Что называется защитным заземлением? | Тестсмарт

В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться

Здравствуйте,  

Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете  функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь  вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии  все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз. 
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы,  попадете на главную страницу.
«Главная» —  отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» —  выпадет список разделов, нажав на один из них,  попадете в раздел интересующий Вас.

На странице билетов добавляется кнопка «Билеты», нажимая — разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.

«Полезные ссылки» — нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.

 

 

 

В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.

• Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
• Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
• Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
• Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.

Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» — для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты.

Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.

На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.

Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.

С уважением команда Тестсмарт.

Назначение заземления, отличие заземления от зануления

Покупая любое электрооборудование, будь то стиральная машина или холодильник он не рассчитан на пожизненный срок службы и в процессе работы как любое другое оборудование может сломаться. Чтобы защитить электрооборудование от ненормальных режимах работы (перегрузка или короткое замыкание) применяются различные защитные аппараты (автоматы, пробки и т.д.)

Но бывают ситуации, когда защитные устройства не реагируют на возникшие повреждения. Одним из таких случаев является повреждение внутренней изоляции и возникновении на металлическом корпусе оборудования высокого напряжения.

В этом случае защита необходима самому человеку, который попадет под напряжение прикоснувшись к поврежденному оборудованию. Для защиты от таких повреждений и было придумано заземление, основное назначение которого — снизить величину этого напряжения.

То есть, основное назначение заземления — снизить напряжение прикосновения до безопасной величины.

Предположим, что у вас дома имеется потолочный светильник, корпус которого не подключен к заземлению. В следствии повреждения изоляции металлическая часть светильника оказалась под напряжением. В тот момент когда вы попытаетесь поменять лампочку вас ударит током, так как прикоснувшись к корпусу вы становитесь проводником и электрический ток будет протекать через ваше тело в землю.

Если же светильник будет заземлен, большая часть тока будет стекать в землю по заземляющему проводу и в момент касания, напряжение на корпусе, будет намного меньше, а соответственно и величина тока проходящий через вас будет также меньше.

Заземлением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей (контуром заземления) которые в нормально состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции.

Также, заземление необходимо для функциональности таких аппаратов как УЗО. Если корпуса электроустановок не будут соединены с землей, то ток утечки протекать не будет, а значит УЗО, не среагирует на неисправность.

Отличие заземления от зануления

Наряду с заземлением вам наверняка приходилось слышать такой термин как зануление.

Занулением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулем (нулевым проводником сети).

По своему назначению заземление и зануление выполняют одну и туже задачу – защищают человека от поражения электрическим током. Однако обеспечивают они эту защиту немного разными способами. В сетях с занулением происходит отключение от сети электрооборудования, корпус которого из-за пробоя изоляции оказался под напряжением.

Рассмотрим пример, в котором обеспечивается защита электроустановки с помощью зануления.

Как видно из рисунка при пробое фазы на соединенный с нулем корпус возникает замкнутый контур между фазой и нулем, то есть однофазное короткое замыкание. На возникшее короткое замыкание реагируют защитные устройства, такие как автоматы или предохранители, в результате происходит отключение поврежденной электроустановки от источника питания.

Рассмотренные выше примеры дают возможность сделать вывод что:

— заземление осуществляется защиту снижением напряжения прикосновения.

— зануление осуществляется защиту отключением электроустановки от сети.

Наверняка у вас возникал вопрос в каких случаях выполняют защиту заземлением, а в каких занулением. Применение в разных случаях заземления и зануления вызвано разными системами заземления электроустановок. В электроустановках напряжением до 1000 В применяются пять систем заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.

Зануление используют в качестве защиты в таких системах, в которых присутствует PEN, PE или N проводник. Это сети с глухо заземленной нейтралью, TN-C, TN-S и TN-C-S.

Заземление применяют в электроустановках с системами заземления TT и IT.

Рассмотренные выше способы заземления и зануления больше подходят для применения в промышленных электроустановках на производстве. Более детально рассмотреть подключение и монтаж заземления для бытовых электроустановок можно здесь: заземление в квартире и заземление в частном доме.

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Рабочее заземление

Согласно Правилам устройства электроустановок, рабочим (или функциональным/технологическим) заземлением называется заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки, но не в целях электробезопасности.

Подразумевается, что оборудование работает надежно, а если сопротивление функционального заземления ≤4 Ом, то проблемы электробезопасности вообще исключены.

Понятие функционального заземления (далее FE) для сетей питания информационного оборудования и систем связи описано в следующих нормативных документах:

• ГОСТ Р 50571.22-2000, п. 3.14 (707.2): «Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал (иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя)».
• ГОСТ Р 50571.21-2000, п. 548.3.1: «Функциональное заземление может выполняться путем использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.

Допускается функциональный заземляющий проводник (FE-проводник) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его главной заземляющей шине (ГЗШ)».

Для правильного понимания определений, данных выше, необходимо договорится о смысле некоторых слов:

• «Как правило» подразумевает, что требование (условие, решение) является преобладающим. Его несоблюдение возможно, но требует весомых обоснований.
• «Допускается» означает, что условие следует выполнять лишь как исключение в силу вынужденных обстоятельств.
• «Рекомендуется» – решение является оптимальным, но его выполнение не обязательно.
• «Может» символизирует правомерный вариант, один из нескольких.

 

Причины распространения функционального заземления

Первая причина
В 90-х гг. с увеличением распространения вычислительной техники, мощность которой постоянно увеличивалась, возникла необходимость обеспечить ее надежную работу в сетях типа ТN-C.

На рис. 1 показана схема рабочего заземления с использованием PEN-проводника (совмещенного нулевого рабочего N и нулевого защитного PE):

Информация передается по линии связи между 2-мя компьютерами. Возьмем за отправную точку корпусное заземление. Заземление, выполненное проводником РЕN, по которому текут рабочие токи, приводит к разнице потенциалов между корпусами приборов. Получается, что в линию связи вносится разница потенциалов, пульсации, гармоники и высокочастотные помехи при работе оборудования с большими реактивными токами.

Решением проблемы служило локальное применение отдельной системы рабочего заземления, которое обеспечивало устойчивую работу компьютеров. Стоит отметить, что стоимость перехода на «пятипроводную» систему типа TN-S была значительно выше.

Вторая причина
Распространению функционального заземления также способствовало плохое состояние защитного заземления в электроустановках. При поставках «чувствительной» электронной техники от заказчика требовалось создание отдельного заземления.

Третья причина
Возникновение специфических и строгих требований по защите информации, особых лабораторий и других аналогичных объектов также послужило распространению FE.

 

Основные схемы выполнения функционального заземления

Вариант «А» существует и даже исполняется, но является самым опасным из представленных с точки зрения электробезопасности и безопасности объекта в целом. Подробные объяснения приведены ниже.

Вариант «В» является формальным подходом, выполнение системы с его использованием полностью законно. Это качественное защитное заземление с радиальной схемой разводки, которое используется для вновь строящихся объектов.

Вариант «С» – удобная схема для реконструируемых объектов. С точки зрения воздействия помех на ответственное оборудование данный вариант значительно лучше, чем «В».

Недостатки варианта «А»:

1. Разрушается целостность основной системы уравнивания потенциалов, что приводит к появлению разности потенциалов на независимых системах заземления в процессе эксплуатации.

Причины появления разности потенциалов могут быть такими:

2. Крайне низкие токи короткого замыкания фаза-корпус относительно сетей типа TN-S со всеми вытекающими последствиями (см. рис. 3).

Рис. 3. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функционального заземления в сети типа TN

FE не имеет точки соединения с ГЗШ и с нейтралью, и токи короткого замыкания составят только десятки ампер. Ситуация ухудшается отсутствие в цепи устройства защитного отключения. Максимальный ток короткого замыкания составит 36,6 А:

Время отключения составит 30-120 сек, и все это время на корпусе будет присутствовать практически фазное напряжение по корпусным элементам, и протекать ток большой величины, что может привести к возгоранию. При наличии автоматов с номинальным рабочим током более 32 А цепь вообще не отключится.

Повторим: вариант «А» использовать для сетей типа TN-S крайне опасно.

  

  

Ф – сетевой фильтр, ФЗ – фильтр заземления.

Вариант «D» демонстрирует соединение FE и ГЗШ с использованием разрядника уравнивания потенциалов. Вариант имеет проблему: он сработает только в случае заноса потенциала при грозовых разрядах, когда разница в напряжении достаточна для срабатывания разрядника (600-900В). В остальных случаях целостность системы основного уравнивания потенциалов электроустановки остается нарушенной и электробезопасности при первичном пробое не обеспечивается.

Вариант «Е» разработан с учетом установки в разрыв проводника уравнивания потенциалов дроссельного фильтра заземления (например, «Квазар Ф-ХХХРЕ», изготовитель ГК «Полигон»).

Варианты «F», «G», «H» показывают построение FE с постепенным улучшением уровня защиты ответственного электрооборудования от помех без проблем с электробезопасностью.

 

Функциональное заземление в лечебно-профилактических учреждениях

Функциональное заземление относительно ЛПУ осуществляется для обеспечения нормальной стабильной работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования.

В циркуляре №24/2009 написано, что при отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом.

Требование подключения к главной заземляющей шине: «…Устройство независимых заземлителей для защитного и/или функционального заземления медицинского оборудования, не подключенных к ГЗШ, в зданиях с медицинскими помещениями не допускается…».

 

Взаимное влияние разных систем заземления отдельных помещений при наличии связи через сторонние проводящие части

В качестве примера рассмотрим следующую ситуацию:

Есть 2 помещения с электрооборудованием, в каждом установлена дополнительная система уравнивания потенциалов. Помещение номер №1 подключено к системе защитного заземления (РЕ) и имеет помехообразующую нагрузку. В помещении №2 есть ответственное электрооборудование и организовано подключение к системе FE.

