En av de viktigaste anledningarna till att beräkna jordning och installation är att den skyddar människor, apparater i huset från överspänning. Om en blixt plötsligt slår ner i ett hus eller av någon anledning blir det ett strömavbrott i nätverket, men samtidigt är elsystemet jordat, kommer all denna överskottselektricitet att gå ner i marken, annars blir det en explosion som kan förstöra allt i dess väg.
Elektrisk skyddsutrustning
Tillväxt av elförbrukning inom livets alla områden, hemma och på jobbet, kräver tydliga säkerhetsregler för människors liv. Många nationella och internationella standarder styr kraven för konstruktion av elektriska system för att säkerställa säkerheten för människor, husdjur och egendom vid användning av elektriska apparater.
Elektrisk skyddsutrustning som installeras under byggnation av bostads- och offentliga byggnader måste kontrolleras regelbundet för att säkerställa tillförlitlig drift under många år. Brott mot säkerhetsregler i elektriska system kan få negativa konsekvenser: hot mot människors liv, förstörelse av egendom ellerförstör ledningar.
Säkerhetsföreskrifter anger följande övre gränser för säker mänsklig kontakt med strömförande ytor: 36 VAC i torra byggnader och 12 VAC i våta områden.
Jordsystem
Jordningssystem är en absolut nödvändig teknisk utrustning för varje byggnad, så det är den första elinstallationskomponenten som installeras i en ny anläggning. Termen jordning används inom elektroteknik för att målmedvetet ansluta elektriska komponenter till jord.
Skyddsjordning skyddar människor från elektriska stötar vid beröring av elektrisk utrustning i händelse av fel. Master, staket, verktyg som vattenledningar eller gasledningar måste anslutas med en skyddskabel genom att anslutas till en terminal eller jordningsbar.
Problem med funktionellt skydd
Funktionell jordning ger inte säkerhet som namnet antyder, utan skapar en oavbruten drift av elektriska system och utrustning. Funktionell jordning leder bort strömmar och bruskällor till jordtestadaptrar, antenner och andra enheter som tar emot radiovågor.
De bestämmer de gemensamma referenspotentialerna mellan elektrisk utrustning och enheter och förhindrar på så sätt olika fel i privata hem, som TV eller ljusflimmer. Funktionell jordning kan aldrig utföra skyddsuppgifter.
Alla krav för skydd mot elektriska stötar finns i nationella standarder. Att etablera en skyddande jord är avgörande och har därför alltid företräde framför funktionell.
Ultimativt motstånd för skyddsanordningar
I ett system som är säkert för människor måste skyddsanordningar fungera så snart felspänningen i systemet når ett värde som kan vara farligt för dem. För att beräkna denna parameter kan du använda ovanstående spänningsgränsdata, välj medelvärdet U=25 VAC.
Strömbrytare för jordfel som är installerade i bostadsområden kommer norm alt inte att jordas förrän kortslutningsströmmen når 500 mA. Därför, enligt Ohms lag, med U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohm. Därför, för att på ett adekvat sätt skydda säkerheten för människor och egendom måste jorden ha ett motstånd på mindre än 50 ohm, eller R earth<50.
Elektrodtillförlitlighetsfaktorer
I enlighet med statliga standarder kan följande element betraktas som elektroder:
- vertik alt införda stålpålar eller rör;
- horisontellt lagda stålband eller trådar;
- infällda metallplattor;
- metallringar placerade runt fundament eller inbäddade i fundament.
Vattenrör och andra underjordiska konstruktionsnät av stål (om det finns överenskommelse med ägarna).
Pålitlig jordning med ett motstånd mindre än 50 ohm beror på tre faktorer:
- Landvy.
- Typ och jordbeständighet.
- Marklinjemotstånd.
Beräkningen av jordningsanordningen måste börja med bestämning av jordens resistivitet. Det beror på formen på elektroderna. Jordresistiviteten r (grekisk bokstav Rho) uttrycks i ohmmeter. Detta motsvarar det teoretiska motståndet för en 1 m jordningscylinder2, vars tvärsnitt och höjd är 1 m. blir högre). Exempel på jordresistivitet i Ohm-m:
- myrrik jord från 1 till 30;
- lössjord från 20 till 100;
- humus från 10 till 150;
- kvartssand från 200 till 3000;
- mjuk kalksten från 1500 till 3000;
- gräsbevuxen jord från 100 till 300;
- stenigt land utan växtlighet - 5.
Installation av jordningsenhet
Jordslingan är monterad från en struktur bestående av stålelektroder och anslutningslister. Efter nedsänkning i marken ansluts enheten till husets elektriska panel med en tråd eller en liknande metallremsa. Jordfuktighet påverkar strukturens placeringsnivå.
