Veikiantys elektros prietaisai turi būti įžeminti. Priklausomai nuo tikslo, jis gali būti darbinis arba apsauginis. Pirmasis skirtas teisingam prietaisų veikimui, o antrasis skirtas apsaugoti žmones. Vieno ir antro veikimo principas skiriasi.
Pagrindiniai įžeminimo tikslai ir uždaviniai
Gruntas sugeba neutralizuoti elektros srovę, nes jo įtampa nėra lygi. Atsparumas yra pagrindinis įžeminimo įtaiso rodiklis, pagal kurį galima spręsti apie jo kokybę ir galimybes įgyvendinti savo paskirtį. Specifinis atsparumas priklauso nuo dirvožemio sudėties, jame esančių cheminių medžiagų - rūgštinio ar šarminio, drėgmės, trapumo. Atsižvelgiant į dirvožemio sudėtį, gali reikėti naudoti kokį nors specialų įžeminimo rinkinį arba visiškai pakeisti žemę, kad tinkamai veiktų įžeminimo įtaisai.
Įžeminimas yra bet kurio prietaiso, elektros instaliacijos ar tinklo dalies prijungimas prie įžeminimo įrenginio. Tai yra įžeminimo laidininkas ir įžeminimo laidininkai, per kuriuos srovė teka į žemę ir yra neutralizuota.
Gali būti keli įžeminimo jungikliai. Paskirstytoje grandinėje jie yra aplink objekto, kurio elektros tinklas turi būti apsaugotas, perimetrą. Laidžioji dalis (įžeminimo laidininkai) paprastai yra pagaminta iš metalo. Į juos įnešami įžeminimo elektrodai, kurie tiesiogiai liečiasi su dirvožemiu.
Įžeminimo įtaisas sumontuotas ant grandinės. Įžeminimo kilpa yra eilė elektrodų laidininkų, kurie užsikemša į žemę. Jų ilgis yra 3 metrai, jie yra nedideliu atstumu vienas nuo kito. Kaip junginys naudojamas horizontali metalinė juostelė, kuri įterpiama į dirvą iki 1 m gylio. Prijungimas prie elektrodų atliekamas naudojant įprastą suvirinimą. Specialiuose įžeminimo rinkiniuose įrangos dalys yra sriegiuojamos, o tai neturi įtakos darbinėms savybėms.
Įžeminimas yra būtinas šiais atvejais:
- Apsaugokite įrangą nuo statinės elektros. Gamtoje vykstantys procesai, tokie kaip žaibas, gali paveikti grandinėje tekančią srovę, todėl įranga gali būti sugadinta. Į žemę įmontuoti elektrodai išleidžia srovės perteklių.
- Tinklo apsauga nuo trumpųjų jungimų.
- Apsauga nuo viršįtampių.
Darbinio žemės pavyzdys yra žaibolaidis, sujungtas su elektrodais. Ypač tinka generatoriams, transformatoriams.
Apsauginio įžeminimo principas
Apsauginis įžeminimas yra priemonių rinkinys, skirtas apsaugoti įrangą ir žmones, kurie su ja dirba. Jis naudojamas pašalinti elektromagnetinius trukdžius, atsirandančius dėl netoliese esančio įrenginio, taip pat neutralizuoti trukdžius, kai įjungiama maitinimo grandinė.
Apsauga nuo žaibo
Oro terpė yra sekcija su dideliu pasipriešinimu, tačiau išmetimo galia viršija šį pasipriešinimą, todėl ji pro ją prasiskverbia. Kelyje iš viršutinių atmosferos sluoksnių į žemę žaibas parenka mažiausio pasipriešinimo vietas - drėgnus plotus, sienas, medžius ir vandens lašus.Tai paaiškina faktą, kad išmetimai dažnai patenka į medį - jis turi mažesnį pasipriešinimą nei oras aplink jį. Įeinant į pastatą, srovė taip pat praeina pro mažiausiai pasipriešinančias zonas - tai metaliniai vamzdžiai, elektros prietaisai ar jų metalinės dalys, šlapios sienos. Jei prietaisas nėra įžemintas, palietus jį įkrovimo metu jis gali būti mirtinas.
Kai ant stogo yra sumontuota žaibolaidis, įkrova į jį patenka, o tada jis juda į žemę ir yra neutralizuotas. Svarbu, kad srovės neplistų objekto viduje, todėl medžiagoms, kurios naudojamos gruntui įrengti, yra mažas pasipriešinimas. Pagal taisykles jis neturėtų viršyti 4 omų. Pats žaibolaidis turi būti prijungtas prie žemėje esančių elektrodų.
Apsauga nuo viršįtampių
Elektroninė įranga yra jautri galios bangoms ar galingiems elektros įrenginiams, veikiantiems jų spinduliu. Netoliese staigūs žaibai gali sugadinti elektroniką.
Kaip pavyzdys: perkūnijos metu vario kabelyje, prie kurio jungiami namai ir per kurį teka srovė, gali atsirasti perteklinis krūvis. Įkrova, padidėjus jo dydžiui, gali sunaikinti laidą. Tokiu atveju ant maitinimo linijos dedamas SPD - apsaugos nuo viršįtampių įtaisas, kad perteklinis krūvis patektų į žemę.
