Уравнивание и выравнивание потенциалов в чем отличие

Портал о стройке

Что такое уравнивание потенциалов

Если коротко, то уравнивание потенциалов это соединение токопроводящих элементов здания, чтобы не создать разность потенциалов в зоне одновременного прикосновения человеком разных металлических конструкций и корпусов. Разберемся подробнее.

Что такое потенциал и для чего его нужно выравнивать

Для того чтобы разобраться с системой уравнивания потенциалов давайте коротко вспомним, что такое электрический потенциал, а как следствие что такое электрический ток. Для примера возьмем любой электрический проводник. Например, электрический провод.

В «спокойном» состоянии любой проводник имеет равномерное распределение электронов, как положительных, так и отрицательных, по всей своей внутренней структуре.

Если подсоединить проводник к устройству, которое создает на одном своем полюсе недостаток электронов, а на другом полюсе их избыток, все электроны нашего проводника начнут направленное движение, чтобы выровнять этот недостаток и избыток. То есть прийти опять в «спокойный» режим. Такое направленное движение электронов и есть электрический ток, а создаваемый на полюсе проводника избыток или недостаток электронов называется отрицательным и положительным электрическим потенциалом

Разница электрических потенциалов на полюсах приводит к возникновению электрического тока. Если разница потенциалов не меняется и электроны двигаются в одном направлении, то ток называется постоянным. Если положительный и отрицательный потенциал часто меняются местами, то ток называется переменным. В наших электрических сетях потенциалы меняются с частотой 50 раз в секунду. Что и создает в наших электрических цепях переменный электрический ток с частотой 50 Герц.

Немного вспомнив об электрическом токе, вернемся к системе уравнивания потенциалов

При рабочем режиме электрический ток «бегает» по проводнику находящемуся в изоляции от одного электрического потенциала к другому меняя направлении 50 раз в секунду. Все металлические изделия, которыми напичкано наше жилье, да и любое другое помещение и по которым не должен протекать ток имеют в идеале нулевой электрический потенциал.

Таких потенциальных проводников в помещениях и зданиях много. В стены вмурована железная арматура, в систему водоснабжения обязательно входят металлические водопроводные трубы. Системы вентиляции, кондиционирования, молнезащиты, отопления также включают металлические конструкции. Да и сама бытовая техника, работающая от электричества, имеет металлические элементы конструкции. Но это в идеале.

Предположим, что где-то в соседней квартире в результате аварии токоведущий провод коснулся батареи отопления. Ток «растекся» по всей системе отопления и изменил электрический потенциал на вашей батареи.

Что может произойти дальше?

Вы находитесь на полу или в обуви, которые не проводит электрический ток. Ничего не будет. Вас ток не ударит.
Вы находитесь на заземленном полу. Удар тока неизбежен. Для защиты от такого поражения служит устройство защитного отключения (УЗО).
Вы находитесь на непроводящем полу и при этом касаетесь одновременно батареи под напряжением и рядом проходящей трубы. Труба и батарея находятся с разными электрическими потенциалами, и ток благополучно потечет через вас. Удар тока неизбежен.

Вот для защиты от последнего поражения электрическим током защищает система уравнивания потенциалов. Если соединить все металлические конструкции и изделия в помещении, которые не должны быть под напряжением, то в случае аварии все они будут находиться под одинаковым потенциалом. И даже если на всех трубах в квартире будет 220 вольт, вас током не ударит. Правда, при одном условии: вы должны стоять на изолированной поверхности.

Для визуального примера вспомните птичек сидящих на высоковольтных неизолированных линиях электропередач.

Обязательное условие для монтажа системы уравнивания потенциалов

Важно! Обязательно перед монтажом системы уравнивания потенциалов (СУП), нужно выяснить, по какой системе сделано ли в доме заземление. Если по системе TN-C., то делать систему уравнивания потенциалов нельзя! Это опасно для жизни всех ваших соседей, которые не сделали СУП.

Система заземления TN – C предполагает объединение нулевого рабочего проводника( N ) и защитного проводника( PE ) в одном проводе.

