электрическим током.

 Эффективное заземление играет важную роль в правильной работе чувствительного электронного оборудования.

 «Более 80% всех отказов электронных систем, которые связаны с аномалиями питания, на самом деле являются результатом ошибок электропроводки или заземления или вызваны другими нагрузками на предприятии заказчика». EPRI (Научно-исследовательский институт электроэнергетики)

 «Из всех проблем с питанием и заземлением, влияющих на электронное оборудование, почти 90% вызваны электропитанием и условиями заземления внутри объекта, в котором используется оборудование… Что еще более важно, почти 75% проблем Проблемы с качеством электроэнергии внутри объекта связаны с заземлением, что делает его единственным наиболее важным фактором с точки зрения обеспечения надежной работы оборудования.”Уоррен Льюис, ECM Magazine

 Издание 2005 г. Национального электротехнического кодекса (NEC) включало полный пересмотр и переименование статьи 250 (ранее называвшейся« Заземление »), которая, по словам редакторов Справочника NEC «Одно из самых значительных изменений, произошедших в новейшей истории Кодекса».

Основа и ресурсы.

Следующие ресурсы служат в качестве первичной основы информации, представленной в этом курсе
, и на них будут ссылаться в материалах курса:

 Статья 250 Национального электрического кодекса (NEC) — издание 2005 г.

 Стандарт IEEE 1100-1999 рекомендуется Практика питания и заземления чувствительного электронного оборудования

 Стандарт IEEE 142-1982 Заземление промышленных и коммерческих систем питания

 Общие сведения о тестировании сопротивления заземления AEMC (Рабочая тетрадь, издание 6.0)

Для многих инженеров, подрядчиков и техников Национальный электротехнический кодекс и его статья 250 (Заземление и соединение) являются единственной основой при проектировании и установке системы заземления.

Перед тем, как начать курс, жизненно важно, чтобы мы рассмотрели цель и ограничения Национального электрического кодекса (NEC) — чтобы понять, как следует применять NEC.

Статья 90.1 Национального электротехнического кодекса устанавливает его цель и намеренные ограничения:

90.1 Цель

(A) Практическая защита — Целью настоящего Кодекса является практическая защита людей и имущества от опасностей, возникающих в результате использования электричества.

(B) Соответствие — этот Кодекс содержит положения, которые считаются необходимыми для обеспечения безопасности. Их соблюдение и надлежащее техническое обслуживание приводят к установке, которая по существу не опасна, но не обязательно эффективна, удобна или адекватна для хорошего обслуживания или будущего расширения использования электричества.

(C) Намерение — Этот Кодекс не предназначен в качестве проектной спецификации или руководства по эксплуатации для неподготовленных людей!

Согласно NEC — Инженеры, проектирующие и определяющие заземление и подключение, не должны использовать Национальный электрический кодекс (NEC) в качестве поваренной книги.

NEC не заменяет понимание теории, лежащей в основе требований кодекса.

Чтобы понять заземление и соединение, важно знать значения слов, которые мы будем использовать. В статье 110 Национального электротехнического кодекса содержатся определения слов, которые мы будем использовать в этом курсе. Они перечислены в порядке важности, не обязательно в алфавитном порядке.

Приложение 1 Различные компоненты заземления и соединения.

Заземленный проводник. Система или провод цепи, который намеренно заземлен. Его также обычно называют нейтральным проводом в заземленной звездообразной системе.

Заземляющий провод. Проводник, используемый для соединения оборудования или заземленной цепи системы электропроводки с заземляющим электродом или электродами.

Заземляющий провод, оборудование. Проводник, используемый для подключения нетоковедущих металлических частей оборудования, кабельных каналов и других кожухов к заземленному проводнику системы, проводнику заземляющего электрода или к тому и другому на сервисном оборудовании или в источнике отдельно созданной системы.Статья 250.118 NEC описывает различные типы заземляющих проводов оборудования. Правильный выбор заземляющих проводов оборудования приведен в 250.122 и таблице 250.122.

Электрод заземления. Устройство, обеспечивающее электрическое соединение с землей.

Провод заземляющего электрода. Проводник, используемый для подключения заземляющего электрода (ов) к заземляющему проводу оборудования, к заземленному проводу или к обоим при обслуживании, в каждом здании или сооружении, где питание подается от фидера (ов) или ответвительной цепи (ов). , или в источнике отдельно производной системы.

Склеивание (скрепленное). Постоянное соединение металлических частей для образования электропроводящего пути, обеспечивающего непрерывность электрической цепи и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть.

Назначение соединения — установить эффективный путь для тока короткого замыкания, который, в свою очередь, облегчает работу устройства защиты от сверхтока. Это объясняется в статьях 250.4 (A) (3) и (4) и 250.4 (B) (3) и (4) Национального электротехнического кодекса. Конкретные требования к соединению содержатся в Части V Статьи 250 и в других разделах Кодекса, как указано в Статье 250 NEC.3.

Соединительная перемычка. Надежный проводник, обеспечивающий необходимую электрическую проводимость между металлическими частями, подлежащими электрическому соединению.

Заглушки концентрического и эксцентрического типа могут ухудшить электрическую проводимость между металлическими частями и фактически вызвать ненужное сопротивление в цепи заземления. Установка соединительных перемычек — это один из часто используемых методов между металлическими дорожками качения и металлическими частями для обеспечения электропроводности. Связывающие перемычки можно найти в сервисном оборудовании [NEC 250.92 (B)], подключение более 250 В (NEC 250.97) и расширительные фитинги в металлических дорожках качения (NEC 250.98). На рис. 2 показана разница между выбивками концентрического и эксцентрического типов. На Таблице 2 также показан один из методов установки соединительных перемычек при этих типах заглушек.

Приложение 2 Соединительные перемычки устанавливаются вокруг концентрических или эксцентрических выбивных участков.

Клеящая перемычка, оборудование. Соединение между двумя или более частями заземляющего провода оборудования.

Соединительная перемычка, основная. Соединение между заземленным проводом цепи и заземляющим проводом оборудования на сервисе.

На рисунке 3 показана основная перемычка, используемая для обеспечения соединения между заземленным рабочим проводом и заземляющим проводом оборудования на рабочем месте. Связывающие перемычки могут быть расположены по всей электрической системе, но основная перемычка заземления находится только в служебных помещениях. Основные требования к перемычкам подключения приведены в NEC 250.28.

Приложение 3. Основная перемычка, устанавливаемая на сервисе, между заземленным проводником и заземляющим проводом оборудования.

Соединительная перемычка, System. Соединение между проводником заземленной цепи и проводом заземления оборудования в отдельно выделенной системе.

На рисунке 4. показана перемычка заземления системы, используемая для обеспечения соединения между заземленным проводником и заземляющим проводом (проводами) оборудования трансформатора, используемого как отдельно производная система.

Приложение 4. Перемычка заземления системы, устанавливаемая рядом с источником отдельно выделенной системы между заземленным проводником системы и заземляющим проводом (ами) оборудования.

Перемычки соединения системы расположены рядом с источником отдельно производной системы. В производной системе используется соединительная перемычка, если производная система содержит заземленный провод. Подобно основной перемычке заземления на сервисном оборудовании, перемычка заземления системы обеспечивает необходимое соединение между заземляющими проводниками оборудования и заземленным проводником системы, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю. Требования к перемычкам для подключения системы находятся в NEC 250.30 (А) (1).

Заземлен. Подключен к земле или к какому-либо проводящему телу, которое служит вместо земли.

Эффективно заземлено. Преднамеренно подключено к земле через заземление или соединения с достаточно низким импедансом и достаточной допустимой нагрузкой по току, чтобы предотвратить повышение напряжения, которое может привести к чрезмерной опасности для подключенного оборудования или людей.

Без заземления. Подключено к земле без установки резистора или устройства импеданса.

 Распространенное заблуждение состоит в том, что заземление и соединение — это одно и то же. Хотя они связаны, это не одно и то же. Цель этого курса — прояснить каждую тему.

 В редакции Национального электротехнического кодекса 2005 г. это признается и изменено название статьи 250 (которая раньше называлась «Заземление») на «Заземление и соединение», чтобы усилить, что заземление и соединение — это две отдельные концепции, но не исключающие друг друга, и фактически, напрямую связаны между собой требованиями статьи 250.

 Соединение — это соединение двух или более проводящих объектов друг с другом с помощью проводника, такого как провод.

 Заземление, также называемое «заземлением», представляет собой особую форму соединения, при которой один или несколько проводящих объектов соединяются с землей с помощью проводника, такого как провод или стержень.

 Правильное заземление объектов (проводников) в поле обычно включает как связи между объектами, так и особую связь с землей (землей).

Заземление для целей этого курса означает намеренное соединение с землей или другим проводящим телом относительно большой протяженности, которое служит вместо земли.Другое слово для обозначения заземления — «заземление». Если мы будем помнить об этом и использовать термин «заземление» всякий раз, когда мы используем термин «заземление», это поможет нам понять, что такое заземление (или заземление), а что нет.

Соединение — это соединение проводящих частей между собой с целью поддержания общего электрического потенциала и обеспечения электрического проводящего пути, который будет гарантировать непрерывность электрической цепи и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть. IEEE Std. 1100–1999.

В соответствии со статьей 250.4 (A) Национального электротехнического кодекса, ниже приведены общие требования к заземлению и соединению заземленных систем. В системе с заземлением вторичные обмотки питающего трансформатора могут иметь конфигурацию «звезда» с заземлением общей ветви или конфигурация «треугольник» с заземленным центральным отводом или заземленным углом.

Следующие общие требования определяют, какие заземления и соединения электрических систем необходимо выполнить. Для соответствия эксплуатационным требованиям этого раздела необходимо следовать предписывающим методам, содержащимся в Статье 250.

(1) Заземление электрической системы Заземленные электрические системы должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и стабилизировать напряжение относительно земли во время нормальной работы. операция.

(2) Заземление электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть заземлены, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

(3) Соединение электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть соединены вместе и с источником электропитания таким образом, чтобы установить эффективный ток замыкания на землю. дорожка.

(4) Соединение электропроводящих материалов и другого оборудования Электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть
соединены вместе и с источником электропитания таким образом, чтобы создать эффективный путь тока замыкания на землю.

(5) Эффективный путь тока замыкания на землю Электрооборудование, проводка и другие электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть установлены таким образом, чтобы создать постоянную цепь с низким сопротивлением, облегчающую работу устройства максимального тока или детектора заземления для системы с высокоомным заземлением. Он должен быть способен безопасно пропускать максимальный ток замыкания на землю, который может быть наложен на него из любой точки системы электропроводки, где может произойти замыкание на землю источника электропитания.Заземление не должно рассматриваться как эффективный путь тока замыкания на землю.

Давайте рассмотрим с предыдущей страницы общие требования, представленные в Национальном электротехническом кодексе для заземления и соединения, чтобы лучше понять, какие требования выполняются посредством заземления (заземления), а какие — посредством методов соединения.

 Требования (1) и (2) относятся к заземлению — они конкретно относятся к «заземлению».

 Требование (1) — это заземление системы или намеренное соединение системного проводника в заземленной системе с землей.Заявленная цель этого намеренного подключения к земле — ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и это стабилизирует напряжение относительно земли во время нормальной работы.

 Требование (2) выполняется путем присоединения нетоковедущих металлических предметов к заземляющему проводу оборудования, который присоединен к проводнику заземляющего электрода на служебном входе и на стороне нагрузки каждой отдельно выведенной системы.

 Требования (3), (4) и (5) являются связующими. Путем соединения всех металлических предметов, которые могут оказаться под напряжением в случае неисправности (и обеспечения заземляющего проводника оборудования, соединенного с этими предметами и с источником), обеспечивается эффективный путь заземления, облегчающий работу устройств защиты от перегрузки по току. Проще говоря, путь тока короткого замыкания должен иметь достаточно низкое сопротивление, чтобы пропускать ток короткого замыкания достаточно высокой величины, чтобы вызвать срабатывание защитного устройства на входе.Связывание также помогает обеспечить безопасность персонала, так что кто-то, прикоснувшись к двум частям оборудования одновременно, не получит шока, став путем выравнивания, если они окажутся под разными потенциалами. По той же причине, по которой соединение защищает людей, оно защищает оборудование, уменьшая ток по проводам питания и данных между частями оборудования с разными потенциалами.