На рисунке видно, что между двумя системами заземления за счет сторонних проводящих частей (в данном случае система отопления) образуется «паразитная» связь с сопротивлением RСП.

В итоге по FE-проводникам протекает часть тока утечки IУ2. Вычислить величину этого тока достаточно сложно. С одной стороны, FE-проводники из медного провода с хорошей проводимостью и небольшим сопротивлением. С другой стороны, водопроводные трубы и прочие сторонние проводящие части в сумме могут обладать значительным сечением, что компенсирует плохую проводимость железа. Поэтому IУ2 = 0,5*IУ допустимое реальное соотношение.
Избавиться хотя бы от одного проводника «А», «В» или «С» невозможно по причине безопасности объекта и электробезопасности персонала.
Как вариант, можно сильно увеличить сечение проводника «D», что пропорционально уменьшит ток утечки IУ2. Но, как вы понимаете, это повлечет значительные затраты.

Что понимается под заземлением в электроустановках? Правила выполнения заземления (ПУЭ глава 1.7).

Заземлениемкакой-либо части электроустановки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.

Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.

Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части электроустановки с заземлителем. Присоединение заземляющих проводников к заземлителю (заземляющим конструкциям) должно быть выполнено сваркой, а к корпусам оборудования, аппаратов и электрических машин – болтовым соединением. Для болтового соединения должны быть предусмотрены меры против ослабления и коррозии. Открыто проложенные заземляющие проводники должны быть предохранены от коррозии и окрашены в черный цвет.

Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению, должна быть присоединена к сети заземления при помощи отдельного проводника. Последовательное соединение заземляющими проводниками нескольких элементов электроустановки не допускается. В цепи заземляющих защитных проводников не должно быть разъединяющих устройств и предохранителей.

Сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления электрооборудования, должно быть не более 4 Ом. Сопротивление заземляющего устройства, используемого для заземления технологического оборудования, должно быть не более 10 Ом.

Действия работника, обнаружившего нарушения Правил технической эксплуатации электроустановок, неисправности электроустановки или средств защиты (ПТЭЭП п.1.2.10).

Каждый работник, обнаруживший нарушение Правил технической эксплуатации электроустановок, а также заметивший неисправности электроустановки или средств защиты, должен немедленно сообщить об этом своему непосредственному руководителю, а в его отсутствие – вышестоящему руководителю. В случае если нарушения и неисправности представляют явную опасность для людей или самой электроустановки, он обязан немедленно принять меры к их устранению, а затем известить об этом непосредственного начальника.

Билет № 9

Защитное заземление

Защитным заземлением называют преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не-токоведущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.

Заземляют все электроустановки, работающие при номинальном напряжении переменного тока более 50 В, постоянного и выпрямленного тока более 120 В (кроме светильников, подвешенных в помещениях без повышенной опасности поражения электрическим током на высоте не менее 2 м при условии изоляции крючка для подвески светильника пластмассовой трубкой).

Область применения защитного заземления:

сети напряжением до 1000 В — трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а также двухпроводные постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

сети переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки обмоток источников тока напряжением свыше 1000 В.

Заземляющее устройство (рис. 8.3) состоит из заземлителя и проводника, соединяющего металлические части электроустановок с заземлителем. В качестве искусственных заземлителей применяют заглубляемые в землю стальные трубы, уголки, штыри или полосы; естественных — уложенные в земле водопроводные или канализационные трубы, кабели с металлической оболочкой (кроме алюминиевой), обсадные трубы артезианских колодцев и т. п.

Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага в случае появления электрического потенциала вследствие замыкания тока на металлические корпуса электрооборудования, разряда молнии или других причин.

Так как сопротивление тела человека Rч значительно больше сопротивления заземляющего устройства Rз, то сила тока Iч, протекающего через человека, оказывается намного меньшей, чем сила тока /з, стекающего на землю через заземлитель. Однако в этом случае полностью опасность поражения током не исключают, что относят к первому недостатку защитного заземления. Второй недостаток — значительное увеличение опасности поражения током при обрыве в цепи заземляющего устройства или ослаблении крепления заземляющего проводника. Третий недостаток проявляется в трехфазных сетях с изолированной нейтралью при хорошем состоянии изоляции двух фаз электроустановки и пробое изоляции третьей. В этом случае напряжение первых двух фаз относительно земли возрастает с фазного до линейного, что может вызвать повреждение изоляции в другой электроустановке со своим защитным заземлением. Возникает большой ток замыкания на землю, близкий по значению к току короткого замыкания двух фаз. Напряжение на корпусах обеих электроустановок зависит от линейного напряжения и приводит к появлению опасности поражения током даже при нормативных значениях сопротивления заземляющих устройств.

Рис. 8.3. Принципиальная схема защитного заземления

Каждую электроустановку следует присоединять к заземляющей магистрали отдельным проводником. Последовательное соединение заземляемых частей не допускается. Соединения должны быть надежными, обычно их выполняют сваркой или с помощью болтов. Не разрешается прокладывать в земле неизолированные алюминиевые проводники из-за их быстрой коррозии. С целью защиты от нее заземляющие проводники в сырых помещениях устраивают на расстоянии не ближе 10 мм от стен.

Наибольшие допустимые значения сопротивления заземляющего устройства Rз для электроустановок с напряжением до 1000 В составляют:

10 Ом при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВ· А;

4 Ом во всех остальных случаях.

Рис. 8.4. Схемы заземлителей:

а — стержневого вертикального круглого сечения у поверхности земли; б — стержневого круглого сечения, вертикально заглубленного в землю; в — горизонтальной полосы, заглубленной в землю

Сопротивление заземляющего устройства можно определять двумя методами: расчетным (теоретическим) и практическим.

Сопротивление, Ом, стержневого вертикального заземлителя с диаметром Округлого сечения у поверхности земли (рис. 8.4, а).

Значения р могут быть от 1 (морская вода) до 106 (граниты). При колебаниях влажности грунтов сильно изменяется их удельное сопротивление, например, при снижении влажности красной глины с 20 до 10 % оно возрастает в 13 раз. Значительно увеличивается ρ в случае промерзания грунта. Вот почему стержневые заземлители рекомендуют забивать на глубину, большую глубины промерзания, и по возможности ниже уровня грунтовых вод.

Сопротивление, Ом, стержневого вертикально заглубленного заземлителя круглого сечения (рис. 8.4, б).

Сопротивление заземлителя, Ом, выполненного в виде горизонтальной полосы (рис. 8.4, в), заглубленной в землю.

Рис. 8.5. Схема измерения сопротивления заземления с помощью вольтметра и амперметра

Сопротивление заземления проверяют специальными приборами-измерителями М-416, МС-08 и др. Если его контролируют не в период максимального промерзания грунта, то показания прибора следует умножить на коэффициент сезонности.

При отсутствии специальных приборов можно использовать вольтметр и амперметр. В этом случае в качестве источника тока служит трансформатор (обычный сварочный) мощностью около 5 кВт со вторичным напряжением 36…120 В, который может обеспечить достаточно большую силу тока (I= 15…20 А), так как при малых значениях I не достигают необходимой точности замеров.

Для измерения забивают дополнительный заземлитель Дз и зонд Зз (рис. 8.5). Сопротивление заземлителя определяют по закону Ома:

Rз = U/I.

С помощью омметров М-372 обычно измеряют сопротивление цепи «оборудование — заземлитель». Сопротивление контура вместе с сопротивлением проводника и есть полное сопротивление заземляющего устройства.

Сопротивление заземляющих устройств измеряют не реже 1 раза в год. Внешний осмотр проводят не реже 1 раза в 6 мес, а в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током и особо опасных — не реже 1 раза в 3 мес.

---

Полезная информация:

Заземление и зануление электроустановок | Novation.by

Заземление электроустановки — это обеспечение электробезопасности путём целенаправленной электрической связи корпуса устройства с «землёй». Защита делится на два варианта: заземление и зануление. Их общей целью является нейтрализация вредного для человека при касании воздействия электрического тока, если оборудование на корпусе или же в любой другой доступной точке пробило на опасное напряжение.

Заземление

Суть защитного заземления в обеспечении безопасной эксплуатации электрооборудования путём соединения его защищаемой части с соответствующим устройством — «землёй». Если на внешнем кожухе установки или любой другой её детали внезапно окажется электрический потенциал, вред для человека будет сведён к минимуму. Главная характеристика заземляющего устройства — его сопротивление, качество защиты улучшается с его понижением. Заземление можно разделить на две основные детали — заземлитель и проводящие соединители, обеспечивающие контакт с заземляемой деталью. Областью использования защитного заземления являются трёхфазные сети, нейтраль в которых изолирована.

Защитное заземление действует на основе серьёзного уменьшения разности потенциалов между деталью, на которую пробило напряжение (корпус и т.д.), и землёй, вплоть до безопасного для человека уровня. Если заземление отсутствует, контакт с опасным местом электроустановки является непосредственным контактом с фазой. У возникающего электрического тока нет иных путей, кроме тела человека. При низком электрическом сопротивлении надетой обуви, самого пола и наличии изолированности проводов от «земли» величина тока окажется недопустимой для пострадавшего. Если организация работы по охране труда была выполнена грамотно и проблемная деталь имеет защитное заземление, то даже в случае больших значений воздействующего напряжения, оно не вызовет серьёзных последствий для организма. Согласно закону Ома, сила тока будет обратно пропорциональна сопротивлению. При наличии двух параллельных цепей — человеческого тела и заземляющего контура, при равном значении исходного напряжения (фаза), сила проходящего тока будет тем выше, чем меньше сопротивление цепи. Сконструированное с учётом обеспечения минимального сопротивления защитное заземление примет на себя основной электрический ток, обезопасив имеющего значительно более высокое сопротивление человека.