Система уравнивания потенциалов (СУП)

Соединение на входе в здание нижеперечисленных проводящих элементов называется главной системой уравнивания потенциалов. Соединяются они на входе в здание, во вводном распределительном устройстве (ВРУ) или рядом с ним:

Магистральный защитный проводник( PE или PEN проводники);
Магистральный заземляющий проводник;
Стальные коммуникационные трубы в здании и между зданиями (холодный и горячий водопровод. газ, отопление, канализация);
Все металлические части строительных конструкций, централизованные системы вентиляции и кондиционирования, а также молниезащиты

Соединяются они на специальной главной заземляющей шине (ГЗШ) или зажиме.

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП)

Система дополнительного уравнивания потенциалов объединяет, одновременно доступные к прикосновению, открытые токопроводящие части, сторонние проводящие части, а также нулевые защитные проводники всего оборудования, включая штепсельные розетки.

Делается система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) в зонах с опасной окружающей средой.

Система дополнительного уравнивания потенциалов (ДУП) обязательна для ванных комнат. Если в системе нет оборудования с подключенными нулевыми защитными проводниками к системе уравнивания потенциалов, то дополнительную систему уравнивания потенциалов нужно подключить к проводнику PE зажима на вводе.

Важно! Система уравнивания потенциалов в ванной, а также саунах и банях является дополнительной системой (ДУП), именно дополняющей основную систему уравнивания потенциалов (СУП). Устраивать в этих помещениях местную систему уравнивания потенциалов, не связанную с общей системой уравнивания потенциалов Запрещено!

Как устроить систему дополнительного уравнивания потенциалов в ванной (ДУП)

Коротко. Чтобы устроить систему дополнительного уравнивания потенциалов в ванной нужно в распределительном сантехническом шкафу установить пластиковую электромонтажную распределительную коробку с клемником. Называют ее коробка дополнительного уравнивания потенциалов, КДУП или КУП. Размер коробки стандартный.

От шины PE (заземляющий/зануляющий проводник) расположенной в квартирном щитке проложить медный провод марки ПВ3-1х6 мм 2 до коробки дополнительного уравнивания потенциалов (КУП). От шины, установленной в КДУП отдельными проводами ПВ3-1х2,5 мм 2 соединяем все, что нужно объединить в системе дополнительного уравнивания потенциалов. Пример на рисунке ниже. Провода уравнивания потенциалов прокладываются в гофре.

Система выравнивания потенциалов

По законам физики каждый проводник обладает определенным электрическим потенциалом. Но сам по себе он не опасен, а опасность несет разность потенциалов между различными металлическими предметами. И чем эта разница выше, тем выше риск поражения электрическим током.

Выравнивание потенциалов и его назначение

Разность потенциалов может быть вызвана различными явлениями: атмосферные перенапряжения, блуждающие токи, статическое электричество и т. п. Но особо опасны случаи возникновения утечек тока из электропроводки через металлические предметы в доме или корпуса электроприборов. Например, Вы находитесь в ванной и, прикасаясь к металлической водопроводной трубе, получаете поражение электрическим током, потому что у трубы другой потенциал, вызванный утечкой тока через нее из-за повреждения изоляции электропроводов в квартире этажами ниже.

Так вот, что бы избежать возможности возникновения разности потенциалов все металлические трубы, корпуса бытовой техники, светильников и т. д. соединяются металлическими проводниками между собой. В результате возникающей между ними электрической связи- у всех металлических предметов потенциал становится одинаковой величины.

Но только этого недостаточно, необходимо так же энергию электрического тока, возникающую в непредвиденных обстоятельствах отвести безопасно в землю, поэтому все металлические части объединяются проводами на шине заземления и дополнительно на нее проводится проводник с шины заземления PE электрощита.
Если этого не сделать, то например в случае пробоя изоляции и если на корпусе стиральной машины появится фаза, то человека ударит током не при соприкосновении с другими металлическими предметами, а с любым из них, стоя на земле. То есть возникнет электрическая цепь, проходящая через тело человека на землю. А если же все предметы заземлены через шину PE электрощита, тогда ток пойдет по пути наименьшего сопротивления через заземляющий проводник. А через человека пройдет пропорционально его достаточно большому сопротивлению- безопасной величины ток.