Важно понимать разницу между соединением и заземлением. Имейте в виду, что земля (грунт) является плохим проводником, и на нее нельзя полагаться как на часть пути возврата тока замыкания на землю — это путь, предназначенный для устранения замыкания.Причина, по которой никогда нельзя полагаться на землю / почву как часть обратного пути замыкания на землю, связана с ее высоким сопротивлением.

Сопротивление земли примерно в один миллиард раз больше, чем у меди (в соответствии со стандартом IEEE 142, раздел 2.2.8), и обеспечивает возврат к источнику только нескольких ампер (1-10).

Стандарт 142 Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике гласит: «Самая сложная система заземления, которую можно спроектировать, может оказаться неадекватной, если соединение системы с землей не является адекватным и имеет низкое сопротивление.Отсюда следует, что заземление является одной из наиболее важных частей всей системы заземления. Это также самая сложная часть для проектирования и получения … Для небольших подстанций и промышленных предприятий в целом должно быть получено сопротивление менее 5 Ом, если это практически возможно ».

Однако с практической точки зрения на заземляющий электрод, независимо от его сопротивления, нельзя полагаться на устранение замыкания на землю. Если оборудование эффективно заземлено и соединено, то должен быть предусмотрен путь с низким сопротивлением (не через заземляющий электрод к земле и через землю обратно к источнику), чтобы облегчить работу устройств максимального тока в цепи.В то время как минимальное практическое сопротивление заземляющего электрода желательно и будет лучше ограничивать потенциал рамы оборудования над землей, более важно обеспечить путь с низким импедансом для быстрого устранения повреждения в целях обеспечения безопасности. Чтобы получить наименьшее практическое сопротивление, цепь заземления оборудования должна быть подключена к заземленному проводу внутри вспомогательного оборудования.

Ни заземление (заземление), ни система заземляющих электродов не помогают устранять электрические неисправности. Именно соединение металлических предметов с заземляющим проводом оборудования обратно к источнику обеспечивает путь с достаточно низким импедансом, позволяющим срабатывать защитным устройствам от сверхтоков и устранять неисправности.Если путь замыкания на землю опирается на землю, то тока короткого замыкания (из-за высокого импеданса) будет недостаточно для срабатывания защитного устройства
.

Помните закон Ома, V = I x R? Рассмотрим следующий пример. Фазный провод на 120 В намеренно подключается непосредственно к земле (если оголенный провод под напряжением был подключен к заземляющему стержню в грязи), а заземляющий стержень имеет сопротивление 25 Ом к заземленному источнику питания (трансформатору). В этом сценарии будет получено чуть менее 5 Ампер (4.8А) тока замыкания на землю. Это преднамеренное соединение с землей не даст достаточного тока короткого замыкания для отключения даже автоматического выключателя на 20 А, поскольку автоматический выключатель на 20 А может непрерывно выдерживать 16 Ампер.

Такой же высокий импеданс земли, который ограничивает ток короткого замыкания до уровней, меньших, чем требуется для размыкания защитных устройств, создаст опасные скачки напряжения или напряжения прикосновения в непосредственной близости от заземляющего стержня, которые могут быть смертельными. Несколько человек умерли в последние годы именно из-за этого состояния — когда столбы уличного освещения были заземлены заземляющими стержнями, но не имели заземляющих проводов оборудования, которые могли бы служить эффективным путем обратного тока короткого замыкания к источнику питания.

Давайте рассмотрим факторы, которые влияют на сопротивление систем заземляющих электродов (давайте использовать стержни для обсуждения).

 Сопротивление электрода (разница всего в несколько миллиом между различными обычно используемыми материалами и размерами — IEEE Std 142-1982). Сопротивление электрода зависит от материала стержня и площади поверхности стержня. Площадь поверхности стержня зависит от диаметра стержня.

 От стержня до площади поверхности почвы (незначительный фактор — обычно составляет лишь долю Ом — если стержень вбит в уплотненный грунт и не рыхлый — IEEE Std 142-1982) Различия в размерах заземляющих стержней и материалах делают небольшая заметная разница в сопротивлении электрода (однако материал стержня играет роль в ожидаемом сроке службы стержня).

 Контактное сопротивление между стержнем и окружающей почвой. Если стержень вбивается в уплотненный грунт, тогда сопротивление между стержнем и окружающей почвой не является существенным фактором (это обсуждается более подробно в разделе, посвященном стержням для заземления с глубоким забиванием).

 Сопротивление почвы, окружающей электрод (самый большой фактор). В правильно установленной системе заземляющих электродов сопротивление почвы является ключевым фактором, определяющим, каким будет сопротивление заземляющего электрода и на какую глубину необходимо ввести стержень, чтобы получить низкое сопротивление заземления.
Удельное сопротивление почвы зависит от глубины от поверхности, типа концентрации растворимых химических веществ (минералов и растворенных солей) в почве, содержания влаги и температуры почвы. Другими словами, удельное сопротивление определяется электролитом в почве. Сопротивление заземляющего стержня 5/8 дюйма для типичных типов грунта из IEEE 142-1982 представлено ниже:

Вот несколько удивительных фактов:

Согласно этой таблице IEEE 142-1992, заземляющий стержень 10 футов приводится в двух из четырех категорий типов грунтов в среднем не обеспечивали сопротивления 25 Ом или менее! Это обычное дело во многих районах с песчаной почвой.

Присутствие поверхностных вод не обязательно указывает на низкое удельное сопротивление (IEEE Std 142-1982).

Недавний проект наглядно иллюстрирует истинность этого утверждения. Почва водомелиоративного сооружения всегда была влажной. Инженеры-электрики, исследующие проблемы с заземлением на объекте, наивно полагали, что постоянное присутствие воды (из-за высокого уровня грунтовых вод) гарантирует низкое удельное сопротивление почвы и что отдельных стержней заземления или, возможно, параллельных стержней заземления будет достаточно для создания заземления с низким сопротивлением. (заземление).Однако все было наоборот. Дальнейшие исследования показали, что высокий уровень грунтовых вод был связан с подземным водным потоком. Буквально через это место протекала река, которая была частью гидрологии района. Почва была очень песчаной.

Со временем все растворимые минералы, которые существовали, были растворены и унесены медленно текущей водой, оставив песок и дистиллированную воду — оба отличные изоляторы!

Это открытие радикально изменило направленность исследования заземления площадки и соответствующих корректирующих действий, заставив инженеров задуматься о стратификации почвы.

Обычные методы заземления, которым в течение последних сорока лет обучали производителей заземления и тестирования заземления, основаны на предполагаемом однородном состоянии почвы. Традиционные методы породили практические правила, которые стали приняты многими инженерами
как стандартные методы. Одна из таких практик заключалась в том, что как удвоение глубины заземляющего стержня, так и установка двух параллельных заземляющих стержней были одинаково эффективными методами для снижения сопротивления стержня (ов) относительно земли.Эти практические правила предполагали, что почва однородна — что почва остается того же типа и сопротивления при погружении на большую глубину. На практике на многих территориях имеется слоистая почва, а не однородная почва.

Как ответственные инженеры, мы должны помнить, что практика использования параллельных заземляющих стержней, иногда соединенных по схеме треугольника, которая была разработана с использованием методов, предполагающих однородность грунтовых условий, может быть не лучшей практикой для стратифицированных почвенных условий.

Мы рассмотрим это более подробно в следующем разделе.

Что может служить заземляющим электродом?

Помните — заземляющий электрод — это средство выполнения двух из пяти требований к заземлению и соединению, перечисленных в Национальном электротехническом кодексе.

(1) Заземление электрической системы Заземленные электрические системы должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, скачками напряжения в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и стабилизировать напряжение относительно земли во время Нормальная операция.

(2) Заземление электрического оборудования Нетоковедущие проводящие материалы, охватывающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть заземлены, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом в качестве заземляющих электродов можно использовать следующие электроды, и если их больше одного, они должны быть соединены вместе:

 Металлическая подземная водопроводная труба (NEC 250.52 (A) (1))

 Металлический каркас конструкции (NEC 250.52 (A) (2))

 Заземляющий электрод в бетонном корпусе (также известный как заземление UFER) (NEC 250,52 (A) (3))

 Кольцо заземления (NEC 250,52 (A) (4))

 Заземляющий стержень (NEC 250.52 (A) (5))

 Заземляющие пластины (NEC 250.52 (A) (6))

В Национальных электротехнических правилах указаны конкретные требования к установке для каждого типа электрода.

Два или более заземляющих электрода, которые эффективно соединены вместе, должны рассматриваться как единая система заземляющих электродов.

Давайте рассмотрим различные места, где требуется заземление (имеется в виду преднамеренное соединение или подключение к системе заземления). Национальный электротехнический кодекс требует следующего:

Служебный вход — Статья 250.24 (A) NEC требует, чтобы в системе электропроводки помещения, снабжаемой заземленной службой переменного тока, был провод заземляющего электрода, соединенный с заземленным служебным проводом (также называемый нейтралью). дирижер). Статья 250.24 (A) (1) требует, чтобы соединение выполнялось в любой доступной точке от конца нагрузки на линии ответвления или боковой линии обслуживания до терминала или шины, к которым подключен заземленный провод (нейтраль), на стороне обслуживания, включительно. отключающие средства.Это переводится в одно из трех мест, как показано ниже:

Отдельно производные системы — Обратитесь к разделу VI для обсуждения отдельно производного заземления системы.

Металлические водопроводные и другие металлические трубопроводы, которые могут оказаться под напряжением — 250.104 (A) и (B) требует, чтобы металлическая система водяных трубопроводов была соединена с системой заземления в любом из следующих мест: кожух вспомогательного оборудования, заземленный провод на обслуживания, провод заземляющего электрода или заземляющих электродов.В то время как металлические водопроводные трубы должны быть заземлены, другие системы металлических трубопроводов должны быть соединены с землей (заземлены) только в том случае, если существует вероятность того, что они будут под напряжением — то есть там, где в оборудовании имеются механические трубы и электрические соединения (например, газовые приборы) .

Конструкционный металл — 250.104 (C) требует наличия открытого конструкционного металла, который соединен между собой для образования металлического каркаса здания и не заземлен намеренно и может оказаться под напряжением, должен быть соединен с землей либо в корпусе сервисного оборудования, либо в заземленном проводе в сервисе. , провод заземляющего электрода или к заземляющим электродам.

Если система переменного тока подключена к заземляющему электроду в здании или сооружении или на них, тот же электрод должен использоваться для заземления корпусов проводников и оборудования внутри или на этом здании или сооружении. Если отдельные службы, фидеры или ответвления питают здание и должны быть подключены к заземляющему электроду (ам), следует использовать тот же заземляющий электрод (а). Это необходимо для того, чтобы все металлические объекты в конструкции имели одинаковый потенциал земли.

Какое требуется сопротивление земли? Допустимый?

Если вас спросят: «Сколько Ом сопротивления земли требуется Национальным электрическим кодексам (NEC) для заземления системы?» Что бы вы сказали? А) 25 Ом? Б) 10 Ом? В) 100 Ом? Или D) Вы бы сказали, что NEC не устанавливает минимальных требований?

Если бы вы ответили D), вы были бы правы! Как бы трудно в это поверить, но в Национальном электротехническом кодексе нет заявленного минимального сопротивления заземления для заземления системы.

Давайте посмотрим на статью 250-56 NEC

250.56 Сопротивление стержневых, трубных и пластинчатых электродов:

 Отдельный электрод, состоящий из стержня, трубы или пластины, не имеющий сопротивления заземления 25 Ом или менее, должен может быть дополнен одним дополнительным электродом любого из типов, указанных в пунктах от 250,52 (A) (2) до (A) (7). Если установлено несколько стержневых, трубчатых или пластинчатых электродов в соответствии с требованиями этого раздела, они не должны находиться на расстоянии менее 1,8 м (6 футов) друг от друга.

 FPN: Эффективность параллельного включения стержней длиннее 2.5 м (8 футов) увеличивается за счет расстояния более 1,8 м (6 футов).

Обратите внимание, что NEC говорит, где «Один электрод…». Также обратите внимание, что это не требует повторных испытаний и установки дополнительных стержней или стержней дополнительной длины до тех пор, пока не будет достигнуто сопротивление 25 Ом или меньше. Эта статья NEC позволяет подрядчику запускать две штанги, разнесенные на 6 футов друг от друга, не проводить наземных испытаний и прекращать работу!

