Принцип работы защитного заземления: Устройство защитного заземления Рабочее заземление

Защитное заземление — устройство, принцип работы, виды, расчет и схемы

Вне зависимости от эксплуатационных характеристик, электрифицируемое здание должно иметь качественно организованную систему защитной электробезопасности. Защитное заземление позволяет создать такую систему.

Этот тип заземления характеризуется соединением определенных элементов электроустановки с ЗУ (заземляющим устройством) и ориентирован на уменьшение показателей напряжений прикосновения и шага, возникающих при замыкании циркулирующих токов на корпусах электрооборудования.

Содержание

• Назначение и устройство защитного заземления
• Заземляющая система: область применения и принцип работы
• Классификация заземляющих устройств
• Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов
• Принцип расчета сопротивления заземлителей
• Схемы заземления дома

Назначение и устройство защитного заземления

Устанавливается такой тип заземляющего устройства для защиты человека от поражения электрическим током при замыкании электрической цепи вследствие различных причин. Самая распространенная причина поражения током — короткое замыкание фазы на нетоковедущие элементы электроустановки.

Согласно материалам нормативной документации ПУЭ (глава 1.7), в зависимости от выполняемой функции существует два вида устройства заземляющей системы: рабочее (функциональное) и защитное заземление.

Функциональный тип применяется чаще для защиты производственных объектов. Посредством рабочих заземляющих устройств реализуется надежная эксплуатация оборудования электроустановки. Эффективность как рабочего, так и защитного устройства напрямую зависит от правильного выбора конфигурации заземляющих элементов и четкого производства электромонтажа.

Основным элементом системы выступает контур заземления. Он состоит из металлических заземлителей (электродов). Функциональность всей системы зависит от возможности этих заземлителей рассеивать ток. Монтировать заземляющие элементы необходимо с учетом множества факторов, напрямую влияющих на основной показатель эффективности заземлителей, — значение их сопротивления.

Следует помнить! При создании заземляющего устройства дома или квартиры важный момент — характеристика внутренней электропроводки объекта. Провод должен быть трехжильный, с фазой, нулем и заземлением.

Монтаж устройства защитного заземления востребован практически повсеместно.

Заземляющая система: область применения и принцип работы

При правильной организации заземляющей системы защиты должны быть реализованы такие эксплуатационные принципы:

1. Образование электрической цепи, обладающей низким сопротивлением, при коротком замыкании. Электрический ток беспроблемно пойдет по этой магистрали. Реализуется обеспечение электрической безопасности пользователя. При случайном прикосновении человека к бытовому прибору во время пробития фазы на корпусе устройства не будет потенциально опасного напряжения.
2. Обеспечение защиты от индукционных токов. Проявляться такие типы токов могут вследствие прямого удара молнии, при этом образуется электромагнитная и электростатическая индукция.

Учитывая значимость названных выше принципов действия системы, защитное заземление широко применяется в:

1. Электрической сети напряжением менее 1 кВт:

• с переменным током трех трехфазных проводников с изоляцией нейтрали;
• с переменным током двух однофазных проводников, которые изолированы от земли;
• с постоянным током двух проводников при наличии изоляции обмотки источника тока.

2. Электросети напряжением свыше 1 кВт. Возможен любой режим точек обмоток источника питания постоянного и переменного тока.

Помните! Функциональность защитной системы будет надлежащего уровня только при наличии сети с изолированной нейтралью.

Заземление — это комплексная система. Все этапы в ней взаимосвязаны и влияют на надежность ее последующей эксплуатации. Важнейшая задача начального этапа производства — выбор конфигурации заземлителей.

Классификация заземляющих устройств

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), защитное заземление может быть реализовано с использованием заземлителей двух типов — естественных или искусственных.

Заземляющие элементы этих двух категорий имеют определенные структурные отличия и особенности монтажа:

1. Естественные заземляющие устройства. Такие заземлители могут быть представлены посредством:

• объектов сторонних проводящих частей, которые имеют прямой контакт с грунтом;
• объектов, контактирующих с почвой через специальную промежуточную токопроводящую среду.

