Для чего заземление

Что такое заземление, как оно работает и для чего предназначено

Электросеть — это основа современного мира. Почти вся современная бытовая техника работает от электричества, ведь это удобный источник энергии. Но есть и обратная сторона медали – высокая опасность поражения электрическим током. Без правильного подхода конструированию оборудования и проектированию электрических сетей электричество наделает больше беды чем пользы. Заземление – один из способов обеспечения безопасности.

Простыми словами о заземлении

Заземление – это комплекс решений и устройств для защиты от поражения электрическим током и обеспечению работы защитной аппаратуры.

Отечественные электросети имеют глухозаземленную нейтраль. Что это значит? Если рассмотреть этот вопрос упрощённо, то на электростанциях устанавливают трёхфазные генераторы. Их обмотки соединяют по схеме звезды. Точка соединения обмоток является нейтралью.

Если заземлить точку соединения звезды, как это показано на рисунке выше, то получится линия электропередач с глухозаземленной нейтралью. Потенциал этой точки и нейтрального провода будет равен потенциалу земли.

Заземляющее устройство называют заземлителем. Обычно это три металлических штыря убитые в землю на одинаковом расстоянии друг от друга, находясь как бы в вершинах треугольника, при этом их соединяют между собой стальной полосой с помощью сварки. Длина штырей и их поперечное сечение рассчитывается под конкретные условия и требования к этому объекту.

Далее в здание заводят главную заземляющую шин и от неё прокладывают проводники к электрощитам и к электрооборудованию.

Заземляющий проводник заводится в электрический щит дома или квартиры и соединяется с заземляющей шиной. Она представляет собой металлическую полосу с клеммниками. К ней подключаются земляные проводники от каждого заземленного прибора или розетки. Если прибор подключается не через розетку, то к нему прокладывается свой заземляющий проводник, и он подключается к специальной клемме, соединенной с корпусом.

Все заземляющие проводники и шины имеют изоляцию или окрашены чередующимися полосами зеленого и желтого цветов.

По виду заземление бывает защитным и рабочим. Как можно догадаться, защитное заземление выполняет функции защиты от поражения электрическим током, а рабочее – нужно для нормального функционирования электрооборудования.

Таким образом заземлением называют электрическое соединения корпуса электроприборов с заземлителем.

Почему бьёт током

Чтобы разобраться для чего нужно заземление, для начала разберёмся в каких случаях и почему нас бьет током. Главное, что нужно для протекания электрического тока – это разность потенциалов.

Это значит, что если вы стоите на полу и возьметесь за оголенный провод или другую токоведущую часть руками – то ток через ваше тело и пол стечёт в землю.

Переменный ток силой всего в 50 мА уже является опасным для человека.

А если вы обеими руками возьметесь за токоведущую часть и повисните на ней не касаясь земли, то скорее всего ничего не произойдёт, проверять это, конечно не стоит. Поэтому птиц не бьет током на проводах. Но вернёмся к разговору о заземлении. Как мы уже сказали, корпуса электроприборов заземляют. Для чего это нужно?

Проводка и другие узлы оборудования, такие как электродвигатели, ТЭНы и прочее в нормальном состоянии не имеют контактов фазы с корпусом прибора, металлорукавом или бронёй кабеля. Но в случае неполадок фаза может оказаться на корпусе. Это может произойти при повреждении изоляции обмоток двигателей и трансформаторов, пробоя диэлектрического слоя ТЭНов, повреждения изоляции соединительных проводов внутри прибора и кабельных линий.

В результате на корпусе окажется опасный потенциал, простым языком: корпус окажется “под фазой”. Когда вы коснетесь его стоя босиком на плитке, бетонном и даже деревянном полу – вас ударит током. В худшем случае, это может привести к смерти.

Чаще всего такая ситуация возникает в результате частичного выхода из строя ТЭНов стиральных машин, водонагревательных баков, проточных нагревателей. А особенно ярко такое ощущается при одновременном касании стиральной машины и водопроводных и отопительных труб, или в случае с водонагревательным баком, когда вы принимаете душ или ванную вас, бьёт током.

Последняя проблема решается организацией системы уравнивания потенциалов (заземлением ванны и других металлических частей водопровода).