Два типа заземления

Заземлители делятся на два типа — естественные и искусственные. Если для заземления используются уже существовавшие при постройке здания металлические конструкции (трубы, арматура и т.п.), заземлитель называют естественным. Когда стальные стержни, уголки или трубы специально забивают или закапывают в землю, конструкция является искусственной. В целях повышения безопасности длина искусственного заземлителя не может быть меньше 2.5 м., а улучшая защиту, металлические фрагменты комбинируют путём сварки стальными накладками или проволокой. Чтобы обеспечить электрический контакт между заземляемым прибором и заземлителем, принято использовать шины, выполненные из меди или стали. Заземляющие проводники крепят к корпусу оборудования при помощи сварки или с использованием надёжного резьбового соединения. Обязательная защита с использованием технологии заземления требуется для трансформаторов, электрических шкафов и щитов, а также большинства промышленных и некоторых бытовых приборов и механизмов.

Хотя защитное заземление в большой степени уменьшает риск для человека, оно не ликвидирует его полностью. Потенциальная проблема в наличии своего собственного сопротивления у заземлителя, соединительных проводов и даже земли. Если изоляция нарушена, замыкающий ток проделает путь от заземляемой детали до земли, и на каждом этапе имеющееся сопротивление создаст дополнительную разность потенциалов. Итоговое суммарное напряжение будет значительно ниже общепринятых в России 220 В, однако всё ещё может составлять небезопасные для человека значения. Чтобы снизить суммарное напряжение надо уменьшить сопротивление заземлителя относительно финальной точки — земли. Общепринятой практикой является увеличение количества искусственных заземлителей.

Зануление

Вторым видом защиты от удара током при пробое на корпус является защитное зануление. Оно заключается в целенаправленном соединении частей электрического прибора, потенциально могущих оказаться под фазой, с заземленным выводом источника переменного или с аналогичной средней точкой в сетях постоянного тока. Тем самым пробой любой фазы на корпус оборудования переводится в короткое замыкание с заземлённым нулём. Протекающий при защитном занулении ток в разы больше, чем в случае заземления. Поэтому основной целью создания защитного зануления является быстрое прекращение работы и полное обесточивание сломанного устройства в принципе.

Нулевой проводник бывает рабочим и защитным. Рабочий проводник предназначен для полноценного питания электроустановки, поэтому не отличается от других носителей по толщине и качеству изоляции, материалу и сечению провода. Защитный проводник имеет целью всего лишь создание в краткий период времени короткого замыкания очень высокого тока, который позволит сработать защите и оперативно обесточить неисправное устройство. В качестве нулевого защитного провода часто выступают используемые при прокладывании проводки стальные трубы или нулевые провода без дополнительных деталей (выключателей и предохранителей). Равно как и заземление, зануление не может полностью защитить человека от воздействия электричества при непосредственном контакте с находящимся под фазой элементом конструкции. Если обеспечение электробезопасности в помещении требует повышенного внимания, строго необходимо комбинировать зануление с другими мерами защиты — выравниванием потенциала и защитным отключением.

118. Что в соответствии с Правилами устройства электроустановок называется защитным заземлением?

1. Преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством

2. Заземление, выполняемое в целях электробезопасности

3. Заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности)

119. Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности?

1. Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 1000 В

2. Электроустановки напряжением до 10 кВ и выше 10 кВ

3. Электроустановки напряжением до 380 В и выше 380 В

4. Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 10000 В

120. Какой из перечисленных вариантов содержит правильный перечень дополнительных изолирующих электрозащитных средств для электроустановок напряжением выше 1000 в?

1. Диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические ковры и изолирующие подставки, изолирующие колпаки, покрытия и накладки, лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые

2. Диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические ковры и изолирующие подставки, изолирующие колпаки и накладки, лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые, штанги для переноса и выравнивания потенциала

3. Диэлектрические галоши, диэлектрические ковры и изолирующие подставки, изолирующие колпаки, покрытия и накладки, лестницы приставные, изолирующие штанги всех видов

4. Диэлектрические галоши, диэлектрические ковры и изолирующие подставки, изолирующие колпаки, покрытия и накладки, лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые, указатели напряжения

122. Какие запрещающие плакаты вывешиваются на приводах коммутационных аппаратов с ручным управлением во избежание подачи напряжения на рабочее место при проведении ремонта или планового осмотра оборудования?

1. «Не включать! Работают люди»

2. «Не открывать! Работают люди»

3. «Опасно!»

4. «Работа под напряжением! Повторно не включать!»

125. Что в соответствии с Правилами устройства электроустановок входит в понятие «Косвенное прикосновение»?

1. Электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции

2. Электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением

3. Опасное для жизни прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением

128. В какой последовательности необходимо выполнять технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со снятием напряжения?

1. Произвести необходимые отключения, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление, вывесить запрещающие и указательные плакаты

2. Вывесить запрещающие и указательные плакаты, произвести необходимые отключения, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление

3. Произвести необходимые отключения, вывесить запрещающие плакаты, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях, установить заземление, вывесить указательные, предупреждающие и предписывающие плакаты

4. Произвести необходимые отключения, вывесить запрещающие и указательные плакаты, установить заземление, проверить отсутствие напряжения на токоведущих частях

129. Какие запрещающие плакаты вывешиваются на задвижках, закрывающих доступ воздуха в пневматические приводы разъединителей, во избежание подачи напряжения на рабочее место при проведении ремонта или планового осмотра оборудования?

1. «Не включать! Работают люди»

2. «Не открывать! Работают люди»

3. «Опасно! Не включать»

Основы заземления электрических систем

Заземление или заземление — это фундаментальная тема для правильной работы электрических систем и устройств. Однако мало кто понимает этот вопрос или причину его использования.

Заземление — это огромная тема, полная стандартов, практических правил, заблуждений, сюрпризов и некоторого волшебства. Правила заземления довольно сложны и порой кажутся неясными.

В этой вводной статье обсуждаются основные принципы заземления, дается обзор основных приложений заземления и закладывается основа для изучения этих приложений от первого до последнего.

Что такое заземление?

При анализе электрических установок вы часто будете встречать термины «заземление», «заземление» и «заземление». Есть несколько формальных определений этих терминов в разных стандартах и ​​кодексах. Однако, как следует из названия, заземление — это соединение электрической системы, электрических устройств и металлических корпусов с землей. Это также известно как заземление, то есть соединение с землей.

Несмотря на то, что незаземленные электрические системы действительно существуют — либо потому, что они исключены из заземления по правилам, либо по эксплуатационным причинам — большинство массивов так или иначе заземлены.

Является ли земля проводником электричества?

Хотя и не самый лучший, да, заземление — это электрический проводник. Он используется для передачи токов повреждения, сигналов и радиоволн.

Распространение земной волны особенно важно в низко- и среднечастотной части радиоспектра. Есть подземные низкочастотные радиоантенны, которые были разработаны в первые дни 20 века. Это электрическое свойство становится видимым, когда молния проходит от земли и от земли.

Заземление. Изображение любезно предоставлено Pixabay.

Также важно знать, что иногда предполагается, что земля как проводник имеет нулевой потенциал и используется в качестве эталона при многих измерениях напряжения.

Заземление энергосистемы очень важно, так как большинство неисправностей связано с заземлением. Кроме того, он играет основную роль в защите своих компонентов, а также в обеспечении безопасности оператора. Для крепления электрической системы к земле используются различные методы заземления.Давайте теперь посмотрим на каждый тип.

Заземление системы

Заземление системы относится к пределу определенных значений напряжения на землю в каждой части электрической системы. Он соединяет токопроводящую точку электрической системы с землей, то есть нейтраль трансформаторов и вращающегося оборудования, а также линии.

Заземление нейтрали

Искусство и наука нейтрального заземления имеют первостепенное значение в этом анализе.Появился выбор методов заземления нейтрали в трансформаторах и вращающемся оборудовании для управления частотой отказов и переходных помех, улучшая непрерывность работы. Основные типы заземления нейтрали:

• Незаземленный: Заземление не выполняется специально, но система заземлена из-за ее естественной емкости относительно земли
• Сквозное сопротивление
  • Сопротивление — высокое сопротивление, низкое сопротивление
  • Реактивное сопротивление — высокое реактивное сопротивление, резонансное (также высокое реактивное сопротивление), низкое реактивное сопротивление
• Сплошной (эффективный)

Заземление нейтрали в большинстве случаев надежное.В этом методе нейтраль поддерживается на уровне земли, что дает следующие преимущества:

• Ограничивает напряжение, которое будет приложено к изоляции оборудования. Напомним, что материалы, используемые в изоляции, должны выдерживать приложенное напряжение;
• Ограничивает напряжение системы до земли или корпусов оборудования в нормальных условиях и при неисправностях, повышая безопасность персонала;
• Минимизирует возможные переходные перенапряжения;
• Обеспечивает источник реле тока замыкания на землю, позволяя быстро устранить замыкание.

Другие способы заземления

В системах 600 В и ниже иногда используются другие методы заземления.

• Заземление линии
  • Трансформатор заземления зигзагообразный
  • Угол дельты
• Заземление средней фазы

Оборудование и защитное заземление

Люди должны быть защищены, потому что небольшое количество тока, циркулирующего по телу, может вызвать большой ущерб или смерть.

Заземление оборудования соединяет все нетоковедущие металлические части системы электропроводки или оборудования с землей. Примеры включают шкаф сервисного оборудования, рамы трансформаторов и двигателей, металлические кабелепроводы и коробки, металлический экран экранированных кабелей, столбы, опоры и многое другое.

Заземление оборудования ограничивает напряжение между токоведущими частями и между этими частями и землей до безопасного значения, повышая защиту. Это также обеспечивает быстрое устранение неисправностей.

Кроме того, для защиты людей и животных в непосредственной близости электростанции и подстанции строятся на заземляющих матах. Такая практика сводит к минимуму возможность поражения электрическим током.

Заземление оборудования. Изображение любезно предоставлено Pixabay.