Самыми распространенными конструкциями такого типа заземлителей выступают:

• металлоконструкции зданий и фундаментов;
• металлические оболочки проводников;
• обсадные трубы.

Подключать элементы этой категории заземлителей необходимо минимум в двух местах.

Важно! Запрещено применять в качестве естественных заземляющих элементов: трубы теплотрасс; газопроводы; трубопроводы горючих жидкостей и горячего водоснабжения; оболочки подземных проводов с алюминиевой основой.

2. Искусственные заземлители. Подразумевается специальное производство таких конструкций. В качестве материалов для искусственного создания защиты применяют:

• определенного размера стальные трубы;
• сталь полосовую толщиной свыше 4 мм;
• сталь прутковую.

Важно знать! Большой популярностью пользуются искусственные заземлители глубинного типа. Электроды таких конструкций оцинкованные или омедненные. Преимущества — малозатратность производства и долговечность элементов.

Специфические различия искусственных и естественных устройств заземления обязательно учитываются при производстве расчетов, определяющих их оптимальную конфигурацию.

Как производится расчет параметров основных заземляющих элементов

На основании результатов подобных расчетов проектируется чертеж заземляющего устройства объекта.

Важно! Устройство, смонтированное в соответствии со всеми расчетными данными схемы заземления, позволяет добиться максимальной эксплуатационной эффективности всего комплекса защитного заземления.

Основа вычислений — допустимые пределы напряжения шага и прикосновения. На их основании рассчитывается конфигурация (размер, количество) заземлителей и принцип их размещения.

Выполняются расчеты на основании таких данных:

1. Описание характеристик конкретного электрического оборудования: тип установки; основные структурные элементы прибора; рабочее напряжение; возможные варианты, позволяющие осуществить заземление нейтралей как трансформирующих, так и генерирующих устройств.
2. Конфигурация заземлителей. Такие данные необходимы для определения оптимальной глубины погружения электродов.
3. Информация о проведенных исследованиях по измерению удельного сопротивления грунта на конкретной территории. Дополнительно учитываются климатические сведения зоны, на которой обустраивается система.
4. Информация о пригодных естественных элементах заземления, которые можно использовать в работе. Необходимы данные о реальных значениях растекания токов у этих объектов. Получить их можно путем специальных измерений.
5. Результат стандартного вычисления точных показателей расчетного замыкания тока на почве.
6. Расчетные значения нормативной стандартизации допустимых характеристик напряжений по ПУЭ.
7. Показатели сопротивления сезонного промерзания слоя грунта, в период высыхания и промерзания. Учет таких значений необходим для расчета заземляющих элементов, которые располагаются в однородной среде. Применяются специальные стандартизированные коэффициенты.
8. При необходимости монтажа сложной группы заземлителей, состоящей из нескольких элементов, необходимы сведения всех потенциалов, которые будут наведены на монтируемые электроды. Для этого нужны данные о значениях сопротивления всех слоев грунта.

Важно! Если система будет размещаться в двух слоях грунта, учитывается показатель сопротивления каждого из них. Это необходимо для определения точных данных о мощностных параметрах верхнего слоя почвы.

Принцип расчета сопротивления заземлителей

Способов расчета характеристик основных заземляющих элементов достаточно много, но основной параметр у таких вычислений один — показатель сопротивления. Оптимальное его значение определяется посредством данных нормативной регламентации ПУЭ. Реализовать надежное защитное заземление объекта невозможно без расчета сопротивления его основных элементов.

К примеру, необходимо определить сопротивление заземления для электрооборудования напряжением свыше 1 кВт, с изолированной нейтралью. В соответствии с профильными данными документации ПУЭ 1.7.96, необходимо воспользоваться формулой R≤250/I, где:

• I — показатель расчетного тока заземления;
• R — показатель сопротивления заземляющего устройства, который не должен превышать 10 Ом.

В соответствии с ПУЭ (1.7.104), при учете нормативных сведений показателей тока прикосновения (для примера подойдет — 50 В), формула видоизменяется: R≤U/I, где U — это ток прикосновения (50 В).

Важно! При изолированной нейтрали, как правило, не требуется доравнивать показатель сопротивления ниже четырех Ом. Однако идеальным показателем сопротивления заземляющей системы считается 0. Основная задача, к которой сводится производство всех профильных расчетов, неизменна — достичь максимально низкого сопротивления системы.