Многие районы имеют слоистую (то есть слоистую) песчаную почву. Наиболее чистый песок — это кварц, диоксид кремния (SiO2).Диоксид кремния — это высококачественный электрический изолятор, который обычно используется в качестве барьерного материала при имплантации или диффузии примесей, для электрической изоляции полупроводниковых устройств, в качестве компонента металлооксидных полупроводниковых (МОП) транзисторов или в качестве межслойного диэлектрика при многоуровневой металлизации. структуры, такие как многокристальные модули
. Песок — хороший изолятор; это НЕ хороший заземляющий материал.

Чтобы выйти из слоистых песчаных почв, необходимо продвинуть заземляющие стержни глубже через слой песка (каким бы глубоким он ни был) в более проводящую почву.

Размещение нескольких параллельных стержней в песчаной почве не имеет большого значения, если требуется соединение с землей с низким сопротивлением — вы должны пройти под слоем песка.

Национальный электротехнический кодекс содержит две таблицы, в которых указаны размеры заземления и соединения.

 Таблица 250.66 Заземляющий провод для систем переменного тока

 Таблица 250.122 Минимальный размер заземляющих проводов оборудования для заземляющих каналов и оборудования.

Таблица 250.66 Провод заземляющего электрода для систем переменного тока

Примечания:
1.Если используются несколько наборов служебных вводных проводников, как это разрешено в 230.40, исключение № 2, эквивалентный размер самого большого служебного вводного проводника должен определяться по наибольшей сумме площадей соответствующих проводников каждого набора.
2. Если нет проводов для входа в сервисный центр, размер жилы заземляющего электрода должен определяться эквивалентным размером самого большого входного проводника, необходимого для обслуживаемой нагрузки.

Таблица 250.122 Минимальный размер заземляющих проводов оборудования для заземляющих каналов и оборудования

Примечание:
Если необходимо, чтобы соответствовать требованиям 250.4 (A) (5) или (B) (4), заземляющий провод оборудования должен иметь сечение больше, чем указано в этой таблице.
* См. Ограничения на установку в 250.120.

Источником этих таблиц был отчет комитета IEEE «Руководство по безопасности при заземлении подстанций переменного тока». В отчете комитета обсуждалась обоснованность размеров заземляющих проводов, указанных в таблицах, исходя из типичной длины проводника 100 футов и падения напряжения на проводнике на основе этой длины 100 футов. [Руководство к Национальному электротехническому кодексу — Грегори Биералс — Институт электрического проектирования].Для длин более 100 футов «минимальный размер», указанный в таблице, может оказаться недостаточным для устранения неисправности или проведения тока повреждения, которому она подвержена.

С практической точки зрения, проводники заземляющих электродов редко проектируются так, чтобы их длина превышала 100 футов, и на Таблицу 250.66 можно положиться почти без исключения.

Заземляющие проводники оборудования, с другой стороны, часто длиннее 100 футов, то есть всегда, когда длина ответвленной цепи или фидера заземляющего проводника оборудования, с которым они установлены, превышает 100 футов.В этих ситуациях минимальный провод заземления оборудования, указанный в таблице 250.122, не будет достаточным для пропускания и / или снятия ожидаемых токов повреждения.

Опытные инженеры-электротехники и специалисты по проектированию знакомы с необходимостью увеличения размеров проводников для длинных ответвленных цепей и проводов фидера для решения и уменьшения проблем, связанных с падением напряжения. В статье 250.122 (B) указывается, что заземляющий провод оборудования также должен быть увеличен.

250.122 (B) Увеличенный размер — Если размер незаземленных проводов увеличен, заземляющие проводники оборудования, если они установлены, должны быть увеличены в размере пропорционально круговой миловой площади незаземленных проводов.

Заземляющие провода оборудования на стороне нагрузки средств отключения обслуживания и устройств максимального тока подбираются в зависимости от размера устройств максимального тока фидера или ответвленной цепи перед ними.

Если незаземленные проводники цепи (токоведущие, линейные) увеличены в размере для компенсации падения напряжения или по любой другой причине, связанной с правильной работой схемы, заземляющие провода оборудования должны быть пропорционально увеличены.

Пример:

Однофазная 250-амперная нагрузка на 240 вольт питается от 300-амперного выключателя, расположенного в щитке на расстоянии 500 футов.«Нормальная» цепь (без увеличения размера для ограничения падения напряжения) будет состоять из медных проводников на 250 тыс. Куб. М с медным заземляющим проводом оборудования 4 AWG. Если количество проводников было увеличено до 350 тыс. Куб. М из соображений падения напряжения, каков минимальный размер заземляющего проводника оборудования с учетом требования пропорционального увеличения?

Решение

ШАГ 1.

Рассчитайте соотношение размеров проводов увеличенного сечения к проводникам нормального сечения:

ШАГ 2.

Рассчитайте площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования увеличенного размера, умножив размерное соотношение на площадь поперечного сечения заземляющего проводника оборудования стандартного размера, взятого из Таблицы 250.122 для защитного устройства на 250 А (необходимо использовать следующий больший или 300 А). В таблице 250.122 указано, что подходит медный провод номер 4 AWG. В соответствии с таблицей 8 главы 9 Национального электротехнического кодекса — Свойства проводника
(см. Стр. 21) заземляющий провод 4 AWG имеет поперечное сечение 41 740 круглых мил.

Соотношение размеров x круговых милов заземляющего проводника

1,4 x 41,740 круглых милов = 58 436 круглых милов

ШАГ 3.

Определите сечение заземляющего проводника нового оборудования.

Опять же, обращаясь к таблице 8 главы 9, мы обнаруживаем, что 58 436 круговых милов больше 3 AWG. Следующий больший размер — 66 360 круглых милов, который преобразуется в медный заземляющий провод для оборудования 2 AWG.

Для данного сценария нормальный заземляющий провод оборудования, указанный в Таблице 250.122 для цепи на 250 А будет медным заземляющим проводом № 4 AWG. В этом случае заземляющий провод оборудования необходимо увеличить до медного заземляющего проводника № 2 AWG, чтобы соответствовать требованиям статьи 250.122 (B) NEC. Целью этого требования по увеличению размера является обеспечение проводника, имеющего соответствующий размер, чтобы выдерживать и устранять ожидаемые токи короткого замыкания.

NEC Ch. 9 Таблица 8

Согласно требованиям Национального электротехнического кодекса (NEC) нейтраль и заземляющий провод оборудования должны быть подключены к главной сервисной панели и вторичной стороне отдельно выделенной системы (подробнее об этом ниже).NEC разрешает использовать только одно соединение нейтрали с землей в каждой отдельно производной системе. Неправильное дополнительное соединение нейтрали с землей — довольно распространенная проблема, которая не только создает опасность поражения электрическим током для обслуживающего персонала, но также может ухудшить характеристики электронного оборудования. Неправильное соединение нейтрали и заземления в розетках можно обнаружить с помощью тестера проводки и заземления, предназначенного для этой цели.

Вольтметр также можно использовать для определения наличия неправильных соединений в розетках.Измерение напряжения между нейтралью и землей на розетках может указывать на напряжение в диапазоне от милливольта до нескольких вольт при нормальных рабочих условиях и в зависимости от нагрузки, длины цепи и т. Д. Однако показание 0 В может указывать на наличие поблизости нейтрали. — земляная связь. Чрезмерный ток заземления оборудования в распределительных щитах также указывает на возможность заземления нейтрали на стороне нагрузки. Визуальный осмотр нейтральной шины внутри щитков необходим, чтобы проверить расположение этих дополнительных и неправильных соединений.

Когда в отдельно выделенной системе существует более одной связи нейтраль-земля, это приводит к намеренному соединению (или соединению) проводов нейтрали и земли в двух местах. Это создает параллельное соединение, в котором ток нейтрали делится на часть, возвращающуюся на нейтраль, а остальная часть возвращается к источнику через путь заземления оборудования в соответствии с законом Ома (ток будет делиться пропорционально, чтобы пройти путь наименьшего сопротивления с напряжением падение по каждой параллельной траектории одинаково).На рисунке ниже представлены два варианта предотвращения протекания нежелательного тока в системе заземления (и соединения).

Отдельно производные системы — это системы, которые не имеют прямого соединения между выходными проводниками питания и входными проводниками питания. Это трансформаторы без прямого соединения между нейтралью первичной системы и вторичной нейтралью, только системы ИБП, которые включают в себя изолирующие трансформаторы, таким образом получая новый нейтральный системный проводник (примечание — все системы ИБП не являются отдельно производными системами), и комплекты двигателей-генераторов, к системе электропроводки здания через 4-полюсный автоматический переключатель являются отдельно производными системами, поскольку они имеют отдельную нейтраль, которая не имеет прямого соединения с нейтралью электросети (из-за 4-го полюса безобрывного переключателя).Двигатель — генераторные установки, в которых применяются 3-полюсные системы переключения, имеют прямое соединение с нейтралью энергосистемы общего пользования и не являются отдельно производными системами и не могут иметь заземление нейтрали на двигателе-генераторной установке. [IEEE Std 1100-1999]

Есть много дискуссий об отдельных или специальных основаниях, связанных с чувствительным электронным оборудованием. Статья 250.96 (B) Национального электротехнического кодекса разрешает изолировать электронное оборудование от кабельного канала таким же образом, как шнур и подключенное к вилке оборудование изолировано от кабельного канала.

250,96 (B) Изолированные цепи заземления. Если требуется для снижения электрического шума (электромагнитных помех) в цепи заземления, корпус оборудования, питаемый от ответвленной цепи, должен быть разрешен для изоляции от кабельного канала, содержащего цепи, питающие только это оборудование, с помощью одного или нескольких перечисленных неметаллических фитингов кабельного канала, расположенных в точку крепления кабельного канала к корпусу оборудования. Металлический кабельный канал должен соответствовать положениям данной статьи и должен быть дополнен внутренним изолированным заземляющим проводом оборудования, установленным в соответствии с 250.146 (D), чтобы заземлить корпус оборудования.

FPN (ПРИМ. ОБРАБОТКА ПЕЧАТИ): Использование изолированного заземляющего провода оборудования не отменяет требования по заземлению системы кабельных каналов.

Ключом к этому методу заземления электронного оборудования является постоянное обеспечение того, чтобы изолированный заземляющий провод, независимо от того, где он заканчивается в системе распределения, был подключен таким образом, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю (через соединение), как требуется NEC 250.4 (А) (5).

Хотя использование изолированных заземляющих проводов оборудования может быть полезным для уменьшения электромагнитных помех, очень важно, чтобы требование изолированного заземления НЕ приводило к изолированному, изолированному или иным образом не подключенному к заземлению заземлению системы электродов заземления здания. Такой изолированный стержень заземления (соединение с землей) нарушит NEC 250.50.

250,50 Система заземляющих электродов Все заземляющие электроды, как описано в пунктах 250.52 (A) (1) — (A) (6), которые имеются в каждом обслуживаемом здании или сооружении, должны быть соединены вместе, чтобы сформировать систему заземляющих электродов.

Причина, по которой изолированный заземляющий стержень (то есть тот, который не соединен с другими заземленными или заземленными электродами) запрещен и что NEC требует, чтобы отдельные заземляющие электроды были соединены вместе, заключается в уменьшении разницы потенциалов между ними из-за молния или случайный контакт с линиями электропередач. Системы молниезащиты, связи, радио и телевидения, а также заземления системы кабельного телевидения ВСЕ должны быть соединены вместе, чтобы минимизировать потенциальные различия между системами.Отсутствие соединения (или соединения) всех компонентов заземления может привести к серьезному поражению электрическим током и пожару.

Например, для установки кабельного телевидения, показанной на Рисунке 250.39, предположим, что ток индуцируется в линии электропередачи импульсным перенапряжением или ближайшим ударом молнии, так что мгновенный ток силой 1000 ампер возникает по линии электропередачи к источнику питания. линия земли. Такая сила тока не является чем-то необычным при таких обстоятельствах — она ​​может быть и часто бывает значительно выше.Также предположим, что заземление питания имеет сопротивление 10 Ом, что в большинстве случаев является очень низким значением (одиночный заземляющий стержень в среднем грунте имеет сопротивление относительно земли около 40 Ом).

Приложение 250.39 Установка кабельного телевидения, не соответствующая Кодексу, демонстрирующая, почему необходимо соединение между различными системами. Согласно закону Ома, ток через оборудование, подключенное к электрической системе, будет на мгновение увеличиваться до потенциала 10 000 вольт (1000 вольт). амперы × 10 Ом).Этот потенциал в 10000 вольт будет существовать между системой CATV и электрической системой
, а также между заземленным проводником в кабеле CATV и заземленными поверхностями в стенах дома, такими как водопроводные трубы (которые подключены к заземлению). по которому проходит кабель. Этот потенциал также может появиться у человека, держащего одной рукой кабель кабельного телевидения, а другой рукой — металлическую поверхность, подключенную к заземлению (например, радиатор или холодильник).