Оборудование для склеивания в соответствии со стандартами безопасности

Соединение состоит из соединения всех нетоковедущих металлических частей установки для обеспечения непрерывности и электропроводности.Таким образом, металлические детали имеют общий и минимальный потенциал над землей. Коды требуют соединения в заземленных и незаземленных массивах.

Это соединение ведет себя как путь с низким импедансом, который безопасно проводит ток замыкания на землю и помогает быстро срабатывать устройства защиты от перегрузки по току в заземленной системе, а также срабатыванию детекторов замыкания на землю в заземленных с высоким импедансом и незаземленных системах.

Кодексы

также касаются соединения металлических частей здания (неэлектрических), которые могут случайно оказаться под напряжением.

Защита от статического электричества с помощью статического заземления

Целью контроля статических зарядов является защита людей и имущества.

Трение между двумя поверхностями изолирующих материалов может вызвать перенос электронов с одной поверхности на другую, создавая разность потенциалов в тысячи вольт. Эта разность потенциалов может вызвать статические искры, которые являются источником пожаров и взрывов.

Электронные компоненты и оборудование не способны выдерживать мгновенную мощность, создаваемую статическим электричеством.Существует несколько методов защиты от статического электричества, два из них — заземление.

Статическое заземление обеспечивает заземление с низким сопротивлением, уменьшая образование статического электричества. Это предотвращает искрение между телами.

Опасные места особенно важны для заземления, поскольку в них могут находиться легковоспламеняющиеся или горючие материалы, а искры, вызванные статическим электричеством, могут воспламенить атмосферу.

Электростатическая индукция также может быть причиной переходных состояний, которые вызывают непреднамеренные события в соседних цепях, вызывая ложные срабатывания реле, срабатывания выключателей или ложные сигналы в цепях управления, и это лишь некоторые из них.

Заземление молниезащиты

Молниезащита играет ключевую роль в проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. В районах с частыми штормами молнии — самая частая причина отключений и повреждений.

Система молниезащиты улавливает или отводит молнию и обеспечивает определенный путь для безопасного отвода скачков к земле с помощью соответствующих токоотводов к заземляющим электродам. Таким образом, это помогает предотвратить катастрофические события, такие как пожары, травмы и смерть.

Молниезащита играет ключевую роль в проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем. Изображение любезно предоставлено Pixabay.

Помимо систем электроснабжения, высокие конструкции, такие как дымовые трубы, резервуары, башни и здания, могут нуждаться в системах молниезащиты, хотя они потребуются не всем объектам или сооружениям на данном участке. Опять же, опасные места важны, потому что молния вызывает искры, а риск возгорания и взрыва высок.

Имейте в виду, что невозможно защитить 100% конструкции от прямых ударов, кроме как полностью изолировать ее металлом.

Что касается систем передачи, хорошо продуманная система заземляющих проводов может существенно снизить частоту отказов, поскольку она будет экранировать фазные проводники, принимая на себя прямое воздействие ударов молнии.

Защита от перенапряжений, индуцированных молнией

Переходные перенапряжения — это повседневные явления в электроэнергетических системах.Переключение является их основным инициатором, но с коммутационными импульсами относительно легко справиться. Однако разряды молний — самые сильные, и с ними трудно справиться. Они могут увеличить напряжение системы во много раз по сравнению с номинальным напряжением. Если оборудование в энергосистеме не защищено от скачков молнии, это может привести к значительным повреждениям.

Перепуск заземляющих проводов, помимо защиты от прямых ударов молнии, снижает влияние наведенных скачков напряжения.

Аналогичным образом, ограничители перенапряжения подключаются шунтом к частям электрического оборудования, чтобы отводить переходные процессы на землю.

Методы заземления для защиты электронного оборудования

Компьютеры, системы связи, контрольно-измерительные приборы и оборудование управления требуют надлежащего заземления для правильной работы. Чаще всего безопасное заземление оборудования для электронного оборудования такое же, как и для любого другого устройства.

Диспетчерская. Изображение любезно предоставлено Unsplash.

Иногда к электронному оборудованию применяются специальные методы заземления, отличные от обычных методов безопасного заземления, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы не допустить, чтобы эти методы приводили к небезопасным действиям.

Некоторые электрические распределительные системы для электронного оборудования были установлены ошибочно с целью минимизировать количество электрических помех, наблюдаемых в системе заземления. Но эти установки не соответствуют правилам Национального электротехнического кодекса (NEC), что ставит под угрозу безопасность персонала.

Защита цепей данных от помех или повреждений не всегда включает заземление, хотя хорошее заземление облегчает эту защиту.

Обзор методов и способов заземления

Одним из наиболее важных, но наименее понятных факторов при проектировании электрических систем является заземление.

Заземление состоит из низкоомного соединения с землей. Заземление — плохой проводник, но достаточно хорошее для этой цели.

Заземление играет ключевую роль в правильной работе электрических систем, силовых или электронных, а также в защите людей.

• Заземление системы помогает обнаруживать и устранять замыкания на землю.
• Заземление оборудования обеспечивает обратный путь для тока замыкания на землю.
• Склеивание сохраняет электрическую целостность и проводимость.
• Статическое заземление предотвращает накопление статического электричества, снижая вероятность возгорания или взрыва при работе с опасными материалами.
• Заземление для защиты от молний помогает защитить конструкции и оборудование от прямых ударов.
• Воздушные провода заземления и ограничители перенапряжения, подключенные к земле, могут ограничивать опасные перенапряжения в системе до безопасных значений.

По сути, заземление электронной системы аналогично заземлению любой электрической системы.Однако следует соблюдать осторожность, чтобы специальные методы заземления не создавали опасных условий.

Определения заземления и соединения | EC&M

Почему так сложно понять заземление? Одна из причин заключается в том, что многие не понимают определения многих важных терминов. Итак, давайте рассмотрим несколько важных определений, содержащихся в статьях 100 и 250.

Склеивание [100] . Постоянное соединение металлических частей вместе для образования электропроводящего пути, способного безопасно проводить любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на него.

Комментарий автора: Склеивание осуществляется с помощью проводов, металлических кабельных каналов, соединителей, муфт, кабелей с металлической оболочкой с фитингами и других устройств, предназначенных для этой цели [250.118].

Соединительная перемычка [100] . Провод надлежащего размера в соответствии со статьей 250, обеспечивающий электрическую проводимость между металлическими частями электроустановки.

Эффективная цепь тока замыкания на землю [250,2] . Специально сконструированный постоянный проводящий путь с низким сопротивлением, предназначенный для передачи тока короткого замыкания от точки замыкания на землю в системе электропроводки к источнику электропитания.Эффективный путь тока замыкания на землю предназначен для устранения опасного напряжения при замыкании на землю путем размыкания устройства защиты от перегрузки по току.

Заземляющий провод оборудования [100] . Путь тока короткого замыкания с низким импедансом, используемый для соединения металлических частей электрооборудования, кабельных каналов и кожухов с эффективным путем замыкания на землю в обслуживающем оборудовании или источнике отдельно созданной системы.

Комментарий автора: Назначение заземляющего (соединяющего) проводника оборудования — обеспечить путь тока короткого замыкания с низким импедансом к источнику электропитания для облегчения работы устройств максимальной токовой защиты цепи для снятия опасного напряжения замыкания на землю на проводящих токах. части [250.4 (А) (3)]. Ток повреждения возвращается в блок питания (источник), а не в землю! См. 250.118 для получения информации о допустимых типах заземляющих проводов оборудования.

Земля (Земля) [100] . Земля или проводящее тело, соединенное с землей.

Заземлен [100] . Подключен к земле.

Замыкание на землю [100] . Непреднамеренное соединение незаземленного проводника с металлическими частями корпуса, кабельных каналов или оборудования.

Путь тока замыкания на землю [250.2] . Электропроводящий путь от замыкания на землю до источника электропитания.

Комментарий автора: Путь тока короткого замыкания при замыкании на землю ведет не к земле! Это источник электропитания, обычно клемма XO трансформатора. Разница между «эффективной цепью тока короткого замыкания на землю» и «цепью тока короткого замыкания» состоит в том, что эффективная цепь тока замыкания на землю «намеренно» построена так, чтобы обеспечить путь тока короткого замыкания с низким импедансом к источнику электропитания для цель устранения замыкания на землю.Путь тока замыкания на землю — это просто все доступные проводящие пути, по которым протекает ток замыкания, возвращаясь к источнику электропитания во время замыкания на землю.

Заземлен (заземлен) [100] . Подключен к земле.

Заземленный нейтральный провод [100] . Проводник, который заканчивается клеммой, намеренно заземленной на землю.

Заземляющий провод [100] . Проводник, соединяющий оборудование с землей через заземляющий электрод.

Комментарий автора: Примером может служить проводник, используемый для подключения оборудования к дополнительному заземляющему электроду [250.56].

Заземляющий электрод [100] . Устройство, обеспечивающее электрическое соединение с землей. (См. С 250.50 по 250.70)

Провод заземляющего электрода (заземления) [100] . Проводник, соединяющий заземленный нейтральный провод на вспомогательном оборудовании [250,24 (A)], отключающее здание или сооружение означает ограждение [250.32 (A)] или отдельно выделенного системного корпуса [250,30 (A)] к электроду (заземлению).

Перемычка основного заземления [100] . Провод, винт или перемычка, которые соединяют заземляющий (соединительный) провод оборудования на обслуживающем оборудовании с заземленным нулевым рабочим проводом в соответствии с 250.24 (B). (Подробнее см. 250.24 (A) (4), 250.28 и 408.3 (C).)

С глухим заземлением [100] . Преднамеренное электрическое подключение одной клеммы системы к заземляющему (соединяющему) проводу оборудования в соответствии с 250.30 (А) (1).

Комментарий автора: Промышленность называет систему, в которой одна клемма соединена с металлическим корпусом, надежно заземленной.