Помимо производства расчетов параметров, важный момент при производстве заземления — выбор схемы подключения устройства.

Схемы заземления дома

Одним из основных элементов, необходимых для обеспечения электрической и пожарной безопасности объекта, является защитное заземление, поэтому закономерно, что грамотное технологическое производство такой системы – первостепенная задача. Добиться необходимого результата решения этой задачи невозможно без правильного выбора схематического варианта соединения и подключения заземляющих элементов.

Помните! Каждый элемент, при помощи которого реализуется защитное заземление, имеет схематическое обозначение. Для того чтобы выбрать оптимальный вариант схематического обоснования подключения такой системы, человеку нужно разбираться как в буквенных, графических, так и в цветовых чертежных обозначениях.

Чаще на практике применяются два вида подключения — схемы TN-C-S и TT. Отличия в проектировании схем:

1. Схема TN-C-S. При организации защитного заземления объекта по данной схеме, предусмотрена реализация следующих моментов:
2. Схема TT. Прежде чем применить эту схему, необходимо аргументировать отказ от использования TN-C-S системы. Предусмотрена обязательная реализация нормативных требований, установленных к системе TT, а именно:
   • производится независимое подключение элементов, исключается соединение с нейтралью трансформатора;
   • заземлитель всех корпусов электрооборудования дома не зависит от аналогичного элемента источника питания;
   • в электрической проводке дома обязательно применяется УЗО (устройство защитного отключения).

Цифрой 1 на картинке обозначено заземление источника; цифрой 2 — дом, а 3 — это само устройство заземления дома.

Важно! В схеме TT полностью отсутствует организация защиты пользователя при утечке тока во время повреждения изоляции. Следовательно, монтировать УЗО для электрической проводки, реализованной по ТТ схеме, — обязательно.

В связи со значительным затруднением производства заземляющих работ по схеме TT, большинство объектов заземляются посредством TN-C-S системы.

Заземление — важный элемент обеспечения пожарной безопасности здания и электробезопасности его жильцов. Начинать работы по его созданию, руководствуясь лишь общими понятиями определения, что такое защитное заземление, не стоит. Нужно изучить теоретические и практические особенности устройства электрозащитной системы, разбираться в производстве расчетов ее параметров и уметь произвести измерение величины ее сопротивления после монтажа. При отсутствии навыков и необходимого оборудования следует доверить выполнение такой работы профильным специалистам.

описание, принцип действия и назначение, схемы подключения и отличия,

Во время эксплуатации электроприборов необходимо использовать заземляющие устройства. В соответствии с назначением, возможно использование защитного и рабочего заземления. Первый вид позволяет обеспечить нормальную работу оборудования, а второй предназначен для защиты людей. Эти виды мер безопасности имеют различное назначение и принцип работы.

• Защита электрооборудования
• Защитное заземление
  • Принцип работы
  • Схемы подсоединения

Защита электрооборудования

Рабочее (функциональное) заземление — соединение с землей определенных точек токоведущих частей электрооборудования. Чаще всего это нейтральные точки обмоток трансформаторов и генераторов. Для реализации этого вида защиты используются надежные проводники либо специальные устройства, например, пробивные предохранители. Основной задачей рабочего заземления является предотвращение замыканий и сбоев в работе электроустановок.

Согласно правилам техники безопасности, эти виды защиты от электротока не могут совмещаться. Дело в том, что токи помех (например, атмосферные разряды) могут накладываться на протекающие в электроцепи. В результате оборудование может быть повреждено, а защитное заземление не будет выполнять свои функции. Также следует помнить, что показатель сопротивления функционального не должен превышать 4 Ом.

Защитное заземление

Благодаря электрическому соединению металлических конструкций оборудования промышленного и бытового назначения с землей повышается безопасность его эксплуатации. Этот способ защиты людей от поражения электротоком называется защитным заземлением. Даже если в цепи используются специальные автоматические устройства, скорость их работы не позволяет полностью обезопасить человека.

