Для чего служит заземление

Что такое заземление и для чего оно предназначено?

Заземление – важная часть электрической системы, однако оно нужно далеко не везде. Зачем нужно заземление в розетке и что оно дает – читайте в публикации.

Определение понятия

Если сказать кратко и простыми словами, то:

Заземление – это устройство, которое защищает человека от поражения электрическим током, если всё электрооборудование соединено с землей. В аварийной ситуации опасное напряжение «стекает» на землю.

Защита – основное назначение заземления. Оно заключается в подключении дополнительного, третьего заземляющего проводника в проводку, который соединен с таким устройством, как заземлитель. Он, в свою очередь, имеет хороший контакт с землей.

Заземление бывает рабочим и защитным по назначению. Рабочее нужно для нормального функционирования электроустановки, защитное нужно для обеспечения электробезопасности (предотвращения поражения электрическим током).

Обычно заземление (заземлитель) выглядит как три электрических прута вбитых в землю, на одинаковом расстоянии друг от друга, расположенных в углах равностороннего треугольника. Эти пруты соединены между собой металлической полосой. Вы могли видеть такие пруты около домов и сооружений.

Также вы могли заметить, что на стенах многих зданий внутри или снаружи закреплены металлические полосы, иногда выкрашенные желтыми и зелеными чередующимися полосами – это заземляющая шина, она тоже соединена с заземлителем. Заземляющая шина нужна для того, чтобы не тянуть от каждой электроустановки заземляющий провод.

Третий проводник обычно соединяется с корпусом электрических приборов, обеспечивая защиту от появления на нем опасного напряжения. В кабелях он обычно имеет меньшее сечение, чем соседние «рабочие» жилы и другой цвет изоляции – желто-зеленый.

Требования к заземлению

Требования к защитному заземляющему контуру заключаются в следующем:

  1. Заземлены должны быть все электроустановки, в том числе металлические дверцы электрошкафов и щитов.
  2. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом в электроустановках с заземляющей нейтралью.
  3. Необходимо использовать системы уравнивания потенциалов.

Мы разобрались что такое заземление, теперь поговорим о том для чего оно нужно.

Почему человека бьёт током

Рассмотрим две типовых ситуации, когда вас бьет током:

  1. Стиральная машинка исправно выполняла свою работы, а когда вы захотели её отключить – почувствовали, что её корпус «щипает» вас. Или еще хуже, когда вы к ней прикоснулись – вас серьезно «дёрнуло».
  2. Вы решили принять ванну, включили воду, взявшись за кран, вы почувствовали такое же действие электричества – пощипывание или сильный удар.

И та и другая ситуация решается подключением заземления к корпусам приборов и всех металлических частей в ванной комнате и установкой УЗО или дифференциального автомата на вводе электроэнергии в дом или на группу потребителей.

Как работает заземление

Для начала разберемся, почему на корпусе стиральной машинки или другого электрооборудования появилось опасное напряжение. Всё достаточно просто – изоляция проводников по какой-то причине испортилась или повредилась и поврежденный участок касается металлического корпуса какой-то из деталей оборудования.

Если у вас нет заземления или зануления корпус поврежденного устройства для электрической цепи ничего собой не представляет, пока вы его не коснетесь, конечно. Вы подходите к прибору, стоите на полу, пол имеет хоть и слабый, но какой-то контакт с землей. При прикосновении к корпусу ток начинает протекать через вас в землю. Для протекания тока нужна разность потенциалов, а потенциал фазного провода всегда больше потенциала земли. Получается, что вы замыкаете фазный провод на землю своим телом.

Для человека опасны даже такие маленькие значения как 50 мА – такой ток может привести к фибрилляции желудочков сердца и смерти.

Так вот принцип работы заземления заключается в следующем: к заземлителю подключаются корпуса всех электроприборов, дополнительно устанавливается УЗО. В случае возникновения опасного напряжения на корпусе заземление всегда притягивает опасный потенциал к безопасному потенциалу земли и напряжение «стекает» на заземление.

Для чего применяются УЗО и дифавтоматы

Простое заземление устройств – это хорошо, но еще лучше обеспечить дополнительную защиту. Для этого придумали устройство защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы.

Дифавтомат – это устройство, которое в своём корпусе объединяет УЗО и обычный автоматический выключатель, так вы сэкономите место в электрощите.

УЗО – реагирует только на токи утечки. Принцип его работы такой: оно сравнивает количество тока через фазный и через нулевой провод, если часть тока утекла на землю, то оно моментально реагирует, отключая цепь. Их отличают по чувствительности от 10 до 500 мА. Чем чувствительнее УЗО, тем чаще оно будет срабатывать, даже при незначительных утечках, но не стоит устанавливать слишком грубое УЗО для дома.

