Calcolo della messa a terra di una casa privata, edificio, sottostazione, materiale elettrico, protezione antifulmine, cavi, officine: GOST, esempio
Il filo di terra è giallo con una striscia verde chiaro. Chiunque abbia installato il cablaggio in casa sua almeno una volta, si chiedeva: "Perché, infatti, è necessario?". È importante complicare la progettazione, sostenere costi aggiuntivi? Qual è lo scopo del grounding e come montarlo correttamente, in modo che esegua le attività assegnate?
Da cosa viene salvata la messa a terra?
Non c'era altra elettricità, tranne quella atmosferica, nella vita dei nostri lontani antenati. E i primi sistemi di messa a terra servivano solo a proteggere dai fulmini. Reperti che possono essere classificati come parafulmini, scoperti dagli archeologi durante gli scavi di antichi insediamenti egiziani. Si tratta di lunghe aste di rame, un'estremità immersa nel terreno e sovrastante gli edifici.
Ci sono prove che anche il terzo Ramses ha ordinato l'installazione di alberi decorati con metalli preziosi per proteggere i templi dai fulmini. Tuttavia, dopo che il parafulmine non fu ascoltato fino al diciottesimo secolo, quando divennero diffusi e furono basati scientificamente.
Tuttavia, con lo sviluppo di tecnologie basate sull'uso dell'elettricità, gli scienziati si sono confrontati con la questione della protezione delle persone dai fattori dannosi della corrente elettrica, ma questa volta non atmosferica, ma "casa" generata da macchine costruite dalla stessa persona. La soluzione si è rivelata in superficie.
Infatti, messa a terra - quasi una copia esatta del disegno del parafulmine. Dalla zona di pericolo, la corrente viene deviata nel terreno con l'aiuto di un alimentatore: un'asta metallica, un filo, un cavo. Con l'aiuto della messa a terra proteggere le unità elettriche, le reti domestiche, le apparecchiature domestiche e industriali. Nei casi in cui si verifica un incendio negli impianti di alimentazione, le pompe antincendio e persino i barili portatili (manichette antincendio) utilizzati dai vigili del fuoco per estinguere un incendio vengono messi a terra utilizzando dispositivi speciali.
Il principio dell'effetto protettivo della messa a terra
Il principio di messa a terra è estremamente semplice. Qual è la forza dannosa (distruttiva) corrente elettrica? Tutto inizia con il fatto che un numero molto grande di particelle caricate negativamente - gli elettroni - si accumulano in un punto durante la creazione di condizioni speciali. Ma poiché tutto in natura tende all'equilibrio, questo eccesso di particelle tende a dove ce ne sono poche. Non sembra troppo spaventoso, ma quando un flusso di elettroni si precipita a terra da nuvole elettrizzate, queste piccole particelle riescono a riscaldare gli strati dell'atmosfera a milioni di gradi.
Gli inventori hanno imparato a lasciare che questo flusso vada in una direzione pacifica - da fili elettrici. Passando attraverso il filo, gli elettroni lo fanno riscaldare, a volte emettendo un bagliore luminoso dal calore, o creano campi elettromagnetici che guidano i rotori di potenti motori.
Ma a volte le macchine falliscono e il flusso di elettroni, cercando un modo, lo attraversa attraverso il corpo umano. La messa a terra fornisce semplicemente particelle cariche, se così si può dire, un percorso alternativo: una strada più comoda con meno resistenza.
Pertanto, la maggior parte degli elettroni passa attraverso il circuito di terra, riducendo la forza della corrente che passa attraverso il corpo umano. Installazione e calcolo corretto della protezione contro i fulmini di messa a terra - una condizione necessaria per la sicurezza della vita in casa.
Requisiti di messa a terra
Se il calcolo della messa a terra di una casa privata, così come la decisione circa la necessità della sua installazione poggia interamente sulla coscienza del proprietario, allora questo non è il caso di edifici industriali e locali. Pertanto, in base alle norme vigenti per l'installazione elettrica, la presenza e le caratteristiche del sistema di messa a terra dipendono non solo dalla tensione in cui operano le macchine, ma anche dal microclima.
Il calcolo della messa a terra elettrica viene eseguito in fase di progettazione. Nei locali in cui si utilizza corrente alternata con una tensione superiore a 50 V o costante superiore a 120 V, il dispositivo di messa a terra è obbligatorio in tutti i casi. Con una tensione inferiore - da 25 V a 50 V CA o 60 ... 120 V CC - il calcolo GOST della messa a terra richiede solo in ambienti con un pericolo maggiore. Anche le installazioni di messa a terra sono messe a terra.