Принцип работы

Если фазный провод коснется металлической конструкции оборудования, то его корпус окажется под напряжением. Если этот вид защиты был организован правильно, то создается электроцепь с низким сопротивлением. В результате этот путь станет для тока более предпочтительным, прикосновение человека к корпусу окажется безопасным. Так кратко можно описать принцип действия защитного заземления.

Основные функции:

1. Защита обеспечивается даже в ситуации, когда опасное напряжение на корпусе было образовано токами индукции, а не коротким замыканием.
2. Использование глухозаземленной нейтрали позволяет получить при коротком замыкании длительные импульсы с большой амплитудой, способствующие срабатыванию защитной автоматики.
3. Заземляющий проводник способен обеспечить надежную защиту оборудования при попадании в него молнии.

Последняя функция не является целевой и носит второстепенный характер. Основное назначение защитного заземления — обеспечение безопасности людей во время работы на оборудовании.

Схемы подсоединения

Для выбора оптимального варианта защиты следует разобраться в схемах организации заземления, а также их преимуществах и недостатках. Первый вид — глухозаземленная нейтраль (тип TN). Эта схема используется в бытовом и промышленном электрооборудовании, предназначенном для работы в сетях до 1 кВ. Для ее реализации нейтральный провод источника питания соединяется с заземлителем. Затем к общему проводнику подключаются корпус, экран и шасси.

Наибольшей популярностью пользуются три схемы, обозначающиеся соответствующей буквой:

1. C — проводник выполняет одновременно защитную и рабочую функцию. Схема предельно проста в реализации, но при разрыве электроцепи теряет свои защитные свойства.
2. S — применяется два отдельных нулевых провода. Стоимость схемы несколько выше, но ее надежность существенно увеличивается.
3. C-S — комбинация двух предыдущих систем. При ее использовании необходимо принять меры по предотвращению механического повреждения защитных проводников, иначе схема перестанет выполнять свою функцию.

На воздушных линиях электропередач используется схема ТТ. К источнику питания подключается глухозаземленная нейтраль, а энергия передается по четырем проводникам. На стороне потребителя монтируется автономная система защиты, к которой и подключается оборудование.

Еще одна схема реализации этого вида защиты — схема IT. Она активно применяется в исследовательских центрах, так как позволяет дополнительно устранить паразитные электрические наводки. Для уменьшения показателя сопротивления приходится сокращать длину проводника. Решается эта задача с помощью создания по периметру объекта специального заземляющего контура.

Категории заземлителей:

1. Искусственные — изготавливаются специально для создания защитного заземления и не должны покрываться лакокрасочными материалами. Допускается использование в роли заземлителя электропроводящего бетона.
2. Естественные — электропроводящие части сетей и коммуникаций строений, находящиеся в контакте с землей.

Такая классификация носит условный характер, так как в любом случае для обеспечения безопасности людей используются металлические части здания, расположенные в земле. Рекомендуется создавать защитное заземление с помощью естественных заземлителей. Однако для решения поставленной задачи запрещено применять трубопроводы, подающие горючие вещества.

Назначение и устройство защитного заземления существенно отличается от функционального, поэтому их нельзя совмещать. Подробно вопросы организации защиты оборудования и людей от воздействия электротока изложены в особом документе «Правила устройства электроустановок».

Принципы защитного многократного заземления (PME) | by Voltimum

Поскольку большинство низковольтных источников питания как новых, так и существующих электроустановок подключаются к клемме заземления PME, в этой статье обсуждаются рабочие характеристики этой конкретной схемы питания, которая в целом известна как система TN-C-S. .

Как показано на рис. 1, в схеме PME нулевой провод питания выполняет функции как защитного, так и нулевого проводника и подключается к нескольким точкам заземления в сети питания. Нейтральный провод питания, часто называемый проводником PEN (комбинированный защитно-нейтральный) или CNE (комбинированный нейтральный и заземляющий), заканчивается в распределительном устройстве (вырез), где достигается соединение заземляющего проводника с нейтралью питания. по внутренней ссылке, предоставленной дистрибьютором.

Использование комбинированного провода относится только к питанию, а не к установке потребителя. Поэтому, за исключением обстоятельств, разрешенных Положением 543.4.2, внутри установки потребителя должны использоваться отдельные нейтральный и заземляющий проводники (см. Положение 543.4.1).

