A földelés és a telepítés kiszámításának egyik legfontosabb oka, hogy megvédi az embereket, a házban lévő készülékeket a túlfeszültségtől. Ha hirtelen villám csap egy házba, vagy valamilyen oknál fogva túlfeszültség lép fel a hálózatban, ugyanakkor az elektromos rendszer földelve van, akkor ez a felesleges elektromosság a földbe kerül, különben robbanás történik, ami mindent elpusztíthat. az útjában.
Elektromos védőberendezések
A villamosenergia-fogyasztás növekedése az élet minden területén – otthon és a munkahelyen – világos biztonsági szabályokat követel meg az emberi életre vonatkozóan. Számos nemzeti és nemzetközi szabvány szabályozza az elektromos rendszerek építésére vonatkozó követelményeket, hogy biztosítsák az emberek, a háziállatok és a tulajdon biztonságát elektromos készülékek használata során.
A lakó- és középületek építése során telepített elektromos védőberendezéseket rendszeresen ellenőrizni kell, hogy hosszú éveken át megbízhatóan működjenek. Az elektromos rendszerek biztonsági szabályainak megsértése negatív következményekkel járhat: emberéletveszély, vagyon megsemmisülése vagyvezetékek megsemmisülése.
A biztonsági előírások a következő felső határokat határozzák meg az élő felületekkel való biztonságos emberi érintkezésre: 36 VAC száraz épületekben és 12 VAC nedves helyiségekben.
Földelési rendszer
A földelés minden épületben elengedhetetlen műszaki berendezés, így ez az első villanyszerelési alkatrész, amelyet új létesítménybe szerelnek be. A földelés kifejezést az elektrotechnikában arra használják, hogy az elektromos alkatrészeket célirányosan földeljék.
A védőföldelés megvédi az embereket az áramütéstől, amikor meghibásodás esetén megérinti az elektromos berendezést. Az árbocokat, kerítéseket, közműveket, például víz- vagy gázvezetékeket védőkábellel kell csatlakoztatni egy sorkapocshoz vagy földelő rúdhoz.
Funkcionális védelem problémái
A funkcionális földelés nem nyújt biztonságot, ahogy a neve is sugallja, hanem az elektromos rendszerek és berendezések zavartalan működését hozza létre. A funkcionális földelés elvezeti az áramokat és a zajforrásokat a földvizsgáló adapterekhez, antennákhoz és egyéb rádióhullámokat vevő eszközökhöz.
Meghatározzák a közös referenciapotenciálokat az elektromos berendezések és eszközök között, és így megakadályozzák a magánházakban előforduló különféle meghibásodásokat, mint például a TV vagy a fény villogása. A funkcionális földelés soha nem tud védelmi feladatokat ellátni.
Az áramütés elleni védelemre vonatkozó összes követelmény megtalálható a nemzeti szabványokban. A védőföldelés létfontosságú, ezért mindig elsőbbséget élvez a működőképessel szemben.
A védőeszközök maximális ellenállása
Emberek számára biztonságos rendszerben a védőberendezéseknek azonnal működniük kell, amint a rendszer hibafeszültsége elér egy olyan értéket, amely veszélyes lehet rájuk nézve. Ennek a paraméternek a kiszámításához használhatja a fenti feszültséghatáradatokat, válassza az átlagos értéket U=25 VAC.
A lakott területeken telepített maradékáram-megszakítók általában nem kapcsolnak le a földre, amíg a rövidzárlati áram el nem éri az 500 mA-t. Ezért Ohm törvénye szerint U=R1 mellett R=25 V / 0,5 A=50 ohm. Ezért az emberek és a tulajdon biztonságának megfelelő védelme érdekében a föld ellenállásának 50 ohmnál kisebbnek kell lennie, vagy R earth<50.
Elektróda megbízhatósági tényezők
Az állami szabványok szerint a következő elemek tekinthetők elektródáknak:
- függőlegesen behelyezett acél cölöpök vagy csövek;
- vízszintesen lefektetett acélszalagok vagy huzalok;
- süllyesztett fémlemezek;
- alapok körül elhelyezett vagy alapokba ágyazott fémgyűrűk.