Если корпус поврежденного прибора заземлён – опасное напряжение стечет на землю и (или) сработает защитный прибор – устройство защитного отключения (УЗО) или автоматический выключатель дифференциального тока (дифавтомат). Мы уже рассматривали что это за приборы и как они работают в статьях ранее:

Если корпус занулён – сработает обычный автомат, так как это будет коротким замыканием на корпус (ноль в данном случае). Дифавтоматы и УЗО определяют утечку тока путём сравнения токов фазного и нулевого провода – если ток в фазе больше чем в нуле, значит ток втекает в землю, через заземляющий провод или через тело человека. Такие приборы срабатывают при дифференциальном токе (разнице токов) обычно в 10 мА и более.

Поэтому современный электрощит – это сложное устройство с большим набором коммутационных защитных приборов, а наличие заземления является обязательным во всех зданиях, построенных или отремонтированных после 2003 года. То есть в них должна быть проложена 3-проводная однофазная или 5-проводная трёхфазная электропроводка. Если вы хотите высказать своё мнение по вопросам заземления – пишите в комментариях об этом.

Что такое заземление? Как сделать и для чего нужно заземление

Заземление и приземление. Слова однокоренные. Приземление обозначает стыковку с поверхностью. Заземление – термин из сферы электроприборов и связанного с ними. Остается проанализировать какова связь с землей.

Что такое заземление

Если обсуждается связь электрооборудования с почвой, возможно, речь о заземлении. Иногда, на поверхности приборов скапливается разряд. Среди причин – нарушение поверхности проводов. Сквозь прохудившуюся изоляцию ток с техники переходит на тела прикасающихся к нему людей, животных.

Плоть становится проводником на пути электронов к земле. Зная сие, люди предлагают напряжению иной путь. Провожатым делают провод, уходящий от аппаратуры в почву. Сопротивление кожи току выше, чем у металла.

Получив выбор, высвободившийся ток переходит на сплавы. Почва, куда они ведут, отлично поглощает энергию. Особенно хорошо ток «растекается» в водоносных слоях земли.

Придумал, как сделать заземление Бенджамин Франклин. Ему принадлежит идея громоотвода. Изначально, американец прикрепил металлический прут к машинному кондуктору.

Заряд с последнего начал плавно стекать по шпилю, подобно тому, как перед грозой ток спускается по мачтам судов и шпилям церквей. Франклин был уверен в электрической природе молнии и догадался, что при высоком потенциале поля, часть электронов из него могут оттягивать на себя проводники.

Общий заряд уменьшается. Вместо искровой молнии рождается коронный разряд, тот самый стекающий и лишь слегка лучащийся. Такой не способен воспламенить окружающие предметы и опалить плоть.

Получается, с практической точки зрения контур заземления – это защита здоровья и материального имущества. Подробнее о роли отвода тока в почву расскажем в следующей главе.

Зачем нужно заземление

Если описывать ток, то это субстанция без запаха, вкуса и цвета. Прикасаясь к предмету под напряжением, человек может не знать об опасности. Искрить начинает лишь в случае короткого замыкания. Оно происходит при соединении точек электрической цепи с разными электронными потенциалами.

«Молчаливое» заземление призвано уберегать от столь же незаметного напряжения. Потенциал земли уравнивается с потенциалом корпуса электрического прибора. Однако, полностью отвести ток в землю удается лишь при низком сопротивлении на участке цепи.

Альтернативой заземлению служит зануление. Его провод подводится к трансформаторной нейтрали подстанции. При попадании фазы на прибор, происходит замыкание. Оно служит толчком к срабатыванию в сети предохранителей.

Прибор автоматически отключается. То есть, зануление дает людям сигнал о неисправностях, но напряжение остается на корпусах приборов. Нужно починить сеть, лишь потом возвращаться к эксплуатации оборудования. Актуально для промышленных объектов. Дома заземление лучше.

Зануление еще именуют рабочим заземлением. Руководствуются не столько вопросами безопасного труда, сколько подстраховкой на случай аварии. Нужно обеспечить возможность работы оборудования в экстремальных условиях.

Обычное же заземление именуют защитным. Его главная роль – спасти жизни и здоровье людей. Для удара током, кстати, мало прикоснуться к аппарату под напряжением. Нужна электрическая цепь.

В ней 3 участника – прибор, тело и земля. Если человек, к примеру, зависнет в воздухе, цепь не сложится и удар током минует. Но, как сетовала героиня повести Островского «Гроза»: — «Почему люди не летают?»

В первой главе указывалось, что еще лучше земли ток вбирает вода. Смертельными, обычно, становятся электрические дуги, формирующиеся через тело человека в мокрую почву, лужу.