Поскольку нейтраль питания соединена с землей в системе PME, обратный путь как для замыкания на землю, так и для замыкания на нейтраль проходит через комбинированный проводник. Преимущество использования комбинированного проводника таким образом заключается в том, что он обеспечивает обратный путь с низким импедансом, который обеспечивает быстрое отключение питания в условиях неисправности. Для системы TN-C-S дистрибьюторы питания указывают максимальное полное сопротивление контура внешнего замыкания Ze, равное 0,35 Ом.

Если применяются условия PME, обратный ток имеет два возможных пути: через комбинированный проводник и общую массу Земли. В зависимости от их относительных импедансов некоторый ток, называемый отведенным или циркулирующим нейтральным током, может вернуться через общую массу Земли. В опасных местах, таких как автозаправочные станции, это может представлять риск воспламенения или взрыва, поэтому использование PME в таких местах не допускается. Некоторые другие соображения, касающиеся поставок PME, заключаются в следующем.

В нормальных условиях может существовать небольшая разница в напряжении между клеммой заземления PME в начале установки и общей массой Земли, в зависимости от конфигурации и нагрузки распределительной сети.

Это небольшое напряжение, превышающее потенциал Земли, может при определенных условиях создать возможность «ощущения удара током» для человека, одновременно находящегося в контакте с открытой проводящей частью или посторонней проводящей частью и «потенциалом Земли». Особенно в местах, где сопротивление тела снижено из-за присутствия воды, например, в душевой спортивного сооружения.

Как показано на рис. 2, обрыв цепи в PEN-проводнике в сети может привести к тому, что комбинированная клемма нейтрали/земли в отсеке в помещении потребителя превысит потенциал земли из-за переноса токов нагрузки от установок, расположенных ниже по течению от открытая цепь. Следовательно, защитные проводники, подключенные к этой клемме, также могут повысить потенциал; это означает, что любые металлические детали, такие как газовые трубы, подключенные к установке потребителей, также могут подняться выше потенциала земли, создавая риск поражения электрическим током любого человека при одновременном контакте с такими частями и общей массой Земли.

По этим причинам, если имеется клемма заземления PME, ее использование может быть нецелесообразно в одних помещениях и запрещено в других. Например, Правило 9(4) Положения о качестве и непрерывности электроснабжения 2002 года (с поправками) запрещает подключение комбинированного нейтрального и защитного проводника к любым металлическим конструкциям в караване или лодке. Подключение к терминалу PME разрешено для стационарных зданий в этих местах, таких как офисы, рестораны или магазины, но его нельзя использовать для причала караванов или лодок.

Чтобы свести к минимуму риски, связанные с PME, комбинированный проводник заземляется в нескольких точках сети, а соединение обеспечивается в соответствии с BS 7671 внутри установки потребителя. Из-за низкого импеданса контура заземления существует возможность протекания более высоких токов короткого замыкания в системе PME, поэтому размеры основных проводников защитного заземления должны соответствовать нулевому проводу питания и таблице 54. 8 BS 7671 . , Таблица 1 см.

Минимальная площадь поперечного сечения, эквивалентная меди, определяется медным соединительным проводником с площадью поперечного сечения, указанной в таблице, или соединительным проводником из другого металла, обеспечивающим эквивалентную проводимость, в некоторых случаях распределитель может потребовать проводник большего размера. (Таблица 54.8 из BS 7671 также применима для системы PNB, варианта системы PME). эти требования к соединению также должны быть применены к любым посторонним токопроводящим частям в гараже. При таких обстоятельствах рекомендуется использовать отдельное (ТТ) заземляющее устройство для установки в отдельно стоящем здании.

Несмотря на то, что дистрибьютор может предоставить устройство заземления PME, проектировщик электроустановки несет ответственность за оценку его пригодности и адекватности, и, при необходимости, может потребоваться использование альтернативных средств заземления, таких как система TT. .

Мой источник: https://www.voltimum.co.uk/articles/principles-protective-multiple-earthing

ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ (ТЕОРИЯ) – NPR Tech News & Tutorials

NPROnline:

Добро пожаловать на курс домашних электрических систем от NPR Online Technologies!