Vízcsövek és egyéb földalatti acél mérnöki hálózatok (ha van megállapodás a tulajdonosokkal).
A megbízható földelés 50 ohmnál kisebb ellenállással három tényezőtől függ:
- Tájkép.
- Típus és talajállóság.
- Földvezeték ellenállása.
A földelő berendezés számítását a talaj ellenállásának meghatározásával kell kezdeni. Ez az elektródák alakjától függ. Az r földellenállást (görög Rho betű) ohmméterben fejezik ki. Ez egy 1 m-es földelőhenger elméleti ellenállásának felel meg2, amelynek keresztmetszete és magassága 1 m. magasabbra kerül). Talaj-ellenállási példák Ohm-m-ben:
- mocsaras talaj 1-től 30-ig;
- lösz talaj 20-tól 100-ig;
- humusz 10-től 150-ig;
- kvarchomok 200-tól 3000-ig;
- lágy mészkő 1500-tól 3000-ig;
- füves talaj 100-tól 300-ig;
- sziklás föld növényzet nélkül - 5.
A földelő berendezés beszerelése
A földhurok acélelektródákból és összekötő szalagokból álló szerkezetből van felszerelve. A földbe merítés után a készüléket vezetékkel vagy hasonló fémszalaggal csatlakoztatják a ház elektromos paneljéhez. A talajnedvesség befolyásolja a szerkezet elhelyezési szintjét.
A betonacél hossza és a talajvíz szintje között fordított összefüggés van. Az építkezéstől való maximális távolság 1-10 m. A földelés kiszámításához használt elektródáknak a talajfagyás vonala alatt kell belépniük a talajba. A nyaralók esetében az áramkör felszerelése fémtermékekkel történik: csövek, sima megerősítés, acél szög, I-gerenda.
Alakjukat a mély talajba való behatoláshoz kell igazítani, a vasalás keresztmetszete több mint 1,5 cm2. A megerősítést sorban vagy különféle formák formájában helyezik el, amelyek közvetlenül függenek a helyszín tényleges helyétől és a védőeszköz felszerelésének lehetőségétől. Az objektum kerülete körüli sémát gyakran használják, de még mindig a háromszögletű földelési modell a leggyakoribb.
Annak ellenére, hogy a védőrendszer a rendelkezésre álló anyagok felhasználásával önállóan is elkészíthető, sok házépítő vásárol gyári készletet. Bár nem olcsók, könnyen felszerelhetők és tartós használatukkal. Az ilyen készlet jellemzően 1 m hosszú, rézbevonatú elektródákból áll, amelyek menetes csatlakozással vannak felszerelve.
Teljes sorozatszámítás
Nincs általános szabály a lyukak pontos számának és a földelőszalag méreteinek kiszámítására, de a szivárgó áram kisülése határozottan függ az anyag keresztmetszeti területétől, így minden berendezés esetében, a földelési sáv méretét a sáv által továbbított áram alapján számítják ki.
A földhurok kiszámításához először a szivárgó áramot kell kiszámítani, és meghatározni a szalag méretét.
A legtöbb elektromos berendezéshez, például transzformátorhoz,dízel generátor stb., a semleges földelőszalag méretének olyannak kell lennie, hogy képes legyen kezelni a berendezés semleges áramát.
Például egy 100 kVA-os transzformátor esetében a teljes terhelési áram körülbelül 140 A.
A csatlakoztatott szalagnak képesnek kell lennie legalább 70A (semleges áram) átvitelére, ami azt jelenti, hogy egy 25x3 mm-es szalag elegendő az áram átviteléhez.
Egy kisebb csíkot használnak a ház földelésére, amely 35 A-es áramot képes szállítani, feltéve, hogy minden objektumhoz 2 földgödör kerül tartalékvédelemként. Ha az egyik csík használhatatlanná válik a korrózió miatt, ami megszakítja az áramkör integritását, a szivárgó áram átfolyik a másik rendszeren, így védelmet nyújt.