Достаточно вспомнить сцены из фильмов с опусканием в воду руки с включенным феном. В общем, заземление приборов особенно важно во влажных помещениях, площадях с риском затопления.

Способность разных грунтов столь же по-разному «воспринимать» ток – это сопротивление заземления. Земля противодействует растеканию по ней электронов. Есть рамки этого противодействия. Для частных коттеджей и дач рекомендовано сопротивление в 30 Ом. На газопроводах и молниеотводах достаточно 10-ти Ом, а на телекоммуникациях – 2-4-ех.

Третьим типом заземления признан тот самый громоотвод, созданный Бенджамином Франклином. Отсутствие защиты на бытовых и промышленных приборах редко приводит к пожарам.

Температура в месте напряжения невысока. Дабы началось возгорание, нужна искра и легковоспламеняющиеся газы в воздухе. Совпадают факторы редко. При ударе же молнии точка взаимодействия с ней раскаляется до 30000 градусов. 1/5 пожаров на личных усадьбах – итог попадания небесного разряда.

Такова статистика. Поэтому, заземление в частном доме необходимо и на приборах, и на крыше в виде металлического шпиля. Как установить его, и сделать защиту на электроаппаратуре, поведаем далее.

Как сделать заземление своими руками

Шпиль громоотвода, обычно, представляет стальной стержень шириной сантиметр и длиной около 2,5 метров. Это приемник тока. Устанавливают его в верхней точке крыши. Известно, что молнии притягивают именно высотные объекты.

От приемника по стенам дома спускают катанку. Это провод заземления с круглым и широким сечением. Ведут катанку поодаль от окон и дверей. Сам заземлитель делают общим с бытовыми приборами жилища.

Иначе говоря, провода-проводники из дома и с крыши ведут к одному контуру, зарытому в грунт. Достаточно рамы из 3-ех электродов. Так называют проводники 1-го типа в контакте с ионным проводником.

Электроды для контура заземления должны быть «голыми», то есть без антикоррозийными диэлектриками. Ограничиваются лаком в местах сварки.

Нужно учесть постепенное истончение стали под действием коррозии. Поэтому, электроды берут с запасом в сечении. Есть минимальные требования. Так, ширина оцинкованного прута должна быть 6 миллиметров и больше. Минимум для прутов из черного металла – сантиметр.

Электроды в заземляющем контуре соединяют лентой из стали. Такую именуют трипсом. С электродами его сваривают. Можно сделать заземление своими руками. Важно увести контур на метр от стен и на 5 метров от пешеходных тропинок и крыльца дома.

Соответственно, удобно уводить проводники на задние стены строения и скаты крыши. Впрочем, бывают дома с несколькими входами. Важно удалить контур на 5 метров от каждого.

В частных домах удобно делать систему естественного заземления. Оно заключается в использовании для проведения тока уже имеющихся в строении элементов. По фундаменту, к примеру, напряжение может провести арматура. В общем, можно сэкономить на покупке провода и сохранить естественный вид здания. Провод, кстати, именуют искусственным заземлителем.

В многоквартирном доме система заземления подводится к щиткам. Они должны входит в контур системы. Соединение с ним происходит через шину заземления. К ней подведено много проводников. Шина позволяет выровнять потенциалы сети.

Делают элемент из железа. По сути, медь и алюминий подойдут лучше, но дороги и есть риск вырезания металла с целью сдачи в пункты приема. Сделать шину можно даже из золота, что тоже нелогично при наличии дешевого и не интересующего сборщиков сплавов железа.

Заземляющий провод, хоть в квартире, хоть в доме, должен входит в основную проводку совпадать по сечению с фазной жилой в разводке по дому. Таков стандарт. Соответственно, проводка делается трехжильной.

Одна «жила» в ней – ноль, вторая – фаза, а третья – заземление. Розетка с ним снабжена контактами. Они подведены к корпусу. Его включение автоматически «запускает» не только бег тока, но и работу заземлителя.

Износ изоляции ведет не только к коротким замыканиям. На них реагируют автоматы защиты. Чаще из системы «утекают» малые токи. На них настроено УЗО. Аббревиатура расшифровывается как «устройство защитного отключения». Однако, направляют излишки тока оба прибора в заземляющий провод, а тот уводит напряжение в грунт.

Кроме стационарного заземления бывает переносное. Его используют, как правило, на предприятиях во время отключения от тока участков сети вблизи электроустановок. Есть риск ошибочной подачи напряжения или появления наведенного тока. Под последним понимается некое перекидывание электронов с соседней линии, которая остается проводящей.