Det finns ett omvänt förhållande mellan armeringsjärnslängden och grundvattennivån. Det maximala avståndet från byggarbetsplatsen sträcker sig från 1 m till 10 m. Elektroder för jordningsberäkning bör komma in i marken under markens frysningslinje. För stugor är kretsen monterad med metallprodukter: rör, slät förstärkning, stålvinkel, I-balk.
Deras form måste anpassas för djupt inträde i marken, armeringens tvärsnittsarea är mer än 1,5 cm2. Armeringen placeras i en rad eller i form av olika former, som direkt beror på den faktiska platsen för platsen och möjligheten att montera en skyddsanordning. Schemat runt objektets omkrets används ofta, men den triangulära jordningsmodellen är fortfarande den vanligaste.
Trots att skyddssystemet kan tillverkas oberoende av det tillgängliga materialet, köper många husbyggare fabrikssatser. Även om de inte är billiga, är de lätta att installera och hållbara i användning. Vanligtvis består ett sådant kit av kopparpläterade elektroder 1 m långa, utrustade med en gängad anslutning för montering.
Total streak-beräkning
Det finns ingen generell regel för beräkning av det exakta antalet hål och dimensioner av jordremsan, men urladdningen av läckströmmen är definitivt beroende av materialets tvärsnittsarea, så för all utrustning, storleken på markremsan beräknas på strömmen som kommer att bäras av denna remsa.
För att beräkna jordslingan beräknas först läckströmmen och bandstorleken bestäms.
För de flesta elektriska apparater som transformatorer,dieselgenerator etc., storleken på den neutrala jordremsan måste vara sådan att den klarar den här utrustningens nollström.
Till exempel, för en 100kVA transformator, är den totala belastningsströmmen cirka 140A.
Den anslutna remsan måste kunna bära minst 70A (neutral ström), vilket betyder att en 25x3 mm remsa räcker för att bära strömmen.
En mindre remsa används för att jorda höljet, som kan bära en ström på 35 A, förutsatt att 2 jordgropar används för varje objekt som reservskydd. Om en remsa blir oanvändbar på grund av korrosion, vilket bryter kretsens integritet, flyter läckströmmen genom det andra systemet, vilket ger skydd.
Beräkning av antalet skyddsrör
Jordningsresistansen för en enda elektrodstav eller rör beräknas enligt:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Var:
ρ=Jordmotstånd (ohmmeter), L=Elektrodlängd (meter), D=Elektroddiameter (meter).
Markberäkning (exempel):
Beräkna motståndet för markisoleringsstaven. Den har en längd på 4 meter och en diameter på 12,2 mm, en specifik vikt på 500 ohm.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Logg (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Jordningsresistansen för en enda stav eller rörelektrod beräknas enligt följande:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (logg (4xL / d))
Var:
ρ=Jordmotstånd (ohmmeter), L=Elektrodlängd (cm), D=Elektroddiameter (cm).
Definitionjordningsstruktur
Beräkning av jordningen av en elektrisk installation börjar med att bestämma antalet jordningsrör med en diameter på 100 mm, 3 meter långa. Systemet har en felström på 50 KA under 1 sekund och en jordresistivitet på 72,44 ohm.
Strömtäthet vid jordelektrodens yta:
vallmo. tillåten strömtäthet I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
vallmo. tillåten strömtäthet=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Ytan på en diameter är 100 mm. 3m rör=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
vallmo. ström som avges av ett jordrör=Strömtäthet x Elektrodens yta.
Max. ström som avges av ett jordningsrör=889,419x 0,942=838A, Antal jordledning som krävs=Felström / Max.
Antal markrör som krävs=50000/838=60 stycken.
Jordrörmotstånd (isolerad) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Markrörsmotstånd (isolerad) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / Pipe
Tot alt motstånd på 60 stycken mark=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Markremsmotstånd
Markremsmotstånd (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
Ett exempel på slingjordningsberäkning ges nedan.
Beräkna en remsa 12 mm bred, 2200 meter lång,begravd i marken på ett djup av 200 mm, är jordens resistivitet 72,44 ohm.
Markremsmotstånd (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Från ovanstående totala motstånd på 60 stycken jordade rör (Rp)=0,133 ohm. Och detta beror på den grova markremsan. Här nettojordmotstånd=(RpxRe) / (Rp + Re)
Nettomotstånd=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Jordimpedans och antal elektroder per grupp (parallell anslutning). I de fall där en elektrod inte räcker till för att ge det erforderliga jordmotståndet måste mer än en elektrod användas. Avståndet mellan elektroderna bör vara cirka 4 m. Den kombinerade resistansen hos de parallella elektroderna är en komplex funktion av flera faktorer såsom antalet och konfigurationen av elektroden. Tot alt motstånd för en grupp elektroder i olika konfigurationer enligt:
Ra=R (1 + λa / n), där a=ρ / 2X3.14xRxS
Where: S=Avstånd mellan justeringsstam (meter).