Védőcsövek számának kiszámítása
Egyetlen elektróda rúd vagy cső földelési ellenállása a következőképpen kerül kiszámításra:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Hol:
ρ=Földelési ellenállás (ohmmérő), L=elektróda hossza (méter), D=elektróda átmérője (méter).
Alapszámítás (példa):
Számítsa ki a talajszigetelő rúd ellenállását. Hossza 4 méter, átmérője 12,2 mm, fajsúlya 500 ohm.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Egyetlen rúd vagy csőelektróda földelési ellenállását a következőképpen számítjuk ki:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Hol:
ρ=Földelési ellenállás (ohmmérő), L=elektróda hossza (cm), D=elektróda átmérője (cm).
Definícióföldelő szerkezet
Az elektromos berendezés földelésének kiszámítása a 100 mm átmérőjű, 3 méter hosszú földelő csövek számának meghatározásával kezdődik. A rendszer hibaárama 50 KA 1 másodpercig, testellenállása pedig 72,44 ohm.
Áramsűrűség a földelő elektróda felületén:
Mák. megengedett áramsűrűség I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Mák. megengedett áramsűrűség=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Egy átmérő felülete 100 mm. 3 m cső=2 x 3, 14 hosszúság=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Mák. egy földelőcső által disszipált áram=áramsűrűség x elektróda felülete.
Max. egy földelőcső által disszipált áram=889,419x0,942=838A, A szükséges földvezetékek száma=Hibaáram / Max.
Szükséges földcsövek száma=50000/838=60 darab.
Földcső ellenállása (szigetelt) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Földcső ellenállása (szigetelt) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4 × 300 / 10))=7,99 Ω / Cső
60 földdarab teljes ellenállása=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Földszalag ellenállás
Földszalag ellenállás (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / tömeg))
A hurokföldelés számításának példája alább látható.
Számítson ki egy 12 mm széles, 2200 méter hosszú csíkot,200 mm mélységben a talajba temetve a talaj ellenállása 72,44 ohm.
Földszalag ellenállás (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
A fenti 60 db földelőcső teljes ellenállásából (Rp)=0,133 ohm. És ez a durva talajcsíknak köszönhető. Itt a nettó földelési ellenállás=(RpxRe) / (Rp + Re)
Nettó ellenállás=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
A földi impedancia és az elektródák száma csoportonként (párhuzamos csatlakozás). Azokban az esetekben, amikor egy elektróda nem elegendő a szükséges földelési ellenállás biztosításához, egynél több elektródát kell használni. Az elektródák távolsága körülbelül 4 m. A párhuzamos elektródák együttes ellenállása több tényező összetett függvénye, mint például az elektródák száma és konfigurációja. Egy elektródacsoport teljes ellenállása különböző konfigurációkban a következők szerint:
Ra=R (1 + λa/n), ahol a=ρ / 2X3,14xRxS
Hol: S=A beállító szár közötti távolság (méter).
λ=Az alábbi táblázatban látható tényező.
n=elektródák száma.
ρ=Földelési ellenállás (Ohmméter).
R=Egyetlen rúd ellenállása a szigetelésben (Ω).
| A párhuzamos elektródák tényezői a vonalban | |
| Elektródák száma (n) | Tényező (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 |
Az üreges négyzet, például egy épület kerülete körül egyenletesen elhelyezett elektródák földelésének kiszámításához a fenti egyenleteket a következő táblázatból vett λ értékkel használjuk. Három egyenlő oldalú háromszögben vagy L alakzatban elhelyezkedő rúd esetén a λ=1, 66
| Üreges négyzetelektródák tényezői | |
| Elektródák száma (n) | Tényező (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 |
Az üreges négyzetek hurokvédő földelésének kiszámítása az elektródák teljes száma (N)=(4n-1) képlete szerint történik. A hüvelykujjszabály az, hogy a párhuzamos rudakat legalább kétszer akkora távolságra kell elhelyezni, hogy teljes mértékben kihasználhassák a további elektródák előnyeit.