Le macchine che funzionano con una tensione elettrica inferiore ai valori specificati vengono messe a terra solo in officine con elevata umidità o in fabbriche in cui esiste il pericolo di formazione di miscele esplosive di gas-aria o gas-polvere.
Caratteristiche numeriche di messa a terra
Il calcolo della messa a terra di un edificio per qualsiasi scopo inizia con la determinazione delle caratteristiche richieste del sistema. Il concetto di resistenza del dispositivo di messa a terra non ha senso da considerare in dettaglio. Questo non è altro che la resistenza della messa a terra stessa (tubazione, telaio in acciaio di rinforzo, barra di terra in metallo), accoppiato con il filo di terra. Includere nel calcolo della messa a terra questi dati non vale la pena a causa delle loro piccole dimensioni.
L'interesse principale è la resistenza radicale alla diffusione attuale. Questa resistenza viene misurata tra la messa a terra e il terreno. E il punto del terreno è preso in superficie.
Valori standard della resistenza di terra alla diffusione:
- corrente trifase 660V o monofase 380V - 2 Ohm;
- corrente trifase 380V o monofase 220V - 4 Ohm;
- corrente trifase 220 V o monofase 127 V - 8 ohm.
Messa a terra naturale
Il calcolo della messa a terra dipende dal tipo e dalle caratteristiche dell'oggetto protetto. Tuttavia, per alcuni tipi di edifici, in particolare case private e cottage, sembra del tutto possibile utilizzare la messa a terra naturale.
Il meglio di loro è considerato come qualsiasi tipo di comunicazione condotta alla casa mediante tubi metallici posati sottoterra. I proprietari di abitazione a disposizione di chi è disponibile tale cablaggio, in linea di principio, non possono calcolare la messa a terra. Un esempio è un impianto idraulico da tubi di acciaio o una linea fognaria da una casa a una fossa settica fatta di ghisa.
A causa della sua lunghezza, tali comunicazioni sono generalmente eccellenti in termini di resistenza alla diffusione. Soprattutto funziona bene la linea idraulica. Il fatto è che per evitare il congelamento dei tubi in inverno, tali linee sono sepolte sotto la profondità del massimo congelamento del suolo nell'area. E questo, a sua volta, protegge il sistema dall'aumento di resistenza causato dalla trasformazione delle acque sotterranee in ghiaccio, e viceversa - dall'asciugatura del terreno.
La seconda variante della messa a terra naturale può servire come rinforzo delle fondamenta in calcestruzzo. Tuttavia, esiste una condizione: sono adatti solo i raccordi con un telaio saldato, come tra le aste collegate filo per maglieria, Non c'è abbastanza contatto affidabile.
Artificial grounding
Recentemente, tuttavia, la comunicazione è estremamente rara nei tubi di metallo direttamente nel terreno a causa della fragilità di questo metodo. Molto spesso, gli elementi di messa a terra sono realizzati e installati specificamente, che è preceduto dal calcolo della messa a terra. Un esempio del design più comune sono le aste di metallo martellate nel terreno. Le estremità delle aste che sporgono da terra, sono collegate in un unico circuito elettrico. Connessioni affidabili sono possibili in vari modi: saldatura ad arco elettrico, connessioni filettate, ecc.
Questo design è universale e il più comune. Dovrebbe soffermarsi su di esso. Qual è la sua versatilità? Si tratta di aste - se la resistenza alla diffusione della corrente elettrica è superiore a quella richiesta, il sistema viene semplicemente aumentato di ulteriori elementi. Inoltre, la straordinaria semplicità di tale messa a terra e la capacità di montarlo da qualsiasi materiale disponibile hanno un ruolo.
Le basi del grounding sono le barre di metallo. Come dimostra la pratica, la fabbricazione e il funzionamento della messa a terra, il requisito principale per loro - dovrebbero essere facilmente martellati nel terreno con una mazza convenzionale con una lunghezza di circa 1,5 metri.
Per questi scopi, il più delle volte preso in acciaio tubo di pollice o asta centimetro (tondo per cemento armato). In altre parole: tutto ciò che rimane sul cantiere dopo la costruzione della casa.
L'intera struttura è montata ad una distanza di circa 2 metri dall'edificio. Le aste vengono trascinate nel terreno a una distanza di 1,5 metri l'una dall'altra sotto forma di una linea retta o di un contorno chiuso. Tra le estremità delle aste, viene scavata una scanalatura di piccola profondità e larghezza, in cui viene posato un filo di acciaio o un rinforzo di circa 4 ... 6 mm e saldato alternativamente all'estremità di ciascuna asta. Quindi tutte le aste vengono guidate più in profondità, in modo che il contorno che le collega si immerge nel terreno e l'intera struttura si riempia. Sulla superficie rimane la fine dell'asta più vicina alla casa - per il collegamento del circuito di messa a terra.
