Зачем нужно заземление дома и как его рассчитать, не обращаясь к специалистам

16941
  Электрика    Сергей Юшков   Чтение займет 12 мин.  Скачать в PDF  
Для заземления электрооборудования необходимо воспользоваться специальными формулами, которые помогут рассчитать показатель заземления и получить результаты сопутствующих расчётов

Рассчитать заземление – конечно, важная задача. Но давайте поставим вопрос по-другому: а нужно ли оно вообще? Зачем горбатиться и искать себе лишних приключений, если и без этой канители в доме есть электричество, если работают все электроприборы и жизнь идет своим чередом?




Заземление частного дома: не лишняя ли это забота?

Таким вопросом задаются многие начинающие домохозяева. Наш ответ наверняка вас не удивит: заземление – забота далеко не лишняя. Более того, заземление это необходимость! Попытаемся эту необходимость обосновать, не отсылая вас к нормативным документам и не жонглируя специфическими терминами.

Прежде всего, вероятно, необходимо понятным языком сказать, что же такое заземление.



Итак, заземление – это соединение с помощью проводника корпусов имеющегося в доме электрооборудования со спрятанным в земле заземляющим контуром.

Заземление

Такова стандартная структура устанавливаемого в доме заземления

Заземление чаще всего материализовано в виде медного провода Ø10 мм и более или пластины из стали. Эти элементы соединяются с электрощитком, куда подходят кабели от всех розеток, светильников и других потребителей электрической энергии.

Основная задача заземления – обезопасить жизнь людей.

Многие из нас знакомы с ситуацией, когда простое касание, например, старого холодильника или электроплитки сопровождается весьма ощутимым ударом тока. Случается это лишь в старых домах, где имеются всего лишь две фазы, а прокладываемый сейчас повсюду защитный провод отсутствует. Током же бьет из-за плохого состояния изоляции электроприборов, что обусловливает появление на их корпусе определенного электрического потенциала (напряжения).

Касаясь рукой такого бытового прибора, вы превращаетесь в своеобразное «заземление», и через ваше тело пробегает ток. При наличии в домашней электропроводке третьего защитного провода ток, обусловленный плохой изоляцией старого холодильника, пойдет именно через этот проводник, поскольку сопротивление провода несравнимо меньше электрического сопротивления вашего тела.

Заземление в частном доме необходимо и для того, чтобы защитить электроприборы. Из школьных учебников мы знаем, что зачастую люди являются носителями статического электричества. Ток при возникающих при этом разрядах бывает минимальным, а напряжение может достигать значительных величин, опасных для нежной электроники, которая в большинстве случаев присутствует в электроприборах.

Одно из проявлений наличия статического заряда в теле человека

При наличии заземления статический заряд, имеющийся как в теле человека, так и в корпусе домашних приборов, без труда отводится в землю.

Так что заземление – забота вовсе не лишняя. Обустраивать его надо обязательно. Однако максимальная эффективность заземления может быть обеспечена лишь тогда, когда оно правильно рассчитано. Именно об этом мы и поведем в продолжении нашей статьи.



Зачем же нужен расчет заземления?

Необходимость для расчета заземления обусловлена тем, что точно должно быть определено сопротивление контура заземления, который сооружается, а также его размеры и форма. Контур, предназначенный для заземления, должен состоять из заземляющего проводника, а также вертикальных и горизонтальных заземлителей. Непосредственно в почву, на достаточно большую глубину, вбиваются вертикальные заземлители.

А вот горизонтальные заземлители, при правильном монтаже, должны соединять между собой, заземлители вертикальные. Далее необходимо установить заземляющий проводник, который будет соединять контур заземления с электрощитом.

Непосредственно от сопротивления заземления зависят не только количество заземлителей, но и их размеры. Учтено должно быть и расстояние между ними, а также удельное сопротивление грунта.