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Прежде чем начать этот урок, мы рекомендуем вам подписаться на наш канал YouTube и посещать все наши уроки на нашем сайте.

В этом теоретическом уроке мы рассмотрим основные аспекты, касающиеся устройств защиты и системы заземления.

Система заземления или система заземления соединяет определенные части системы электроснабжения с землей, обычно с проводящей поверхностью Земли, в целях безопасности и функциональных целях. Выбор системы заземления может повлиять не только на безопасность, но и на электромагнитную совместимость установки.

В дополнение к нулевому и горячему проводникам в нашей электросистеме имеется также защитный заземляющий проводник, соединенный с главной клеммой заземления домашней электросистемы.

Проводник защитного заземления, как правило, не важен для нормальной работы электронного или электрического оборудования.

Фактически, мы видели в предыдущих уроках, что электрическая система может работать правильно при полном отсутствии заземляющего проводника,

, но он используется для защиты вещей или людей при наличии токов короткого замыкания, например, из-за изоляции. разрыв между горячим проводником и оголенной токопроводящей частью.

Рассмотрим, например, люстру. При штатной работе системы нулевой и горячий провода правильно подключены к светильнику.

В этих случаях при прикосновении человека к люстре, даже если она изготовлена ​​из токопроводящего материала, нет риска поражения электрическим током и нет риска для человека.

—

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Теперь предположим, что по какой-то причине горячий проводник оторвался от контакта с лампочкой и соприкоснулся с конструкцией люстры. В этой ситуации лампа перестанет гореть, и велика вероятность того, что кто-то пойдет и проверит люстру, тем самым соприкоснувшись с ней.

Этот человек создаст путь тока утечки, который начинается от горячего проводника, контактирующего с люстрой, и достигает пола. К сожалению, этот ток будет проходить через тело этого человека и может вызвать серьезное повреждение тканей или смерть.

Также бывают случаи, когда наличие неисправности не представляет непосредственной опасности для людей, но может способствовать развитию пожара.

Например, предположим, что нейтральный и горячий провода, питающие лампочку, отсоединяются и соприкасаются с металлической конструкцией люстры.

Металлическая конструкция люстры создает электрическую непрерывность между фазным проводом и нулевым проводом, поэтому возникает сильный электрический ток.

Наличие больших токов в проводниках, в свою очередь, приводит к аномальному перегреву, который может необратимо повредить электрическую систему или даже вызвать возгорание.

На этих двух простых примерах мы определили два разных сценария опасности, связанных с неисправностью электрической системы.

В первом примере у нас есть электрический ток утечки, который обычно мал, но может быть смертельным.

Во втором примере имеется короткое замыкание, которое генерирует большие токи и также может вызвать возгорание.

В электрических системах обычно используются решения, позволяющие справиться с этими опасными сценариями. Эти решения, которые мы вскоре обсудим, на самом деле представляют собой реальные обязательства, которые необходимо учитывать при проектировании и монтаже электрической системы.

—

NPROnline:

В частности, для борьбы со сценарием опасности № 1 необходимо использовать УЗО, а для преодоления сценария опасности № 2 необходимо использовать УЗО. автоматический выключатель тока.

Автоматические выключатели расположены в специальном электрическом щите.

Для простоты мы пока рассмотрим только один автоматический выключатель в электрощите.

Мы можем видеть, как этот автоматический выключатель замыкается в нормальных условиях работы электрической системы.

Однако при наличии ненормальных условий

автоматический выключатель разомкнется со временем реакции, которое зависит от используемого типа.

Таким образом электрическая цепь прерывается, что позволяет избежать повреждения вещей или людей, вызванного неисправностью электрической системы.

В конкретном случае мы рассмотрели двухполюсный автоматический выключатель, но существуют и однополюсные типы. В этом случае важно, чтобы автоматический выключатель был подключен к горячему проводу, как показано на следующем рисунке.

Важной особенностью автоматического выключателя является то, что его можно сбросить для возобновления нормальной работы, как только неисправность в системе будет устранена.