В многоквартирном доме обязательно выполняется при строительстве основная система выравнивания потенциалов. В подвале и на крыше все металлические лестницы, двери, трубы, металлоконструкции, корпуса электрощитов и т .д. заземляется.
Но к сожалению, эта связь может обрываться или быть не эффективной по законам электротехники из-за длинных расстояний, поэтому в каждой квартире делается обязательно дополнительная система уравнивания потенциалов.

Схема выравнивания потенциалов

Ввиду того, что ванная относится к особо опасному типу помещений по электробезопасности из-за влажных условий и концентрации там металлических труб, именно в ней или сразу возле нее в санузле ставится пластиковая коробка с шиной. Под болтики шины заземления и зажимаются все проводники, подключенные на болтовое соединение или хомут ко всем металлическим частям ванной.

Внимание, на каждый металлический предмет ведется от коробки отдельный проводник- нельзя подключать одним проводом последовательно несколько металлических частей. В исключительных случаях можно сделать лишь одно последовательное соединение, но без разрыва проводника.

Необходимо соединять вместе отдельными проводами не только корпуса ванной, светильников, водопроводных труб и отопления, но и заземляющие контакты розеток и коробку металлических дверей в ванной.

Как правило, коробка с шиной заземления устанавливается либо в ванной, но чаще- в санузле за зашивкой труб, там проходящих. Доступ к ней как и счетчикам воды всегда можно получить через дверцу в зашивке.

По современным требованиям по междуэтажному стояку с трубами ведется дополнительно заземленная полоса шириной 50 миллиметров или оцинкованная проволока диаметром не менее 6 мм, к которой отдельным медным проводником подключается коробка выравнивания потенциалов. Благодаря этому создается кольцо между электрощитом и заземлителем дома, а это двойная надежность.

Как сделать дополнительную систему выравнивания потенциалов

Систему выравнивания потенциалов легко будет сделать самостоятельно в своем частном доме или квартире, не обращаясь к специалистам.
Пошаговая инструкция:

Устанавливаем коробку с шиной заземления.
Прокладываем и подключаем с шины PE заземления электрощита медный провод в изоляции сечением 4 или 6 квадратных миллиметров.
Прокладываемв штробе отдельные провода сечением 4 кв. мм. от коробки к светильникам, розеткам, ванне, трубам и другим металлическим предметам в ванной комнате.
Прикручиваем под болтики провода в коробке.
Подключаем проводники к ванной, светильникам и розеткам под специальные болты, на них расположенные. К трубам присоединения делаем при помощи обхватывающих хомутов. Покупайте только оцинкованные, что бы избежать коррозии в будущем.

Вот и все готово! Раз в год или несколько лет проверяйте надежность и подтягивайте все контакты.

Коробка уравнивания потенциалов

Для того чтобы понять, как осуществляется выравнивание потенциалов, надо разобраться с понятием потенциалы и разницы между ними.

Схема подключения уравнивания потенциалов

Что такое электрический потенциал и разница потенциалов

Для наглядности можно рассмотреть доходчиво на простом примере две металлических монеты, которые нагреть до разных температур:

ΔТ = 100 – 70 = 30 ̊С – разница температур будет в 30 градусов.

Если соединить монеты, тепло начнет перемещаться: более нагретая – будет отдавать тепло и остывать, менее нагретая – принимает тепло, разогревается больше. Таким образом, происходит теплообмен до выравнивания температуры на двух монетах.

В нашем случае рассматривается электрический потенциал, монеты или другие предметы можно зарядить электрическим зарядом, в этом случае будет перемещаться не тепло, а заряженные частицы от большего заряда к меньшему заряду, произойдет выравнивание потенциалов до сбалансированного состояния зарядов. Таким образом, временно возникает электрический ток.