Принцип работы защищенной цепи простым языком:

Когда на корпус заземленного электрооборудования попадает фаза, между фазным проводом и корпусом начинает протекать ток. Тогда УЗО замечает, что по фазному проводу прошел ток, часть тока куда-то делать и по нулевому проводу вернулся меньший ток, после чего эта цепь обестачивается. Так вы защищены от удара током.

Если установить УЗО в двухпроводной электроцепи без заземляющего проводника и где-то появится возможность утечки тока, оно сработает только после того как вы коснетесь этого места и ток утечет на землю через вас. В таком случае вы тоже будете в безопасности.

Все действия описанные в данной статье, можно выполнить и самому, но, как мы уже говорили, будет лучше, если их произведут квалифицированные электрики, которые знают все правила проведения монтажных работ, а также технику безопасности

Для чего нужно заземление и как его сделать

Каждый человек знает, что такое электричество. Каждый судит о нем по-разному. Для кого-то это телевизор, люстра и выключатель, для кого-то – источник энергии, но все понимают, что это такая штука, которая может и долбануть. И они правы, поскольку тряхнуть может действительно крепко, а порой и вообще убить.

Организм человека – почти вода с растворенными солями в ней. Одни говорят: на 60 % из воды, другие – на 99. Оставим это, важно другое: человек электропроводен! То есть, он способен проводить через себя ток. И если этот ток достаточной силы, в организме возникают порой необратимые процессы, ведущие к гибели.

Зачем нужно заземление

Не будем скрупулезно считать, какой силы ток может убить, все равно это достаточно неприятно. Я испытал это на себе, нисколько не совру, не один десяток раз. Причины: по малолетству – незнание, а далее – обычный русский авось и пофигизм.

Исход ситуации, когда человек касается оголенного проводника, находящегося под напряжением, может быть разным. Если представить себе такое, что человек висит в воздухе, ничего более не касаясь, то ничего не происходит. Он остается целехонек и здоровехонек, он даже не поймет, что провод под напряжением. Потому что действует правило: если нет цепи, то нет и тока. К примеру, сидит ворона на проводе – и ничего, жива-здорова, еще и каркает сверху.

Совсем другая ситуация, когда человек стоит босыми ногами на мокрой земле и хватается за провод. Создается замкнутая цепь: силовой трансформатор – провод – человек – земля – и снова трансформатор. Обмотки трансформатора тоже заземлены определенным образом, а земля – прекрасный проводник.

И даже совсем не обязательны босые ноги и мокрая земля. И обувь сырая – тоже проводник, и пол бетонный, и плитка, и даже гидроизоляция гарантий не дает. И вот по этой замкнутой цепи побежали электроны, а у несчастного закатились глаза и пошла клочьями пена изо рта. Хорошо, если он в судорогах отцепился от провода, но чаще всего совсем наоборот: еще больше сжал его скрюченными пальцами. Кошмарная картина.

И воронам тоже несдобровать, если их слишком много на проводах соберется, да еще крыльями начнут размахивать. Я не однажды наблюдал, как от такого вороньего шабаша только перья летят, потому что замыкают они собою два провода, тем самым создавая опять же замкнутую цепь для протекания тока.

У электриков, кстати, в правилах безопасности предусмотрены не только диэлектрические перчатки и изолированный инструмент, а еще и диэлектрические коврики, боты. Эти коврики и эта обувь – дополнительная защита, которая не позволяет создавать замкнутую цепь при случайном касании проводника голой рукой. Короче, нет замкнутой цепи – нет тока.

Что нужно заземлять

Все, что выше – лишь преамбула, но теперь мы понимаем, зачем заземление. Оно служит для защиты человека при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением.

Пример: сделал Вася систему отопления в доме, поставил батареи, скрутил/сварил нужные трубы, да встроил еще и электрический котел с электротэнами. Включил – все работает, все прекрасно, Вася ходит, трубы щупает, радуется: тепло!

А в один прекрасный момент (какой уж тут «прекрасный»?) его ТЭН вышла из строя, да замкнула фазу на корпус котла. Батареи и трубы теперь под напряжением, ждут не дождутся, когда кто-нибудь или что-нибудь не создаст цепь для протекания тока. И вот жена Васина пол только что в кухне вымыла да вздумала тряпку на батарею повесить, посушить. Пол сырой, ноги босые, тряпка мокрая. Ох и достанется Васе, если жена жива останется, тут-то и усвоит Вася раз и навсегда, для чего заземление да зачем…

А вот если бы Вася сделал нормальный контур заземления, да котел свой надежно заземлил – ничего бы не было. Говоря простецким языком, ушла бы фаза на землю, ток получился бы огромный, автоматический выключатель не выдержал бы и давно уже отключил бы этот котел. И даже если бы не отключил, то потенциал на батареях да трубах, соединенных с землей, был бы практически нулевой, а жене уж ничего бы не досталось.