Перемычка для подключения системы [100] . Провод, винт или перемычка, которые соединяют металлические части отдельно созданной системы с системной обмоткой в ​​соответствии с 250.30 (A) (1).

Комментарий автора: Соединительная перемычка системы обеспечивает путь тока короткого замыкания с низким импедансом к источнику электропитания с целью устранения замыкания на землю.Для получения дополнительной информации см. 250.4 (A) (5), 250.28 и 250.30 (A) (1).

Примечание редактора: Эта информация была извлечена из учебника Майка Холта, Понимание национального электрического кодекса

Вы заземлены: Заземление электрической системы

Заземление электрической системы означает, что один провод системы подключен к земле (земля по определению ) и устанавливается ссылка на землю от системы. Установка и эксплуатация незаземленной системы означает, что никакая ссылка на землю от проводников системы не устанавливается, кроме как через емкость. Национальный электротехнический кодекс (NEC) Раздел 250.30 содержит специальные правила для заземленных и незаземленных отдельно производных систем.

На землю или нет

С самых первых лет использования электричества было много дискуссий и даже жарких споров о преимуществах заземленных операционных систем по сравнению с незаземленными. Код указывает пользователям, нужно ли заземлять систему. Как указано в разделах 250.20, 250.21 и 250.22 последовательно, определенные электрические системы должны быть заземлены, некоторые системы могут быть заземлены, а другие системы не могут быть заземлены.Часть II статьи 250 устанавливает требования к заземлению электрической системы. Заземленные системы подключаются к земле таким образом, чтобы ограничивать напряжение, создаваемое линиями высокого напряжения, скачками напряжения в сети, грозами и т. Д. Заземление системы также устанавливает связь с землей от системы и стабилизирует напряжение относительно земли во время нормальной работы.

Во время аномальных событий, таких как скачок напряжения в сети или удар молнии, потенциал системы и потенциал на токопроводящих оболочках системы будут пытаться увеличиваться на время аномального события.Событие замыкания на землю пытается вызвать повышение потенциала заземленного оборудования и систем на время состояния повреждения или до тех пор, пока устройство максимального тока не размыкает цепь. Заземление помогает ограничить эти наземные потенциалы во время аномальных событий. Системное заземление — это процесс установления соединения от одного системного проводника (часто нейтрального) к земле (земле). Следовательно, когда система заземлена, один провод системы надежно заземлен; через импедансное устройство, резистор или катушку индуктивности; или каким-либо другим способом.Заземление осуществляется через провод заземляющего электрода, установленный в соответствии с частью III статьи 250.

Преимущества и недостатки Незаземленного

Незаземленные системы часто задаются и устанавливаются на промышленных объектах, где требуется непрерывность питания для сборочных линий и других непрерывных процессов, которые могут быть повреждены или могут вызвать травмы, если первое замыкание фазы на землю приведет к прерыванию мощность системы.Выбор установки и эксплуатации этого типа системы определяется характером процесса, рабочими характеристиками процесса и желаемым оператором / владельцем метода работы. Если датчики заземления устанавливаются в незаземленных системах, датчики для таких систем должны располагаться как можно ближе к источнику питания. Перечисленное оборудование для обнаружения заземления доступно для использования в незаземленных системах.

Функционально, первое замыкание фазы на землю в незаземленной системе не вызовет срабатывания устройства максимального тока, поэтому обеспечивается непрерывное обслуживание.Однако важно, чтобы персонал, контролирующий систему, реагировал на сигнал тревоги, исследовал первое состояние заземления и устранял его. Если первое условие между фазой и землей не устранено и второе замыкание фазы на землю возникает на другой фазе, результатом является одновременное короткое замыкание между фазой и короткое замыкание фазы на землю. События такого типа в некоторых случаях могут привести к значительному простою и разрушению оборудования.

Недостатками незаземленной системы является то, что состояние первого замыкания фазы на землю может быть трудным для обнаружения и может потребовать значительного количества исследований и времени.Напряжение относительно земли в незаземленной системе теоретически равно 0 вольт (В), потому что нет заземления ни от одного системного проводника. Но в таких системах могут присутствовать различные уровни распределенной емкости утечки. Уровни напряжения между фазой и землей могут возникать в результате эффектов емкостной связи цепей, питаемых такими системами.

Выключатели для незаземленных сетей

Напряжение относительно земли для незаземленных систем поясняется определением «напряжение относительно земли», которое указывает, что напряжение относительно земли заземленной системы — это напряжение между данным проводником и той точкой или проводником цепи, которая заземлена.

Например, в однофазной системе 120/240 В напряжение между любым незаземленным фазным проводом и землей составляет 120 В. Однако для незаземленных систем наибольшее напряжение между данным проводником и любым другим проводником цепи также является напряжением между фазой и землей.

Например, в трехфазной трехпроводной системе, имеющей треугольник, 480 В, межфазное напряжение составляет 480 В. Это напряжение (480) также является напряжением между фазой и землей для этой системы, согласно определению.Установка автоматических выключателей в таких системах требует понимания обозначенных номиналов напряжения, таких как выключатели, отмеченные прямым номиналом напряжения (240, 480, 600 и т. Д.), По сравнению с номинальным напряжением (600/347, 480/277, 240 / 120 и так далее). За дополнительными сведениями обратитесь к Разделу 240.85.

Назад к основам: заземление и подключение к знакам и неоновым установкам

Время чтения: 10 минут

Некоторые особенности электрических цепей и электрических систем настолько фундаментальны, что в той или иной форме появлялись в каждом издании Национального электротехнического кодекса.К ним относятся изоляция проводов, размер проводов (проводов) и защита цепей от перегрузки по току (предохранители или автоматические выключатели). Еще одно давнее требование электробезопасности — заземление электрических систем и оборудования в целях безопасности. Заземление металлического электрооборудования и металлических корпусов практиковалось в некоторых кварталах с тех пор, как начали использовать электричество. В этой статье основное внимание уделяется требованиям к заземлению и подключению, поскольку они относятся к металлическим частям и металлическому оборудованию электрических вывесок и неоновых установок.

Рисунок 1. Термин «заземленный» определен в NEC в статье 100

Основы

Термин «заземленный» определяется в NEC в статье 100 как «подключен к земле или к какому-либо проводящему телу, которое служит вместо земли». Предполагается, что земля как проводник имеет нулевой потенциал напряжения. Электропроводящие тела, которые служат вместо земли, могут включать, помимо прочего, кабелепровод, металлические кожухи, корпуса трансформаторов, кабельные каналы и т. Д.Обычно, когда металлическое оборудование заземлено, оно подключается к земле. (См. Рисунок 1).

Рис. 2. Заземление металлических корпусов электрических цепей обеспечивает одинаковый потенциал (напряжение) земли и металлического корпуса.

Это можно сделать несколькими способами. Металлический объект, такой как коробка или другой корпус оборудования, который заземляется путем подключения (соединения) его с землей с помощью заземляющего проводника оборудования к проводнику заземляющего электрода и, наконец, к заземляющему электроду (соединение проводящего элемента с землей Таким образом, теоретически система вынуждена принимать тот же нулевой потенциал, что и земля.Заземление металлических электрических шкафов обеспечивает одинаковый потенциал (напряжение) земли и металлического корпуса. (См. Рисунок 2).

Рис. 3. Когда заземляющий провод (может быть провод, кабелепровод или кабелепровод) сломан, имеет недостаточный размер, не подключен или имеет плохое соединение, на металлическом объекте может присутствовать опасный потенциал над землей. , создавая шоковую и пожарную хазу

Любая попытка повысить или понизить потенциал (напряжение) заземленных объектов приводит к прохождению тока (в амперах) по пути заземления до тех пор, пока потенциал (напряжение) объектов и потенциал (напряжение) земли (ноль) не разовьются. уравниваются.Обычно этот потенциал над землей возникает из-за замыкания линии (токоведущий провод) на землю. При одинаковом (электрическом) потенциале как металлических корпусов, так и земли, опасность поражения электрическим током снижается, и устанавливается токопроводящий путь для протекания любого тока короткого замыкания. Когда заземляющий провод (может быть провод, кабелепровод или кабельный канал) сломан, имеет недостаточный размер, не подключен или имеет плохое соединение, на металлическом предмете может присутствовать опасный надземный потенциал, вызывающий электрический ток. и пожарная опасность.(См. Рисунки 3, 4 и 4a).

Заземление электрических систем и оборудования

Рис. 4. Когда заземляющий провод (может быть провод, кабелепровод или кабелепровод) сломан, имеет недостаточный размер, не подключен или имеет плохое соединение, на металлическом предмете может присутствовать опасный потенциал над землей. , создавая шоковую и пожарную хазу

Заземление электрической системы и оборудования обычно выполняется на электрооборудовании здания или сооружения.Заземленный провод (обычно нейтральный или белый провод) и металлический корпус электрооборудования соединяются с землей с помощью проводника заземляющего электрода, который подключается к системе заземляющих электродов. [См. Рисунок 5]

После заземления этой системы и металлических корпусов мощность затем распределяется между электрическими панелями с помощью фидерных проводов (более крупные проводники, подающие питание на электрическую панель), которые включают заземляющий провод оборудования, и, наконец, на проводники ответвленной цепи (проводники между конечным предохранителем или автоматическим выключателем в электрической панели и электрическим знаком или неоновым кожухом трансформатора), которые включают заземляющий провод для заземления нетоковедущих металлических частей электрического оборудования.Эти заземляющие проводники оборудования являются продолжением цепи заземления и, как следствие, являются проводящим телом, которое служит вместо земли. (См. Рисунок 6)

Рисунок 4а. Когда заземляющий провод (может быть провод, кабелепровод или кабелепровод) сломан, имеет несоответствующий размер, не подключен или имеет плохое соединение, на металлическом предмете может присутствовать опасный потенциал над землей, вызывающий сотрясение. и пожароопасность

Склеивание электрических шкафов и металлических деталей

Соединение электрооборудования и корпусов просто означает, что корпуса будут соединены вместе надлежащим образом, чтобы обеспечить электрическую непрерывность и способность безопасно проводить любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на эти корпуса.Когда металлический трубопровод соединяется с металлической электрической распределительной коробкой с помощью подходящего соединителя кабелепровода или соответствующей арматуры, две части электрически становятся одним целым, потому что они связаны друг с другом. (См. Рисунок 7)

Важно, чтобы все соединения и металлическая целостность были установлены и сохранялись затянутыми гаечным ключом. Затяжка гаечным ключом — это вопрос качества изготовления. Для соблюдения правил и требований безопасности при установке электрооборудования, предусмотренных NEC, необходимо с особой тщательностью относиться к профессиональному мастерству.Важно позаботиться о том, чтобы затянуть контргайки и установочные винты всех фитингов, когда они входят в электрические шкафы (например, распределительные коробки, таймеры, электрические панели, трансформаторные коробки и т. Д.). Плохие соединения могут привести к возникновению дуги, когда цепи заземления кабелепровода или оборудования должны проводить ток короткого замыкания. Плохие соединения также могут привести к изолированному металлическому оборудованию и корпусам, которые при подаче напряжения создают бесшумную, а иногда и смертельную опасность поражения электрическим током.