Переносное заземление – это таскаемый с собой проводник, желательно, из меди. У нее сопротивление минимально. Провод подсоединяется к токоведущей линии. Предварительно ее обесточивают. Второй конец переносного проводника подсоединяется к заземлителям. Речь хоть об естественных, хоть об искусственных отводах потока электронов.

Какой инструмент пригодится

Для искусственных заземлителей берут стальные пруты, уголки и трубы. Последние могут быть как круглого, так и прямоугольного сечения. Подойдет и бетон. У него есть электропроводный тип. Использование бетона выгодно с точки зрения устойчивости материала к коррозии.

В землю электроды загоняются кувалдой. С заводскими наборами работают отбойниками. Для соединения штырей берут латунные резьбовые муфты. Соединение проводящего провода с электродом идет через зажим. Берут стальной.

Снизить сопротивление на стыках помогает специальная паста. Она есть в электротехнических магазинах. Сваривают конструкцию, естественно, сварочным аппаратом или по старинке паяльником. Стремянка во время монтажа тоже пригождается.

Не забываем и про стальную, медную муфту, если делаем заземление в многоквартирном доме. В общем, точный набор инвентаря зависит от типа строения, его этажности, мощности сети.

Что такое заземление простыми словами

Работа современного электрооборудования недопустима без грамотно организованной защиты от случайного поражения электрическим током. Для этих целей используются специальные устройства, которые называются заземляющими. Таким образом, заземление — это преднамеренно организованная система, обеспечивающая нормальные условия функционирования электрооборудования.

О заземлении простыми словами

Само понятие «заземление» происходит от слова «земля», то есть почва или грунт, назначение которых – служить отводом для опасных токов, стекающих по специально организованной цепи. Для ее образования необходимо неразрывное соединение всех частей защитной системы, которое начинается от точки контакта корпуса заземляющего элемента и заканчивается погруженным в землю элементом заземляющего устройства (ЗУ).

Внешний контур заземления частного дома (слева). Заземление внутри помещения (справа), заземляющий проводник указан пунктирной линией.

Согласно определениям, приводимым в техдокументации, заземление это есть преднамеренное электрическое соединение металлических корпусов агрегатов со специальным заземляющим контуром. Исходя из рассмотренных фактов, можно сделать вывод, что заземлением называют преднамеренный электрический контакт защищаемого оборудования с грунтом.

Требования к заземлению

После того как разобрались с тем, что является определением самого понятия заземления – можно перейти к тем категориям и нормам, которые вводятся действующими стандартами. Согласно ПУЭ к заземляющему устройству в первую очередь предъявляются следующие требования:

• назначение ЗУ – эффективно отводить опасные токи в землю, для чего в их конструкции предусмотрен целый набор проводников и металлических прутьев;
• заземлению подлежат все части электроустановки, включая металлические дверцы щитов;
• суммарное переходное сопротивление контактов в системе заземления не должно превышать 4-30 Ом;
• при ее обустройстве в распределенных нагрузках обязательно использование системы выравнивания потенциалов (ее назначение – устранить неравномерность распределения напряжений).

Дополнительная информация: Поскольку основное назначение заземления состоит в обеспечении безопасности работающего с оборудованием персонала – при его эксплуатации особое внимание уделяется надежности функционирования.

Качество его работы обеспечивается целым комплексом профилактических мероприятий и периодически организуемых испытаний.

Почему человека бьет током

Для того чтобы ответить на поставленный вопрос потребуется ознакомиться с неисправностями, периодически возникающими в действующем электрооборудовании. Дело в том, что в процессе его длительной эксплуатации возможно разрушение изоляции и появление контакта оголенного провода силового питания с корпусом электроустановки.

Если у эксплуатируемого оборудования нет заземления – это угрожает работающему с ним оператору ударом тока (фото слева). Подобный эффект возникает при случайном соприкосновении тела человека с токопроводящими частями стиральной машины или ванны, например.

Принцип работы заземления

После ознакомления с определением заземляющих систем и предъявляемым к ним требованиям следует разобраться, что такое заземление и для чего оно предназначается. Для этого, прежде всего, следует знать, что ноги человека через железобетонный пол всегда в какой-то мере контактируют с землей.

При касании человеком корпуса оборудования, находящегося под воздействием высокого потенциала, ток протекает через его тело и ноги в землю, то есть он является звеном в этой цепочке.