Žmonių apsauga
Įrenginių korpusai, visi metaliniai elementai yra pajėgūs praleisti srovę. Jei paliesite neįžemintą įrenginį, kuriame susikaupė statinė elektra, galite gauti stiprų smūgį. Tai pirmiausia paveiks širdies ir kraujagyslių bei nervų sistemą. Guminiai batai, guminės pirštinės, absoliučiai sausa patalpa padeda sumažinti smūgį, tačiau žmonės retai vaikšto aplink butą ar biurą guminiais batais. Trečiojo laido prijungimas prie prietaiso korpuso, o tada prijungimas prie elektrodų leidžia sunaudoti perteklinę srovę į žemę.
Senuose privačiuose ir daugiabučiuose namuose įžeminimo priemonės nebuvo vykdomos, todėl visi elektros prietaisai kelia potencialų pavojų žmonėms.
Namų prietaisai gali atrodyti taip: viela yra prijungta prie prietaiso korpuso, kuris rodomas gatvėje, ir prijungtas prie metalo gaminio, įmesto į žemę (vamzdžio, kampo, kibiro, jungiamųjų detalių). Šie produktai, priešingai nei žmogaus kūnas, yra geri elektros laidininkai, todėl srovė pasirenka metalą ir eina į žemę.
Skirtumas darbinio įžeminimo nuo apsauginio
Darbinis ir apsauginis įžeminimas pagal saugos taisykles neturėtų būti derinamas su vandens grandine. Atmosferos iškrovų metu gali būti pažeisti elektros prietaisai, o apsauginis įžeminimas neveiks.
Funkciniame (darbiniame) įžeminimo kontūre visos srovę nešančios konstrukcijos yra sujungtos su žemėje sumontuotais elektrodais. Norint tinkamai eksploatuoti darbinę žemę, taip pat naudojami saugikliai, kurie įgauna įtampą ir sugenda.
Darbinis įžeminimas yra įrengtas tuo atveju, jei prie prietaisų yra pritvirtintos gamintojo instrukcijos ir šio įrenginio apsaugos reikalavimai.
Apsauginiam įžeminimo įtaisui yra daugiau reikalavimų, nes jis turi svarbesnių užduočių: žmonių gyvybių išgelbėjimas.
| Darbinio įžeminimo įtaiso paskirtis | Apsauginio įžeminimo paskirtis |
| Didelės galios prietaisai | Trifaziai prietaisai, kurių galia mažesnė kaip 1 kW |
| Elektroninė jautri įranga | Vienfaziai ir dvifaziai įtaisai, kurie neturi kontakto su žeme |
| Medicininiai prietaisai | Prietaisai, kurių galia didesnė kaip 1 kW |
| Elektroninė technologija, svarbi informacijos nešėja | Lygiosiose grandinėse su neutraliu laidininku |
Patikimiausias įžeminimas pateikiamas namo elektros grandinėje. Kabeliai, kurie tinka kiekvienam lizdui, turi būti trijų laidų.Trečioji šerdis jungiasi su žeme ir pašalina statinę elektros energiją, taip pat apsaugo nuo trumpojo jungimo ir žaibo patekimo į pastatą.
Apsauginiai žemės reikalavimai
Norėdami, kad įžeminimo įrenginiai atliktų savo funkcijas, jie turi atitikti tam tikrus parametrus ir įrangos gamintojo instrukcijas.
Niuansai, turintys įtakos funkcionalumui:
- Atsparumas dirvožemiui dėl jo fizikinių ir cheminių savybių. Šlapias molis, grafito drožlės, durpės, druskos pelkės ar jūros vanduo laido geriausiai. Blogiau - sausas smėlis ar kietos uolienos - granitas, skalda, kvarcas, asfaltas, betonas.
- Įžeminimo elektrodo sąlyčio su dirvožemiu plotas. Kuo didesnis plotas, tuo palankesnės sąlygos susidaro srovei tekėti, tuo greičiau tai atsitinka. Galite padidinti plotą, pastatydami didesnį skaičių elektrodų išilgai pastato kontūro. Tokiu atveju jie sujungiami su plienine plokšte į vieną mazgą. Jei padidinsite vieno elektrodo dydį, padidės ir bendras plotas. Vertikalaus metalo kontūro montavimas padeda padidinti plotą, jei apatiniai dirvožemio sluoksniai turi didesnį atsparumą nei paviršiniai.
Kadangi sunku pasiekti idealų dirvožemio atsparumą, prietaisai kuriami atsižvelgiant į jo savybes. Kiekviena elektros instaliacija turi savo įžeminimo įtaisų atsparumo standartus. Pavyzdžiui, elektros pastotėje, kurios įtampa yra didesnė kaip 100 kW, varža neturėtų būti didesnė kaip 0,5 omo, o namų tinkle su TT sistema, taip pat naudojant automatinį išjungimą - iki 500 omų.