Ha az elektródák távolsága sokkal nagyobb, mint a hosszuk, és csak néhány elektróda van párhuzamosan, akkor a kapott földelési ellenállás kiszámítható a szokásos ellenállási egyenlet segítségével. A gyakorlatban az effektív földelési ellenállás általában nagyobb, mint a számított.
Általában egy 4 elektródából álló tömb 2,5-3-szoros javulást eredményez.
Egy 8 elektródából álló tömb általában 5-6-szoros javulást eredményez. Az eredeti földelő rúd ellenállása 40%-kal csökken a második sornál, 60%-kal a harmadiknál, 66%-kal a negyediknél.
Elektródaszámítási példa
Egy földelő rúd teljes ellenállásának kiszámítása 200 egység párhuzamosan, egyenként 4 m-es időközönként, és ha négyzetbe vannak kötve. A földelő rúd 4méter, átmérője 12,2 mm, felületi ellenállása 500 ohm. Először egyetlen földelő rúd ellenállását számítjuk ki: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohm.
Ezután a földelő rúd teljes ellenállása 200 egységben párhuzamosan: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (párhuzamos vonal)=136,23x (1 + 10 × 0,146) / 200)=1,67 Ohm.
Ha a földelő rúd egy üreges területhez csatlakozik 200=(4N-1), Ra (üres négyzeten)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Földi számológép
Mint láthatja, a földelés kiszámítása nagyon összetett folyamat, számos tényezőt és összetett empirikus képletet használ, amelyek csak képzett, összetett szoftverrendszerekkel rendelkező mérnökök számára állnak rendelkezésre.
A felhasználó csak hozzávetőleges számításokat végezhet online szolgáltatások, például az Allcalc használatával. A pontosabb számítások érdekében továbbra is kapcsolatba kell lépnie a tervező szervezettel.
Az Allcalc online számológép segít gyorsan és pontosan kiszámítani a védőföldelést egy függőleges talajból álló kétrétegű talajban.
Rendszerparaméterek kiszámítása:
- A talaj felső rétege erősen megnedvesített homok.
- Klíma együttható- 1.
- A talaj alsó rétege erősen nedves homok.
- A függőleges földelések száma - 1.
- Felső talajmélység H (m) - 1.
- Függőleges szakasz hossza, L1 (m) - 5.
- A vízszintes szakasz mélysége h2 (m)- 0,7.
- Csatlakozószalag hossza, L3 (m) - 1.
- A függőleges szakasz átmérője, D (m) - 0,025.
- A vízszintes szekciós polc szélessége, b (m) - 0,04.
- Elektromos talajellenállás (ohm/m) - 61.755.
- Egy függőleges szakasz ellenállása (Ohm) - 12.589.
- A vízszintes szakasz hossza (m) - 1,0000.
Vízszintes földelési ellenállás (Ohm) - 202.07.
A védőföldelés ellenállásának kiszámítása befejeződött. Az elektromos áram terjedésével szembeni teljes ellenállás (Ohm) - 11.850.
A földelés közös referenciapontot biztosít számos feszültségforrás számára egy elektromos rendszerben. Az egyik ok, amiért a földelés segít megőrizni az ember biztonságát, az az, hogy a föld a világ legnagyobb vezetője, és a felesleges elektromosság mindig a legkisebb ellenállás útjába kerül. Az elektromos rendszer otthoni földelésével az ember lehetővé teszi, hogy az áram a földbe kerüljön, ami megmenti saját és mások életét.
Az otthon megfelelő földelt elektromos rendszere nélkül a felhasználó nemcsak a háztartási gépeket, hanem az életét is kockára teszi. Éppen ezért minden házban nem csak a földelő hálózat kialakítására van szükség, hanem évente ellenőrizni kell a teljesítményét speciális mérőműszerek segítségével.