Как выполняется расчет заземления

Безопасная величина напряжения соприкосновения – основная цель заземления. При правильно выполненных работах по заземлению, опасный потенциал электроэнергии уходит в землю. Что даёт возможность безопасной эксплуатации каких-либо электроприборов человеком.

От сопротивления заземляющего контура зависит величина стекания тока непосредственно в землю. Величина потенциала электроэнергии, которая может быть опасна для человека, будет тем меньше, чем меньше будет установлено.

Распределение опасного потенциала, а также величины при сопротивлении тока, который растекается, — это основные требования для заземляющих устройств.

Показатель определения сопротивления растекания тока заземлителя и есть основа расчета защитного заземления. Непосредственно сопротивление тогда установлено правильно, а значит и эксплуатация электрооборудования безопасна, когда выверены все размеры и количество проводников, которые заземлены, а их расположение произошло на безопасную глубину проводимости грунта.

То, что нужно для расчета заземления

  1. Проведение точных замеров заземлителей – это основные условия для правильного сооружения заземляющих устройств.
  2. В качестве заземлителя могут быть использованы уголок, полоса и круглая сталь. Их минимальные размеры следующие:
  • — уголок – 4 мм2 / 4 м2;
  • — сталь круглая – 10;
  • — полоса – 4 /12. Не больше 48 мм2 должна быть её площадь;
  • — труба стальная. Толщина одной её стенки может быть на уровне или меньше 3,5 миллиметров.

    Исходные данные для расчета заземления

  1. 2. Длина стержня, который применяется для заземления, должна быть на уровне 2 метров, но можно и 1,5.Длина заземляющего стержня
  2. 3. Соотношение длины между стержнями и является основой для определения их расстояния. Если а – это расстояние, то

а = 1хL;

а = 2хL;

а = 3хL.

Расстояния между заземляющими стержнями

Заземляющие стрежни могут быть размещены в виде треугольника, квадрата и какой-нибудь ещё геометрической фигуры, а также просто в ряд. Её выбор должен быть обусловлен наличием площади, которая позволяет его выполнить, а также простотой монтажа при заземлении стержней.

Какую цель имеет расчет защитного заземления?

Определение количества заземляющих стержней, а также длины полосы, которая должна их соединять, – основная цель для расчета заземления.

Примерный расчет заземления

Для одного вертикального стержня – заземлителя сопротивление растекания тока должно рассчитываться так:

R = P / 2 • (1n• (2 L / d) + 0, 5 1n (4T + L / 4T – L)).

В этой формуле символы имеют следующие обозначения:

Р – удельное сопротивление грунта в эквиваленте, измеряется в Ом / м;

L – длина для стержня, указывается в метрах;

d – диаметр стержня, показатель измеряется в миллиметрах;

Т – расстояние от середины стержня до поверхности земли.

Эта формула должна применяться при заземлении в простой грунт. Когда же подобные работы предстоит выполнять в грунте неоднородном, двухслойном, то применима следующая формула:

P = Ψ • ρ1 •p2 • L / ( p1 • (L – H + t) = p2 • (H – t)), где

Ψ – климатический коэффициент. Его показатель не может быть абсолютным и зависит он от сезона.

ρ1 – сопротивление, признанное удельным, в верхнем слое грунта.

ρ2 – сопротивление, признанное удельным, в нижнем слое грунта.

Н – толщина, которую имеет верхний слой грунта.

t – глубина траншеи, на которую будет расположен вертикальный заземлитель.

В любом случае заземлитель должен быть расположен на глубину не меньше 70 сантиметров. А ещё при расчёте удельного сопротивления грунта необходимо учитывать его влажность, стабильность сопротивления заземлителя и то, в каких климатических условиях проходит заземление.

ТАБЛИЦА 1

Удельное сопротивление грунта при заземлении.

                       ГРУНТ                      СОПРОТИВЛЕНИЕ
Чернозем, другая почва                                  50
Торф                                  20
Глина                                  60
Песок с грунтовыми водами до 5 метров                                  500
Песок с грунтовыми водами глубже 5 метров                                  1 000
Супесь                                  150

Глубину для горизонтального заземлителя находят по формуле:

T = (L / 2) + t

Что обозначают символы, смотри выше.