Рисунок 5.Назначение оборудования Заземляющий провод

Объем и цель заземления

Объем заземления и соединения, а также общие требования к заземлению и соединению приведены в Разделе 250-2 Национального электротехнического кодекса. Эти требования включают:

• Заземление электрических систем,

• Заземление электрооборудования,

• Склеивание электропроводящих материалов и других материалов, и

• Характеристики пути тока короткого замыкания.

Использование национального электрического кодекса

Рис. 6. Эти заземляющие проводники оборудования являются продолжением цепи заземления и, как следствие, являются проводящим телом, которое служит вместо земли.

Требования Кодекса к электрическим знакам и неоновым установкам можно найти в главе 6 «Специальное оборудование» и, в частности, в статье 600 NEC. Требования к заземлению и соединению электрических вывесок и неоновых устройств изложены в разделах 600-7 и 600-32.Следует отметить, что все правила Кодекса в статье 250 применимы к знакам и неоновым установкам, если правила в статье 600 не изменяют или не изменяют эти общие требования.

Раздел 90-3 NEC объясняет базовую структуру Кодекса. Главы с 1 по 4 применяются в целом, за исключением поправок, внесенных главами 5, 6 и 7 для конкретных условий. NEC содержит минимальные требования к электрическому оборудованию, которые по сути являются безопасными, поэтому нужно сделать по крайней мере столько же.Основная цель NEC — защита людей и имущества от опасностей, возникающих при использовании электричества.

Рис. 7. Когда металлический канал подсоединяется к металлической электрической распределительной коробке с помощью подходящего соединителя кабелепровода или соответствующей арматуры, две части электрически становятся одним целым, потому что они соединены вместе.

Назад к основам — путь нормального тока и тока замыкания на землю

Важно иметь базовое представление о путях прохождения электрического тока.Для правильного протекания электрического тока он должен иметь соответствующий путь. В нормальной электрической цепи ток будет искать источник, используя любые пути, чтобы попытаться вернуться к этому источнику.

Для правильной работы электрической цепи она должна быть замкнута.

Рисунок 8.

Другими словами, для протекания электрического тока по цепи к электрическому знаку обычная 120-вольтовая цепь обычно будет содержать незаземленный провод (горячий) и заземленный провод (нейтраль).При правильном подключении по этой цепи будет течь нормальный ток. (См. Рисунок 8)

Другой тип тока, с которым необходимо знать, — это ток короткого замыкания, который также будет следовать по всем доступным для него путям, чтобы попытаться вернуться к источнику. Ток короткого замыкания в большинстве случаев является ненормальной или случайной ситуацией. В целях безопасности важно обеспечить правильный путь для тока короткого замыкания в виде проводника со схемой. Этот проводник называется заземляющим проводом схемы.Когда все металлические части и корпус, связанные с вывеской или неоновой установкой, эффективно соединены вместе и подключены к заземляющему проводу оборудования, выполняются две основные, но важные вещи. Во-первых, металлические корпуса и детали, по сути, имеют одинаковый электрический потенциал (напряжение). Во-вторых, если в цепи должно произойти замыкание на землю, обеспечивается эффективный путь обратно к источнику и к земле, что обеспечивает работу устройства максимального тока.

Рисунок 9.

Заземляющий провод оборудования и надлежащее соединение являются важными элементами безопасности в электрических вывесках и неоновых установках. Этот защитный компонент схемы действует как молчаливый слуга, ожидающий выполнения своей важной функции.

Вторичные цепи высокого напряжения (GTO в методе проводки, которая простирается от трансформатора до разрядной трубки) для неоновых установок также вводят в электрическую цепь еще один электрический компонент. Эта составляющая называется емкостью.Емкостная связь может фактически повысить потенциал (напряжение) на незаземленном металлическом оборудовании и металлических частях. Правильное заземление и соединение металлических корпусов и связанных с ними металлических частей гарантирует, что эти части остаются под потенциалом земли. Доступны другие электрические ресурсы по теории электричества, которые расширяют этот термин.

Рисунок 10.

Электроустановки для вывески и неоновые лампы не освобождаются от этих основных требований безопасности.Трансформаторы, устанавливаемые и подключаемые с использованием метода сбалансированной эталонной проводки в средней точке, требуют, чтобы вторичные выходные проводники были как можно короче, а вторичные возвратные провода должны оканчиваться на клемме заземления в средней точке, предусмотренной для этой цели производителем трансформатора.

Надлежащее заземление и соединения всех методов разводки параллельной цепи и методы разводки вторичной цепи имеют решающее значение для правильной работы и безопасности этих вторичных цепей, подключенных с помощью этого эталонного метода средней точки.Методы подключения к средней точке только что упомянуты в этой статье и будут расширены в следующих публикациях.

Методы подключения вывески и неонового ответвления

Рисунок 11.

Все проводники ответвленной цепи, подающей питание на знак или первичную обмотку (со стороны линии, обычно вход 120 В) неонового трансформатора, должны быть установлены в одном и том же кабельном канале, кабеле, траншее, желобе для проводки, если иное не разрешено NEC. Сюда входят все проводники (провода) цепи, в том числе заземляющий провод оборудования, который может быть во многих формах.Он может быть в форме проводника, трубопровода, трубки, кабельной брони или комбинации кабельной брони и проводника. (См. Раздел 250-118 NEC).

Рисунок 11а.

В статье 600 NEC есть требования к ответвленным цепям питания знаков и систем общего освещения. Метод проводки (кабель, кабелепровод или кабельный канал), используемый для питания знаков и систем освещения, должен заканчиваться внутри знака, корпуса системы освещения, соединительной коробки или корпуса кабелепровода.Эта цепь, которая заканчивается вывеской или неоновым трансформатором или корпусом источника питания, содержит заземляющий проводник для этой цепи. Этот провод должен быть подключен к металлическому корпусу. (См. Рисунок 9)

Это прекращение должно быть выполнено с использованием утвержденных средств. Винты для листового металла (tek-винты) не подходят для крепления заземляющих проводов оборудования в соответствии с требованиями NEC. (См. Раздел 250-8). Для этой цели доступны подходящие заземляющие зажимы, винты или наконечники.

Этот вывод заземляющего проводника оборудования обеспечивает соединение с землей для этих корпусов и помещает их на тот же нулевой потенциал напряжения, что и у земли. Раздел 600-7 NEC требует, чтобы вывески и металлическое оборудование систем общего освещения были заземлены. Кодекс также разрешает использование перечисленных гибких металлических трубопроводов или перечисленных водонепроницаемых гибких металлических трубопроводов (в соответствии со статьей 351 NEC) в качестве средств соединения на длинах, не превышающих 100 футов. (См. Рисунки 10 и 11). Следует иметь в виду, что существует ограничение на длину вторичных проводов GTO: 20 футов при установке с использованием методов металлической проводки и 50 футов при установке с использованием методов неметаллической проводки.См. Раздел 600-32 (j).

Рисунок 12.

Небольшие связанные металлические детали, не превышающие 2 дюймов в любом измерении и маловероятные для возбуждения (например, металлические монтажные средства для опор труб), а также расположенные на расстоянии не менее дюйма от неоновых трубок, не требуют соединения. Если перечисленный непроницаемый для жидкости неметаллический кабелепровод используется для прокладки вторичных высоковольтных проводов GTO от трансформатора или источника питания к неоновой трубке, и там, где имеются связанные металлические части, требующие соединения, необходимо установить соединительный провод.(См. Рис. 11a). Этот заземляющий провод необходимо устанавливать отдельно и на удалении от неметаллического кабелепровода. Здесь следует указать, что этот метод подключения не является электрическими неметаллическими трубками, которые были исключены из NEC 1999 года как приемлемый метод подключения для вторичных проводов GTO. См. Раздел 600-32 NEC. Упомянутый здесь метод подключения — это жесткий неметаллический кабелепровод.

Рисунок 13

Если вторичная цепь работает на частоте 100 Гц или менее, необходимо выдерживать расстояние в 1½ дюйма.Когда вторичная цепь работает с частотой более 100 Гц, требования к расстоянию увеличиваются до 1¾ дюйма. (См. Рисунки 12 и 13). Этот провод должен быть не меньше, чем № 14. Металлические части здания или сооружения не разрешается использовать в качестве заземляющего проводника или проводника заземления оборудования.

Сводка

Надлежащее заземление и заземление являются основными требованиями NEC и находятся в главе 2, которая соответственно озаглавлена ​​«Электропроводка и защита». Минимальные требования Кодекса сформулированы для защиты людей и имущества от опасностей, возникающих в результате постоянно расширяющегося использования электроэнергии.Соблюдение этих основных минимальных требований к заземлению и соединению вывесок и неоновых осветительных установок способствует безопасному использованию электроэнергии.