Это основное различие между автоматическим выключателем и предохранителем.

Как мы видим, при нормальной работе электрической системы предохранитель позволяет току беспрепятственно проходить по нити накала.

Если происходят перегрузки,

нить плавится и прекращает подачу электричества.

Если предохранитель перегорел, его следует выбросить и заменить новым предохранителем.

Это не относится к автоматическому выключателю, который можно вручную сбросить для возобновления нормальной работы, как только неисправность в системе будет устранена.

—

NPROnline:

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Казалось бы, с помощью автоматических выключателей мы спроектировали безопасную электрическую систему.

Тем не менее, существуют опасные ситуации, которых можно избежать, внедрив систему заземления.

Рассмотрим типичную неисправность, при которой фазный провод отсоединяется от клеммы и касается конструкции люстры.

В этом случае у нас нет тока короткого замыкания, способного привести в действие автоматический выключатель.

Только когда пользователь электрической системы коснется люстры, его пересечет ток утечки

, который активирует автоматический выключатель.

Хотя активация переключателя происходит очень быстро, мы видим, что для его активации требуется, чтобы пользователь прошел через электрический ток хотя бы в течение короткого периода времени, и, очевидно, мы хотим избежать этого условия.

Для предотвращения таких эпизодов, которые могут перерасти в настоящие трагедии, используется третий проводник, называемый защитным заземлителем.

Защитный проводник присоединяется с одной стороны к металлической конструкции люстры,

, а с другой стороны к металлическому стержню или металлической сетке или другой токопроводящей конструкции. Металлический стержень, также известный как заземляющий электрод, должен находиться в тесном контакте с землей, чтобы увеличить контактную поверхность с самой землей. Таким образом, создается электрическое соединение с землей, что способствует рассеянию тока короткого замыкания в сторону земли.

В соответствии с этим электродом (который представляет собой точку сбора проводов защитного заземления) можно найти обозначение земли или символ заземления, показанный на следующем рисунке.

Напоминаем, что правила устройства электроустановок устанавливают точные цвета для заземляющего провода. Например, в Европе используется желто-зеленый цвет.

Что ж, разобравшись с этими уточнениями, вернемся к нашей электрической неисправности. Мы видели, что эту неисправность невозможно обнаружить, поскольку она не генерирует ток утечки.

Вместо этого мы можем отметить, что при использовании заземляющего проводника при возникновении неисправности создается электрический ток, который от горячего проводника достигает заземляющего проводника.

, который немедленно обнаруживается автоматическим выключателем дифференциального тока, который быстро срабатывает, прерывая электрическую цепь.

С введением заземляющего проводника мы ввели два преимущества: во-первых, автоматический выключатель срабатывает, как только возникает неисправность, а также ток утечки протекает по заземляющему проводнику и, следовательно, не требует наличия контакта с вещи или люди, как показано на схеме без заземляющего проводника.

Это основная причина, по которой заземляющий провод играет важную роль в электрической системе и может спасти нашу жизнь при использовании в сочетании с устройством защитного отключения.

Это также объясняет, почему все оборудование или устройства с опасным напряжением должны быть подключены к системе заземления.

Этот подход используется не только для ламп, но и для электрического или электронного оборудования, как в случае со стиральной машиной, которая имеет металлическую конструкцию и в случае контакта горячего проводника с металлической конструкцией может вызвать серьезный ущерб пользователю стиральной машины.

При подключении металлической конструкции к системе заземления через защитный заземляющий провод сразу же возникает ток утечки при возникновении неисправности.

Если электрическая система оснащена устройством защитного отключения, он обнаружит ток короткого замыкания и, следовательно, отключит электрическую систему.

—

NPROnline:

Купите нашу книгу и вы поддержите наш сайт!

Многим будет интересно, как автоматический выключатель может распознать наличие токов короткого замыкания.

Принцип работы концептуально очень прост.

Устройства защитного отключения работают путем сравнения значений тока через горячий и нейтральный провода.

В нормальных условиях ток, протекающий через горячий проводник, равен току, протекающему через нейтральный проводник.

В случае неисправности часть электрического тока будет протекать через заземляющий провод или, при отсутствии системы заземления, через тело пользователя.