Calcolo del sistema di messa a terra
Il calcolo è ridotto al calcolo del numero di aste necessarie per raggiungere i parametri di messa a terra specificati. Per fare il calcolo è necessario conoscere la resistenza di una canna. Questa resistenza può essere misurata o calcolata.
La misurazione viene eseguita con il metodo mostrato in figura.
La resistenza dell'asta è determinata dalla formula
R = U / I, dove
U è la tensione misurata da un voltmetro, V;
I è la forza attuale misurata dall'amperometro, A.
Il calcolo della messa a terra può essere effettuato senza misure, per questo è necessario utilizzare una formula piuttosto complessa che è universale per qualsiasi messa a terra verticale.
Per calcolare utilizzando questa formula, sono necessari i seguenti dati iniziali:
ρ eq - resistività equivalente del suolo, Ohm ∙ m;
L - lunghezza della barra, m;
diametro dell'asta d, m;
T è la distanza dalla superficie del terreno al centro della messa a terra (centro geometrico dell'asta), m
equivalente resistenza specifica suolo - il valore è normalizzato per tipi di suolo noti:
- torbiere, depositi forestali - 15 ... 25 Ohm ∙ m;
- humus, chernozem - 45 ... 55 Ohm ∙ m;
- argilla e terriccio - 55 ... 65 Ohm ∙ m;
- terreni sabbiosi-argillosi - 140 ... 160 Ohm ∙ m;
- arenarie con profondità di falde acquifere fino a 5m - 500 Ohm;
- arenarie con acque sotterranee più profonde di 5m - 1000 Ohm ∙ m;
Una volta conosciuta la resistenza di una singola asta verticale, è possibile calcolare il loro numero richiesto.
R n - resistenza normalizzata alla diffusione della corrente del dispositivo di messa a terra, Ohm;
ψ è il coefficiente climatico stagionale della resistenza del suolo, per la zona centrale della Federazione Russa, può essere preso come 1.7.
Che aspetto ha in pratica?
Calcolo della messa a terra elettrica. Un esempio è una casa privata, viene utilizzata una rete elettrica monofase, la resistenza di diffusione richiesta non è superiore a 4 Ohm. Posizione - Chernozem: resistività equivalente del suolo è di 50 Ohm ∙ m. Per l'equipaggiamento del sistema di messa a terra, vengono utilizzati tubi in acciaio lunghi 160 cm e 32 mm di diametro.
Calcolo di una messa a terra:
Conoscendo la resistenza alla diffusione dell'ennesima terra, è facile calcolare il numero richiesto di essi:
Risposta: 11 messa a terra.
Consigli
Il terreno secco è un conduttore inutile di corrente elettrica, quindi su terreni sabbiosi, più lunghe sono le barre di terra, meglio è.
Essendo costantemente in un terreno umido, la costruzione di metallo sottile crollerà molto rapidamente a causa della corrosione e cesserà di svolgere le sue funzioni. Pertanto, le barre di terra devono essere realizzate con materiali laminati sufficientemente spessi.
Una messa a terra eccellente potrebbe essere una falda acquifera, se l'involucro è metallico.
Se il tetto della casa è di metallo (ondulato), è necessariamente collegato a terra. Un tale design è un'eccellente protezione antifulmine dell'edificio.
Il lampo pronto può essere ottenuto mettendo a terra l'albero metallico di un'antenna televisiva, se presente.
Caratteristiche del calcolo della messa a terra industriale
Il calcolo della sottostazione di messa a terra è un must. Sul territorio della sottostazione elettrica c'è una grande quantità di apparecchiature che funzionano con alta tensione. Quasi tutte le attrezzature (trasformatori, scudi elettrici le macchine per il sostegno di cemento armato e ferro, i giunti per cavi, i coperchi dei condotti per cavi e i sezionatori devono essere messi a terra.
La resistenza di dispersione di corrente sugli oggetti considerati non deve superare 0,5 Ohm. Per ottenere una determinata figura, quando si utilizza un'apparecchiatura di sottostazione, si utilizza al massimo la messa a terra naturale, ad esempio condotte di canali di cavi sotterranei, pali di alimentazione in metallo e cavi che li supportano.
La resistenza di tali sistemi è calcolata dalla formula:
dove
R Tr - la resistenza delle singole linee di trasmissione del cavo, Ohm;
Corrente di propagazione della resistenza all'opposizione del supporto, Ohm.
Il calcolo del negozio di messa a terra di un'impresa industriale viene effettuato in base alla disponibilità e alla quantità di apparecchiature installate al suo interno. L'algoritmo di calcolo non è diverso dall'esempio considerato. Secondo lo schema considerato, viene anche eseguito il calcolo della messa a terra del cavo.