Фактическое напряжение, вероятно, будет во много раз больше рассчитанного 10 000 вольт, поскольку для сопротивления заземления и тока были приняты чрезвычайно низкие (ниже нормального) значения.Однако большинство систем изоляции не рассчитано выдерживать даже 10 000 вольт. Даже если система изоляции действительно выдерживает скачок напряжения в 10 000 вольт, она может быть повреждена, и выход из строя системы изоляции приведет к искрообразованию.

Такая же ситуация могла бы существовать, если бы скачок тока был на кабеле CATV или телефонной линии. Единственная разница будет заключаться в напряжении, которое будет зависеть от индивидуального сопротивления заземляющих электродов относительно земли.

Решение состоит в том, чтобы соединить две системы заземляющих электродов вместе или подключить оболочку кабеля CATV к заземлению, что в точности и требуется Кодексом.Когда одна система поднимается выше потенциала земли, вторая система достигает того же потенциала, и между двумя системами заземления отсутствует напряжение.

Exhibit 250.40 Установка кабельного телевидения, соответствующая требованиям 250.94.

Ниже приведены примеры реальных случаев, когда отдельные заземления или предметы, которые должны быть заземлены (заземлены), были изолированы друг от друга (не соединены вместе):

 Женщина заметила «покалывание» электричеством, когда принимала душ. Расследование показало, что между сливом для душа и ручками для душа присутствовало электрическое напряжение.Тот факт, что женщина была босиком с мокрыми руками (а люди часто бывают в душе!), Способствовал тому, что она чувствовала разницу в напряжении. Причиной проблемы были паразитные напряжения, создаваемые воздушной распределительной линией. Разница в напряжении была между колодцем и септической системой. Решением было скрепить дренажную и водопроводную трубы вместе.

 Владелец бизнеса жаловался на постоянные сбои компьютерного модема и компьютера. Коммунальная компания обнаружила, что сбои произошли по совпадению с нарушениями питания (замыканиями на землю) на одном из основных фидеров, обслуживающих объект.Проведенное расследование показало, что телефонный, водопроводный и силовой заземления были электрически изолированы (не соединены друг с другом). Правильное соединение (соединение) систем устранило дальнейшие проблемы с этим клиентом.

[Примеры приведены из статьи «Заземление энергосистем: практическая точка зрения», номер статьи PCIC-2002-xx Джон П. Нельсон, член IEEE]

Термин «заземление Ufer» назван в честь консультанта, работающего в США. Армия во время Второй мировой войны. Техника Mr.Придуманный Уфер был необходим, потому что на участке, нуждающемся в заземлении, не было грунтовых вод и мало осадков. Это место в пустыне представляло собой серию хранилищ бомб в районе Флагстаффа, штат Аризона.

Принцип Уфер земли прост. Его очень эффективно и недорого устанавливать при новом строительстве. Земля Уфер использует агораскопические свойства бетона. Бетон быстро впитывает влагу и очень медленно теряет влагу. Минеральные свойства бетона (известь и другие) и присущий им pH означает, что бетон имеет запас ионов для проведения тока.Почва вокруг бетона становится «легированной» бетоном. В результате pH почвы повышается и понижается, что обычно составляет 1000 Ом · метр в почвенных условиях (трудно получить хороший грунт). Присутствующая влага (бетон очень медленно отдает влагу) в сочетании с «легированной» почвой являются хорошим проводником для электрической энергии или тока молнии.

Эффект почти такой же, как и при химической обработке почвы вокруг электрода. Авторы статьи IEEE 1969 года пришли к выводу о следующих обширных испытаниях такой электродной системы: «.. . Сети из арматурных стержней… бетонных оснований обеспечивают приемлемо низкое сопротивление заземления, с возможностью защиты от коротких замыканий и импульсных токов, подходящих для всех типов заземления конструкций и цепей. . . . Не последним преимуществом системы арматуры является ее доступность и низкая стоимость ». [Фаган и Ли, «Использование бетонных арматурных стержней в качестве заземляющих электродов», Конференция по нефтяной и химической промышленности 1969 г.]

Методы Ufer используются при строительстве нижних колонтитулов, бетонных полов, радио- и телебашен, анкеров для опорных тросов, освещения столбы и др.Медная проволока не работает как «уферское» заземление из-за pH-фактора бетона (обычно + 7pH). Использование стальной арматуры в качестве «уферского» грунта работает хорошо, и бетон не трескается и не отслаивается, как это было в случае с медью. Использование медной проволоки, привязанной к стержням арматуры, находящимся вне бетона, не вызывает ни одной из этих проблем.

Минимальный размер арматуры, необходимый для предотвращения проблем с бетоном, зависит от:

1. Тип бетона, его содержание, плотность, удельное сопротивление, коэффициент pH и т. Д.

2. Площадь поверхности бетона, контактирующей с почвой.

3. Удельное сопротивление почвы и содержание грунтовых вод.

4. Размер и длина арматурного стержня, проволоки или пластины.

5. Величина тока удара молнии.

На следующей диаграмме показана проводимость тока молнии на фут арматурного стержня (арматурного стержня). Учитывается только внешний арматурный стержень. Арматурный стержень в центре нижнего колонтитула или фундамента не учитывается в этом расчете. В нижнем колонтитуле траншеи можно учитывать только арматуру по бокам и внизу нижнего колонтитула.

Г-н Уфер не знал, что он нашел, пока не экспериментировал с проволокой различной длины в бетоне. Сегодняшний информированный инженер извлекает выгоду из открытия г-на Уфера и привяжет стержни стальной арматуры в здании или другом фундаменте к электрическому заземлению здания. При присоединении к электрическому заземлению, строительной стали и т. Д. Армированный пол и фундамент здания становятся частью системы заземления здания. Результатом является значительно улучшенная система заземления с очень низким общим сопротивлением относительно земли.

Если бы одного заземления Ufer было достаточно, производители заземляющих стержней прекратили бы свою деятельность. Но одной только земли Уфер этого недостаточно. Немногие здания, даже те, которые строятся сегодня, построены с учетом преимуществ земли Уфер. Часто можно увидеть использование «заземления Ufer» на военных объектах, в компьютерных залах и других сооружениях с очень специфическими характеристиками заземления. Это не распространено на большинстве промышленных предприятий, офисных зданий и жилых домов. Сегодня более распространенным является заземление в соответствии с минимальными национальными и местными электротехническими нормами.Это будет включать в себя один или несколько приводных заземляющих стержней, подключенных (соединенных) к нейтральному проводу электрического служебного входа.

В 2005 году NEC был пересмотрен, чтобы четко требовать включения UFER или электрода в бетонном корпусе (теперь 250,52 (A) (3)) в систему заземляющих электродов для зданий или сооружений, имеющих бетонное основание или фундамент без площадь поверхности менее 20 футов в непосредственном контакте с землей. Это требование применяется ко всем зданиям и сооружениям с фундаментом и / или опорой размером 20 футов или более или более 1/2 дюйма.или армирующая сталь с большей электропроводностью, или 20 футов или более из чистой меди не менее 4 AWG.

Заземляющие стержни бывают разных видов, но чаще всего в заземлении электрических сетей используются заземляющие стержни из оцинкованной стали. Пожалуйста, помните, лучший день для заземляющего стержня (удельное сопротивление) — это день его установки. Коррозия, остекление и т. Д. — все это факторы, снижающие эффективность заземляющих стержней.

Заземляющие стержни обычно делятся на один из следующих размеров; 1/2 дюйма, 5/8 дюйма, 3/4 дюйма и 1 дюйм.Они бывают из стали с покрытием из нержавеющей, гальванизированной или медной стали и могут быть твердой нержавеющей или мягкой (без плакировки) стали. Их можно приобрести в безрезьбовых или резьбовых частях различной длины. Наиболее распространенная длина — 8 футов и 10 футов. Некоторые из них будут иметь заостренный конец, другие будут иметь резьбу и могут быть соединены вместе для образования более длинных стержней при движении.

Эффективность заземляющего стержня диаметром 1 дюйм над стержнем заземления 1/2 дюйма минимальна при снятии показаний сопротивления. Штанги большего размера выбираются для более сложных почвенных условий.Глиняные или каменистые условия часто требуют использования силовых приводов, похожих на ударные, используемые механиками при работе с вашим автомобилем. Обычно они бывают электрическими или пневматическими. Силовые приводы при использовании с тяжелыми заземляющими стержнями диаметром 1 дюйм будут работать на большинстве почв.

Пруток с медным покрытием диаметром 1 дюйм по сравнению с прутком с медным покрытием 1/2 дюйма в тех же почвенных условиях дает улучшение производительности примерно на 23%. Площадь поверхности стержня 1/2 дюйма составляет 1,57 по сравнению с площадью поверхности стержня 1 дюйм при 3,14 (3,14 x.5 = 1,57 и 3,14 х 1 = 3,14). Таким образом, удвоение площади поверхности дает улучшение производительности примерно на 23%.

Покрытие заземляющих стержней предназначено для защиты стали от ржавчины. Большинство думает, что оболочка (медь на стальном стержне) предназначена для увеличения проводимости стержня. Это действительно способствует проводимости, но основная цель покрытия — предохранить стержень от ржавчины.

Не все плакированные заземляющие стержни одинаковы, и важно, чтобы плакированный стержень имел достаточно толстую оболочку.Высококачественные промышленные заземляющие стержни из стали, плакированной медью, могут стоить немного дороже, но они оправдывают небольшие дополнительные затраты.

Когда заземляющий стержень вбивается в каменистую почву, он может поцарапать покрытие, и стержень заржавеет. В сухом виде ржавчина не проводит электричество, это хороший изолятор. Когда он влажный, он все еще не такой проводящий, как медь на стержне. Можно проверить pH почвы, и это должно определить тип используемого стержня. В почвенных условиях с высоким pH следует использовать только высококачественные плакированные стержни.Если почва очень кислая, лучше всего подойдут нержавеющие стержни. Один из самых популярных стержней заземления — стержень заземления из оцинкованной (горячеоцинкованной) стали.

Этот стержень используется с медными и алюминиевыми проводниками для формирования заземления служебного входа в большинстве зданий и жилых домов. Это плохой выбор для определения удельного сопротивления грунта с течением времени. Стыки между заземляющим стержнем и проводом выполняются выше или ниже поверхности земли и в большинстве случаев подвержены постоянной влажности. В лучших условиях соединение двух разнородных материалов со временем приведет к коррозии и увеличению сопротивления.

При соединении разнородных материалов происходит электролиз. Если алюминий используется с медью, которая не покрыта оловом, алюминий будет разъедать медь, оставляя меньшую площадь поверхности для контакта, и соединение может расшататься и даже вызвать искрение. Любой резкий удар или удар могут привести к разрыву соединения. При установке в грунт не рекомендуется использовать луженую проволоку. Олово, свинец, цинк и алюминий более анодны, чем медь, и они пожертвуют (исчезнут) в почве.При подключении над поверхностью почвы в распределительном щите допускается использование луженой проволоки.

Имейте в виду, что статья 250.64 Национального электротехнического кодекса указывает, что алюминиевые заземляющие проводники с алюминиевым или медным покрытием не должны контактировать с почвой или бетоном и должны иметь концевые заделки не менее чем на 18 дюймов выше готовой конструкции при использовании на открытом воздухе.

Другой способ лечения коррозии стыков — это использование герметика для швов для предотвращения образования мостиков влаги между металлами.Наиболее популярными соединениями являются частицы меди или графита, погруженные в консистентную смазку. Использование аналогичного материала — лучшее решение, поскольку даже стыковые смеси могут потерять свою эффективность, если их не поддерживать в надлежащем состоянии, но их использование предпочтительнее, чем сухое соединение. Соединения работают путем погружения частиц в металлы, чтобы сформировать чистый стык с низким сопротивлением, лишенным воздуха, когда они находятся под давлением. Это давление обеспечивается за счет затягивания зажима на проводе и стержне.

Проблема разнородных материалов не встречается в стальных стержнях, плакированных медью.Из всех вариантов по разумной цене лучшим выбором будет стальной пруток, плакированный медью с медным проводником. Если бы деньги не были целью, золотой проводник и заземляющий стержень были бы идеальными, но вряд ли экономически практичными.