Требования Кодекса в данном документе основаны на Национальном электротехническом кодексе издания 1999 года. Всегда консультируйтесь с местными властями, имеющими юрисдикцию, если сомневаетесь в требованиях NEC или любых местных поправках или требованиях.

---

Эта статья публикуется в январском выпуске журнала Sign Business Magazine за 2000 год.

Что такое электрическое заземление? — Определение, типы заземления и его значение в электрической системе

Определение: Процесс передачи немедленного разряда электрической энергии непосредственно на землю с помощью провода с низким сопротивлением известен как электрическое заземление. Электрическое заземление выполняется путем подключения нетоковедущей части оборудования или нейтрали системы питания к земле.

В основном для заземления используется оцинкованное железо.Заземление обеспечивает простой путь к току утечки . Ток короткого замыкания оборудования проходит на землю с нулевым потенциалом. Таким образом, защищает систему и оборудование от повреждений.

Типы электрического заземления

Электрооборудование в основном состоит из двух нетоковедущих частей. Эти части нейтральны по отношению к системе или корпусу электрического оборудования. Заземление этих двух нетоковедущих частей электрической системы можно разделить на два типа.

• Заземление нейтрали
• Заземление оборудования.

Заземление нейтрали

При заземлении нейтрали нейтраль системы напрямую соединяется с землей с помощью провода GI. Заземление нейтрали также называется заземлением системы. Такой тип заземления чаще всего применяется в системах со звездообразной обмоткой. Например, заземление нейтрали предусмотрено в генераторе, трансформаторе, двигателе и т. Д.

Заземление оборудования

Заземление такого типа предусмотрено для электрооборудования.Нетоковедущая часть оборудования, такая как металлический каркас, соединяется с землей с помощью проводящего провода. Если в аппарате возникает какая-либо неисправность, ток короткого замыкания проходит через землю с помощью провода. Таким образом защитите систему от повреждений.

Важность заземления

Заземление необходимо по следующим причинам

• Заземление защищает персонал от тока короткого замыкания.
• Заземление обеспечивает самый легкий путь прохождения тока короткого замыкания даже после выхода из строя изоляции.
• Заземление защищает оборудование и персонал от скачков высокого напряжения и разряда молнии.

Заземление может быть выполнено путем электрического соединения соответствующих частей установки с некоторой системой электрических проводов или электродов, размещенных рядом с почвой или ниже уровня земли. Заземляющий мат или электрод под уровнем земли имеют плоский железный стояк, через который подключаются все нетоковедущие металлические части оборудования.

При возникновении короткого замыкания ток замыкания от оборудования протекает через систему заземления на землю и тем самым защищает оборудование от тока замыкания.Во время короткого замыкания в проводниках заземляющего мата поднимается напряжение, равное сопротивлению заземляющего мата, умноженному на замыкание на землю.

Контактный узел называется заземляющим. Металлические проводники, соединяющие части установки с заземлением, называются электрическими соединениями. Заземление и заземляющее соединение вместе называют системой заземления.

Электроды заземления для домашнего обслуживания — InterNACHI®

от Ника Громико, CMI® и Кентона Шепарда

Системы электрического заземления отводят потенциально опасные электрические токи, обеспечивая путь между распределительной коробкой здания и землей.Молния и статическое электричество являются наиболее распространенными источниками опасных или разрушительных зарядов, которые могут рассеиваться через систему заземления. Электроды заземления подключаются к электрической системе здания через проводники заземляющих электродов, также известные как заземляющие провода. В качестве заземляющих электродов может работать ряд различных металлических сплавов, наиболее распространенным из которых и посвящена данная статья.

Требования к электродам и заземляющим проводам:

• Алюминий имеет тенденцию к коррозии и не должен использоваться в заземляющих проводах, если они не изолированы.Влага и минеральные соли из кирпичной кладки являются частыми причинами коррозии неизолированного алюминия. Это также более плохой проводник, чем медь. Использование алюминиевых проводов в системах заземления в Канаде запрещено.
• Поскольку заземляющие электроды не изолированы, их нельзя делать из алюминия.
• Если присутствует более одного электрода, они должны быть соединены друг с другом с помощью перемычки.

Общие типы заземляющих электродов Заземляющие стержни

Самая распространенная форма заземляющего электрода — это металлический стержень, который вбивается в землю таким образом, что он полностью погружен в воду.InterNACHI рекомендует вставлять стержень вертикально и цельным, но это не всегда возможно на каменистых участках. Если стержень забить в подземные породы, он может поцарапаться и потерять покрытие. Ржавчина может накапливаться на обнаженном железе или стали и ухудшать проводящую способность стержня. К сожалению, эта ржавчина редко будет заметна инспектору.

Электрики, как известно, разрезают стержень, когда им трудно вставить всю его длину под землю.Эта практика нарушает кодекс и может представлять угрозу безопасности. Инспекторам следует обратить внимание на следующие признаки, указывающие на то, что заземляющий стержень был укорочен:

• Ржавчина на вершине стержня. Стержни заземления имеют антикоррозийное покрытие, но обычно изготавливаются из стали или железа и подвержены коррозии в любом месте, где стержень порезан.
• На верхней части большинства стержней имеется выгравированная этикетка. Если эта этикетка отсутствует, вероятно, стержень порезан.

Инспекторам следует иметь в виду, что коммунальные предприятия иногда разрешают укорачивать заземляющие стержни.Квалифицированный электрик может проверить, подходит ли укороченный стержень для заземления.

Если возможно, инспекторы должны проверить состояние зажима, который соединяет заземляющий стержень с заземляющим проводом. Хомуты должны быть из бронзы или меди и плотно прилегать. Требования к длине, толщине стержня и защитному покрытию изложены в Международном жилищном кодексе 2006 г. (IRC) следующим образом:

Стержневые и трубчатые электроды длиной не менее 8 футов (2438 мм), состоящие из следующих материалов, должны учитываться. в качестве заземляющего электрода:

1. Электроды трубы или кабелепровода должны быть не меньше товарного размера (метрическое обозначение 21), а в случае из железа или стали — внешняя поверхность должна быть оцинкована или иметь другое металлическое покрытие для защиты от коррозии.
2. Электроды из стержней из железа или стали должны иметь диаметр не менее 5/8 дюйма (15,9 мм). Стержни из нержавеющей стали диаметром менее 5/8 дюйма (15,9 мм), стержни из цветных металлов или их эквиваленты должны быть указаны в списке и должны быть не менее 1⁄2 дюйма (12,7 мм) в диаметре.

Примечания

• Хотя IRC 2006 года не упоминает, можно ли вращать штангу под углом, электрические нормы Калифорнии 1998 года допускают максимальный угол наклона 45 градусов от вертикали.
• При необходимости электрик может установить два заземляющих стержня.Они должны находиться на расстоянии не менее 6 футов друг от друга.
• В Канаде заземляющие стержни должны иметь длину 10 футов и требуются два.

Электроды в бетонном корпусе (Ufer Grounds)

Этот метод электрического заземления был изобретен во время Второй мировой войны в Аризоне и обычно называется «Ufer» в честь его создателя, Герберта Г. Уфера. Армия Соединенных Штатов была обеспокоена тем, что молния или статическое электричество могут вызвать случайный взрыв взрывчатых веществ, которые хранились в хранилищах в форме иглу.Климат пустыни ограничивал полезность заземляющих стержней, которые должны были быть вбиты на сотни футов в сухую землю, чтобы быть эффективными. Уфер посоветовал военным подключить заземляющие провода к стальным арматурным стержням (арматуре) с бетонным покрытием бомбоубежищ, чтобы эффективно рассеивать электричество в земле. Тестирование подтвердило его теорию о том, что относительно высокая проводимость бетона позволит электрическому току рассеиваться на большой площади поверхности земли.Метод Уфера чаще встречается в новом жилом строительстве и требует металлического каркаса. Инспектору может быть сложно обнаружить электрод этого типа. В IRC 2006 г. описываются основания Ufer следующим образом:

Электрод, заключенный в бетон толщиной не менее 2 дюймов (51 мм), расположенный внутри и около дна бетонного фундамента или основания, находящегося в прямом контакте с землей, состоящего из не менее 20 футов (6096 мм) одного или нескольких оголенных или оцинкованных или трех стальных арматурных стержней или стержней с электропроводящим покрытием не менее 1/2 дюйма (12.77 мм) или состоящий из не менее 20 (6096 мм) футов неизолированного медного проводника сечением не менее 4 AWG, считается заземляющим электродом. Арматурные стержни разрешается соединять вместе с помощью обычных стяжных проволок или других эффективных средств.

Металлические подземные водопроводные трубы

Водопроводная система здания может быть подключена к заземляющему проводу и работать как заземляющий электрод. В течение некоторого времени это был единственный тип обязательного заземляющего электрода, и он, как правило, был предпочтительнее других методов.Однако с 1987 года этот метод стал единственным, который необходимо дополнить электродом другого типа. Этот переход связан с возросшей популярностью непроводящих диэлектрических муфт и пластиковых труб. Когда водопровод заменен пластиковыми трубами, на сервисной панели электрооборудования должно быть размещено уведомление о том, что имеется неметаллическое водоснабжение. Инспекторы не смогут определить, заменены ли наружные водопроводные трубы, идущие к уличному водопроводу, пластиковыми деталями.

Инспекторы должны проверить следующее:

• Провода заземления должны быть надежно прикреплены к водопроводным трубам рядом с точкой входа в здание. Заземляющий провод, который свободно обвязан вокруг трубы, не подходит.
• Газовые трубы никогда не должны использоваться в качестве заземляющих проводов. Они обычно сделаны из пластика снаружи дома и содержат горючие газы, которые могут воспламениться при воздействии электрического тока.