В международной системе измерения СИ электрический потенциал измеряют как работу электрического поля по перемещению положительного заряда из определенной точки магнитного поля на бесконечно удаленное расстояние.

Величина потенциала измеряется вольтами:

Дж – энергия магнитного поля, измеряется в Джоулях;
Кл – величина заряда, измеряется в Кулонах;

Разница между потенциалами двух зарядов, как в случае с нагревом монет, будет:

ΔВ = 100В – 70В = 30В.

Разность потенциалов уравнение

Разницу потенциалов в электрических цепях между двумя токопроводящими поверхностями, чаще всего это бывают провода, корпуса электроустановок, водопроводные тубы, шины заземления, называют напряжением и обозначают буквой «U».

Не вдаваясь в подробности физических процессов, принимается за аксиому, что в промышленных электрических цепях за объект с абсолютно нулевым потенциалом принимается земля. Поэтому напряжение в цепи измеряется относительно заземляющего контура.

Разность потенциалов в сети и угроза для людей

На рабочих местах в офисах, на производственных линиях большое количество электрооборудования. Оно имеет металлические корпуса для экранирования элементов схем от побочных электромагнитных наводок, которые отрицательно влияют на работу оборудования. Заводские станки на производстве по причине производственных условий имеют прочные металлические корпуса и много другого оборудования внутри. Все корпуса обязательно заземляются на общий контур заземления. Промежуточным элементом между общей шиной заземления и элементами, подлежащими заземлению, может быть шина уравнивания потенциалов.

Одним из вариантов, который активно применяется потребителями, считается шина дополнительного уравнивания потенциалов шдуп. Коробки серии шдуп у4 имеют эстетичный вид и удачно вписываются в интерьер.

При замыкании токоведущих частей в приборе на корпус через него начинает проходить ток. Это может произойти при механических повреждениях, деформации металлических листов корпуса или смещения отдельных элементов внутри прибора. Иногда перетирается изоляция проводов, и возникает утечка тока на корпус или короткое замыкание. Когда контакты заземления надежны, сработает защита, или отдельные элементы прибора выйдут из строя, линия будет обесточена. В этих случаях угроза поражения электрическим током исключается. Возникающие токи через корпус будут уходить на заземляющий контур, при нарушении заземления, ненадежных контактах на шинах или корпусах, обрывах заземляющих проводников возникает угроза для работающего персонала.

Если коснуться неисправного прибора без заземления, токи на корпусе начинают протекать через человеческое тело. Особенно опасна ситуация, когда прикосновения происходят в двух точках: незаземленного прибора и любого заземленного элемента интерьера, металлического пола, соседнего прибора, батареи, шины заземления или другого объекта. В этом случае тело человека исполняет роль нагрузки, через которую протекает ток на землю.

Пример поражения током в левой части и защита, когда произведено выравнивание потенциалов, в правой части

Напряжение (разность потенциалов) при коротком замыкании фазы на корпус будет равно 220В. При повреждении изоляции проводов оно может быть меньше, это зависит от того, насколько изоляция сохранила свои диэлектрические свойства. Переменное напряжение выше 42В уже может представлять угрозу для человеческой жизни.

Места прикосновений имеют большое значение, некоторые варианты, когда маршрут протекания тока идет через сердце, считаются наиболее опасными, могут привести к смертельному исходу:

Через грудь и руки;
Через руки в ноги;
Особенно опасен маршрут через левую руку, сердце и правую или левую ногу.

В бытовых условиях частного дома или квартиры опасность от разности потенциалов возникает в помещениях с повышенной влажностью. В ванной комнате и на кухне сосредоточено большое количество электрической бытовой техники:

Стиральные машины;
Микроволновая печь;
Холодильник;
Нагревающий котел и другая техника.

Большую опасность представляют электрические приборы, находящиеся рядом с трубами водоснабжения или отопления, совмещающие функции электрического оборудования с циркуляцией воды. Вода является хорошим проводником электрического тока, при плохом заземлении стиральная машина, струя из крана, раковина или ванна могут бить током.