Ведомый стержень намного лучше по сравнению со стержнем с обратным наполнением. Плотность ненарушенного грунта намного выше, чем даже уплотненного грунта. Связь грунта со стержнем — ключ к производительности удилища.

Одним из интересных аспектов проводников заземляющих электродов является их необходимость в физической защите.Если для защиты проводника заземляющего электрода используется стальной кабелепровод или рукав, то на каждом конце рукава должны быть предусмотрены некоторые средства, чтобы сделать его непрерывным электрически с проводником. Этого можно добиться, установив перемычку на каждом конце гильзы и подключив ее к гильзе, оборудованию и заземляющему электроду на каждом конце. Причина, по которой этот метод важен, заключается в том, что при тяжелых условиях повреждения стальная трубная муфта создает дроссельный эффект (индуктивность муфты создает магнитное поле, которое препятствует изменениям тока), а полное сопротивление системы заземления резко возрастает.Из-за этого — по возможности лучше использовать неметаллическое покрытие соответствующего номинала (таблица 80, где возможны повреждения) для обеспечения физической защиты.

Установить заземляющие стержни несложно, но необходимо соблюдать соответствующие процедуры, а полученные стержни должны быть проверены на работоспособность.

Установка заземляющих стержней глубиной более 10 футов представляет несколько проблем. Должны использоваться секционные стержни (обычно длиной 10-12 футов) и соединяться вместе для достижения желаемой глубины.Муфта имеет больший диаметр, чем стержень, и поэтому образует отверстие больше, чем сам стержень. Это создает пустоту муфты, ограничивающую контакт почвы с поверхностью штанги дополнительных секций. Только первая секция будет поддерживать полный контакт стержня с почвой.

Ручное забивание штанг с помощью кувалд, трубных инструментов и других средств не может обеспечить достаточное усилие для проникновения в твердые почвы. Для стержней с глубоким забиванием необходимы механические или механические приводы.

Материал штанги и конструкция муфты должны выдерживать силу, необходимую для прохождения через твердый грунт.

Из-за чрезмерных усилий, необходимых для привода более длинных штанг, муфты винтового типа механически выходят из строя. Резьба обрывается, что приводит к плохому контакту стержня со стержнем. Коническая шлицевая / компрессионная муфта зарекомендовала себя как самая надежная муфта.

Чтобы поддерживать полный контакт стержня с почвой, суспензионная смесь бентонита натрия (природная глина) может быть введена в полость муфты при установке стержней. Это обеспечивает токопроводящий материал между поверхностью стержня и почвой по глубине стержня.Для обычного 60-футового заземляющего стержня требуется от 2 до 5 галлонов бентонита.

Недостатком более длинных и глубоких штанг является то, что соединенные штанги могут изгибаться при столкновении с более плотной почвой. В одном из проектов подрядчику требовалось соединить и установить заземляющий стержень длиной 100 футов для достижения сопротивления 5 Ом в слоистых песчаных почвах. Когда подрядчик соединил и проехал пятую 10-дюймовую штангу, было замечено, что «заостренный конец» заземляющей штанги проходил под автомобилем на ближайшей парковке.[Глубокое заземление по сравнению с заземлением на мелководье, Computer Power Corporation, Мартин Д. Конрой и Пол Г. Ричард — http://www.cpccorp.com/deep.htm]

Эффективность заземляющих стержней снижается из-за состояния почвы , токи молнии, физические повреждения, коррозия и т. д. и должны регулярно проверяться на сопротивление. То, что в прошлом году земля была хорошей, не значит, что так хорошо сегодня.

Проверили бы его методом испытания на падение потенциала или методом зажима при условии, что установка подходит для измерения сопротивления заземления с использованием метода зажима (см. Следующий раздел для обсуждения инструментов и методов тестирования).

Измерение сопротивления заземления может выполняться только с помощью специально разработанного оборудования. В большинстве приборов используется принцип падения потенциала переменного тока, циркулирующего между вспомогательным электродом и тестируемым заземляющим электродом. Показание выражено в омах и представляет собой сопротивление заземляющего электрода к окружающей земле. Некоторые производители испытательного оборудования недавно представили тестеры сопротивления заземления, которые также будут обсуждаться.

Принцип испытания сопротивления заземления (падение потенциала — трехточечное измерение)

Разность потенциалов между стержнями X и Y измеряется вольтметром, а ток между стержнями X и Z измеряется амперметром (см. Рисунок 13). )

По закону Ома E = IR или R + E / I, тогда мы можем получить сопротивление заземляющего стержня R. Если E = 20 В и I = 1 A, то:

R = E / I = 20/1 = 20

Нет необходимости проводить все измерения при использовании тестера заземления.Тестер заземления будет измерять непосредственно, генерируя собственный ток и отображая сопротивление заземляющего электрода.

Положение вспомогательных электродов при измерениях

Целью точного измерения сопротивления относительно земли является размещение вспомогательного токового электрода Z на достаточном удалении от тестируемого заземляющего электрода, чтобы вспомогательный потенциальный электрод Y находился за пределами эффективного площадь сопротивления как заземляющего электрода, так и вспомогательного токового электрода.Лучший способ узнать, находится ли вспомогательный потенциальный стержень Y за пределами эффективных областей сопротивления, — это переместить его между X и Z и снять показания в каждом месте. Если вспомогательный потенциальный стержень Y находится в зоне эффективного сопротивления (или в обеих, если они перекрываются, как на рисунке 14), при его перемещении полученные показания будут заметно отличаться по величине. В этих условиях невозможно определить точное значение сопротивления заземления.

С другой стороны, если вспомогательный потенциальный стержень Y расположен за пределами эффективных областей сопротивления (рисунок X), когда Y перемещается вперед и назад, вариация показаний минимальна.Полученные показания должны быть относительно близки друг к другу и являются наилучшими значениями сопротивления заземления X. Показания должны быть нанесены на график, чтобы гарантировать, что они лежат в области «плато», как показано на рисунке 15. Эту область часто называют. как «62% площади».

Измерение сопротивления заземляющих электродов (метод 62%)

Метод 62% был принят после графического рассмотрения и после реальных испытаний. Это наиболее точный метод, но он ограничен тем фактом, что тестируемая земля представляет собой единое целое.

Этот метод применяется только тогда, когда все три электрода находятся на прямой линии, а заземление представляет собой один электрод, трубу или пластину, как показано на рисунке 16.

Рассмотрим рисунок 17, на котором показаны площади эффективного сопротивления (концентрические оболочки) заземляющего электрода X и вспомогательного токового электрода Z. Области сопротивления перекрываются. Если бы показания были сняты путем перемещения вспомогательного потенциального электрода Y к X или Z, тогда разница показаний была бы большой, и нельзя было бы получить показания в разумном диапазоне допуска.Чувствительные области перекрываются и постоянно действуют, увеличивая сопротивление по мере удаления Y от X.

Теперь рассмотрим рисунок 18, на котором электроды X и Z достаточно разнесены, чтобы области эффективного сопротивления не перекрывались. Если мы построим график измеренного сопротивления, мы обнаружим, что уровень измерений сбился, когда Y расположен на 62% расстояния от X до Z, и что показания по обе стороны от начального значения Y (62%), скорее всего, будут в пределах установленный диапазон допуска.Этот диапазон допуска определяется пользователем и выражается как
процентов от начального показания +/- 2%, +/- 5%, +/- 10% и т. Д.

Расстояние между вспомогательными электродами

Нет определенного расстояния между Могут быть заданы X и Z, поскольку это расстояние зависит от диаметра испытуемого стержня, его длины, однородности испытуемого грунта и, в частности, от эффективных площадей сопротивления. Однако приблизительное расстояние можно определить из следующей таблицы, которая дается для однородной почвы и электрода диаметром 1 дюйм (для диаметра ½ дюйма уменьшите расстояние на 10%).

Измерение сопротивления заземления с помощью клещей

В отличие от метода падения потенциала (трехточечный), который требует, чтобы заземляющий стержень или тестируемая система были отключены от энергосистемы, этот метод измерения требует соединения между тестируемым стержнем для подключение электросети к земле. В результате метод предлагает возможность измерения сопротивления без отключения заземления. Он также предлагает преимущество включения заземления и общего сопротивления заземляющего соединения.

Принцип работы

Обычно заземленную систему общей распределительной линии можно смоделировать как простую базовую схему, как показано на рисунке 29, или как эквивалентную схему, показанную на рисунке 30. Если напряжение E приложено к любому измеренному заземляющему элементу Rx через специальный В трансформаторе ток I течет по цепи, что может быть представлено следующим уравнением:

Суть этого состоит в том, что заземляющий электрод для типичной заземленной электрической системы i параллелен заземляющим стержням и стыковым заземлениям на каждом трансформаторе. и столб, который находится на стороне линии обслуживания, для которого вы тестируете землю.Все параллельные заземления выше по потоку становятся очень и очень малым параллельным сопротивлением по сравнению с сопротивлением стержня, на котором вы отдыхаете (R x ).

Если R x и R 1 , и R 2 …. все примерно одинаковой величины, а n — большое число (например, 200), тогда х будет намного меньше

Например, если х , 1 , 2 , R 3 и т. Д. Все равны 10 Ом и n = 200, тогда:

В этом примере мы видим, что до тех пор, пока количество заземляющих стержней в системе электроснабжения велико (и проверяемый стержень подключен к ним), то эквивалентное сопротивление боковых стержней линии (.05 Ом) незначительно по отношению к измеряемому сопротивлению заземления (10 Ом).

E / I = Rx установлен. Если I определяется при постоянном значении E, можно получить измеренное сопротивление заземляющего элемента. Снова обратитесь к рисункам 29 и 30. Ток подается на специальный трансформатор через усилитель мощности через генератор постоянного напряжения 1,7 кГц. Этот ток обнаруживается детекторным трансформатором тока. На частоте 1,7 кГц сигнал усиливается фильтрующим усилителем. Это происходит перед аналого-цифровым преобразованием и после синхронного выпрямления.Затем он отображается на жидкокристаллическом дисплее.

Фильтр-усилитель используется для отсечки как тока земли на промышленной частоте, так и высокочастотного шума. Напряжение обнаруживается катушками, намотанными на трансформатор тока впрыска, который затем усиливается, выпрямляется и сравнивается компаратором уровня. Если зажим на CT не закрыт должным образом, и на ЖК-дисплее появляется индикация OPEN или OPEN.

Хотя точность клещей для тестеров сопротивления заземления хороша для многих сценариев, но имеет свои ограничения.Например, если условия заземления на стороне линии неизвестны (на этом основана теория работы клещевого тестера) или если в системе электроснабжения не так много заземлений на стороне линии (заземления полюсов), тогда трехточечный падение потенциального испытания должно быть выполнено.

Прежде чем использовать и полагаться на данные любого измерительного оборудования, убедитесь, что оно откалибровано и сертифицировано. Если вы этого не сделаете, данные, которые он предоставляет, могут оказаться бесполезными.

Это обсуждение методов тестирования сопротивления заземления было взято из не защищенного авторским правом материала из рабочей книги AEMC Instruments «Общие сведения об испытании сопротивления заземления», издание 6.0.

Важность заземления + 8 советов по заземлению электрического забора

Самая важная часть установки ElectroBraid® Fence — это установка надлежащей системы заземления. На протяжении многих лет мы обнаружили, что почти 90% всех проблем с электрическим забором являются результатом плохо или неправильно уложенного основания.

Имея это в виду, ElectroBraid® предлагает вам это краткое руководство по заземлению электрического ограждения для лошадей.

Если он не заземлен, он не повредит

Итак, как устроен заземленный забор? Когда животное касается электрически заряженной проволоки забора, животное ощущает электрический ток, когда заряд проходит через тело.Затем заряд замыкает цепь через землю через заземляющий стержень и затем по заземляющему проводу до зарядного устройства клеммы заземления.

Если животное и зарядное устройство заземления недостаточно заземлены, путь электрического тока не может быть завершен, и ваше животное не почувствует удара. Поскольку земля обеспечивает половину цепи электрического поля, очень важно иметь правильно установленную цепь заземления.

Когда вы подключаете электрическое ограждение для лошадей, всегда электризуйте верхнюю прядь.Нижняя жила должна быть заземляющим проводом. Кроме того, добавьте и наэлектризуйте прядей в соответствии с вашими потребностями в содержании — три для кобыл и меринов и до пяти для жеребцов.