В IRC 2006 года говорится следующее об электродах для водопроводных труб:

Металлическая подземная водопроводная труба, которая находится в прямом контакте с землей на расстоянии 10 футов (3048 мм) или более, включая любые обсадные трубы, эффективно прикрепленные к трубе, и что является электрически непрерывным путем соединения вокруг изоляционных стыков или изоляционной трубы с точками соединения проводника заземляющего электрода и проводов заземления, считается заземляющим электродом.Внутренние металлические водопроводные трубы, расположенные на расстоянии более 5 футов (1524 мм) от входа в здание, не должны использоваться как часть системы заземляющих электродов или как проводник для соединения электродов, которые являются частью системы заземляющих электродов.

Редкие заземляющие электроды

Вышеупомянутые заземляющие электроды составляют подавляющее большинство систем заземления, с которыми сталкиваются инспекторы. Два описанных ниже электрода встречаются гораздо реже, хотя они признаны IRC.Инспекторы могут не иметь возможности проверить их присутствие. IRC 2006 года объясняет их следующим образом:

Пластинчатые электроды

Пластинчатые электроды, которые подвергают воздействию внешней почвы не менее 2 квадратных футов (0,186 м2) поверхности, следует рассматривать как заземляющий электрод. Электроды из железных или стальных пластин должны иметь толщину не менее 1⁄4 дюйма (6,4 мм). Электроды из цветного металла должны иметь толщину не менее 0,06 дюйма (1,5 мм). Пластинчатые электроды должны быть установлены на глубине не менее 30 дюймов (762 мм) от поверхности земли.

Кольцевые электроды заземления

Кольцо заземления, окружающее здание или сооружение, находящееся в прямом контакте с землей на глубине ниже поверхности земли не менее 2,5 футов, состоящее из не менее 20 футов неизолированного медного проводника не меньше чем № 2 считается заземляющим электродом.

Таким образом, можно использовать различные заземляющие электроды в домашних условиях для безопасного отвода непредвиденных электрических зарядов от мест, где они могут причинить вред.Инспекторы должны знать, чем они отличаются друг от друга, и быть готовыми выявлять дефекты.

Заземление (физика): как это работает и почему это важно?

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Кевин Бек

Электричество является незаменимым фактором в современной жизни, и хотя основные виды топлива, которые человечество использует для его производства, вызывают большую озабоченность, само электричество будет требоваться еще долго поскольку цивилизация в ее нынешнем виде сохраняется.В то же время среди первых фактов безопасности, которым учат практически каждого ребенка, является то, что электричество является или может быть чрезвычайно опасным.

Более того, электричество, которое люди вырабатывают и поэтому могут в значительной степени контролировать, — это только часть истории. Явление молнии знакомо и очень маленьким детям, и одновременно оно вызывает трепет и беспокойство даже у взрослых. Но его «удары» на уровне Земли почти столь же непредсказуемы, как и потенциально смертельны, и пристальный взгляд на надстройки к зданиям и другим сооружениям по всему миру подчеркивает безотлагательность этого соображения безопасности.

Электрическое заземление , также называемое заземлением , обеспечивает путь для прохождения тока в землю и рассеивания избыточного электрического заряда вместо накопления и создания потенциальной опасности. Это работает, потому что Земля, будучи электрически нейтральной, но при этом огромной, может принимать и обеспечивать большое количество электронов (по стандартам человеческой промышленности) без заметных изменений в этом состоянии «нулевого напряжения».

Заряд, напряжение и ток

Электрический заряд в физике измеряется в кулонах .Элементарный (неделимый) заряд — это заряд одиночного электрона (е-) или протона с величиной 1,60 10 ^-19 Кл и отрицательным знаком для электронов. Разделение противоположно заряженных частиц создает напряжение , или разность электрических потенциалов, которая измеряется в джоулях на кулон (Дж / Кл), и побуждает электроны течь в направлении чистого положительного заряда, движение, называемое электрический ток .

• Электроны «хотят» течь к положительному выводу или другой области чистого положительного напряжения по той же основной причине, по которой вода «хочет» течь вниз: разность потенциалов, но устанавливается электрической силой, а не силой тяжести.

Этот поток электронов, измеряемый в Кл / с или амперах («амперах»), возникает только в том случае, если между источниками напряжения проходит проводник , который легко пропускает ток, как и большинство других металлы. Изоляторы , изоляторы , непроводящие материалы включают пластик, дерево и резину (обилие изоляторов среди повседневных товаров — это просто хорошо). В предыдущей аналогии плотина, сдерживающая естественный поток речного течения, подобна изолятору или диэлектрику .

Все материалы, даже хорошие проводники, имеют некоторое электрическое сопротивление , обозначенное R и измеряемое в омах (Ом). Эта величина допускает формальную взаимосвязь между напряжением и током, называемую законом Ома :

I = \ frac {V} {R}

Как работает заземление?

Электрический ток определяется как протекающий от более высокого потенциала к более низкому (что соответствует результату , так как электроны текут в отрицательном направлении — будьте осторожны, чтобы не перепутать этот момент!) При условии, что это подходящий путь между двумя существует.Например, когда две клеммы батареи соединены проводом, ток свободно течет по петле с минимальным сопротивлением.

Однако, если нет высокопроводящих путей, соединяющих разность потенциалов, ток все равно может протекать в результате пробоя диэлектрика , если напряжение достаточно высокое — во многом аналогично тому, что произошло бы при разрушении конструкции дамбы. беспрецедентным объемом в верхнем резервуаре.

• Вот почему «ударяет» молния; ток «не должен» протекать в диэлектрическом материале, таком как воздух, но сильное напряжение молнии подавляет этот фактор.

Электрический путь, который наиболее часто посещали … или искали

Электрический ток, как вода, спускающийся по пологому каменистому склону, всегда пытается выбрать путь наименьшего сопротивления. Если этому препятствует ряд различных изоляционных материалов, он захочет протекать через наименее изолирующий (то есть наиболее проводящий) материал. Если существует проводящий путь, он всегда будет выбирать этот путь среди всех остальных.

Воздух — изолятор, а человеческое тело относительно проводящее.Поэтому, если вы стоите в поле во время грозы, вы подвергаетесь высокому риску поражения электрическим током. Громоотводы обеспечивают путь заземления, являясь легкой мишенью с низким сопротивлением для ударов молнии. Молния скорее протечет сквозь металл, чем через вас, так что вот оно.

Путь от громоотвода в землю сам по себе имеет одну важную особенность всех устройств заземления: никаких объездов по пути! Электричество течет прямо в саму Землю, потому что у нее нет других вариантов.Вот почему «провода» заземления не обязательно должны быть одиночными; они могут быть металлическими каркасами, , если путь к Земле полностью автономен. , то есть это простая цепь.

• Как уже говорилось, Земля может также служить «донором электронов» по ​​мере необходимости из-за своей способности рассеивать заряд — как положительный, так и отрицательный в огромном объеме — а не только как «акцептор электронов», как в корпус громоотвода.

Почему важно заземление?

Хотя громоотводы жизненно важны, они не используются каждый день, как бесчисленные электрические цепи в домах, офисах и производственных предприятиях по всему миру.

В электрической цепи заземляющий провод создает дополнительный путь для тока в случае короткого замыкания или другой неисправности. Вместо того, чтобы поражать вас электрическим током, когда вы касаетесь компонентов схемы, ток будет проходить через более проводящий заземляющий провод. Заземление не только предохраняет вас от поражения электрическим током, но и защищает ваше оборудование от скачков тока, которые в противном случае могли бы «шокировать» его.

Примечание. Высокое напряжение само по себе не вредит. Однако большая разница напряжений делает более желательным скачок заряда и при этом создает больший ток.Думайте об этом, как будто вы стоите на краю высокой скалы. Проблема не в том, чтобы оказаться на высокой скале. Это то, что происходит после того, как вы сойдете с места в результате того, что скала под ногами больше не «изолирует» вас от влияния гравитации и позволяет воздуху легко «вести» вас (надеюсь, в защитную сетку!).

Трехконтактная вилка

В домашних условиях заземление лечит как «симптом», так и «болезнь» в случае непредвиденного накопления зарядов на поверхности приборов.Это не только позволяет несанкционированным зарядам мгновенно выйти в «одностороннем порядке», чтобы они могли рассредоточиться в другом месте, но также предотвращает проникновение дополнительных нежелательных зарядов, прерывая цепь «вверх по потоку».

Типичная современная розетка имеет три отверстия: две рядом расположенные прорези и почти круглое отверстие внизу. Меньшая вертикальная щель предназначена для «горячего» провода (или буквально компонента вилки) для входящего тока; его более длинный партнер предназначен для нейтрального (выходного) провода. Круглая вилка — это заземляющий провод, подключенный прямо к выходу из цепи, поэтому опасные заряды, которые в противном случае текли бы по поверхности устройства, могут улететь на землю.Этот провод настроен таким образом, что выше заданного уровня тока вся цепь разрывается, и весь входящий ток прекращается.

Примеры заземления

Заземление обеспечивает безопасную стабилизацию напряжения в больших цепях и системах. Стабилизатор напряжения гарантирует, что входящее напряжение, которое может значительно колебаться вокруг желаемого значения внутри сложных и чувствительных схем, таких как компьютерный микропроцессор, нормализуется до строго ограниченного значения путем увеличения или уменьшения V по мере необходимости.

Электроскоп — это проводник, который использует индукцию заряда для сигнализации наличия внешних зарядов. При этом используется принцип, согласно которому электроны отталкиваются друг от друга. Если источник электронов, такой как заряженный стеклянный стержень (пример статического электричества; электроны просто «сидят» там, потому что стекло является изолирующим), держать близко к стороне проводящего (но нейтрального!) Электроскопа, это «толкает» электрод электроны в шаре так далеко, как только могут. Он находится в центре устройства, где металлические «листы» раздвигаются, чтобы сигнализировать об электронах, собранных около стороны шара на поверхности кончика стержня.