Вариант схемы подключения объектов к шине выравнивания потенциалов

Важным моментом является то, что заземление электрических цепей металлических конструкций, канализации, водоснабжения, отопления имеет отдельные несвязанные контура. Даже если все они уходят в землю, то имеют различные сопротивления заземления. Когда не установлена дополнительная система уравнивания потенциалов между фазой, контуром заземления, системами отопления и водоснабжения, будет разное напряжение. Это создает между ними разность потенциалов, при утечке тока с фазы на любую из коммуникаций. Напряжение можно замерить обычным мультиметром в режиме измерения переменного напряжения на пределе 200 или 750 В.

Например:

Между фазой и отоплением – 180 В;
Фаза – водоснабжение – 120В.

При таком раскладе при неисправной стиральной машине без заземления при соприкосновении с корпусом и металлической водопроводной трубой через тело пройдет переменный ток напряжением 120В. Даже между водопроводом и контуром отопительной системы будет:

U (отопление – водопровод) = 180В – 120В = 60В, это вполне достаточно чтобы травмировать человека током при прикосновении к этим коммуникациям одновременно.

В современных условиях металлические трубы в многоквартирных домах меняют на пластиковые отдельными участками. Самая плохая ситуация, когда соседи сверху и снизу заменили, а на промежуточном этаже остались металлические конструкции, они никак не замкнуты на землю. В этом случае напряжение:

Фаза – водоснабжения может быть еще меньше 20-30В, казалось бы, хорошо, это не смертельно;
Но при утечке разница потенциалов отопление – водоснабжения будет еще больше 180В-30В = 150В.

К сведению. Для того чтобы дополнительная система уравнивания потенциалов была эффективна, в электрических сетях на различных объектах используется коробка уравнивания потенциалов.

Конструкция и подключение коробки уравнивания потенциалов (КУП)

Что такое уравнивание потенциалов? По своей сути, коробка для выравнивания потенциалов (КУП) представляет собой обычное коммутационное устройство: в пластиковом корпусе крепится латунная шина с отверстиями под болтовое крепление проводников. Выравнивание потенциалов конструкцией различных коммуникаций осуществляется подключением их к единому контуру заземления, который работает как уравнитель электрических потенциалов.

Внешний вид коробки модели шдуп у4

КУП рекомендуется устанавливать в ванной комнате, на кухне, где проходят стояки различных сантехнических коммуникаций, при этом обеспечивается беспрепятственный доступ к ней.

Дополнительная система выравнивания потенциалов ДСУП имеет несколько вариантов коробок, одна из наиболее эффективно используемых – куп2603. Они очень удобны, в моделях куп2603 и куп куп2603 1 хорошо сочетается цена и качество, поэтому они так популярны у потенциальных покупателей. Удачный вариант для различных вариантов ДСУП.

Пример подключения труб к шине КУП

На шину коробки в ДСУП подключается вся доступная к прикосновению в помещении бытовая электротехника.

Обратите внимание! Система уравнивания потенциалов по ПУЭ (правила устройства электроустановки) издание №7 п. 7.1.88 требует в ванной комнате все токопроводящие конструкции различных коммуникаций, выходящих за пределы помещения, подключать на шину КУП. Над нагревательными элементами пола, залитыми в бетон, закладывается металлическая сетка, которая также подключается к КУП.

Примерный перечень подключаемых элементов:

Шина РЕ заземления в РЩ как элемент заземляющего контура;
Металлическая труба водоотвода (канализация);
Трубы водопровода холодного и горячего стояков;
Все отводы заземления бытового электрооборудования;
Трубы отопительной системы;
Металлический корпус ванной и раковины.

Пример подключения ванны к шине КУП

Все соединения ДСУП рекомендуется осуществлять проводом ПВ 1х4 с ПВХ изоляцией желто-зеленого цвета.

После выравнивания потенциалов с помощью ДСУП напряжения между конструкциями различных коммуникаций не будет, следовательно, при прикосновении к ним нет оснований опасаться ударов электрическим током.

Видео

{SOURCE}

Читать еще: Установка узо в частном доме

Оценка статьи:

Загрузка...