Установка заземляющих стержней

При заземлении забора используйте как минимум три заземляющих стержня, расположенных на расстоянии не менее 10 футов друг от друга. Выкопайте яму землекопом для забора, а затем тщательно и непрерывно увлажняйте почву внутри ямы, чтобы продвинуть удочку до конца. Для достижения наилучших результатов загоняйте стержни, пока они не окажутся на одном уровне с почвой.

Для сухой или песчаной почвы вам может потребоваться больше заземляющих стержней, чем рекомендованные три. Это связано с тем, что в этих почвах меньше влаги, что затрудняет подачу энергии к вашему забору. Чем больше удочек, тем больше возможностей для сбора энергии.

8 советов по заземлению электрических ограждений

Вы можете многое сделать, чтобы максимально эффективно использовать электрический забор. Попробуйте эти идеи, чтобы раскрыть весь потенциал вашего забора:

  • Правые металлы .Лучшие заземляющие стержни изготавливаются из меди или оцинкованного металла и должны иметь длину не менее 4 футов. Чем дольше, тем лучше!
  • Неправильные металлы . Простая труба или кусок арматуры — плохие заземляющие стержни. Обычно они сделаны из металлов, которые всего через несколько лет нахождения в земле подвергаются коррозии и приводят к отказу вашей системы.
  • Матч Металлы . Не смешивайте металлы при установке, зажиме или соединении заземляющих стержней. Когда вы используете разные металлы, вы запускаете реакцию, называемую электролизом, которая разъедает эти соединения.
  • Тест . Периодически проверяйте напряжение, чтобы убедиться в наличии надлежащего заземления. Настоятельно рекомендуется проверять в самое засушливое и дождливое время года.
  • Проволока. Для подключения заземляющих стержней к зарядному устройству ограждения используйте изолированный выводной провод сечением от 10 до 14, рассчитанный на 20 000 вольт или лучше. Меньшие по размеру провода, в том числе те, которые вы используете у себя дома, не выдерживают такого уровня напряжения.
  • Еще стержни. Если вас не устраивает удар, производимый вашим забором, добавьте больше заземляющих стержней.Это расширяет зону сбора заряда, что обеспечивает более мощный удар.
  • Поглотитель влаги. Еще один способ улучшить грунт в сухой почве — просверлить отверстие большего размера, чем обычно, и заполнить его бентонитом после установки заземляющего стержня. Это гелеобразное вещество будет отводить влагу, создавая более сильный ток.
  • Коммунальные услуги. Не размещайте заземляющие стержни рядом с опорами или линиями электроснабжения. Если они подойдут слишком близко, вы можете увидеть перебои с электричеством или телефоном.

Проблемы с заземлением вашего электрического забора

Остались вопросы по заземлению электрического забора для лошадей? Оставьте комментарий, когда посетите ElectroBraid® на Facebook. Вы также можете связаться с нашим центром обслуживания клиентов по телефону 1-855-EB-FENCE или по электронной почте.

Также не забудьте подписаться на электронную рассылку ElectroBraid®, чтобы получать информацию о сделках по электрическому ограждении и объявлениях о новых продуктах. Чтобы зарегистрироваться, посетите ElectroBraid.com и введите свой адрес электронной почты под заголовком «Будьте в курсе».

Защитите свою лодку от невидимых повреждений электролизом

Вы, наверное, видели это раньше: старый, полуразрушенный плавучий дом в слипе чуть дальше от дока, уродливая окраска и пятна коррозии разъедают его корпус, печальный Зрелище для любого любителя лодок, чтобы стать свидетелем. Но что именно эта сила грызет сталь ниже уровня воды? Ответ: электролиз.

Электролиз происходит каждый раз, когда вы пропускаете электрический ток через воду и когда в эту воду погружаются два разнородных металла.Электрический ток может исходить из-за неисправной проводки в вашей лодке или лодке вашего соседа или из-за неполностью изолированной электрической коробки. Опасности может быть недостаточно, чтобы навредить любому, кто попадет в воду, но электролизу не нужно много энергии за током, чтобы нанести вред.

Разные металлы, помещенные в воду, имеют разное напряжение электролиза, поэтому, если они соединены, ток течет через всю лодку, как в некотором роде батарея. Когда ток покидает один металл, чтобы перейти к другому, он заставляет металл отрываться от одной поверхности и оседать на другой.Электролиз также может происходить, когда соседняя конструкция или лодка вводят в воду постоянный ток. Этот поток идет в один конец вашей лодки и выходит из другого по пути к месту назначения. Это может вызвать электролиз, даже если ваша лодка не виновата.

Защита от него

Есть два основных способа уменьшить электролиз. Согласно сайту www.yachtpals.com, лучше полностью отключить электрическую цепь. Если это невозможно сделать, будь то из-за того, что у вас нет доступа к нему или вы не можете позволить себе ремонт прямо сейчас, второй способ — предоставить жертвенный анод, сделанный из цинка, который портится, а не ваш дорогой плавучий дом.Мы вернемся к решению анода чуть позже.

Отключение

Электролиз не может происходить на одиночном куске металла в воде, потому что, если он изолирован, ток не может течь, а это означает, что нет электролиза. Однако, когда ваш первый кусок металла соединяется с другим типом металла, вы просто создали виртуальную батарею, и начнется электролиз. Короче говоря, если ваша лодка была построена путем соединения всего в лодке, корабль по сути является аккумулятором, и электролиз становится серьезной проблемой.


Чтобы избежать этой проблемы, приклеивайте только те подводные предметы, которые уже имеют признаки электролиза. Если там нет проблемы, не создавайте ее. После того, как вы без необходимости склеили корпус, вы создали цепь, а не остановили ее, и вы должны начать с раствора анода, поскольку вы удалили первую линию защиты.


Хотя некоторые сквозные конструкции корпуса кажутся невосприимчивыми к электролизу, из-за использования стекловолокна и использования неметаллических трубок, они довольно часто не подвержены электролизу и в них используются соединения.Например, впускное отверстие для охлаждения неочищенной воды для бортового двигателя фактически соединено с блоком двигателя соленой водой в трубопроводах, и может потребоваться соединение, чтобы ток протекал через медь, а не через воду и корпус.


Сила цинка

Как мы уже говорили, всякий раз, когда различные металлы помещаются в проводящую жидкость, вы создаете батарею. Если соединить эти куски металла вместе, потечет ток. А процесс снятия током металла с одной из металлических частей — это электролиз.Если это цинк в батарее фонарика, это хорошо, но если это одна из частей вашего пропеллера, это явно плохо.

Цинк, который вы используете на лодке, называется жертвенным анодом. Цинк — это предпочтительный жертвенный металл, потому что он имеет более высокое напряжение в воде, поэтому ток будет больше течь из него, чем из вашего гребного винта. Чтобы замкнуть электрическую цепь, цинки необходимо соединить с предметами, которые они предназначены для защиты. Обычно это не проблема, потому что цинк устанавливается прямо на шахту или подводный корпус.


Неметаллические лодки обычно имеют внутри медный соединительный провод, который соединяет все подводные металлические предметы вместе, поэтому все они имеют общую защиту от цинковых анодов. Поскольку в двигателях используется металлический каркас в качестве отрицательного вывода аккумуляторной батареи, а двигатель соединен с карданным валом, двигатель и отрицательная сторона вашей 12-вольтовой системы также являются частью этого связующего соединения. Этот соединительный провод обычно где-то подключается к такелажу. Это не предотвращает электролиз, а скорее дает некоторую защиту от ударов молнии, так как она будет проводить энергию молнии в воду, проходя через соединенные элементы.


Ограничения

Если другие токи могут проникать в эту цепь соединения, они могут легко преодолеть небольшое напряжение, доступное от ваших цинков, и нейтрализовать необходимую защиту. Обычно это наиболее разрушительная форма электролиза, и вы заметите это, потому что ваши цинки съедаются очень быстро, а вы тщетно пытаетесь не отставать. В нормальных условиях цинка должно хватить минимум на год, если он работает нормально, и намного дольше, если у вас нет никаких проблем.Если они полностью потребляются за более короткий период времени, вам нужно определить, куда попадает внешний ток.

Наиболее распространенным источником этого внешнего тока является вышеупомянутое подключение к источнику питания от берега, особенно заземляющий провод. Доки могут быть небрежно подключены к проводке, и часто заземляющий провод не подключен к земле или подключен к нейтрали, что используется для передачи тока к лодке с неправильным подключением и для всех других видов проблем.

Заземляющий провод никогда не следует подключать напрямую к системе заземления, описанной ранее.Назначение берегового заземляющего провода — обеспечить обратный путь для тока в случае короткого замыкания или утечки мощности от прибора или проводки на лодке. Вы же не хотите, чтобы он соединял все подводные предметы на вашей лодке с подводными предметами на всех других лодках и доке, потому что теперь ваш цинк пытается поглотить заряд повсюду и защитить всех остальных.

К сожалению, не всегда возможно хранить цепи отдельно из-за соединений, таких как береговые зарядные устройства.Существует несколько способов отделить береговое заземление от подводной системы заземления лодки, но, по общему мнению, лучший и безопасный способ — использовать гальванический изолятор, чтобы ввести в цепь изолятор на 1,2 В. Этого достаточно, чтобы изолировать большинство гальванических напряжений, но он по-прежнему будет приводить к неисправностям в электричестве и обеспечивать безопасность лодки в случае замыкания на землю в проводке или в приборе. Гальванический изолятор должен быть рассчитан на размер вашей береговой цепи питания.

Вот, Рыбка

В ситуациях, когда вам нужно большое количество цинка в течение относительно короткого периода времени, подумайте об использовании цинковой рыбы.Это большие куски цинка, часто отлитые в форме рыбы, которые дешевле и легче заменить, чем цинки на стержне.

К этим «рыбкам» уже прикреплен медный провод, который затем используется для подвешивания их в воде. У них есть зажим типа «крокодил» на конце провода, который подключается к отрицательной цепи заземления на вашей лодке. Если он недоступен в кабине рядом со стойкой, вы можете рассмотреть возможность установки нержавеющего болта для его защелкивания с головкой болта внутри палубы, соединенной с системой отрицательного соединения.Прикрепить его к вандалам или перилам можно только в том случае, если где-то на лодке ванты подключены к этой системе отрицательного соединения на лодке.

Для получения дополнительной информации об электролизе и о том, как защитить плавучий дом от этого коррозионного процесса, посетите www.yanida.com, www.yachtpals.com и www.amsterdamhouseboats.nl.

Соединительный провод водонагревателя — нужен ли он?

Некоторые местные нормы и правила требуют наличия уникального фитинга на водонагревателях, соединенного с медными трубами, известного как соединительный провод.Это требование по коду в Нью-Джерси и некоторых других местных кодах по всей стране. Национальный электротехнический кодекс не требует этого, но многие сантехники устанавливают соединительный провод, даже если он не требуется. Связывающая проволока обычно представляет собой тяжелую медную проволоку, прикрепленную латунными зажимами одним концом к трубе холодной воды, а другим концом — к трубе горячей воды. Детали стоят всего около 10 долларов и могут быть установлены за считанные минуты.

Существуют некоторые аргументы в пользу необходимости использования соединительного провода, учитывая, что это требуется немногими строительными нормами.Сторонники их использования опираются на одну из двух аргументов.

Снижение коррозии

Одна из причин установки соединительной проволоки — это средство предотвращения электролиза, который может возникнуть при соединении разнородных металлов. Когда водонагреватель подключен к медному трубопроводу, соединение, где медь встречается со стальными фитингами на водонагревателе, подвергается небольшому электрическому потенциалу, который может ускорить коррозию. Связывающая проволока предназначена для того, чтобы слабый ток между водопроводными трубами проходил в обход фитингов медь-сталь и тем самым предотвращал коррозию, вызванную электролизом.

Для юрисдикций, где требуется соединительная проволока, и для сантехников, которые ее регулярно устанавливают, одна из причин, о которых упоминается, заключается в том, что соединительная проволока помогает уменьшить коррозию трубопроводной арматуры и внутренних деталей, таких как анодный стержень.

Следует отметить, что электролиз не может произойти, если водонагреватель подключен к PEX или любым другим водопроводным трубам, не содержащим меди. Предотвращение коррозии не является причиной для установки соединительной проволоки, если у вас не медные трубы.

