Одним из защитных методов людей от ударов током в жилом доме считается осуществление заземления. Практика показывает, что монтаж автовыключателей или УЗО во многих случаях бывает попросту не достаточно.
Именно поэтому специалисты не рекомендуют полагаться только лишь на данные приспособления. Лучше всего отдать свое предпочтение надежному заземлению, которое можно сделать в домашних условиях собственноручно.
Данная система позволит в итоге не переживать за жизнь постояльцев в случае возникновения чрезвычайного происшествия.
Содержание статьи
Рабочее (защитное) заземление частного дома: его устройство и назначение
Рабочее заземление предназначается для спасения людей от электрического тока. К тому же оно позволяет защитить бытовую технику от выхода из строя при возникновении его корпусного пробоя.
Также такое заземление является весьма полезным для уменьшения последствий удара молнии. Это касается лишь тех случаев, если у дома предусмотрен соответствующим молниеотвод.
Назначение заземления
Рабочее заземление при электрическом чрезвычайном происшествии выполняет роль защитного. Главные его задачи заключаются в следующем:
- спасение людей от поражения током;
- защита бытовой техники при корпусном пробое;
- поддержка нормальной работы оборудования.
Постоянно действующее рабочее заземление требуется только для промоборудования. Если речь идет о бытовой техники, достаточно всего лишь заземление через евророзетку.
Несмотря на это, специалисты рекомендуют все же наглухо заземлить ряд приборов в доме. Среди них стоит выделить стиральную машину, микроволновую печь, электродуховку, индукционную плиту (варочную поверхность), а также настольный компьютер.
Устройство заземления
Применение искусственных систем заземления обусловлено тем, что естественные системы нередко не соответствуют всем правилам и нормам. Это может привести к их плохому срабатыванию и низкой эффективности.
К естественным заземлителям можно отнести водопроводные трубы из стали, что соприкасаются с почвой.
Также к этой категории относятся действующие артезианские скважины или же некоторые другие элементы сооружений, выполненные из металла. При этом в обязательном порядке они должны быть соединены с землей.
При самодельном создании заземления специалисты рекомендуют применять уголки из стали размером 50х50 миллиметров, длина которых составляет 3 метра. Их следует забить в землю в траншее.
Ее глубина должна достигать 70 сантиметров. При этом около 10 сантиметров должно находиться над дном. К этой части уголков стоит приварить проложенный в траншее пруток из стали диаметром в пределах от 10 до 16 миллиметров. Вместо него разрешается использовать полосу размером 40х3 или 40х4, расположенную по всему периметру сооружения.
В соответствии с действующими правилами, если имеется электрическая установка до 1000 Вольт, сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом.
Системы заземления
Существует 6 отличающихся между собой заземляющих систем. Несмотря на такое разнообразие, в жилых домах применяется преимущественно только 2 из них, такие как:
- TN – C – S. Главной особенностью данной системы считается то, что подача тока происходит с использованием нуля PEN, который обязательно дополнительно подключается к глухо заземленной нейтрале.
В здании, в распредустройстве провод расходится на две части РЕ и N. Одна – PE – представляет собой ноль защитный (заземление), вторая – проводник – выполняет роль рабочего поля N. Для того чтобы данная система надежно работала, очень важно обеспечить ей соответствующую защиту.
Это обусловлено возможностью возникновения опасного напряжения на корпусах электроприборов.
Это касается тех приспособлений, которые связаны с проводником PE. Такая ситуация возникает в случае механического повреждения нуля PEN между непосредственно самой подстанцией и сооружением.
- TT. Эта система применяется в селах и деревнях. В загородных условиях сложно обеспечить безопасность нуля PEN. Эта схема требует выполнения «глухого» заземления по отношению к нейтрали. Осуществление передачи напряжения при этом происходит посредством 4 проводов.
Четвертый из них применяется в качестве функционального нуля N. Со стороны потребителя в данной ситуации необходимо создать штыревой заземлитель. Именно к нему следует подсоединить все проводники от PE. С ними следует связать корпуса приборов.
Система TT применяется преимущественно в отдаленных от городов районах. В крупных населенных пунктах предпочтение отдают TN – C – S.
Схема заземления
В системе TN – C – S шина РЕ и нейтраль N проводятся при помощи всего лишь одного провода PEN. На входе в дом конструкция должна разделяться на несколько отдельных веток. Данная схема подразумевает защиту посредством автоматических выключателей. Можно использовать УЗО.
В схеме TT «земля» должна выходить на щит от отдельного заземления, а не от конкретной подстанции.
Данная система считается более надежной и безопасной. Она лучше устойчива к повреждению защитного проводника. В данном случае не требуется монтаж устройства отключения.
Контурное заземление своими руками 380 и 220В
Под контурным заземлением подразумевает размещение одиночных заземлителей по периметру площадки. Последняя используется в свою очередь для размещения необходимого заземляющего оборудования. Таким образом, элементы подобной конструкции могут быть расположены вокруг частного дома равномерно.
Применение контурного заземления напрямую связано с тем, что оно обеспечивает хороший уровень безопасности.
Это достигается за счет того, что выравнивается потенциал основания. Некоторые его значения при этом могут быть повышены. Такая особенность связано с тем, что подобным образом можно уравнять эти характеристики с параметрами непосредственно самого оборудования.
Треугольник – замкнутый контур
Чаще всего контурное заземление в жилых домах собственноручно создают при помощи контура в виде треугольника, имеющего равные стороны. Это обусловлено тем, что таким образом на относительно небольшой площади можно обеспечить максимальный участок рассеивания тока. При этом с обеспечением всех необходимых параметров затраты на такую систему минимальны.
Для монтажа контурного заземления нужно учитывать то, что глубина забивания стержней треугольника должна быть примерно в два раза меньше расстояния между ними. Таким образом можно получить необходимые характеристики сопротивления.
Если штыри забиваются на глубину 2,5 метра, их следует расставлять на расстоянии от 2,5 до 5 метров между собой. Если вследствие особенностей почвы не удается создать треугольник с равными сторонами, можно немного отойти от этой формы.
Линейный контур
Вместо треугольного контура в некоторых ситуациях используется контур в виде половины круга или же цепочки штырей. Они должны быть находиться на одной линии. В такой ситуации следует обеспечить равное расстояние между стержнями. Оно должно равняться или же быть больше, чем их высота.
Для оптимального уровня рассеивания тока важно обеспечить использование большого количества вертикальных стержней. В ином случае система будет неэффективной.
Основной недостаток линейного контура заземления заключается в том, что получение нужных параметров выполнить довольно сложно.
Это возможно только в случае применения достаточно существенного количества электродов. Именно поэтому при наличии места на площадке вокруг частного дома специалисты рекомендуют все же использовать контур в виде треугольника.
Штыревое модульное заземление
Под модульно-штыревым заземлением подразумевается тип устройства, при котором владелец здания может самостоятельно варьировать количество как общую длину, так и количество точек монтажа в почву вертикальных заземлителей. Таким образом, речь идет о сборной конструкции. Данная особенность системы является очень удобной в тех случаях, если характеристики грунтов на площадке постепенно способы меняться. К тому же такая схема подходит тем, кому сложно использовать другие системы заземления.
Модульно-штыревое заземление позволяет организовать глубинную схему контура. Она отличается своим вертикальным заглублением. В основе данной схемы используются круглые стержни, диаметром от 14 до 20 миллиметров. При этом их длина варьируется от 1,2 до 1,5 метра.
Основное предназначение модульно-штыревого заземления заключается регулировке направления тока, который продуцирует молния. Система позволяет его отводить и рассеивать. Для этого используется конструкция внешней защиты. Она подразумевает монтаж молниеприемников и токоотводов. Таким образом создаются оптимальные условия для эксплуатации электрического оборудования.
Требования к сопротивлению заземляющего устройства
В соответствии с ПУЭ, в электроустановках напряжением до 1000 В для их безопасной работы следует создать специальные условия. Они подразумевают, что сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Это касается систем, которые отличаются своей изолированной нейтралью.
Если суммарная мощность всех использующихся источников тока достигает 100 кВА, заземляющие устройства должны иметь сопротивление, не превышающее 10 Ом.
Заключение
Правильная организация заземления– это гарантия безопасности для жильцов. К тому же таким образом можно предотвратить выход из строя домашних бытовых приборов, таких как холодильники, микроволновые печи, компьютеры, электрические плиты и т. д. Главное – следовать всем правилам и нормам, а также рекомендациям опытных специалистов.
Схема подключения заземления в загородном доме
Полную инструкцию по заземлению и молниезащите для частного дома (в картинках) смотрите на отдельной странице.
Сегодня практически каждый загородный дом оснащен электрическими приборами. Безопасность их эксплуатации обеспечивается соединением установленного в помещениях электрооборудования с заземляющим устройством. Грамотно выполненное защитное заземление исключит вероятность поражения людей электрическим током и предотвратит выход из строя бытовой техники и сложных технических устройств от воздействия перенапряжений, если они защищаются УЗИП. Выбор схемы подключения зависит от различных факторов. В частном доме, в отличие многоквартирного, заземление можно сделать самостоятельно. Разобраться в вопросе его подключения поможет данная инструкция.
Основные элементы схемы подключения заземления загородного дома и правила по их выполнению
Схема подключения заземления в загородном доме выглядит следующим образом: электроприбор— розетка — электрический щит — заземляющий проводник — контур заземления — земля.
Подключение начинается с выполнения на придомовом участке заземляющего устройства в соответствие с правилами, определенными в главе 1.7 ПУЭ 7-го издания. Заземлитель представляет собой металлическую конструкцию, имеющую большую площадь контакта с землей. Предназначен для выравнивания разности потенциалов и уменьшения потенциала заземленного оборудования, в случае замыкания на корпус или появления избыточного напряжения в электросети. Конструкция и глубина его установки определяется исходя из сопротивления грунта на участке (например, сухой песок или влажный чернозем).
От выполненного на участке заземляющего устройства (заземления) прокладываем заземляющий проводник, который подключаем к главной заземляющей шине, с использованием болтового соединения, зажима или сварки. Выбираем проводник сечением не менее 6 мм2 для меди и 50 мм2 для стали, при этом он должен соответствовать требованиям к защитным проводникам, указанным в таблице 54.2 ГОСТ Р 50571.5.54-2013, а для системы ТТ иметь сечение не менее 25 мм2 для меди. Если проводник голый и прокладывается в земле, то его сечение должно соответствовать приведенному в таблице 54.1 ГОСТ Р ГОСТ Р 50571.5.54-2013.
В электрощитке заземляющий проводник через шину заземления соединяется с защитными проводниками, проложенными к розеткам, имеющим заземляющий контакт и остальным электроприемникам в доме. В результате чего, каждый электроприбор оказывается подключенным к системе заземления.
Зависимость схемы подключения заземления от контура заземления
Если у столба линии электропередач выполнено повторное заземление, то схема подключения заземления в загородном доме выполняется по системам TN-C-S или TT. Когда состояние сетей не вызывает опасений, в качестве заземляющего устройства дома следует использовать повторное заземление линии и подключать дом в соответствии с системой заземления TN-C-S. Если воздушная линия старая, либо качество выполнения повторных заземлений подлежит сомнению, лучше выбрать систему ТТ и оборудовать индивидуальное заземляющее устройство на придомовом участке.
Для заземляющего устройства в первую очередь следует использовать естественные заземлители — сторонние проводящие части, имеющие непосредственный контакт с грунтом (водопроводы, трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции загородного дома и прочее). (см. п.1.7.54, 1.7.109 ПУЭ 7-го издания).
При отсутствии таковых, выполняем искусственное заземляющее устройство, используя вертикальные или горизонтальные электроды, которые вкапываем в землю. Выбор конфигурации заземлителя главным образом от требуемого сопротивления и особенностей придомового участка.
При отсутствии таковых, выполняем искусственное заземляющее устройство, используя вертикальные или горизонтальные электроды, которые вкапываем в землю. Выбор конфигурации заземлителя главным образом от требуемого сопротивления и особенностей придомового участка.
Наиболее эффективен в использовании, если на вашем участке почва представлена суглинком, торфом, насыщенным водой песком, обводненной глиной. Стандартная длина стержней составляет от 1,5‑х до 3‑х м. Выбирая длину вертикальных электродов, исходим из водонасыщенности вмещающих пород на участке. Заглубленные грунт вертикальные заземлители объединяются горизонтальным электродом, например, полосой, а для минимизации экранирования располагаются на расстоянии, соразмерном длине самих штырей.
Конструкцию заземляющего устройства рекомендуют располагать на расстоянии одного метра от фундамента строения (см. п. 1.7.94 ПУЭ 7-го издания).
Зависимость схемы подключения от типа системы заземления
Заземление объектов жилого фонда выполняют по следующим системам: ТN (подсистемы TN-C, TN-S, TN-C-S) или ТТ. Первая буква в названии обозначает заземление источника питания, вторая – заземление открытых частей электрооборудования.
Последующие буквы после N указывают на совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. S — нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены. С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (РЕN-проводник).
Электробезопасность обеспечивается полноценно, когда уменьшение сопротивления заземлителя не влечет за собой увеличения показателей тока замыкания на землю. Рассмотрим, как схема подключения заземления зависит от выполненной на объекте системы электрической сети.
Система заземления TN-S
Рисунок 1. Система TN-S
На объектах, оборудованных электросетью по системе TN-S, нулевые рабочий и защитный проводники разделены по всей длине, и в случае пробоя изоляции фазы, аварийный ток отводится по защитному РЕ-проводнику. Устройства УЗО и дифавтоматы, реагирующие на появление утечки тока через защитный ноль, отключают сеть с нагрузкой.
Достоинством подсистемы заземления TN-S является надежная защита электрооборудования и человека от поражения аварийным током при пользовании электросетями. За счет чего данную систему относят к наиболее современной и безопасной.
Для выполнения заземления по системе TN-S, требуется прокладка от трансформаторной подстанции отдельного провода заземления к своему строению, что приведет к значительному удорожанию проекта. По этой причине, для заземления объектов частного сектора, подсистема заземления TN-S практически не используется.
Система заземления TN-C. Необходимость перехода на ТN-C-S
Рисунок 2. Система TN-S
Заземление по системе TN-C наиболее распространено для старых построек жилого фонда. Преимуществом является экономичность и проста ее выполнения. Существенным недостатком — отсутствие отдельного проводника РЕ, что исключает наличие в розетках загородного дома заземления и возможности уравнивания потенциалов в ванной.
К загородным постройкам электрических ток подводится по воздушным линиям. К самому строению подходят два проводника: фазный L и совмещенный PEN. Подключить заземление можно, только при наличии в частном доме трехжильной проводки, что требует переделки системы TN-C на TN-C-S, путем разделения нулевого рабочего и нулевого защитного проводника в электрическом щите (см. п. 1.7.132 ПУЭ 7-го издания).
Подключение заземления по системе TN-C-S
Для подсистемы заземления TN-C-S характерно объединение нулевого рабочего и нулевого защитного проводников на участке от линий электропередач до ввода в здание. Заземление по данной системе достаточно простое в техническом исполнении, за счет чего рекомендуется для широкого применения. К недостатку можно отнести потребность в постоянной модернизации, во избежание обрыва PEN проводника, в результате чего электроприборы могут оказаться под опасным потенциалом.
Рассмотрим схему подключения заземления в загородном доме по системе TN-C-S на примере перехода к ней от системы TN-C.
Рисунок 3. Схема главного распределительного щита
Как уже отмечалось, для получения трехжильной проводки, необходимо произвести правильное разделение PEN проводника в распределительном щитке дома. Начинаем с того, что в электрощит устанавливаем шину с обеспечением прочной металлической связи с ним, и подключаем к этой шине идущий со стороны линии электропередач объединенный проводник PEN. Шину PEN соединяем перемычкой со следующей установленной шиной РЕ. Теперь шина PEN выступает в качестве шины нулевого рабочего проводника N.
Рисунок 4. Схема подключения заземления (переход с TN-C на TN-C-S)
Рисунок 5. Схема подключения заземления TN-C-S
Выполнив указанные подключения, соединяем распределительный щиток с заземлителем: от заземляющего устройства заводим проводна шину РЕ. Таким образом, в результате несложной модернизации, мы оснастили дом тремя отдельными проводами (фазным, нулевым защитным и нулевым рабочим).
Правилами устройства электроустановок требуется выполнение повторного заземления для РЕ — и РEN-проводников на вводе в электроустановки, с использованием, в первую очередь, естественных заземлителей, сопротивление которых при напряжении электросети 380/220 В должно быть не более 30 Ом (см. п. 1.7.103 ПУЭ 7-го издания).
Подключение заземления по системе TТ
Рисунок 6. Система TT
Другим вариантом схемы является подключения заземления загородного дома по системе ТТ с глухозаземленной нейтралью источника тока. Открытые токопроводящие элементы электрооборудования такой системы подсоединены к заземляющему устройству, не имеющему электрической связи с заземлителем нейтрали источника питания.
При этом должно соблюдаться следующее условие: значение произведения величины тока срабатывания устройства защиты (Iа) и суммарного сопротивления заземляющего проводника и заземлителя (Rа) не должно превышать 50 В (см. п.1.7.59 ПУЭ). Rа Iа ≤ 50 В.
Для соблюдения этого условия “Инструкция по устройству защитного заземления и уравнивания потенциалов в электроустановках” И 1.03-08 рекомендует выполнять заземляющее устройство с сопротивлением 30 Ом. Данная система достаточно востребована на сегодняшний день и применяется для частных, преимущественно мобильных построек, при невозможности обеспечения достаточного уровня электробезопасности системой TN.
Заземление по системе TТ не требует разделения совмещенного PEN проводника. Каждый из подходящих к дому отдельных проводов подсоединяем к изолированной от электрощита шине. А сам PEN проводник, в таком случае, считаем нулевым проводов (нулем).
Рисунок 7. Схема подключения заземления по системе TT
Рисунок 8. Схема подключения заземления и УЗО по системе TT
Как следует из схемы, системы TN-S и ТТ очень похожи между собой. Отличие состоит в полном отсутствии у ТТ электрической связи между заземляющим устройством и PEN проводником, что, в случае отгорания последнего со стороны источника питания, гарантирует отсутствие избыточного напряжения на корпусе электрических приборов. В этом и состоит очевидное преимущество системы ТТ, обеспечивающее более высокий уровень безопасности и надежности в эксплуатации. Недостатком ее использования можно назвать лишь дороговизну, поскольку для защиты пользователей при косвенном прикосновении, обязательна установка дополнительных устройств защитного отключения питания (УЗО и реле напряжения), что, в свою очередь, требует прохождение апробации и заверение специалистом энергонадзора.
Заключение
Схема заземления в общем виде представляет собой соединение ее элементов: электрооборудования, вводно-распределительного щита, заземляющего проводника РЕ, заземлителя.
Для установки заземляющего устройства в загородном доме необходимо разобраться в особенностях его подключения, в зависимости от следующих факторов:
- способ питания электрической сети (воздушными линиями или кабелем от трансформаторной подстанции)
- тип грунта на придомовом участке, где выполняется контур заземления.
- наличие системы молниезащиты, дополнительных источников питания или специфического оборудования.
Выполняя подключение заземления самостоятельно, необходимо руководствоваться положениями раздела 1.7 Правил устройства электроустановок. При невозможности использования естественных заземлителей, выполняем заземляющее устройство с применением искусственных заземлителей.. Заземление частного дома может быть выполнено по двум системам: TN-C-S или ТТ. Наиболее широкое применение получила модернизированная система TN-C — TN-C-S, за счет простоты ее технического исполнения. Для обеспечения электробезопасности загородного дома по системе TN-C-S, требуется разделение PEN проводника, на нулевой рабочий и нулевой защитный проводники.
Выполнив контур заземления, необходимо проверить качество его монтажа, и произвести замеры сопротивления на соответствие нормам ПУЭ при помощи специальных приборов, для чего может потребоваться привлечение специалистов.
Полную инструкцию по заземлению и молниезащите для частного дома (в картинках) смотрите на отдельной странице.
Требуется консультация по организации заземления и молниезащиты для вашего объекта? Обратитесь в Технический центр ZANDZ.ru!
Смотрите также:
Смотрите также:
Грамотно продуманный заземляющий контур – характерный признак высококачественной и продуманной системы энергообеспечения. Его конструкция довольно примитивна, а вот практическая польза – бесценна. Для самостоятельного изготовления системы нужно совсем мало усилий, а правильное исполнение станет гарантией ее многолетней эксплуатации и вашей безопасности.
Вопрос №1: а нужно ли заземление в частном доме или коттедже?
Многие домовладельцы продолжают игнорировать элементарные правила электробезопасности. Аргументация таких лиц удивляет: раньше никто не делал заземляющих мероприятий, и ничего страшного не произошло. Во-первых, прежде не было такого количества бытовых приборов, во-вторых, появились документы, например, ПУЭ, в которых изложены основные требования по электробезопасности.
Пользуясь сетью, которая не имеет защиты от воздействия электротока, жители рискуют попасть в опасную для жизни ситуацию, даже если проводка в деревянном жилище выполнена безукоризненно. Изучая вопрос, нужно ли заземление в частном доме, следует отметить функции, которые оно выполняет:
- Предохранение человека от поражения электрическим напряжением при касании к неисправному бытовому прибору.
- Снижение уровня магнитных помех высокочастотного диапазона, излучаемых электрической сетью и бытовыми устройствами.
- Обеспечение безопасной работы приборов, работающих в условиях повышенной влажности (бойлеры, стиральные машины и т.п.).
- Снижение порога электромагнитного излучения сети, которое негативно влияет на самочувствие человека.
Нужно отметить, что защитный контур представляет собой неотъемлемый компонент системы молниезащиты. Также возможно его применение в конструкциях, отвечающих за недопущение импульсного перенапряжения.
Где разместить контур?
Чтобы заземление частного дома, сделанное своими руками, работало эффективно, важно определить месторасположение для установки заземляющих электродов, т.е. определить схему контура. Поскольку их длина довольно внушительна, то есть риск повреждения трасс коммуникаций. Поэтому в этом случае есть смысл ознакомиться с планами их прокладки в горадминистрации. Кроме этого существует несколько правил, которые не стоит отвергать:
- Устанавливая место расположения электродов, обратите внимание на характеристики грунта. Если есть возможность ознакомиться с геоморфологическими отчетами местности, то для монтажа нужно выбирать как можно низкие точки верхнего водоупора.
- Исследовать уровень нахождения грунтовых вод и отношение длины погружаемых электродов к нему. При наличии на даче, гараже или в доме вентилируемого подвала – воспользоваться этим фактом в полной мере и устроить контур на дне погреба.
- Размещать детали контура следует не ближе 1 метра от фундамента.
В коттеджном строительстве в основном применяется система защиты TT, когда контур заземления изготовлен в индивидуальном порядке, а не от подстанции, как в TN-S-C. Такая конструкция весьма устойчива к повреждениям, но требует использования УЗО, без которого защита от поражения электротоком неэффективна.
Какие схемы контуров заземления для частного дома можно изготовить своими руками: ищем решение
На нынешний день свою практичность доказали две конструкции заземлителей:
- Замкнутого типа – система собрана в виде треугольника из металлических элементов. Основное преимущество заключается в надежности, поврежденная перемычка между электродами не влияет на работоспособность системы – она будет функционировать с другой стороны.
- Линейного типа – штыри устанавливаются в одну линию и соединяются последовательно металлической полосой. Недостаток в том, что повреждение перемычки влечет выход из строя всей системы.
Домовладельцам, интересующимся, как правильно сделать эффективное заземление в частном доме, специалисты рекомендуют делать систему по схеме «треугольник». Так как по сути, объем монтажных работ не отличается от линейного типа, но эффективность замкнутой системы делает ее предпочтительнее. Кроме этого, возможен и собственный вариант в виде квадрата или овала.
Сопротивление грунтов и методика расчета электродов
Передача потенциала в землю осуществляется по всей плоскости металлических электродов через частицы почвы и грунтовые воды. Такой принцип работает как при питающем напряжении 220 Вольт, так и в системах на 380 Вольт трехфазного типа. При сооружении конструкции учитываются многие факторы: от пористости грунта до уровня шероховатости металла.
За основу расчета сопротивления протеканию тока через электроды берутся таблицы удельного сопротивления почв и геоморфологиеский профиль. Профессионалы пользуются трудами Карякина Р.Н. «Нормы устройства сетей заземления», где предоставлены все данные для вычисления многих параметров. На практике подробный расчет редко когда выполняется. Нужных результатов добиваются методом увеличения длины электродов или же их числа.
В большинстве случаев применяются профили из стали с сечением не менее 80 мм², для «нержавейки» показатель чуть меньше – 60-70 мм². Для изготовления своими руками любых схем заземления в частном доме нужно применять угловую сталь, двутавр или тавр. Главное, чтобы сечение электрода не имело замкнутой формы и контактировало бы с грунтом всеми сторонами.
Инструмент и материалы
Для выполнения работ по организации заземляющего контура в загородном доме понадобится следующий инструмент:
- Болгарка.
- Кувалда 7-10 кг.
- Штыковая лопата.
- Комплект гаечных ключей.
- Сварочный аппарат и электроды.
- Битум или антикоррозийная краска.
- Сварочная маска и рабочие рукавицы.
Конструкция контура построена на принципе равнобедренного треугольника, со сторонами 1,2 м. Чтобы контур заземления соответствовал техническим нормам, следует применить следующие материалы:
- Уголки из металла 50х50 и длиной не менее 2 метров. Возможно приобретение комплектов из омедненной стали, например, Elmast.
- Три полосы из металла 40х4 и длиной не менее 1,2 м, а также металлическая полоса с такими же параметрами, но длиной от места залегания контура до фундамента с загибом.
- Медный провод сечением не менее 6 мм² для соединения ЗШ с электрическим щитом.
- Болт М8 или М10.
Важно! Заземляющая линия должна увеличиваться в сечении по направлению от щита к контуру. Например, если от щитка идет 6 мм², то полоса должна быть минимально 10 мм², а электроды – не менее 20 мм².
Как правильно сделать заземление замкнутого типа в частном доме без помощи специалистов?
После этапа подготовительных работ наступает очередь монтажа. На первый взгляд, обычная задача забить заземлители в грунт может, как минимум, обернуться испорченным металлопрокатом. И все это по причине незнания технологии процесса.
Электроды перед забивкой важно грамотно заточить. Электромонтажники, которые имеют опыт, уже знают, как правильно сделать защитное заземление в частном доме — они рекомендуют делать острие со скосами 30-35°. От его края нужно отступить 40-45 мм и сделать спуск порядка 45-50°. Швеллер, двутавр или тавр могут иметь несколько скосов, прутья рекомендуется острить ковкой. Дальнейший процесс можно наблюдать на видео, он заключается в выполнении следующих переходов:
- С помощью штыковой лопаты выкопать равностороннюю треугольную траншею со сторонами 1,2 метра, а также ров по направлению к строению для прокладки заземляющей шины. Глубина траншеи 50-70 см.
- Для удобства забивки по углам треугольника можно пробурить лунки глубиной до 50 см.
- При помощи кувалды или перфоратора с насадкой забить электроды, оставив над поверхностью дна канавы 20-30 см.
- При помощи электросварки хорошо приварить металлические полосы к выступающим частям заземлителей.
- Уложить полосу, соединяющую угол контура и фундамент строения, предварительно выгнув ее по профилю.
- Приварить заземляющую шину к углу треугольника. Со стороны дома на полосу приварить болт для крепления медного провода.
- Обработать места сварки антикоррозийной краской или битумом. Дать просохнуть краске и закопать канаву.
Проверка параметров заземляющего контура
Завершающей стадией в организации системы принято считать измерение сопротивления готового контура, ведь качественная защита нужна не только при использовании городской линии, но и при подключении резервного генератора электропитания. Этот этап укажет, насколько правильно сделано защитное заземление в частном доме, не допущены ли какие ошибки при монтаже. Определить сопротивление можно несколькими способами:
- При помощи электролампы на 220 Вольт, подключив один контакт к фазе, а другой – к заземляющей шине. Ярко горящая лампочка указывает на качественно работающую систему, тускло горящая – заставляет проверить надежность сварных швов.
- При помощи грунтового мегаомметра, который измеряет сопротивление между элементами контура и контрольными электродами, забитыми в грунт на глубину в 15 и 20 метрах от заземления на глубину 50 см.
- При помощи тестера в состоянии измерителя напряжения. Значения измерений «фаза-ноль» и «фаза-земля» не должны иметь значительной разницы (не более 10 единиц).
Как такового, обслуживания система защиты не требует, достаточно не допускать проведения земляных работ в районе контура и увлажнять вовремя грунт. Попадание агрессивных веществ также не допустимо, поскольку они сокращают срок службы конструкции до 2-3 лет.
Как сделать заземление правильно
Электричество это наше все, оно должно быть безопасным. Для этого применяется заземление. Расскажу вам как сделать заземление правильно и при этом сэкономить.
Для чего нужно заземление в частном доме или квартире
Простыми словам заземление необходимо для защиты человека от возможного удара током в квартире или частном доме.
Принцип работы защитного заземления — это отведение электрического тока в землю от металлических электроприборов, при их неисправности.
В новой квартире или при строительстве дома нужно обязательно провести работу по прокладке заземляющего кабеля и его подключению к «контуру земли» или общедомовому или индивидуальному. Электроприборы потребляют большое количество энергии, их корпуса металлические и отлично проводят ток, поэтому в особенности обратите внимание на заземление: стиральных машин и холодильников, варочных панелей и духовых шкафов, электрических бойлеров и котлов отопления, микроволновых печей.
Корректная работа заземления опирается на факт того, что:
- Происходит снижение до неопасного значения разности потенциалов между заземляемым объектом и другими проводящими ток объектами, имеющими свое заземление.
- В рабочей электрической сети появление утечки тока приведет к быстрому срабатыванию защитного устройства УЗО.
- При утечке тока и контакте заземляемого проводящего объекта с фазным проводом должно происходить отведение этого тока.
Внимание! Контур заземления будет грамотно работать в комплекте с использованием устройств защитного отключения УЗО. Если прибор выйдет из строя, то величина тока на заземленных предметах не превысит опасной величины. Нерабочий участок сети будет мгновенно выключен в течение времени срабатывания УЗО.
Отсюда можно сделать выводы:
- Наиболее опасный вариант для человека, когда корпус электроприбора не заземлен и УЗО отсутствует.
- Если корпус заземлен, УЗО отсутствует, то этот вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать очень высоких величин.
- Если корпус не заземлен, но при этом УЗО установлено, утечка тока может произойти через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети, как только возникнет утечка. Но человек получит лишь кратковременный удар током, не причиняющий вреда здоровью. Но УЗО может быть неисправен, поэтому лучше не рисковать и сделать все по следующему варианту.
- Корпус прибора заземлен и установлено УЗО. Это самый лучший вариант, так как выполнены два защитных решения.
Как сделать заземление правильно в квартире
Чтобы ответить на этот вопрос необходимо понимать какая система защиты установлена именно в вашем доме.
Как правило в старых домах советской постройки применялась Система TN-C, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник, и они совмещены на всем протяжении системы. Узнать такую систему можно по двухжильному кабелю, который проложен по квартире и по четырехжильному в общем щитке.
Если говорить честно, как правильно сделать заземление именно в квартире в старом фонде, то такая система защищает только от короткого замыкания и возрастает вероятность получения удара током. Поэтому говорить о защитном заземлении в данном случае необходимо с некой долей риска. Есть несколько рабочих вариантов, которые снижают риски, но при этом не являются полноценной защитой, и делаются на ваш страх и риск.
Вариант 1 Меняем проводку в квартире на трехжильную L, N, PE, но PE никуда не подключаем. В будущем, когда будет сделано общедомовое заземление, можно будет подключиться. На группы розеток обязательно устанавливаем УЗО на случай попадания фазы на корпус в пределах квартиры. Абсолютной защиты они не гарантируют. Но при повреждении бытовой техники УЗО обесточит линию и не позволит току достичь опасной величины.
Вариант 2 Договариваемся с соседями и управляющей компанией и делаем отдельный контур заземления возле подъезда по принципу как в частном доме. Этот вариант самый безопасный и правильный.
Вариант 3 Ноль оставляем как есть, провод PE берем с магистрального PEN провода. Можно с места, куда он подходит к корпусу этажного щитка. Важно, чтобы наши N и PE были подключены в разных точках. PE – на корпусе, N – на изолированной от корпуса шине, на которую ноли приходит после вводного рубильника или автомата и счетчика. При этом остается большой минус в таком решении. Нуль может отгореть на входе в дом. Вы можете думать, что домов меньше, чем квартир и вероятность возникновения такой проблемы меньше, но это опасность все же есть. Поэтому такое заземление то же не работает на 100%.
Внимание! Не делайте заземляющий провод с контактной точкой на батарее центрального отопления или водоснабжения. Нельзя делать заземление, соединив в розетке нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. Это опасно, так как может отгореть рабочий нуль в щитке. После этого на корпусе ваших электроприборов появиться 220В.
В современных многоквартирных домах используется система TN-S, в ней проводники N и PE разделены на всём протяжении от подстанции до потребителя. Эта система самая безопасная и предпочтительная, но применяется только в новых электроустановках из-за высокой стоимости. В большинстве домов сейчас используется система TN-C-S, в которой проводники N и PE после подстанции соединены в один провод PEN, а потом, на вводе в здание, разделены.
В данном случае организовать защитное заземление можно на этапе монтажа электрики используя трехжильные провода, розетки с заземлением и защитную автоматик. При попадании фазы на корпус прибора должен сработать защитный автомат. При касании токоведущих частей должен сработать УЗО.
Для разводки электричества советую выбрать кабель с тремя жилами в двойной изоляции, лучше ВВГ НГ, для розеточных групп сечением 3 на 2.5 для световых групп 3 на 1.5. Один конец провода заводится под свободный болт шины распределительного щита, соединенной с корпусом щита, а второй — на «заземляющий» контакт розетки. Одновременно со сборкой квартирного щитка электрики проверьте подключение заземляющего провода в общем домовом щитке.
Внимание! Сделайте отдельный контур заземления для металлической ванны и раковины, металлических труб стиральной машины. Правильно соединяйте кабель заземления с металлической ванной к специально приваренному к корпусу ванны ушку, но не к регулируемым болтовым креплениям ванны.
Схематично схему защитного заземления в ванной квартире можно представить следующим образом.
Внимание! При наличии в щитке УЗО заземляющий проводник не должен нигде иметь контакта с N проводником, так как будет срабатывать УЗО. Помните, что «земля» не должна разрываться, посредством выключателей
Как сделать заземление правильно в доме
Как правило для подачи в частный дом электричества применяется система ТТ, в такой системе заземляющий провод PE подключается к контуру заземления, и больше никуда. При такой системе, необходимо делать качественной контур заземления, чтобы в случае замыкания КЗ на землю, ток короткого замыкания был достаточен для срабатывания автомата защиты. Рассмотрим, как сделать заземление правильно в частном доме.
Контур состоит из заземлителей и металлической обвязки. Заземлители делаются из металлических штырей 2-3 метров длинной, они полностью входят в землю. Эти штыри и распределительный щит в доме соединяются металлической обвязкой. Для изготовления штырей могут применяться металлические трубы, уголки, пруты. Арматуру использовать нельзя, так как она быстрее ржавеет и теряет заземляющие свойства. Между собой штыри удобно соединять металлической полосой.
Существует принципиально две схемы контура заземления:
- Линейная схема заземляющего контура, заземлители уложены в ряд и соединяются последовательно.
- Схема с замкнутым контуром, например треугольные и квадратные, в этом случае все штыри заземления образуют замкнутый круг. Такая схема более надежна и оптимальна. Если позволяет территория возле дома, то используйте её. Самой оптимально схемой будет треугольник, расстояние между штырями должно быть одинаковым от 1 м до 1,5 м.
Организацию заземления в частном доме можно разделить на три этапа работ, на монтаж контура заземлителей в земле, подключение контура к электрическому щитку и проверку работы заземления.
Внимание! Ответственно подойдите к выбору места для контура заземления, так как в случае утечки тока над ним не должно никого быть. Можно расположить под клумбой или дорожкой. Размещать контур нужно на расстоянии от 1 до 10 метров от дома.
ЭТАП1
- Отмечаем территорию под контур треугольника, в направлении к строению выкапываем траншею глубиной 70 см.
- В углах треугольника в землю вбиваются металлические уголки или трубы на глубину ниже уровня промерзания, около 2,3 метров. Концы штырей забивают так, чтобы после засыпания грунтом над ними было еще около 50 см почвы.
- Затем эти концы соединяются методом сварки металлическими полосами, тем самым образую замкнутый контур в виде равнобедренного треугольника.
- Затем приваривается к контуру металлическая полоса, идущая к дому. На её конце, на стене дома, привариваем болт, к которому будет закрепляться заземляющий провод от шины в электро-щитке.
- Сварочные швы красятся битумной краской или мастикой, для защиты от коррозии.
- Засыпаем грунтом траншею, и красим для защиты от коррозии земляную шину, которая выступает из земли.
Внимание! Есть заблуждение, что для лучшей работы заземления можно посыпать контур перед засыпкой солью, якобы соленая почва лучше проводит ток. Не делайте этого, так как показатели проводимости тока действительно на начальном этапе эксплуатации будет лучше, но в долгосрочной перспективе ваш контур значительно быстрее заржавеет и потеряет свою способность выполнять свои функции.
ЭТАП2
Для подключения земляной шины к щитку лучше использовать медный провод желтого цвета, сечением не меньше 10 кв.мм.
Внимание! Для крепления медного провода к металлической полосе делается отверстие по диаметру болта, провод фиксируется гайкой с шайбой специальными клеммами, но не накручиваться на них. Это место соединения зачищаем до блеска и покрываем консистентной смазкой для защиты металла от окисления и коррозии.
К щиту медный провод крепится на корпус также винтовым соединением. Если дверца щита не заземлена, то заземлите её еще одним проводом.
Совет! Заранее подберите шины заземления в щитке с нужным количеством отверстий для разных линий, так как крепить два провода в одну точку запрещается.
ЭТАП3
Проверьте работоспособность выполненного защитного. Лучше проводить такую проверку раз в 3 года, для вашей безопасности. Проверка проводится омметром. Может показаться, что проверить ваш контур можно при подключении обыкновенной лампочки к фазе и контуру и она будет гореть, но это ошибочно из-за низкого электропотребления.
Сопротивление контура заземления не должно быть более 4 Ом. Советую пригласить электрика и быть уверенным в том что ваш контур заземления работает корректно.
Итоговые рекомендации
Теперь вы знаете, как правильно сделать заземление в квартире или доме. Подведем небольшие итоги:
- Заземление необходимо для защиты человека от возможного удара током в квартире или частном доме.
- Самый безопасный вариант, когда корпус электроприбора заземлен и установлено УЗО.
- В старом жилом фонде лучше ни рисковать и заменить старую проводку на трехжильные кабеля ВВГ НГ и использовать защитную автоматику, при этом пытаться решить вопрос об установке общедомового контура заземления.
- В новом жилом фонде организовать защитное заземление можно на этапе монтажа электрики используя трехжильные провода, розетки с заземлением и защитную автоматику. При попадании фазы на корпус прибора должен сработать защитный автомат. При касании токоведущих частей должен сработать УЗО.
- Сделайте отдельный контур заземления для металлической ванны и раковины, металлических труб, стиральной машины, варочной панели и духового шкафа.
- В частном доме организуйте схему с замкнутым контуром заземления из трех штырей в земле, соединенных между собой и щитком земляной шиной.
- Обязательно проверьте корректность работы заземления.
Схематично схему организации контура заземления в частном доме можно представить так:
Современный частный дом оснащен большим количеством бытовых электроприборов. Для подключения их к сети электропитания заземление должно выполняться из соображений безопасности. Из этой статьи вы можете узнать, как правильно сделать контур заземления в частном доме своими руками.
Что такое заземление?
Это название специально выполненного соединения с заземляющими элементами электрооборудования.Его основная цель — гарантировать защиту от воздействия электрического тока при поломке бытового прибора.
Комплект заземления
В продаже вы можете найти специальные комплекты заземления, цена которых составляет около 4 600 рублей. Вы также можете приобрести отдельные компоненты для установки, они недорогие. Например, стальной стержень (электрод) длиной 1,5 м будет стоить 500 рублей, муфта — 200 рублей, соединительная линия — 850 рублей. Каждый набор заземления имеет соответствующую инструкцию по установке, которая учитывает специфику всех продуктов.
Однако большинство необходимых элементов могут быть изготовлены независимо. Кроме того, выбор материалов довольно широк. Вам просто нужно знать требования, которые к ним предъявляются.
Вертикальный заземлитель
- Угол 50x50x5 мм.
- Трубопровод диаметром не менее 32 мм с толщиной стенки 3,5 мм и более.
Эти электроды могут использоваться при объемах потребления электроэнергии не более 15 кВт.
Горизонтальный заземлитель
- Проволока стальная с сечением не менее 10 мм 2 .
- многожильный стальной 40х4 мм.
Проводники
В качестве проводников можно использовать металлическую полосу, стальной провод или медный провод. Например, провод СИП с жилами соответствующего сечения и без изоляции. При укладке в траншею — не менее 25 мм 2 , при открытой кладке — не менее 16 мм 2 .
Принципиальная схема
- Углубление электрода — не менее 1,5 м.
- Расстояние между слепой зоной здания и контуром заземления составляет не менее 1 метра.
- Расстояние между вертикальными стержнями не менее 1,5 м.
Расположение и выбор местоположения
Установка контура заземления должна проводиться ближе к дому, с учетом указанных выше расстояний. Длина соединительной «линии» в этом случае будет минимальной, что позволит снизить расход материала. И главное, в будущем он не будет мешать ведению хозяйственной деятельности — прокладке инженерных коммуникаций, поломке цветников.
Расчет
Человек не в силах сделать точный расчет. У него глубокие знания. Поскольку в расчете используется сложная форма, которая содержит множество факторов, характеризующих свойства почвы, влажность почвы и климатические условия зоны. Эти коэффициенты могут быть получены только посредством сложных дополнительных анализов и расчетов, которые требуют определенной квалификации и, следовательно, не будут дешевыми.
По этой причине рассмотрим, как сделать контурное заземление в частном доме своими руками более простым способом.Принимая во внимание, что бытовая техника работает в определенном диапазоне сопротивления петли, в котором она будет функционировать нормально.
Установка
Контур заземления в частном доме своими руками не так прост. Этот процесс довольно трудоемкий и включает в себя следующие этапы:
- Начинать работу следует с рытья траншей. Необходимо отступить на 1 м от стены здания и перейти непосредственно к процессу. Глубина траншеи должна быть 0.5-0,75 м, напоминает треугольник, большая сторона которого 2,5-3 м.
- При покупке уголка экономить не стоит, как уже было сказано ранее, следует выбирать угол 50х50х5 мм. Поскольку меньшие структуры не будут длиться долго. В общей сложности это занимает 3 метра угла. Чтобы было легче войти в землю, болгару необходимо обрезать один из ее концов. Затем углы с помощью кувалды практически на всю длину вдоль вершин треугольника должны выступать на 10 см над землей.
- Выполнение контура заземления в частном доме со своими собственными руками, следующий шаг — объединить в одной цепи три электрода. Для этого требуется металлическая полоса шириной 50 мм и толщиной 5 мм, а также электросварка. Эта полоса соединит углы, стоящие на вершинах треугольника. К ним нужно приваривать в доступных местах. Швы должны быть сварены по всей длине. Очень важно покрыть эти места краской, чтобы в результате воздействия блуждающих токов и ржавчины сварной шов не разрушался.
- Устройство контура заземления на этом этапе завершено, осталось только внести его внутрь помещения и проверить.
Как попасть в дом?
Контур заземления подключен к электрической панели с помощью металлической полосы, которая использовалась для подключения электродов, следующим образом:
- Необходимо будет вырыть траншею.
- Цепь заземления (схема ниже) и полоса приварены друг к другу.
- После этого полосу следует подтянуть к электрическому экрану.
- Для дальнейшего подключения заземляющего провода к электрической панели можно использовать медный сердечник.
- Затем винт приварен к заземляющей шине и подключен к медному сердечнику. Медный кабель подключен к винту с помощью двух шайб и гаек, которые собирают все провода заземления дома.
Проверка контура заземления
Для точного измерения сопротивления контура потребуется специальное оборудование. При его отсутствии можно использовать народный способ, который определит работоспособность полученного контура.
Необходимо взять мощного потребителя (от 2 кВт) и подключить его таким образом: к фазе в квартире — один конец провода питания, к земле — другой, и устройство должно заработать. Затем в этой сети следует измерить напряжение при выключенном и включенном оборудовании. Небольшая разница напряжений (5-10 В) указывает на то, что вы сделали правильный контур заземления, который полностью готов к работе.
Если тест показывает значительную разницу напряжений, вам нужно будет добавить больше электродов.С вершины треугольника в любом направлении пробурена другая траншея длиной 2,5 м, и на ее конце в угол врезается дополнительный угол, который соединен с полосой, и снова проводится проверка. Если все в норме, то контур заземления (схема
.контуров заземления
Контуры земли[Домой] [ Up]
Радио наземных шлейфов Оборудование
наземных петель Транспортные средства
Ground Loops Audio Systems
How Ground Петли встречаются (технические)
автомобилей и Заземление
| Примечание: это обсуждение относится только к основаниям внутри платформы или системы.Оно делает не применяется к кабелям или проводке вне здания, где повреждение освещения или другие всплески проблем. |
Проблемы с заземлением обычно происходят, когда соединительные порты заземлены к точкам, работающим с перепады напряжения Разница напряжений обычно создается сильными токами в другом заземленном пути. Проблемные различия напряжения обычно создаются падение напряжения вдоль сильноточный проводник, который заземлен на обоих концах к общему заземлению.Это может создать разность потенциалов вдоль пути заземления сигнального провода, и это напряжение передается в чувствительную цепь.
Нежелательное взаимодействие, которое мы называем «контуром заземления», обычно непреднамеренное из-за плохой техники подключения, плохого планирования порта источника или нагрузки или сочетание всего.
Примечание: «Порт» по определению
соединение для ввода или вывода сигнала, обычно через разъем, разъем или клемму
раздеться. «Порты» — это точка соединения, где соединительный провод или кабель входит или выходит
Устройство.
Использование наземной шины вдоль стола не приводит к «заземлению» петля «. Замена проводов на звезду или протягивание отдельных проводов заземления на дальние расстояния общая точка, как стержень, не исправляет контуры заземления. Несколько заземляющих проводников до далекой точки не правильные контуры заземления или RFI, кроме как по чистой случайности. Длинные изолированные заземляющие провода от оборудования на столе до внеочередной общей точки, как стержень не хорошо наука.
Низкочастотные или постоянные контуры заземления оборудования вызваны питанием падение напряжения в кабеле и отсутствие единой точки заземления на одном конце пути.RFI вызывается синфазным RF на антенных кабелях или дефектах экрана. Более короткий и нижний путь заземления Сопротивление между оборудованием в одной точке, тем лучше! Исключение составляет как правило, любой сильный источник питания или нагрузка. Сильные источники тока или нагрузки в целом НЕ должен быть привязан к наземный автобус в более чем одной точке. Что-то вроде большой силы тока отрицательный провод питания должен быть привязан только к заземлению на конце оборудования. В идеале отрицательная шина должна плавать в источнике питания, но иметь предохранительный зажим, который высокий импеданс в нормальных условиях при ограничении отрицательного терминала подняться под неисправности.
С исключение сильноточного источника питания с заземленным отрицательным корпусом, который должны быть заземлены непосредственно и только при высоком токовом оборудовании, которое оно обслуживает, кратчайший путь наименьшего сопротивления между оборудованием всегда лучший. это как правило, требует тяжелой шины заземления с низким сопротивлением с коротким гибким Плетеные провода соединяют настольное оборудование с этим автобусом.
Отрицательный вывод Предохранители на оборудовании, как правило, тоже плохая идея, но мы видим это повсюду.Отрицательные свинцовые предохранители были сделаны необходимыми из-за плохих инструкций по подключению!
Современные автомобили используют микропроцессорную систему для изучения многих аспекты состояния двигателя. Процессор считывает внешние датчики и использует эти данные, рассчитывает время зажигания, топливо форсунка открывает окна, активирует насосы и вентиляторы, контролирует EGR, регулирует двигатель скорость холостого хода и десятки других функций. Несколько датчиков сообщают компьютеру десятки параметров в диапазоне в том числе положение дроссельной заслонки, масса воздуха, поступающего в двигатель, охлаждающая жидкость температура, атмосферное давление, содержание кислорода в выхлопных газах, положение коленчатого вала, и другие параметры.Разница между подачей топлива на 15 лошадиных сил или запас топлива на 500 лошадиных сил может быть меньше 3 вольт на некоторых датчики! Десятки вольт могут значительно изменить критические параметры двигателя, и изменения датчика в сотых долях вольт могут изменить смесь заметное количество. Эта чувствительность к относительно небольшим изменениям напряжения датчика является корнем Проблемы с заземлением контура управления двигателем. Ключ к правильному управлению сложными функциями читает высокоимпедансные низковольтные датчики, обычно работающие в диапазоне от нуля до пять вольт, точно.Шум может особенно повредить точности в чувствительном времени функции.
повреждение оборудования может возникнуть в результате проблемы заземления. Из-за плотного упаковка и миниатюрная конструкция, современная электроника использует небольшие проводники (следы фольги) и компоненты. Контур заземления может растопить следы фольги, повредить полупроводники или микросхемы или разрушить маленькие резисторы. Контур заземления может разрушить дорогую электронную систему за долю второй. Что еще хуже, контур заземления, влияющий на измерение расхода топлива или время зажигания, может уничтожить двигатель.
Мои проблемы с Система вторичного рынка EFI — хороший пример угрозы ошибки контура заземления срок службы двигателя.
Высокая чувствительность к небольшим уровням напряжения лежит в основе аудио шум заземления или проблемы с гулом.
Вторичная проблема — повреждение оборудования. Из-за плотного в современной аудиоэлектронике часто используются небольшие следы фольги и чувствительные к току компоненты. Полупроводники малой мощности могут быть непоправимо повреждены несколькими вольтами или несколькими тысячными ток тока.Как и в случае домашних компьютеров и автомобилей, контур заземления может растопить следы фольги, повредить полупроводники или микросхемы или разрушить маленькие резисторы или конденсаторы. Дорогой аудио компонент может быть разрушен в доли секунды.
В мои первые годы радиовещания, наземные пути между различными частями аудио оборудования были изолированы. Инженеры заземлили щиты на сбалансированных линиях в одной точке пути, как правило, на терминалах входного порта. Щиты на несбалансированных линиях, если оборудование не было установлено в той же стойке, были плавать изолирующим трансформатором на одном конце.
Единственными общими соединениями шасси были провода питания, радио Частота основания и основания безопасности. Звуковые или низкоуровневые сигнальные щиты были всегда изолированы от шасси или заземления на одном конце. Это было универсально верно для всех низкоуровневых сигнальные линии. Изоляция помешала нежелательные сигналы контура заземления, обычно появляющиеся как гул или шум, от создания низкого уровня фоновый мусор. Это была очень плохая практика, чтобы сбалансировать и сбалансировать несбалансированные линии, особенно линии со щитами толщиной менее нескольких глубин кожи или чрезмерно резистивные экраны, в более чем одной точке прокладки кабеля.
Аналоговое измерение низкого уровня и сигнальное заземление также нарушены заземлением петли. Как правило, по крайней мере один конец цикла должен быть независимым от земли или земля изолирована. Это предотвратит расцепление контуров заземления критического сигнала напряжения и производящие ложные показания.
Самый базовый контур заземления показан ниже:
Если мы рассмотрим систему постоянного тока с «А» как источник и «B» в качестве нагрузки, напряжение «C» подтолкнет «B -» вверх.5 вольт Это означает, что разница между плюсом «B» и минусом будет 2,5 вольт.
И наоборот, если «B» был источником напряжения 2,5 В, а «A» нагрузка, «C» будет толкать «A -» более отрицательным и «A» разница между + и — будет 3 вольт.
Вот почему мы должны быть уверены, что ничто не заставляет внешнее напряжение на заземлении. Единственный способ устранить шанс земли петля, нарушающая чувствительное напряжение, или даже вызывающая повреждение, будет плавать один или оба конца системы полностью от земли.По крайней мере, один конец, либо конец источника или конец нагрузки должен находиться в дифференциальном режиме. «Дифференциал» означает только разницу напряжения + и -, а не внешнюю источник. Помещение одного конца в дифференциал делает его похожим на это:
В приведенном выше случае «B -» будет иметь только точка отсчета На «А» не может быть земли. Окружающий любой конец Отрицательный и делающий нагрузку или дифференциал источника отверждает контур заземления.
Решение проблемы контура заземления путем заземления больше, как правило, не лучший способ сделать что-то, хотя это, безусловно, может помочь, уменьшив падение напряжения (уменьшив импеданс тракта).Проблема в том, что проводники, независимо от их размера, всегда имеют неизбежное падение напряжения с током. Это падение напряжения определяется законом Ома, где текущее временное сопротивление — падение напряжения вдоль пути тока. Если проводник несет высокочастотные сигналы, проблема осложняется импедансом и эффекты стоячей волны. Для большинства аудио, блоков питания и систем управления мы можем просто рассмотреть сопротивление. Для более высоких частот или резко возрастающих сигналов (например, зажигание система импульсов), мы должны рассмотреть реактивные части проводного сопротивления.
Системы со смесью больших токов и чувствительных линии низкого уровня намного более проблематичны, чем другие системы. Сильные токи могут легко создавать падения напряжения, которые являются значительной частью низкого сигнала уровни. Когда системы с высоким током и низким уровнем разделяют землю, высокий падение напряжения на заземлении или нейтрали может быть передано другие наземные пути. Это передает часть высокого тока в низкий система уровней.
В цепях ниже, даже с тысячными долями Ом сопротивление проводника и соединения, большой ток заземления 1/10 вольт капли.Сигнальный провод, даже с намного меньшим проводом, имеет только несколько милливольт падают. Это потому, что ток нагрузки очень низкий.
Давайте рассмотрим несколько базовых несбалансированных систем. В этих цепях:
| R1 — R4 | сигнальный провод и сопротивление подключения |
| R5 | индикатор или сопротивление нагрузки |
| R6 | Сильноточная нагрузка |
| R7-R10 | Сильное сопротивление токопроводящей нагрузки |
| Vs1 | Источник сигнала |
| Vs2 | Источник для большой токовой нагрузки |
В системе ниже мы видим, что на напряжение сигнала не влияет ничего, кроме небольшое падение напряжения в сигнальных проводниках.Там нет высокой мощности тока нагрузки и нет контура заземления.
В системе ниже общий провод заземления между верхней и нижней нейтралями был добавлен на левом конце. Мы видим, что на напряжение сигнала ничего не влияет, кроме небольшое падение напряжения в сигнальных проводниках. Там нет контура заземления и нет высокого ток силовой нагрузки. Датчик низкого уровня читает только 0,004 вольт от источник.
В системе ниже мы видим, что на напряжение сигнала не влияет ничего, кроме небольшое падение напряжения в сигнальных проводниках.Ток нагрузки 118 А в R6, но ток не влияет на напряжение сигнала, потому что сигнал заземления свинец имеет только одно основание точка. Там нет контура заземления.
В системе ниже мы видим, что напряжение сигнала сильно зависит от высокого текущая нагрузка. Это потому, что вышеупомянутая система имеет контур заземления. Сигнал провод заземлен на каждом конце.
В системе, приведенной ниже, была добавлена тяжелая шина заземления с очень низким сопротивлением попытаться уменьшить сопротивление шасси или нейтрального пути.Хотя снижается, напряжение сигнала остается под влиянием падения напряжения в высокой проводники тока. Этот пример демонстрирует, почему лучшее решение избегает контуры заземления вместо того, чтобы пытаться смягчить контуры заземления за счет лучшего заземления между точками заземления системы.
транспортных средств в Типичные цельные легковые автомобили представляют собой особую ситуацию. механический методы строительства, которые делают платформу жесткой, также работают, чтобы сформировать большой дорожка заземления для шасси с очень низким сопротивлением.Сваренная оболочка образует заземляющий проводник с очень низким сопротивлением и является отличной точкой для общего заземление для сигнального и силового заземления. Хотя не нулевое сопротивление, Оболочка тела — самая близкая вещь к этому. Использование четырехпроводного измерения сопротивления метод, мой 1989 Мустанг измеряет меньше чем 0,002 Ом от моего заднего заземления батареи на мой передний внутренний рельс Это приблизительный эквивалент 15 футов от 0 AWG медного провода и разъемов. Большая часть этого сопротивления сосредоточен вокруг заземляющих наконечников (до того, как ток сможет распространяться), а не по телу пути.Если я улучшил точки подключения, я может значительно уменьшить небольшое сопротивление, которое моя система имеет сейчас. Это не совсем необходимо, чтобы я не удосужился.
Нет смысла запускать тяжелый медный отрицательный от двигатель к аккумулятору, когда шасси уже есть и корпус, в том числе случайно сделанные потери соединения, имеет меньшее сопротивление, чем хорошо сделанный кабель.
| Пример наземного пути
Сопротивление: Сопротивление любого однородного проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения и прямо пропорционально на удельное сопротивление и длину.Проще говоря, если мы удвоим крест Площадь сечения проводника мы сокращаем сопротивление (и падение напряжения) в половина. Если мы удвоим длину, мы удвоим сопротивление и удвоим падение напряжения. Медный провод AWG № 1 имеет эффективный диаметр около 0,3 дюймов. Площадь круга равна пи * р в квадрате. Этот провод будет иметь крест площадь сечения около пи * .15 * .15 = .071 квадратных дюймов. Давайте предположим, что стальной корпус составляет около 16 калибров, или около 0,06 дюймов толщиной.Площадь в один фут будет иметь 12 * .06 = .72 квадратных дюймов площади поперечного сечения. Физическое сечение составляет около десяти раз больше, чем площадь поперечного сечения медного провода. Удельное сопротивление стали составляет около 15 Ом на 10-6 см. Удельное сопротивление меди составляет 1,7 Ом на 10-6 см. Мы можем разумно предположить Сталь имеет примерно 15 / 1,7 = 8,8 раз сопротивление меди для того же длина и одинаковая площадь поперечного сечения. В то время как корпус тела имеет более высокий Удельное сопротивление материала, тело также имеет гораздо большее поперечное сечение площадь. Это означает, что длина стальной оболочки составляет один фут, если эта оболочка Толщина всего 0,06 дюйма, сопротивление примерно на 10% меньше, чем у равного длина пути через медный провод. Легко понять, почему наземный путь через кузов автомобиля, который, вероятно, имеет ширину в несколько футов и намного толще во многих областях это небольшая доля сопротивления медного провода. Площадь пола в четыре фута, всего 0,06 дюйма в толщину, будет иметь поперечное сечение около 2.88 квадратных дюймов Эквивалент медный проводник должен быть 2,88 / 8,8 = .327 квадратных дюймов, или диаметр = 2 * квадратный дюйм / пи, или 0,645 дюйма в диаметре! Выравнивая сопротивление тонкой 4-футовой ширины стального поддона с медный кабель требует кабеля больше 4/0, а у нас даже нет рассчитывал помощь от каркасных рельсов, коромысел или кровельных дорожек! |
Давайте посмотрим, почему Ford сделал систему определенным образом, и как схемы могут вводить в заблуждение.Это схема отрицательного включения кабеля аккумулятора Лиса Мустанги:
Правильная схема вышеперечисленного:
В вышеприведенной системе отрицательный вывод EEC не заземляет отрицательный заряд батареи. Отрицательный EEC фактически соединяется с шасси транспортного средства около реле запуска, где он имеет общую точку заземления шасси с отрицательным зарядом батареи. основания как это работает только тогда, когда батарея находится спереди и сделано точно так же, как изначально сделано.Эта система приемлема, потому что:
1.) Первоначально у Мустанга было довольно низкое потребление тока от система зарядки.
2.) Блок был заземлен от головы до брандмауэра.
3.) Очень короткий, тяжелый провод аккумулятора был надежно подключен в блок.
Альтернативный метод схемы для передней батареи, чтобы избежать контуров заземления:
Задняя батарея во избежание опасности пожара контура заземления и заземления:
Отрицательные клеммы аккумулятора:
Батарея с задним креплением не позволяет долго бегать Отрицательные выводы от до к батарее.Исключение составляют некоторые устройства в зоне багажника с плавающим грунтом, такие как топливные насосы или другие электродвигатели. Предполагается, что цельный автомобиль или большая площадь основания со сварной конструкцией в качестве шины заземления. В Европе есть основания отрицательные сообщения батареи для оборудования связи запрещены из-за пожара и угрозы безопасности.
| Устройство с аккумулятором заднего крепления | Всегда допустимо негт пост | допустимо, но часто нежелательно | Никогда не допускается отрицание пост |
| Усилитель с отрицательным общим для корпуса и домкраты | X | ||
| Усилитель с минусом с плавающей точкой от шкаф и домкраты | X * | X ** | |
| Электродвигатель или насос с изолированным земля | X * | X ** | |
| Коробка зажигания с отрицательным общим знаком корпус или другие провода | X | ||
| Инвертор с отрицательным общим до жилья и торговых точек | X | ||
| Инвертор с отрицательным изолированы от шкафа и домкратов | X | ||
| Радиосистема, включая стереосистему и двустороннюю связь с отрицательным общим шкаф и домкраты | X | ||
| Радиосистема, включая стереосистему и двустороннюю связь с отрицательной изоляцией от шкафа и домкратов | X * | X * |
* если рядом с аккумулятором ** если далеко от батарея
С аккумулятором переднего крепления, прочные независимые от земли устройства Как правило, может быть подключен к отрицательному аккумулятору почти так, как вам нравится.
| Устройство с аккумулятором переднего крепления | Всегда допустимо негт пост | допустимо, но обычно нежелательно | Никогда не допускается отрицание пост |
| Усилитель с отрицательным общим для кабинета и домкраты | X | ||
| Усилитель с минусом с плавающей точкой от шкаф и домкраты | X * | X ** | |
| Электродвигатель или насос с изолированным земля | X | ||
| Коробка зажигания с отрицательным общим к корпусу или другим выводам | X | ||
| Инвертор с отрицательным общим в кабинет и торговые точки | X | ||
| Инвертор с отрицательным изолированы от шкафа и домкратов | X | ||
| Радиосистема, включая стереосистему и двустороннюю связь с отрицательным общим для кабинета и домкратами | X | ||
| Радиосистема, включая стереосистему и двустороннюю связь с отрицательной изоляцией от шкафа и домкратов | X |
Основы наземных петель | Что такое Ground Loop?
Контур заземления — это нежелательный путь тока в электрической цепи. Контуры заземления возникают всякий раз, когда заземляющий провод электрической системы подключен к заземляющей плоскости в нескольких точках.
Не только контуры заземления могут создавать помехи в сигнальных кабелях прибора, но и в тяжелых случаях могут даже перегревать сигнальный кабель прибора и, таким образом, представлять опасность возгорания!
Явление контуров заземления показано на схематической диаграмме ниже:
Причины контуров заземления
Существует несколько причин контуров заземления в любой установке приборов.Некоторые из них перечислены ниже:
- Различия в потенциале между точками заземления, к которым были подключены клеммы заземления.
- Индуктивная связь
- Емкостная связь
- Использование инструментов с внутренним заземлением внутри уже заземленной петли
- Экран кабеля с заземлением на обоих концах
- Заземленные термопары с неизолированными преобразователями
- Четырехпроводные передатчики, используемые в качестве входа для заземленного приемного прибора к другому соединению заземления
Существует несколько методов ограничения контуров заземления, которые вводят нежелательное шумовое напряжение в сигнальные кабели прибора.
Однако двумя наиболее эффективными методами уменьшения контуров заземления являются:
- Заземление в одной точке
- Использование дифференциальных входов
Заземление в одной точке включает заземление измерительной установки в одной точке. Такой подход значительно снижает шумовое напряжение, создаваемое контурами заземления из нескольких точек заземления.
Дифференциальные входы используются для устранения шумового напряжения, которое может появиться в цепи приборов.
Одним из очень эффективных способов полной изоляции измерительной системы от контуров заземления является использование приборов с питанием от батареи. Однако из-за ограниченного срока службы батареи они используются редко.
Импедансная связь (или проводимость)
Если две или более электрических цепей имеют общие проводники, между различными цепями может быть некоторая связь.
Когда ток сигнала от одной цепи возвращается назад по общему проводнику, он создает напряжение ошибки вдоль обратной шины, которое влияет на другие сигналы.Ошибка напряжения связана с полным сопротивлением в обратном проводе.
Один из способов уменьшить влияние импедансной связи — минимизировать импеданс обратного провода.
Второе решение состоит в том, чтобы избежать любого контакта между цепями и использовать отдельные возвраты для каждой отдельной цепи.
Индуктивная связь
Когда провод проводит электрический ток, он создает магнитное поле; если этот провод находится рядом с другим проводом, также несущим электрический ток или сигнал, создаваемое ими магнитное поле взаимодействует друг с другом, в результате чего в проводах возникает шумовое напряжение.
Это принцип, посредством которого индуктивная связь происходит в кабельной разводке сигнального кабеля
. Как мы уже знаем, индуктивность является свойством, присущим любому проводнику, благодаря чему энергия накапливается в магнитном поле, образованном током через провод.
Взаимная индуктивность, существующая между параллельными проводами, образует мост. посредством чего переменный ток через один провод способен индуцировать переменное напряжение по длине другого провода.
Это становится еще более заметным, если у нас есть силовые кабели и сигнальные кабели приборов, проходящие через один и тот же воздуховод или кабелепровод.
Простой способ уменьшить индуктивную связь сигналов — просто разделить проводники, несущие несовместимые сигналы.
Вот почему электрические проводники питания и сигнальные кабели приборов почти никогда не находятся в одном и том же кабелепроводе или в одном и том же воздуховоде.
Наиболее практичный метод уменьшения индуктивной связи и придания помехоустойчивости магнитному полю сигнальным проводам прибора — это скручивать пару проводов, а не позволять им лежать вдоль параллельных прямых линий.Это значительно снижает влияние электромагнитной индукции.
Электромагнитная индукция уменьшается, потому что, когда провода скручиваются так, чтобы создать серию петель вместо одной большой петли, индуктивные эффекты внешнего магнитного поля имеют тенденцию сводиться на нет, уменьшая тем самым индуцированное шумовое напряжение на сигнальных проводах прибора из-за к внешнему магнитному полю.
Altium Designer30 марта 2018 года
Я думаю, что мы все были там.Вы покупаете эту удивительную стереосистему только для того, чтобы услышать знакомый гудящий звук на заднем плане. Когда вы берете его обратно в магазин, продавец обвиняет производителя. Затем производитель стерео обвиняет производителя компонентов, а производитель компонентов никого не может винить. В действительности источником проблемы являются контуры заземления, которые образуются из-за некачественного дизайна.
Контуры заземления создают шум в электрических цепях. Большие токи могут существовать в плоскостях заземления, а перепад напряжения между заземляющими соединениями вызывает образование контура заземления.Звуки звонка или гудения в некоторых аудиосистемах являются лишь одним из проявлений шума заземления.
Почему наземная маршрутизация имеет значение?
Если вы помните свой класс электроники 101, вы знаете, что все электрические токи движутся вокруг замкнутых контуров. На печатной плате сигналы направляются по плате с использованием сигнала и ближайших обратных трасс. Когда сигнал возрастает до полной силы и проходит через плату, сигнал и обратные трассы создают токовую петлю. Сила индуцированного обратного тока зависит от ряда факторов.Если кратко рассмотреть трассу и ее плоскость заземления в изоляции, то ток индуцируется в плоскости заземления через паразитную емкость между трассой и ее плоскостью заземления.
Так почему это важно? Если трасса находится ближе к плоскости заземления, емкостное сопротивление, видимое сигналом на трассе, будет ниже, что заставляет обратный путь следовать ближе к области под трассой. Это означает, что если вы хотите обеспечить надежный сигнал возврата на землю, ваш сигнал и возврат должны быть расположены как можно ближе друг к другу.Поместив трассу сигнала ближе к его заземляющей плоскости, вы обеспечите более низкую индуктивность контура, что поможет снизить восприимчивость к электромагнитным помехам. При размещении заземляющей плоскости под трассами сигнала, обратный сигнал, естественно, сформируется ниже трассы сигнала, и ваша цепь будет готова.
Соединения наземной плоскости
Когда плоскость заземления находится непосредственно под плоскостью, содержащей ваши сигнальные трассы, все ваши сигнальные трассы будут индуцировать свой собственный обратный путь прямо в грунтовой плоскости.Это должно проиллюстрировать удобство использования большой заземляющей плоскости для маршрутизации обратных сигналов, а не индивидуальной маршрутизации обратных трасс.
Нет заземления идеальный проводник; у него есть некоторое сопротивление и реактивное сопротивление. Если две трассы сигнала соединяются с заземляющей плоскостью в разных точках, между этими двумя соединениями может существовать небольшой перепад напряжения. Это основной источник контуров заземления на плате заземления. Потенциалы контура заземления и обратного тракта имеют тенденцию быть порядка микровольт, но этого все же достаточно, чтобы вызвать проблемы с целостностью сигнала, особенно в слаботочных устройствах.
Правильное планирование может смягчить несколько потенциальных проблем с заземлением
Хотя шум, возникающий из-за контуров заземления, никогда не может быть полностью устранен, его можно значительно снизить, чтобы свести к минимуму его влияние на целостность сигнала. Вместо того, чтобы соединять заземления в разных точках, лучше направить трассы к заземлению с заземлением. Это сводит к минимуму любую разность потенциалов между соединениями заземления на плате, просто уменьшая расстояние между ними.
Возврат заземления к источнику питания также должен быть подключен к заземлению в одной точке. Когда заземляющая плоскость подключена к источнику питания только в одной точке, вся заземляющая плоскость будет удерживаться с почти одинаковым потенциалом. Если заземление подключено к возврату источника питания в нескольких точках, контуры заземления могут образоваться из-за разности напряжений между этими соединениями. Использование единственной и правильной точки заземления устраняет эти петли.
Правильная топология
К сожалению, только более простые конструкции с низкой межкомпонентной связью позволят размещать плоскость заземления, которая простирается ниже каждой трассы сигнала.Распределение заземляющей плоскости ниже трасс сигналов является хорошей идеей для низкочастотных устройств. Сохранение области, ограниченной вашими сигнальными трассами и заземлением, также уменьшает восприимчивость к внешним ЭМП.
Охват большой заземляющей плоскости под каждым компонентом может быть даже нежелателен в высокочастотных приложениях. Например, в высокочастотных схемах со смешанным сигналом, управляемых кварцевыми генераторами, размещение заземляющей плоскости непосредственно под сигнальными часами создает патч-антенну с центральным питанием.Это на самом деле усугубит проблемы электромагнитных помех, и целостность сигнала, вероятно, будет ухудшена без существенного экранирования.
Если вы решите использовать несколько плоскостей заземления, контуры заземления можно предотвратить между плоскостями заземления, используя правильную топологию. Вместо того, чтобы соединять заземляющие плоскости в кольцевой или гирляндной топологии, заземляющие плоскости могут быть подключены к заземлению источника питания в звездообразной топологии. Маргаритка, соединяющая ваши наземные самолеты, может создавать контуры заземления между наземными самолетами.Звездная топология соединяет каждую плоскость непосредственно с источником питания и устраняет петли между заземляющими плоскостями.
Используйте звездообразную топологию для соединения нескольких заземляющих плоскостей
Если в вашем проекте используется несколько наземных плоскостей, старайтесь не прокладывать трассы по нескольким наземным плоскостям. Следы следует направлять только на их собственную наземную плоскость. Это особенно важно при проектировании смешанных сигналов. Например, если цифровой сигнал направляется через аналоговую плоскость заземления, может возникнуть шумовая связь между цифровым и аналоговым сигналами.Это побеждает всю цель топологии звезды.
Инструмент PDN Analyzer ™ в Altium Designer® позволяет оптимизировать дизайн, сводя к минимуму проблемы с целостностью сигнала. Кроме того, интерфейс дизайна 3D-печатной платы, безусловно, может помочь визуализировать ваши проекты. Чтобы узнать больше, поговорите с экспертом Altium сегодня.
,