λ=Faktor som visas i tabellen nedan.
n=Antal elektroder.
ρ=Jordmotstånd (Ohmmeter).
R=Motstånd hos en enda stav i isolering (Ω).
| Faktorer för parallella elektroder i linje | |
| Antal elektroder (n) | Factor (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 |
För att beräkna jordningen av elektroder jämnt fördelade runt en ihålig kvadrat, såsom omkretsen av en byggnad, används ovanstående ekvationer med värdet λ hämtat från följande tabell. För tre stavar placerade i en liksidig triangel eller i en L-formation är värdet λ=1, 66
| Faktorer för ihåliga kvadratiska elektroder | |
| Antal elektroder (n) | Factor (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 |
Beräkning av slingskyddsjordning för ihåliga kvadrater utförs enligt formeln för det totala antalet elektroder (N)=(4n-1). Tumregeln är att parallella stavar bör vara åtskilda minst dubbelt så långa för att dra full nytta av de extra elektroderna.
Om separationen mellan elektroderna är mycket större än deras längd, och endast ett fåtal elektroder är parallella, kan den resulterande jordresistansen beräknas med hjälp av den vanliga resistansekvationen. I praktiken kommer det effektiva jordmotståndet vanligtvis att vara högre än det beräknade.
Vanligtvis kan en array med 4 elektroder ge 2,5-3 gånger förbättring.
En uppsättning av 8 elektroder ger vanligtvis en förbättring på kanske 5-6 gånger. Motståndet för den ursprungliga jordstaven kommer att minska med 40 % för den andra linjen, 60 % för den tredje linjen, 66 % för den fjärde.
Elektrodberäkningsexempel
Beräkna det totala motståndet för en jordstav 200 enheter parallellt, med 4 m intervall vardera, och om de är sammankopplade i en kvadrat. Jordstången är 4meter och en diameter på 12,2 mm, ytmotstånd 500 ohm. Först beräknas motståndet för en enda jordstav: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohm.
Nästa, det totala motståndet för jordstången i mängden 200 enheter parallellt: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (parallell linje)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Om jordstången är ansluten till ett ihåligt område 200=(4N-1), Ra (på en tom ruta)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Markräknare
Som du kan se är beräkningen av jordning en mycket komplex process, den använder många faktorer och komplexa empiriska formler som endast är tillgängliga för utbildade ingenjörer med komplexa programvarusystem.
Användaren kan bara göra en grov beräkning med hjälp av onlinetjänster, till exempel Allcalc. För mer exakta beräkningar behöver du fortfarande kontakta designorganisationen.
Allcalc online-kalkylator hjälper dig att snabbt och exakt beräkna den skyddande jordningen i en jord med två lager som består av en vertikal mark.
Beräkning av systemparametrar:
- Det översta jordlagret är mycket fuktad sand.
- Klimatisk koefficient- 1.
- Det undre lagret av jord är mycket fuktad sand.
- Antal vertikala jordningar - 1.
- Toppjordsdjup H (m) - 1.
- Vertikal sektionslängd, L1 (m) - 5.
- Djup av den horisontella sektionen h2 (m)- 0,7.
- Anslutningsremslängd, L3 (m) - 1.
- Diameter på den vertikala sektionen, D (m) - 0,025.
- Bred på den horisontella sektionshyllan, b (m) - 0,04.
- Elektriskt jordmotstånd (ohm/m) - 61,755.
- Motstånd för en vertikal sektion (Ohm) - 12.589.
- Längd på den horisontella sektionen (m) - 1 0000.
Horizont alt jordningsmotstånd (Ohm) - 202.07.
Beräkning av skyddsjordresistansen är klar. Det totala motståndet mot utbredning av elektrisk ström (Ohm) - 11.850.
Jord ger en gemensam referenspunkt för många spänningskällor i ett elektriskt system. En av anledningarna till att jordning hjälper till att hålla en person säker är att jorden är den största ledaren i världen, och överskottselen tar alltid vägen för minsta motstånd. Genom att jorda det elektriska systemet hemma låter en person strömmen gå ner i marken, vilket räddar hans och andras liv.
Utan ett ordentligt jordat elsystem i hemmet riskerar användaren inte bara hushållsapparater utan även sina liv. Det är därför det i varje hus är nödvändigt att inte bara skapa ett jordningsnätverk, utan också att årligen övervaka dess prestanda med hjälp av speciella mätinstrument.