Заземление сантехнической системы

Другая школа мысли заключается в том, что соединительный провод помогает завершить электрическое заземление всей водопроводной системы.Металлические трубы согласно нормам должны быть электрически заземлены, и это обычно делается путем заземления входной трубы холодной воды в дом. Водонагреватель создает разрыв между трубами холодной и горячей воды в доме. Считается, что соединение трубы горячей воды с трубой холодной воды у водонагревателя помогает гарантировать, что вся водопроводная система будет электрически заземлена.

Следует отметить, что Национальный электротехнический кодекс не требует использования соединительного провода на водонагревателе.Причина в том, что металлического кожуха на самом водонагревателе достаточно для завершения непрерывного пути заземления между трубами холодной и горячей воды в доме. Тем не менее, есть электрики и местные строительные нормы и правила, которые решительно защищают соединительный провод водонагревателя в качестве надлежащей меры безопасности.

Для некоторых инспекторов строительства наличие диэлектрических муфт на фитингах медных труб водонагревателя означает, что между трубами горячей и холодной воды ДОЛЖЕН быть установлен соединительный провод.Диэлектрические муфты — это специальные фитинги, используемые для соединения разнородных металлов, предназначенные для предотвращения коррозии, вызванной электролизом. Поскольку диэлектрический переходник нарушает целостность металла и тем самым прерывает путь заземления, соединительный провод служит для восстановления заземления всей водопроводной системы. Обратите внимание, что водопроводная система с PEX или другими формами пластиковых водопроводных труб не требует какого-либо электрического заземления.

Рекомендации

В конце концов, всегда лучше следовать руководящим принципам вашего местного строительного кодекса в отношении установки соединительного провода водонагревателя.Если вы устанавливаете водонагреватель самостоятельно, соединительный провод может добавить некоторую защиту от коррозии, если водонагреватель подключен к медным водопроводным трубам. Связывающая проволока также может помочь установить непрерывный путь электрического закругления ко всем металлическим водопроводным трубам в системе.

Интересный факт

В 1889 году Эдвин Рууд создал первый автоматический водонагреватель в Питтсбурге, штат Пенсильвания. Его бизнес, The Ruud Manufacturing Company, все еще работает.

Электрическое заземление сантехнических систем | Руководства по дому

Электрическое заземление направляет опасные электрические заряды из дома в землю.Удары молнии и заряды статического электричества — два наиболее распространенных типа потенциально опасных электрических зарядов. Исторически сложилось так, что система медных водопроводных труб в доме обеспечивала безопасное заземление для электрической системы дома. Водопроводная система была заземлена, потому что ее металлические трубы уходили далеко под землю. Изменения в способах подключения домов потребовали адаптации способов заземления сантехнических систем.

Различные материалы труб

Водопроводные трубы из меди или чугуна предпочитались в качестве заземляющих устройств, потому что они обычно простирались на глубину не менее 10 футов под землей от точки, где трубы входили в дом, до основного водопровода.Растущее использование труб из поливинилхлорида или ПВХ в домашних водопроводных системах вытеснило использование меди и других металлов настолько, что водопроводы больше не были надежным основанием для электрических систем. Кроме того, расширилось использование диэлектрических муфт, которые соединяют трубы из разных металлов, предотвращая таким образом электролиз. Эти стыки по своей природе плохо проводят электричество. Использование неметаллических сантехнических материалов также представляет проблему в отношении заземления — точнее говоря, соединения — водопроводных систем.

The Bonding Solution

Неметаллические трубы не только разрушают потенциальный источник электрического заземления, они также могут генерировать статический заряд из-за трения, вызванного протекающими через них жидкостями. В результате водопроводная система соединяется с электрической системой, и обе заземляются через вторичный электрод. Соединение — это неагрессивный заземляющий провод, который проходит от металлической водопроводной трубы обратно к металлической коробке главной электрической панели дома, к проводу, который ведет к заземляющему стержню за пределами конструкции или к самому заземляющему стержню.Создание связи позволяет цепи, которая несет потенциально опасные электрические заряды, от водопроводной системы и к земле.

Вторичные электроды

Вторичный электрод — это кусок металла, обычно от 8 до 10 футов, вбитый в землю. При правильной установке над землей остается только достаточное количество стержня для прикрепления к проволоке большого сечения. Другой конец этого провода подключается к электрической системе дома и подсоединяется к водопроводной системе. Стандартные строительные нормы и правила допускают использование стальных труб, стальных стержней и стали с медным покрытием в качестве заземляющих электродов.Эти устройства также называют вторичными электродами, поскольку некоторые электрики по-прежнему заземляют электрические системы на домашнюю водопроводную сеть. В этих случаях электрические нормы требуют использования второго электрода.

Подключение к водопроводу

Заземляющие или соединительные устройства, прикрепленные к водопроводу, должны быть плотно прикреплены к входной трубе рядом с местом, где труба входит в дом. Заземляющий провод, намотанный на трубу, не заменяет надлежащий зажим. Ни водопровод, ни электрические системы нельзя соединять или заземлять ни с чем, кроме правильно заземленного электрода.Например, входящие трубопроводы природного или пропанового газа могут проходить надлежащее расстояние под землей, но они неприемлемы для систем электрического заземления, поскольку по этим трубопроводам проходит горючее топливо.

Ссылки

Биография писателя

Роберт Корпелла профессионально пишет с 2000 года. Он является сертифицированным мастером-натуралистом, регулярно следит за качеством воды в ручьях и является редактором freshare.net, сайта, посвященного изучению Озарка на открытом воздухе. Работы Корпеллы были опубликованы в различных изданиях.Он имеет степень бакалавра Университета Арканзаса.

Эколог — обзор | Темы ScienceDirect

II.E. Воздействие реструктуризации на окружающую среду

Начиная с 1970-х годов, защитники окружающей среды стали опытными и эффективными участниками разбирательств по регулированию коммунальных предприятий в государственных PUC. Основное внимание было уделено структурам розничных тарифов на электроэнергию, программам энергосбережения и управления спросом, а также выбору ресурсов нового поколения.В начале политических дебатов по поводу доступа к розничной торговле многие защитники окружающей среды присоединились к коммунальным предприятиям и выступили против доступа к розничной торговле. При розничном доступе централизованная закупка ресурсов прекратится, и рыночные силы возьмут на себя контроль над выбором ресурсов нового поколения. Экологи, по всей видимости, опасались перспективы переноса выработки экологической политики в области электроэнергетики от решений государственных PUC о закупках — форума, на который они были уверены, что они могут повлиять, — на законодательную политику штата в отношении налогов и субсидий, форум, где они чувствовали себя менее уверенно.По мере того, как популярность розничного доступа набирала обороты и его принятие казалось неизбежным, защитники окружающей среды обычно меняли свою поддержку возмещения неокупаемых затрат коммунальными предприятиями на поддержку коммунальных предприятий так называемых «изменений общественных благ» для финансирования управления спросом и развития возобновляемых источников энергии. Эти сборы, по сути, были своего рода налогом, взимаемым со всех потребителей, подключенных к сети и контролируемых и оплачиваемых уполномоченными государственными органами.

Возможные будущие воздействия доступа к розничной торговле на окружающую среду являются спекулятивными.Изменения будут происходить в основном за счет трех основных воздействий: воздействия на выбросы от существующих электростанций, воздействия на сохранение и управление со стороны спроса, а также экологические характеристики ресурсов нового поколения. Начиная с первого из этих воздействий, существует несколько сквозных сил, которые будут влиять на выбросы от существующих электростанций. Будет возрастать необходимость внедрения структуры тарифов с двумя отдельными компонентами: фиксированная плата, отражающая затраты на сетевую инфраструктуру, и дифференцированная по времени плата за товар, отражающая почасовую рыночную цену на электроэнергию.По сравнению с нынешней структурой средней стоимости, отдельные и более низкие тарифы на товары будут стимулировать потребление электроэнергии в целом и, таким образом, увеличивать выбросы в атмосферу. Распространение дифференцированного по времени ценообразования снизит рост пиковых мощностей, но также будет иметь тенденцию к увеличению внепикового производства за счет генерации с базовой нагрузкой, такой как угольные электростанции. Это также может увеличить выбросы в атмосферу, но также может вызвать другие экологические проблемы. Выбросы также могут быть увеличены, если реструктуризация приведет к увеличению количества остановок атомных станций.Однако, как обсуждается ниже, похоже, развивается тенденция к консолидации владения атомными станциями. Это могло бы привести к более эффективным операциям, большей уверенности в ядерной экономике и продлению срока службы станции, тем самым уменьшив выбросы в атмосферу, но вызвав другие экологические проблемы. Наконец, с разделением цен на товары в розничной торговле покупатели могут активнее внедрять электротехнологии для конечных пользователей и сокращать использование других видов конечного топлива (например, мазута и природного газа), тем самым сокращая выбросы в атмосферу, особенно местные выбросы в атмосферу.

Ожидаемое влияние реструктуризации на управление спросом также неоднозначно. В большинстве штатов, внедряющих розничный доступ, программы управления спросом продолжают финансироваться за счет сборов за общественные блага, взимаемых со всех подключенных к сети потребителей. При разделении цен на электроэнергию потребители увидят более низкие приростные цены и, таким образом, будут склонны принимать меньше мер по сохранению. С другой стороны, стимулы к управлению пиковой нагрузкой должны возрасти по мере того, как все больше клиентов подвергаются ценовым сигналам в реальном времени.Это также должно привести к повышенному интересу к торгам со стороны спроса на прерываемые нагрузки потребителей и развитию институтов, необходимых для содействия этому.

Ожидаемое влияние реструктуризации на развитие новой возобновляемой генерации также неоднозначно. С другой стороны, выбор нового поколения больше не осуществляется через централизованные процессы закупки ресурсов и не подвергается политическому давлению со стороны защитников окружающей среды. С положительной стороны, попытки розничной торговли по «зеленому ценообразованию», похоже, приносят определенный успех, хотя пока неясно, насколько успешными будут эти усилия.Многие штаты приняли законы об обязательной маркировке, обязывающие розничных торговцев сообщать потребителям, какие технологии выработки электроэнергии используются для производства их электроэнергии, особенно если они делают какие-либо заявления о зеленом маркетинге. Другие штаты собирают доходы от финансирования возобновляемых источников энергии за счет платы за общественные блага и субсидируют развитие новой возобновляемой генерации. Несколько штатов вводят стандарт портфеля возобновляемых источников энергии, требующий, чтобы все розничные торговцы покупали определенные и постепенно увеличивали минимальный процент своих портфелей поставок у возобновляемых генераторов.Несколько законопроектов, внесенных в федеральный Конгресс, также предложили принять национальный стандарт портфеля возобновляемых источников энергии.

Конденсаторы: все, что вам нужно знать | ОРЕЛ

Нет, мы здесь не говорим о Grand Theft Auto! Закрывание крышки в мире электроники нехорошо, если вам не нравится видеть, как ваш электролитический конденсатор горит в огне. Конденсаторы играют важную роль в семействе пассивных электронных компонентов, и их можно использовать повсюду.

Помните вспышку в вашей цифровой камере? Конденсаторы делают это возможным.Или возможность переключать канал на телевизоре? Опять конденсаторы. Эти ребята — маленькие батарейки, которые «могут», и вам нужно знать все, что о них известно, прежде чем вы начнете работать над своим первым проектом в области электроники.

Это как бутерброд с мороженым

Для простоты — конденсатор накапливает электрический заряд , очень похоже на батарею. Также называемые caps , вы найдете этих парней в приложениях, где требуется накопление энергии, подавление напряжения и даже фильтрация сигналов.А как они выглядят? Ну бутерброд с мороженым!

Что бы вы сделали с баром «Клондайк»? Сравните это, конечно, с конденсатором! (Источник изображения)

Подумайте о том восхитительном бутерброде с мороженым, который вам понравился в тот душный летний день. У вас есть восхитительная корочка с двух сторон и кремовый кусок ванильного мороженого посередине. Эта композиция из двух внешних слоев и одного внутреннего слоя — это то, как выглядит конденсатор. Вот из чего они сделаны:

  • Начиная снаружи.Сверху и снизу конденсатора вы найдете набор металлических пластин, также называемых проводниками. Электрический заряд находит эти металлические пластины очень привлекательными.
  • Сидит посередине. Посреди этих двух металлических пластин вы найдете изолятор или материал, к которому не притягивается электричество. Этот изолятор обычно называют диэлектриком и может быть изготовлен из бумаги, стекла, резины, пластика и т. Д.
  • Соединяем вместе. Две металлические пластины сверху и снизу крышки соединены двумя электрическими клеммами, которые соединяют ее с остальной частью цепи.Один конец конденсатора подключается к источнику питания, а другой течет к земле.