Metaliniai įžeminimo jungikliai neturi būti padengti dažų medžiagomis. Kartais kaip įžeminimo įtaisas naudojamas požeminė pastato dalis su metalinėmis konstrukcijomis - elektrai laidus betonas su armatūra viduje. Nenaudokite dujų metalinių vamzdžių, kad išspręstumėte įžeminimo problemą.
Remiantis Elektros instaliavimo taisyklėmis, turi būti įžeminta:
- Tinklai, kurių įtampa didesnė kaip 380 V.
- Ypač pavojingi ir lauko įrenginiai.
Įžeminimo ir įžeminimo įrangos dalys:
- Elektrinės įrangos gaubtai.
- Antrinės transformatoriaus apvija.
- Elektrinių prietaisų pavaros.
- Skirstomieji skydai, spintelių rėmai.
- Metalo konstrukcijų įranga.
- Geležinis apvalkalo kabelis.
Jei įtampa neviršija 42 V kintamosios srovės arba 110 V DC, įžeminimo nereikia.
Buitinis įžeminimas
Dauguma nelaimingų atsitikimų buityje liečiasi su prietaisu, kuris pažeidė izoliaciją. Žmogaus kūnas šiuo atveju yra srovės laidininkas. Elektrinės viryklės, skalbimo mašinos ir indaplovės, radiatoriai, mikrobangų krosnelės, katilai, kompiuteriai, indaplovės - visa tai yra metalinės konstrukcijos, kurios gerai praleidžia elektrą ir be įžeminimo gali pakenkti sveikatai.
Trumpasis jungimas - tai fazinių ir neutralių laidų kontaktas tinkle, kuris lemia avarinės apsaugos veikimą ir prietaiso atjungimą nuo maitinimo. Dažniausiai tai nėra trumpasis jungimas, o srovės nutekėjimas, kuris kaupiasi buitinės technikos korpuse. Tai gali sukelti elektros šoką.
Žmonių saugumui būtina įrengti lizdus su įžeminimo kontaktais. Prie lizdo reikia prijungti trijų laidų laidą. Dviejų ir trijų branduolių sistemoje įžeminimas įrengiamas skirtingais būdais - iš jungiamojo dėžutės ar elektros skydo.
Nenaudokite dujų, vandens ar centrinio šildymo vamzdžių kaip įžeminimo elektrodo.
Įžeminimo veikimas esant elektros gedimams
Įrangos gedimas reiškia izoliacijos pažeidimą ir fazės atsiradimą prietaiso korpuse.Jei įrangos dalims tiekiama energija, tačiau jos neturi įžeminimo ir RCD formos apsaugos, asmuo, nežinantis apie pavojų, gali patirti elektros šoką.
Antrame variante srovės nuotėkis gali būti nereikšmingas, įrangos apsaugos įtaisas nereaguos į įtampą ir neišjungs prietaiso. Asmuo gali sulaukti nedidelio smūgio.
Jei dėklas nėra įžemintas, tačiau įdiegtas RCD, jis veiks 0,02 sekundės po to, kai asmuo palies prietaiso korpusą. Šio laiko nepakanka, kad būtų padaryta žala sveikatai.
Veiksmingiausia grandinė saugos požiūriu yra įžeminimas ir RCD. Jei įvyksta srovės nuotėkis ir jis patenka į žemę, RCD reaguoja ir išjungia įrenginį.
Kaip apskaičiuojami pagrindinių įžeminimo elementų parametrai
Įžeminimo įtaiso parametrų apskaičiavimas atliekamas pagal formules. Pradiniai elementai yra šie:
- dirvožemio atsparumas šioje srityje;
- elektrodų ilgis, storis, skersmuo, taip pat jų skaičius.
Praktiškai visais atvejais yra neatitikimų numatytam darbo planui, nes reikia tiksliau išanalizuoti dirvožemio indeksą. Tai padaryti praktiškai neįmanoma: norint įvertinti dirvožemio sluoksnius, jo sudėtį ir elementų - molio, kalkakmenio, smėlio ir kitų komponentų įtraukimą - 100 kvadratinių metrų plote reikia išgręžti apie 100 mini minų iki 10 m gylio.
Įžeminimo įtaisų montavimas atliekamas pagal pagrindinį įžeminimo principą: saugumo ribos buvimas, turint vidutines parametrų vertes. Kuo mažesnis pasipriešinimas, tuo geriau visiems elektriniams prietaisams ir žmonėms.
Įžeminimo įrengimas
Vertikalūs elektrodai efektyviau atlieka savo funkcijas, nes juos galima montuoti dideliame gylyje. Horizontaliai klojant negiliame gylyje, atsparumas padidėja, ypač žiemą, kai užšąla viršutiniai žemės sluoksniai.
Elektrodams naudojami kaiščiai, kurių ilgis yra didesnis nei 1 metras (paprastai 1,5 m). Tokias konstrukcijas lengva plaktuku įmerkti į žemę įprastu plaktuku, jungtis padaryta horizontalioje plokštumoje, mažiausiai 0,5 m gylyje.