Обратите внимание: Опасными для человека являются даже небольшие токи, а при достижении ими величины 100 мА возможен смертельный исход.

Для того чтобы понять, как работает заземляющая система – следует учесть, что корпус электрооборудования через набор проводников и металлических штырей соединяют с грунтом (заземляют). Благодаря этому преднамеренному соединению критичный для человека потенциал снижается до безопасного уровня. При этом аварийные токи «стекают» через заземленный корпус на землю, минуя человеческое тело.

Из чего состоит конструкция заземляющего устройства

Сначала следует познакомиться с теми элементами, которые входят в состав его конструкции. Типовой заземляющий контур представляет собой сооружение из трех стальных заземлителей, вбитых в землю по углам траншеи, вырытой на глубину примерно 0,7-0,8 метра. Заземлителями могут быть стальные уголки или омедненные прутки.

Длина погруженной в почву части заземлителей должна быть не менее 2,5 метров. Точные значения этих параметров выбираются с учетом характера грунта в месте обустройства контура и климатических условий в данной местности. Подробно о заземляющем контуре и его монтаже вы можете узнать в нашей статье «Контур заземления, что собой представляет и как он работает».

Выступающие из земли на 10-15 см части стальных заготовок свариваются между собой металлическими пластинами шириной 40 мм (толщиной не менее 4-х мм). В верхней части одного из вертикальных электродов устраивается контактная зона в виде наваренного на него болта с резьбой. На ней посредством гайки крепится конец идущей от корпуса заземляемого прибора медной шины, сечение которой не должно быть менее 6 кв.мм.

Дополнительная информация: Для снижения сопротивления цепи стекания аварийного тока это соединение иногда делается сварным.

По завершении основных работ траншея с размещенной в ней конструкцией засыпается откинутой ранее землей, из которой удаляются камни и ненужный мусор.

Согласно требованиям ПУЭ любая заземляющая система должна соответствовать техническим нормативам в части предельно допустимого сопротивления току утечки. Его величина должна быть:

1. менее 8 Ом в промышленных сетях с фазным напряжением 220/127 Вольт;
2. менее 4 Ом для линейных напряжений 380 Вольт;
3. не более 30 Ом в бытовых сетях (этот показатель считается предельно допустимым).

Прокладываемая от конструкции ЗУ медная жила вторым своим концом фиксируется на специальной планке, монтируемой на распределительном щитке объекта (дома, в частности). Ее называют главной заземляющей шиной (ГЗШ), а предназначается она для сборки всех защитных проводников в одном месте. Медные жилы расходятся от нее непосредственно к потребителям (через розетки к корпусам приборов).

Естественное и искусственное заземление

Естественное заземление – это предмет или сооружение, которое имеет надежный контакт с землей в силу выполняемых им функций. К этой категории можно отнести:

• водопроводные и отопительные трубы, проложенные непосредственно в земле;
• любые металлические конструкции и их элементы, имеющие хороший контакт с почвой;
• оболочки сварочных и подобных им кабелей;
• металлические закладные и шпунты и т.п.

Стоит заметить! На обустройство функционального заземления в этом случае не потребуется специальных усилий, так как элементы естественного заземлителя уже готовы к подключению заземляющих проводников.

В ситуации, когда такие системы найти не удается – приходится заниматься монтажом самодельных ЗУ.

Искусственным заземлением считается преднамеренно организованный электрический контакт двух тел, одним из которых является защищаемый прибор, а вторым – так называемый «заземляющий контур». Эта его составляющая представляет собой специальную распределенную (иногда – точечную) конструкцию на основе металлических стержней, размещаемых глубоко в земле.

Как правило, в качестве вертикально забиваемых электродов применяются стальные прутки диаметром до 12 мм, имеющие длину не менее 2,5 метра. Для обустройства горизонтальных перемычек, обеспечивающих электрический контакт двух тел, берутся металлические уголки 50x50x6 мм и длиной 2,5-3 метра (их можно заменить трубами диаметром порядка 6 мм и более).

Для чего нужно заземление Видео

Чтобы разобраться в том, зачем нужно заземление в доме – придется ознакомиться с его основным назначением. Как уже отмечалось в ранее представленном разделе, заземление служит для защиты человека от опасного потенциала, случайно оказавшегося на корпусе действующего оборудования. С порядком его работы и назначением проще всего ознакомиться на многочисленных примерах, представленных на видеороликах.

В заключение отметим, что понимание назначения заземления поможет сберечь здоровье работающих с электрооборудованием людей.

{SOURCE}