Это приводит к несоответствию между током, поступающим в прибор через нагревательный провод, и током, выходящим через нейтральный провод.

Эта разница в электрическом токе называется остаточным током.

Подводя итог, мы можем отметить, что в то время как устройство защитного отключения действует, обнаруживая токи утечки или, другими словами, небольшие различия между электрическим током горячего и нейтрального проводов.

Мы видели, что даже УЗО может работать без системы заземления, но в этом случае степень защиты хуже.

На самом деле мы видели, что использование заземляющего провода очень полезно для генерирования токов короткого замыкания, чтобы как можно быстрее вызвать срабатывание устройства защитного отключения.

По этой причине важно использовать устройство защитного отключения в сочетании с системой заземления, надежно подключенной ко всем приборам и электрическим устройствам.

Что касается автоматического выключателя максимального тока, его задачей является обнаружение высоких токов независимо от наличия токов утечки.

В частности, автоматический выключатель максимального тока не проверяет, совпадает ли ток, протекающий через нейтральный и горячий провод, но проверяет, превышает ли ток, протекающий через горячий провод, максимальное значение.

Если такое состояние возникает, например, из-за короткого замыкания,

выключатель размыкается автоматически.

Таким образом, мы видим, что этот механизм может работать правильно даже без заземляющего провода.

Интересно отметить, что существуют определенные типы автоматических выключателей, которые включают как электромагнитные , так и тепловые механизмы. В этом случае электромагнитный механизм мгновенно реагирует на большие скачки тока (короткие замыкания), тогда как тепловой механизм автоматического выключателя обеспечивает запаздывающую реакцию в зависимости от значения тока, что позволяет сохранять меньшие перегрузки в течение более длительного времени. Это допускает кратковременные всплески тока, например, возникающие при включении двигателя или другой нерезистивной нагрузки. Разумеется, при очень больших перегрузках по току при коротком замыкании магнитный элемент отключает автоматический выключатель без преднамеренной дополнительной задержки.

Таким образом, мы поняли, что оба переключателя важны для безопасности электрической системы, а также выполняют разные функции.

Поэтому нам необходимо установить их оба в электрическую систему.

Простейшая схема подключения основана на последовательном соединении двух автоматических выключателей.

Таким образом, любой ток короткого замыкания сможет прервать линию питания.

Распространенной ошибкой является предположение, что электрическая система, оснащенная автоматическими выключателями, не представляет опасности поражения электрическим током.

Рассмотрим несколько типичных случаев. В случае, показанном на следующем рисунке,

мы имеем человека, сидящего на деревянном стуле. Поэтому человек изолирован от земли. Если этот человек прикоснется к горячему проводу, ток не может генерироваться, и поэтому он не получит удара током.

Если человек сидит на проводящем металлическом стуле, он больше не будет изолирован от земли. Если этот человек коснется горячего проводника, возникнет ток утечки, который пройдет через человека, но который, к счастью, активирует устройство защитного отключения для защиты человека.

К счастью, наличие автоматического выключателя позволит быстро отключить электрическую цепь.

Хотя разрыв цепи происходит очень быстро, следует отметить, что человека все же пересекал электрический ток, что является событием, хотя и кратковременным, но может вызвать проблемы.

Из только что сделанного примера может показаться, что деревянный стул может обеспечить большую безопасность, чем металлический стул. На самом деле это не всегда так.

На самом деле, если человек прикоснется к горячему проводу и нейтральному проводу одновременно, будет генерироваться ток, не обязательно сильный, который пройдет через его тело.

Как уже говорилось, генерируемый ток не обязательно будет высоким, учитывая сопротивление человеческого тела, поэтому автоматический выключатель не обнаружит никаких отклонений.

С другой стороны, деревянный стул предотвратит возникновение токов утечки, и поэтому устройство защитного отключения не обнаружит аномалии.

Другими словами, ток будет продолжать течь через тело человека.

Понятно, что если человек чувствует удар током, он всегда может отойти от точки соприкосновения, вызвавшей его, но есть случаи, когда это невозможно: подумайте, например, о случае, когда человек болеет или проволока обмотана вокруг руки или ноги.