Внутренняя структура конденсатора, у нас есть две металлические пластины, внутренний диэлектрик и соединительные клеммы.

Конденсаторы всех форм и размеров

Конденсаторы

бывают разных форм и размеров, каждый из которых определяет, насколько хорошо они могут удерживать заряд. Три наиболее распространенных типа конденсаторов, с которыми вы столкнетесь, включают керамический конденсатор, электролитический конденсатор и суперконденсатор:

Конденсаторы керамические

Это конденсаторы, с которыми вы, вероятно, будете работать в своем первом электронном проекте с использованием макета.В отличие от своих электролитических аналогов, керамические конденсаторы удерживают меньший заряд, но и меньше пропускают ток. Они также оказываются самыми дешевыми конденсаторами из всей группы, так что запасайтесь! Вы можете быстро определить керамический конденсатор со сквозным отверстием, посмотрев на маленькие желтые или красные лампочки с двумя торчащими из них выводами.

Три типа керамических конденсаторов, вы будете использовать их на макетных платах. (Источник изображения)

Конденсаторы электролитические

Эти парни выглядят как маленькие консервные банки, которые вы найдете на печатной плате, и в их крошечном следе могут удерживаться огромные электрические разряды.Это также единственный тип конденсатора, который поляризован, а это означает, что они будут работать только при подключении с определенной ориентацией. На этих электролитических конденсаторах есть положительный вывод, называемый анодом, и отрицательный вывод, называемый катодом. Анод всегда нужно подключать к более высокому напряжению. Если вы подключите его наоборот, когда на катоде будет более высокое напряжение, приготовьтесь к взрыву крышки!

Электролитический конденсатор, обратите внимание на положительный вывод и более длинный (анод) и более короткий отрицательный вывод (катод).(Источник изображения)

Несмотря на то, что электролитические колпачки способны удерживать большое количество электрического заряда, они также хорошо известны тем, что пропускают ток быстрее, чем керамические колпачки. Из-за этого они не лучший выбор, когда вам нужно хранить энергию.

Суперконденсаторы

Supercaps — супергерои семейства конденсаторных, они могут хранить большое количество энергии! К сожалению, суперкапс не очень хорошо справляется с избыточным напряжением, и вы окажетесь без колпачка, если превысите максимальное напряжение, указанное в таблице данных.ПОП!

В отличие от электролитических конденсаторов, вы обнаружите, что суперконденсаторы используются для хранения и разряда энергии, как и батареи. Но в отличие от аккумулятора, суперкапсы высвобождают свой заряд сразу, и вы никогда не получите такой же срок службы, как от обычного аккумулятора.

Посмотрите на этот мощный supercap ! Он имеет огромную емкость 3000F. (Источник изображения)

Обозначения конденсаторов

Идентифицировать конденсатор на вашей первой схеме очень просто, поскольку они бывают только двух типов: стандартные и поляризованные.Обратите внимание на символ стандартного конденсатора ниже. Вы заметите, что это всего лишь две простые линии с пробелом между ними. Это две металлические пластины, которые вы найдете сверху и снизу физического конденсатора.

Поляризованный конденсатор выглядит немного иначе и имеет дугообразную линию в нижней части, а также положительный вывод наверху. Этот положительный вывод очень важен и указывает, как этот поляризованный конденсатор должен быть подключен. Положительная сторона всегда подключается к источнику питания, а сторона дуги подключается к земле.

Два наиболее распространенных типа конденсаторов, которые вы увидите на схеме для США, стандартные и поляризованные.

Кто изобрел эти вещи?

Хотя многие считают английского химика Майкла Фарадея пионером современного конденсатора, он не был первым, кто его изобрел. То, что сделал Фарадей, было важно — он продемонстрировал первые практические примеры конденсатора и то, как использовать его для хранения электрического заряда в своих экспериментах. И благодаря Фарадею у нас также есть способ измерить заряд, который может удерживать конденсатор, известный как емкость, который измеряется в Фарадах!

Гениальный английский химик Майкл Фарадей, пионер конденсаторов, которые мы используем сегодня.(Источник изображения)

До Майкла Фарадея некоторые записи указывают на то, что покойный немецкий ученый Эвальд Георг фон Клейст изобрел первый конденсатор в 1745 году. Спустя несколько месяцев голландский профессор по имени Питер ван Мушенбрук придумал похожий дизайн, теперь известный как Лейденская банка. Странное время, правда? Однако все это было просто совпадением, и оба ученых в равной степени получили признание за свои первоначальные изобретения конденсатора.

Самый ранний образец конденсатора, лейденская банка.(Источник изображения)

Знаменитый Benjamin Franklin позже стал усовершенствованием конструкции Лейденской банки, созданной Musschenbroek. Франклин также смог обнаружить, что использование плоского куска стекла было отличной альтернативой целой банке. Так родился первый плоский конденсатор, получивший название площади Франклина.

Крышки в действии — как они работают

Давайте подробно рассмотрим, как работают эти мощные конденсаторы, на практическом примере. Вы ведь раньше пользовались цифровым фотоаппаратом? Тогда вы знаете, что есть несколько коротких моментов между нажатием кнопки, чтобы сделать снимок, и моментом срабатывания вспышки.

Что здесь происходит? К вспышке прикреплен конденсатор, который заряжается после того, как вы нажмете кнопку, чтобы сделать снимок. Как только этот конденсатор полностью заряжен аккумулятором камеры, вся эта энергия взрывается наружу в ослепляющей вспышке света!

Обратите внимание, конденсатор, который делает возможной вспышку в этой камере. (Источник изображения)

Так как же все это произошло? Заглянем изнутри в загадочный мир конденсатора:

  1. Начинается с зарядки. Электрический ток от источника питания сначала течет в конденсатор и застревает на первой пластине. Почему застревает? Потому что есть изолятор, который не пропускает отрицательно заряженную электронику.
  2. Накапливаются заряды. По мере того, как все больше и больше электронов прилипают к этой первой пластине, она становится отрицательно заряженной и в конечном итоге отталкивает все лишние электроны, с которыми она не может справиться, к другой пластине. Затем эта вторая пластина становится положительно заряженной.
  3. Заряд сохраняется. Пока две пластины конденсатора продолжают заряжаться, отрицательные и положительные электроны отчаянно пытаются соединиться, но этот надоедливый изолятор в середине не позволяет им, создавая электрическое поле. Вот почему колпачок продолжает удерживать и накапливать заряд, потому что существует бесконечный источник напряжения между отрицательной и положительной сторонами двух пластин, которые не разрешены.
  4. Заряд высвобождается. Рано или поздно две пластины в нашем конденсаторе не смогут удерживать заряд, так как они на пределе емкости.Но что происходит сейчас? Если в вашей цепи есть путь, по которому электрический заряд может течь в другом месте, то все электроны в вашей крышке будут разряжены , и , наконец, прекратят свое напряжение, когда они будут искать другой путь друг к другу.

Измерение заряда

Как можно измерить, сколько заряда хранится в конденсаторе? Каждый колпачок рассчитан на определенную емкость. Он измеряется в фарадах по английскому химику Майклу Фарадею. Поскольку в одном фараде содержится тонна электрического заряда, вы обычно видите конденсаторы, измеряемые в пикофарадах или микрофарадах.Вот полезная диаграмма, которая показывает, как разбиваются эти измерения:

Имя Сокращение Фарады
Пикофарад пФ 0,000000000001 Ф.
Нанофарад нФ 0,000000001 Факс
Микрофарад мкФ 0,000001 Ф.
Милифарад мФ 0.001 F
Килофарад кФ 1000 Факс

Теперь, чтобы выяснить, сколько заряда в настоящее время хранит конденсатор, вам понадобится это уравнение:

В этом уравнении общий заряд представлен как (Q) , и соотношение этого заряда можно найти, умножив емкость конденсатора ( C ) на приложенное к нему напряжение ( В ). Следует отметить, что емкость конденсатора напрямую зависит от его напряжения.Таким образом, чем больше вы увеличиваете или уменьшаете источник напряжения в цепи, тем больший или меньший заряд будет у вашего конденсатора.

Емкость в параллельных и последовательных цепях

Когда вы размещаете конденсаторы в цепи параллельно, вы можете определить общую емкость, сложив все отдельные емкости вместе.

Получить общую емкость в параллельной цепи так же просто, как 1 + 1, просто сложите их все вместе! (Источник изображения)

При последовательном размещении конденсаторов общая емкость вашей цепи является обратной величиной всех ваших суммированных емкостей.Вот краткий пример. Если у вас есть два конденсатора по 10 Ф, соединенные последовательно, то они будут давать общую емкость 5 Ф.

Получить общую емкость в последовательной цепи немного сложнее. Емкость уменьшается вдвое. (Источник изображения)

Начало работы

Теперь, когда у нас есть твердое представление о том, что такое конденсаторы, как они работают и как измеряются, давайте рассмотрим три распространенных приложения, в которых используются конденсаторы. Сюда входят такие приложения, как развязывающие конденсаторы, накопители энергии и емкостные сенсорные датчики.

Конденсатор развязки

В наши дни вам будет сложно найти схему, в которой нет интегральной схемы или ИС. В этих типах схем конденсаторы должны выполнять важную работу, удаляя весь высокочастотный шум, обнаруживаемый в сигналах источника питания, которые питают ИС.

Почему это необходимая работа для нашего конденсатора? Любые колебания напряжения могут быть фатальными для ИС и даже могут привести к неожиданному отключению питания микросхемы. Помещая конденсаторы между ИС и источником питания, они успокаивают колебания напряжения, а также действуют как второй источник питания, если первичная мощность падает до уровня, достаточного для выключения ИС.

Разделительный конденсатор для контроля колебаний напряжения.

Накопитель энергии

Конденсаторы

имеют много общих характеристик с батареями, включая их способность накапливать энергию. Однако, в отличие от батареи, конденсаторы не выдерживают такой большой мощности. Но хотя они и не успевают по количеству, они стараются разрядиться как можно быстрее! Конденсаторы могут поставлять энергию намного быстрее, чем аккумулятор, что делает их идеальными для питания вспышки в камере, настройки радиостанции или переключения каналов на телевизоре.

Емкостные сенсорные датчики

Одно из последних достижений в области применения конденсаторов связано с бурным ростом технологий сенсорных экранов. Стеклянные экраны, из которых состоят эти сенсорные датчики, имеют очень тонкое прозрачное металлическое покрытие. Когда ваш палец касается экрана, это вызывает падение напряжения, определяющее точное местоположение вашего пальца!

Емкостные сенсорные датчики в действии с защитной накладкой и печатной платой. (Источник изображения)

Практика — выбор конденсатора

Давайте перейдем к сфере практичности и поговорим о том, на что обращать внимание при выборе следующего конденсатора.Необходимо учитывать пять переменных, в том числе:

  • Размер — сюда входит как физический размер вашего конденсатора, так и его общая емкость. Не удивляйтесь, если выбранный вами конденсатор будет самой большой частью вашей печатной платы, так как чем больше емкости вам нужно, тем больше они становятся.
  • Допуск — Конденсаторы, как и их аналоги с резисторами, имеют переменный допуск. Вы найдете допуск для конденсаторов от ± 1% до ± 20% от заявленного значения.
  • Максимальное напряжение — Каждый конденсатор имеет максимальное напряжение, с которым он может работать. В противном случае он взорвется! Вы найдете максимальное напряжение от 1,5 до 100 В.
  • Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — Как и любой другой физический материал, выводы конденсатора имеют очень маленькое сопротивление. Это может стать проблемой, если вам нужно помнить о потерях тепла и энергии.
  • Ток утечки — В отличие от наших батарей, в конденсаторах происходит утечка накопленного заряда.И пока он истощается медленно, вы должны обратить внимание на то, насколько сильно протекает ваш конденсатор, если его основная функция — накопление энергии.

Все заряжены

Итак, все, что вам нужно знать о конденсаторах, чтобы полностью зарядиться для вашего следующего электронного проекта! Конденсаторы — это очаровательная небольшая группа, способная накапливать электрический заряд для множества применений, и они даже могут выступать в качестве вторичного источника питания для этих чувствительных интегральных схем.При работе с конденсаторами внимательно следите за максимально возможным напряжением. В противном случае вы получите несколько взрывающихся крышек, как вы увидите на видео:

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE бесплатно включает тонну библиотек конденсаторов? Начните со своего следующего проекта в области электроники и забудьте о создании собственных деталей! Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *