Viens no svarīgākajiem iemesliem, lai aprēķinātu zemējumu un uzstādīšanu, ir tas, ka tas aizsargā cilvēkus, ierīces mājā no pārsprieguma. Ja pēkšņi mājā iespers zibens vai kāda iemesla dēļ tīklā ir strāvas pārspriegums, bet tajā pašā laikā elektrosistēma ir iezemēta, visa šī liekā elektrība nonāks zemē, pretējā gadījumā notiks sprādziens, kas var visu iznīcināt. savā ceļā.
Elektriskās aizsardzības aprīkojums
Elektrības patēriņa pieaugumam visās dzīves jomās, mājās un darbā, ir nepieciešami skaidri drošības noteikumi cilvēka dzīvībai. Neskaitāmi nacionālie un starptautiskie standarti nosaka prasības elektrisko sistēmu izbūvei, lai nodrošinātu cilvēku, mājdzīvnieku un īpašuma drošību, lietojot elektroierīces.
Dzīvojamo un sabiedrisko ēku būvniecības laikā uzstādītās elektriskās aizsardzības iekārtas regulāri jāpārbauda, lai nodrošinātu uzticamu darbību daudzus gadus. Drošības noteikumu pārkāpumi elektrosistēmās var radīt negatīvas sekas: draudus cilvēku dzīvībai, īpašuma iznīcināšanu vaivadu bojājums.
Drošības noteikumi nosaka šādas augšējās robežas drošai cilvēku saskarei ar dzīvām virsmām: 36 VAC sausās ēkās un 12 VAC mitrās vietās.
Zemējuma sistēma
Zemējuma sistēma ir absolūti būtisks katras ēkas tehniskais aprīkojums, tāpēc tā ir pirmā elektroinstalācijas sastāvdaļa, kas tiek uzstādīta jaunā objektā. Termins zemējums elektrotehnikā tiek lietots, lai mērķtiecīgi savienotu elektriskās sastāvdaļas ar zemējumu.
Aizsardzības zemējums pasargā cilvēkus no elektriskās strāvas trieciena, pieskaroties elektroiekārtai darbības traucējumu gadījumā. Masti, žogi, inženierkomunikācijas, piemēram, ūdensvadi vai gāzes vadi, ir jāsavieno ar aizsargkabeli, savienojot ar spaili vai zemējuma stieni.
Funkcionālās aizsardzības problēmas
Funkcionālais zemējums nenodrošina drošību, kā norāda nosaukums, tā vietā tas rada nepārtrauktu elektrisko sistēmu un iekārtu darbību. Funkcionālais zemējums izkliedē strāvas un trokšņu avotus uz zemes pārbaudes adapteriem, antenām un citām ierīcēm, kas uztver radioviļņus.
Tie nosaka kopējos atskaites potenciālus starp elektroiekārtām un ierīcēm un tādējādi novērš dažādus darbības traucējumus privātmājās, piemēram, TV vai gaismas mirgošanu. Funkcionālais zemējums nekad nevar veikt aizsardzības uzdevumus.
Visas prasības aizsardzībai pret elektriskās strāvas triecienu ir atrodamas valsts standartos. Aizsardzības zemējuma izveidošana ir ļoti svarīga, un tāpēc tā vienmēr ir svarīgāka par funkcionālo.
Aizsargierīču galējā pretestība
Sistēmā, kas ir droša cilvēkiem, aizsargierīcēm jādarbojas, tiklīdz bojājuma spriegums sistēmā sasniedz vērtību, kas var būt bīstama. Lai aprēķinātu šo parametru, varat izmantot iepriekš minētos sprieguma limita datus, izvēlieties vidējo vērtību U=25 VAC.
Dzīvojamos rajonos uzstādītie atlikušās strāvas automātiskie slēdži parasti neieslēdzas uz zemi, kamēr īssavienojuma strāva nesasniedz 500 mA. Tāpēc saskaņā ar Oma likumu ar U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 omi. Tāpēc, lai adekvāti aizsargātu cilvēku un īpašuma drošību, zemējuma pretestībai jābūt mazākai par 50 omi vai R earth<50.
Elektrodu uzticamības faktori
Saskaņā ar valsts standartiem par elektrodiem var uzskatīt šādus elementus:
- vertikāli ievietoti tērauda pāļi vai caurules;
- horizontāli novietotas tērauda sloksnes vai stieples;
- iedziļinātas metāla plāksnes;
- metāla gredzeni, kas novietoti ap pamatiem vai iestrādāti pamatos.
Ūdensvadi un citi pazemes tērauda inženiertīkli (ja ir vienošanās ar īpašniekiem).
Uzticama zemēšana ar pretestību, kas mazāka par 50 omi, ir atkarīga no trim faktoriem:
- Skats no ainavas.
- Tips un augsnes izturība.
- Zemes līnijas pretestība.
Zemēšanas ierīces aprēķins jāsāk ar augsnes pretestības noteikšanu. Tas ir atkarīgs no elektrodu formas. Zemes pretestība r (grieķu burts Rho) ir izteikta ommetros. Tas atbilst teorētiskajai pretestībai 1 m zemējuma cilindram2, kura šķērsgriezums un augstums ir 1 m. kļūst augstāks). Augsnes pretestības piemēri omi-m:
- purvaina augsne no 1 līdz 30;
- loesa augsne no 20 līdz 100;
- humuss no 10 līdz 150;
- kvarca smiltis no 200 līdz 3000;
- mīksts kaļķakmens no 1500 līdz 3000;
- zāļaina augsne no 100 līdz 300;
- akmeņaina zeme bez veģetācijas - 5.
Zemēšanas ierīces uzstādīšana
Zemējuma cilpa ir uzstādīta no konstrukcijas, kas sastāv no tērauda elektrodiem un savienojošām sloksnēm. Pēc iegremdēšanas zemē ierīce tiek savienota ar mājas elektrisko paneli ar vadu vai līdzīgu metāla sloksni. Augsnes mitrums ietekmē struktūras izvietojuma līmeni.
Pastāv apgriezta sakarība starp armatūras stieņu garumu un gruntsūdens līmeni. Maksimālais attālums no būvlaukuma svārstās no 1 m līdz 10 m. Elektrodiem zemējuma aprēķināšanai jāievada zemē zem augsnes sasalšanas līnijas. Kotedžām ķēde tiek montēta, izmantojot metāla izstrādājumus: caurules, gludu stiegrojumu, tērauda leņķi, I-siju.
To formai jābūt pielāgotai dziļai iekļūšanai zemē, stiegrojuma šķērsgriezuma laukums ir lielāks par 1,5 cm2. Armatūra tiek novietota rindā vai dažādu formu veidā, kas ir tieši atkarīgas no faktiskās vietas atrašanās vietas un aizsardzības ierīces uzstādīšanas iespējas. Bieži tiek izmantota shēma ap objekta perimetru, tomēr joprojām visizplatītākais ir trīsstūrveida zemējuma modelis.
Neskatoties uz to, ka aizsargsistēmu var izgatavot neatkarīgi, izmantojot pieejamos materiālus, daudzi māju būvētāji iegādājas rūpnīcas komplektus. Lai gan tie nav lēti, tos ir viegli uzstādīt un tie ir izturīgi lietošanā. Parasti šāds komplekts sastāv no 1 m gariem elektrodiem ar vara pārklājumu, kas aprīkots ar vītņotu savienojumu montāžai.
Kopējās sērijas aprēķins
Nav vispārīgu noteikumu, lai aprēķinātu precīzu zemējuma sloksnes caurumu skaitu un izmērus, taču noplūdes strāvas izlāde noteikti ir atkarīga no materiāla šķērsgriezuma laukuma, tāpēc jebkurai iekārtai, iezemējuma joslas lielums tiek aprēķināts, pamatojoties uz strāvu, ko pārvadīs šī josla.
Lai aprēķinātu zemējuma cilpu, vispirms tiek aprēķināta noplūdes strāva un tiek noteikts sloksnes izmērs.
Lielākajai daļai elektrisko iekārtu, piemēram, transformatora,dīzeļa ģeneratoru utt., neitrālās zemējuma sloksnes izmēram jābūt tādam, lai tā varētu izturēt šīs iekārtas neitrālo strāvu.
Piemēram, 100kVA transformatoram kopējā slodzes strāva ir aptuveni 140A.
Pievienotajai sloksnei ir jāspēj pārvadīt vismaz 70 A (nulletrā strāva), kas nozīmē, ka strāvas pārvadei pietiek ar 25x3 mm sloksni.
Kopa iezemēšanai tiek izmantota mazāka sloksne, kas var izturēt 35 A strāvu, ja katram objektam kā rezerves aizsardzība tiek izmantotas 2 zemējuma bedres. Ja viena sloksne kļūst nelietojama korozijas dēļ, kas pārtrauc ķēdes integritāti, noplūdes strāva plūst caur otru sistēmu, nodrošinot aizsardzību.
Aizsargcauruļu skaita aprēķins
Viena elektroda stieņa vai caurules zemējuma pretestība tiek aprēķināta saskaņā ar:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Kur:
ρ=zemes pretestība (ohmetrs), L=elektroda garums (metrs), D=elektroda diametrs (metrs).
Pazemes aprēķins (piemērs):
Aprēķiniet zemējuma izolācijas stieņa pretestību. Tā garums ir 4 metri, diametrs ir 12,2 mm, īpatnējais svars ir 500 omi.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (žurnāls (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Viena stieņa vai caurules elektroda zemējuma pretestību aprēķina šādi:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Kur:
ρ=zemes pretestība (ohmetrs), L=elektroda garums (cm), D=elektroda diametrs (cm).
Definīcijazemējuma struktūra
Elektroinstalācijas zemējuma aprēķins sākas ar zemējuma cauruļu skaita noteikšanu ar diametru 100 mm, 3 metru garumā. Sistēmas bojājuma strāva ir 50 KA uz 1 sekundi un zemējuma pretestība 72,44 omi.
Strāvas blīvums zemējuma elektroda virsmā:
Magone. pieļaujamais strāvas blīvums I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Magone. pieļaujamais strāvas blīvums=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Viena diametra virsmas laukums ir 100 mm. 3 m caurule=2 x 3, 14 l=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Magone. strāva, ko izkliedē viena zemējuma caurule=strāvas blīvums x elektroda virsmas laukums.
Maks. strāva, ko izkliedē viena zemējuma caurule=889,419x0,942=838A, Nepieciešamais zemējuma caurules skaits=Bojājuma strāva / Maks.
Nepieciešamais zemējuma caurules skaits=50000/838=60 gab.
Zemes caurules pretestība (izolēta) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Zemes caurules pretestība (izolēta) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4x300 / 10))=7,99 Ω / Caurule
Kopējā pretestība 60 zemes gabaliem=7,99 / 60=0,133 omi.
Zemes sloksnes pretestība
Zemes sloksnes pretestība (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL/wt))
Cilpas zemējuma aprēķina piemērs ir sniegts tālāk.
Aprēķiniet 12 mm platu, 2200 metru garu joslu,ierakta zemē 200 mm dziļumā, augsnes pretestība ir 72,44 omi.
Iezemējuma sloksnes pretestība (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
No iepriekš minētās 60 zemējuma cauruļu gabalu kopējās pretestības (Rp)=0,133 omi. Un tas ir saistīts ar neapstrādātu zemes joslu. Šeit neto zemējuma pretestība=(RpxRe) / (Rp + Re)
Neto pretestība=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 omi
Zemējuma pretestība un elektrodu skaits grupā (paralēlais savienojums). Gadījumos, kad ar vienu elektrodu nepietiek, lai nodrošinātu nepieciešamo zemējuma pretestību, ir jāizmanto vairāk nekā viens elektrods. Elektrodu atstatumam jābūt apmēram 4 m. Paralēlo elektrodu kombinētā pretestība ir vairāku faktoru, piemēram, elektrodu skaita un konfigurācijas, sarežģīta funkcija. Elektrodu grupas kopējā pretestība dažādās konfigurācijās atbilstoši:
Ra=R (1 + λa/n), kur a=ρ / 2X3,14xRxS
Kur: S=attālums starp regulēšanas kātu (metrs).
λ=koeficients, kas parādīts zemāk esošajā tabulā.
n=elektrodu skaits.
ρ=zemes pretestība (ommetrs).
R=viena stieņa pretestība izolācijā (Ω).
| Faktori paralēliem elektrodiem līnijā | |
| Elektrodu skaits (n) | Faktors (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3,15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Lai aprēķinātu elektrodu zemējumu, kas vienmērīgi izvietoti ap dobu kvadrātu, piemēram, ēkas perimetru, tiek izmantoti iepriekš minētie vienādojumi ar vērtību λ, kas ņemta no nākamās tabulas. Trīs stieņiem, kas atrodas vienādmalu trīsstūrī vai L formā, vērtība λ=1, 66
| Faktori dobajiem kvadrātveida elektrodiem | |
| Elektrodu skaits (n) | Faktors (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Dobu kvadrātu cilpas aizsargzemējuma aprēķins tiek veikts pēc kopējā elektrodu skaita (N)=(4n-1) formulas. Īkšķis ir tāds, ka paralēlajiem stieņiem jābūt vismaz divreiz garākiem, lai pilnībā izmantotu papildu elektrodu priekšrocības.
Ja elektrodu attālums ir daudz lielāks par to garumu un tikai daži elektrodi atrodas paralēli, tad iegūto zemējuma pretestību var aprēķināt, izmantojot parasto pretestības vienādojumu. Praksē efektīvā zemējuma pretestība parasti ir lielāka par aprēķināto.
Parasti 4 elektrodu bloks var nodrošināt 2,5–3 reizes uzlabojumus.
8 elektrodu masīvs parasti uzlabo, iespējams, 5–6 reizes. Oriģinālā zemējuma stieņa pretestība tiks samazināta par 40% otrajai līnijai, 60% trešajai līnijai un 66% ceturtajai līnijai.
Elektrodu aprēķina piemērs
Aprēķinot zemējuma stieņa kopējo pretestību 200 vienības paralēli, ar 4m intervālu katrs, un ja tie ir savienoti kvadrātā. Zemējuma stienis ir 4metri un diametrs 12,2 mm, virsmas pretestība 500 omi. Pirmkārt, tiek aprēķināta viena zemējuma stieņa pretestība: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 omi.
Tālāk, kopējā zemējuma stieņa pretestība 200 vienību apjomā paralēli: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (paralēla līnija)=136,23x (1 + 10 × 0,146) / 200)=1,67 omi.
Ja zemējuma stienis ir savienots ar dobu laukumu 200=(4N-1), Ra (uz tukša kvadrāta)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146/200)=1, 61 omi.
Zemes kalkulators
Kā redzat, zemējuma aprēķināšana ir ļoti sarežģīts process, tajā tiek izmantoti daudzi faktori un sarežģītas empīriskas formulas, kas ir pieejamas tikai apmācītiem inženieriem ar sarežģītām programmatūras sistēmām.
Lietotājs var veikt tikai aptuvenus aprēķinus, izmantojot tiešsaistes pakalpojumus, piemēram, Allcalc. Lai veiktu precīzākus aprēķinus, jums joprojām ir jāsazinās ar projektēšanas organizāciju.
Allcalc tiešsaistes kalkulators palīdzēs ātri un precīzi aprēķināt aizsargājošo zemējumu divslāņu augsnē, kas sastāv no vertikālas zemes.
Sistēmas parametru aprēķins:
- Augsnes augšējais slānis ir ļoti samitrinātas smiltis.
- Klimatiskais koeficients- 1.
- Apakšējais augsnes slānis ir ļoti samitrinātas smiltis.
- Vertikālo zemējumu skaits - 1.
- Augšējais augsnes dziļums H (m) - 1.
- Vertikālā posma garums, L1 (m) - 5.
- Horizontālās sekcijas dziļums h2 (m)- 0,7.
- Savienojuma sloksnes garums, L3 (m) - 1.
- Vertikālās sekcijas diametrs, D (m) - 0,025.
- Horizontālās sekciju plaukta platums, b (m) - 0,04.
- Elektriskā augsnes pretestība (ohm/m) - 61,755.
- Viena vertikālā posma pretestība (Om) - 12,589.
- Horizontālās sekcijas garums (m) - 10000.
Horizontālā zemējuma pretestība (Ohm) - 202.07.
Aizsardzības zemējuma pretestības aprēķins ir pabeigts. Kopējā pretestība elektriskās strāvas izplatībai (Om) - 11,850.
Zemējums nodrošina kopīgu atskaites punktu daudziem sprieguma avotiem elektriskajā sistēmā. Viens no iemesliem, kāpēc zemējums palīdz uzturēt cilvēku drošībā, ir tas, ka zeme ir pasaulē lielākais vadītājs, un liekā elektrība vienmēr iet pa mazākās pretestības ceļu. Mājās iezemējot elektrosistēmu, cilvēks ļauj strāvai nonākt zemē, kas glābj savu un citu dzīvības.
Bez pareizi iezemētas elektrosistēmas mājās lietotājs riskē ne tikai ar sadzīves tehniku, bet arī dzīvību. Tāpēc katrā mājā ir nepieciešams ne tikai izveidot zemējuma tīklu, bet arī katru gadu uzraudzīt tā darbību, izmantojot īpašus mērinstrumentus.