Необходимо проводить заземление так, чтобы через верхний слой полностью проходил заземляющий стержень, а через нижний – лишь частично.

ТАБЛИЦА 2

Сезонный климатический коэффициент сопротивления грунта и его значение

Тип электродов для заземления                 Климатическая зона
     I        II      III    IV
Вертикальный или стержневой 1,8 / 2 1,5 / 1,8 1,4 / 1,6 1,2 / 1,4
Горизонтальный или полосовой 4,5 / 7 3,5 / 4,5 2 / 2,5 1,5
         Климатические признаки зон
Самая низкая температуры за многие годы в январе — 20°С + 15°С — 14 °С + 10 °С — 10 °С 0 °С 0 °С + 5°С
Самая высокая температура за многие годы в июле + 16 °С + 18 °С + 18 °С + 22 °С + 22°С + 24 °С + 24°С + 26 °С

Количество стержней, которое необходимо для заземления без учёта сопротивления, можно узнать по следующей формуле:

n = R • Ψ / R н

В этой формуле помимо традиционных обозначений, новый символ R н – это то сопротивление растеканию от тока устройства, подлежащего заземлению, которое обусловлено нормой и определяется относительно нормативных актов о правильной эксплуатации всего электрического оборудования.

ТАБЛИЦА 3

Значение сопротивления заземляющих устройств, которое наиболее допустимо

Электроустановка и её характеристика  Сопротивление грунта, удельное  Сопротивление устройства заземляющего 
Нейтрали трансформаторов и генераторов, которые присоединяются к заземлителю искусственному. Заземлители повторные с нулевым приводом, расположенные в сетях нейтралью, которая заземлена на напряжение.
                     220 / 127 В До 100 Ом • м 60
Свыше 100 Ом • м 0,6 • ρ
                       380 / 220 До 100 Ом • м 30
Свыше 100 Ом • м 0,3 • ρ
                       660 / 380 До 100 Ом • м 30
Свыше 100 Ом • м 0,3 • ρ

По следующей формуле можно рассчитать для заземлителя горизонтального сопротивление растекания тока:

R = 0, 366 (P • Ψ / Lг • ηг) •Lg (2 • Lг2 / b • t), где

– длина заземлителя,

b – ширина заземлителя.

ηг – коэффициент спроса заземлителей горизонтальных.

Количество заземлителей помогает найти длину горизонтального заземлителя:

Lг = a • (n – 1)

Так рассчитывается длина заземлителей, расположенных в ряд.

Lг = а

Эта формула актуальна для заземлителей, расположение которых выполнено по контуру.

В обеих формулах а – расстояние между стержнями заземляющими.

Учитывая сопротивление растеканию тока заземлителей, расположенных горизонтально, можно рассчитать и сопротивление вертикального заземлителя. Формула здесь следующая:

R = Rr • Rh / ( Rr – Rh)

Для определения полного количества вертикальных заземлителей есть формула:

n = R0 / Rb • ηв, где

ηв – специальный коэффициент спроса вертикальных заземлителей.

ТАБЛИЦА 4

Определение коэффициента спроса вертикальных заземлителей

Для заземлителей горизонтальных Для заземлителей вертикальных
Число электродов  По контуру Число электродов  По контуру
Соотношение между электродами и их длиной a / L Соотношение между электродами и их длиной a / L
   1      2      3      1      2    3
       4 0,45 0,55 0,65      4 0,69 0,78 0,85
       5 0,4 0,48 0,64      6 0,62 0,73 0.8
       8 0,36 0,43 0,6        10 0,55 0,69 0,76
       10 0,34 0,4 0,56        20 0,47 0,64 0,71
       20 0,27 0,32 0,45        40 0,41 0,58 0,67
       30 0,24 0,3 0,41        60 0,39 0,55 0,65
       50 0,21 0,28 0,37        100 0,36 0,52 0,62
       70 0,2 0,26 0,35
     100 0,19 0,24 0,33
Число электродов                    В ряд Число электродов                В ряд
                   a / L                a / L
   1      2      3      1      2    3
   4 0,77 0,89 0,92      2      0,86 0,91 0,94
   5 0,74 0,86 0,9      3    0,78 0,87 0,91
     8 0,67 0,79 0,85        5    0,7    0,81 0,87
     10 0,62 0,75 0,82        10    0,59    0,75 0,81
     20 0,42 0,56 0,68        15    0,54    0,71 0,78
     30 0,31 0,46 0,58        20    0,49    0,68 0,77
     50 0,21 0,36 0,49
     65 0,2 0,34 0,47

Влияние друг на друга токов растекания одиночных заземлителей, когда последние расположены в различном порядке, как раз и показывает коэффициент использования. При соединении, которое происходит параллельно, токи растекания одиночных заземлителей взаимно влияют друг на друга. Сопротивление заземляющего контура напрямую зависит от близости расположения друг к другу заземляющих стержней. Как правило, полученное значение количества заземлителей округляется в большую сторону.

Мне нравится!2 Мне не нравится!0
Понравилась статья? Посоветуйте её своим друзьям!
Сергей Юшков
Автор статьи: Сергей Юшков, написано статей: 851. Комментариев: 439.

Задавайте вопросы в комментариях, делитесь своим опытом, так же принимается любая конструктивная критика, готов обсуждать. Не забывайте делиться полученной информацией с друзьями (соц кнопки выше).
Комментарии (7)
  1. Сергей Минеев

    Здесь можно узнать, как рассчитать заземление правильно. Читайте!

  2. Аватар
    Дмитрий

    «Случается это лишь в старых домах, где имеются всего лишь две фазы» — у Вас в доме что, 380V ?

    • Сергей Минеев

      И при 220 В тряхнуть не хило может!

      • Аватар
        Дмитрий

        Долбануть насмерть может и 36V. У Вас в тексте «в доме две фазы», нуля нет. Может всё таки одна фаза и ноль(L N)

  3. Аватар
    Дмитрий

    «В качестве заземлителя могут быть использованы уголок, полоса и круглая сталь.» А что таки, специальные латунные стержни, соединяющиеся между собой и забиваемые в землю перфоратором SDS-max, неужели они не подходят?

 



С этой статьей читают:
Насколько законно требование переноса счетчика на столб
13251
Соединение проводников
75084
Точечный светильник с упаковкой
2377
1
Старые трубы
10396
1
Как установить электрическую розетку
12311
0
Способы соединения электропроводки
12704
0
Новые комментарии
  • Сергей МинеевСергей Минеев: Максим, наверняка, кто-то ответит на Ваш вопрос, и вы сможете грамотно построить забор из рабицы. А [...]
  • Сергей МинеевСергей Минеев: Спасибо, Руслан, за то, что поделились опытом с нашими читателями. Такие нехитрые приемы тоже частен [...]
  • АватарРуслан: Топоры разные, как и люди и задачи, разный подход к инструменту и способам насадки. Искал для себя ч [...]
  • Сергей МинеевСергей Минеев: Вы совершенно правы, Марина. Только вот я не понял, в чем же состоит мое лукавство...
  • Аватармарина: Не лукавьте, Сергей. Продают участки от 4 до 8 соток в СНТ. Поколение, кому сейчас больше 50 лет, [...]



Читайте новые публикации:
125
1
Дача весной
358
4
кисти винограда
177
1
Часть системы кондиционирования на крыше
66
1
Красавица лилия
88
1
Детская комната
43
1
бесшовный погреб ТИНГАРД
114
1
декоративные кустарники
215
1
Сгибающийся ноутбук ThinkPad X1
57
1

Загрузить ещё