Котлы разного рода, даже если греют они не электричеством, а газом. Ведь к ним тоже подводятся провода, питают автоматику. Перетрется где-нибудь от времени фазный провод, или мышь, вечно голодная зараза, изоляцию погрызет – и здрасьте: фаза на корпусе. Станки бытовые разные, инструменты. У обмотки двигателя изоляция нарушилась – опять привет, опять корпус под напряжением. Или насос, к примеру, да мало ли еще чего электрического нагорожено в доме!

А еще нельзя пренебрегать заземлением при использовании бетоносмесителя. Тут уж прямая дорога к беде в случае чего. Работаем с водой, все вокруг сырое, обувь, земля вокруг. Упаси господи!

А возьмем чайник. Чего тут может быть, безвредный такой электроприбор! Корпус пластмассовый, изоляция, как-никак. Но и чайник может оказаться мокрым. Подсунул Вася чайник под кран, налил воды, да неаккуратно налил и на корпус попало. Только у Васи теперь все в ажуре, и третий контакт в евророзетке не пустой висит, а все чин по чину: заземлен. Молодец Вася, все правильно сделал.

Как сделать контур заземления

Это совсем несложно. Ведь для заземления что нужно: организовать так называемый контур из нескольких металлических штырей, вбитых в землю и соединенных меж собой прутом или полосой на сварке. Штыри эти располагаются по периметру дома, таким образом создается как бы защитная зона, в которой выровнен электрический потенциал. Четыре штыря по углам – хорошо. Шесть таких точек – еще лучше. Можно и больше, срок службы увеличится.

Длина штырей – не менее 3-х метров. Диаметр стального штыря – 16 мм или более. Никакой краски на нем не должно быть. Если штырь оцинкованный или медный – допускается 12 мм.

Если грунт податливый, вобьешь их кувалдой в считанные минуты. Не забудь только заострить конец. Концы штырей соедини меж собой по всему периметру стальной полосой сечением не менее 100 кв. мм на сварку. Останется только покрыть полосу горячим битумом, чтоб меньше ржавело. Можно все это заглубить в землю, это допускается.

Сама по себе эта конструкция панацеей не является, ничего не даст, если к ней не подключать ничего. Шинка должна быть в дом введена и на ней в удобном месте должны быть болты приварены, с их помощью и подключаются провода заземления от того же Васиного котла и третий провод евророзеток.

Остается только одно: проверить параметры этого устройства, насколько они отвечают нормативам. Здесь придется обратиться к электрикам, у которых имеются соответствующие приборы для замера сопротивлений, соответствующие методики. Вообще, замеры необходимо проводить периодически, хотя бы 1 раз в 10 лет, потому как штыри в земле со временем ржавеют, электрическое сопротивление увеличивается. Исправить это тоже несложно: вбить рядом еще по штырю и приварить к ним шинку.

Вот и все, и пусть ни одна микроволновка никогда не щиплет твоих домочадцев, ни одна труба или батарея не бьет, молнии держатся подальше от громоотвода. Да, кстати: никогда не используй в качестве заземления трубопроводы центрального отопления или, упаси господь, газовые и канализационные трубы, проложенные в земле. Правилами допускается применять проложенные в земле трубы сети централизованного водоснабжения, но лично я и этого делать не стал бы.

Все это имеет соединения, все это изолируется в земле, утепляется, и никто не производит никаких замеров по электрическому сопротивлению. Если Петя, твой сосед, утверждает, что у него и через эти трубы все работает нормально – это его проблемы, поскольку это еще не значит, что он защищен.

В этой статье читайте про системы заземления для загородного дома: разновидности, отличия и особенности конструкции.

Заземление частного дома. Для чего нужно заземление?

Заземление частного дома или квартиры. Многие задаются вопросом делать им заземление частного дома или можно обойтись и без него? Ответ однозначный – заземление частного дома необходимо, к тому же по ПУЭ при строительстве новых и капитальных ремонтов старых домов, заземление частного дома обязательно. Монтаж заземления частного дома, является важным этапом при монтаже системы электроснабжения вашего частного дома, коттеджа или квартиры. Грамотно спроектированное заземление частного дома – электробезопасность вашего дома, электроприборов, а главное здоровья и жизни.

Для начала обратимся к электротехнической литературе, в частности к Правилам Устройства Электроустановок, согласно п. 1.7.28:

Не буду вдаваться в заумные формулировки учебников или спец. литературы, попробую объяснить для чего необходимо заземление частного дома простым доступным языком.

Если простыми словами, заземление частного дома – это соединение проводом корпуса оборудования и заземляющего контура. Заземление частного дома – это обычная меллоконструкция, смонтированная по заданным размерам, из определенных материалов и “спрятанная” в землю.

Заземление частного дома (металлоконструкция) при помощи медного провода, сечением не менее 10 кв.мм. или стальной пластины,

соединяется с электрощитом, в котором заземляющий провод через клеммник, соединяется с заземляющими жилами кабелей, проложенных в дому или квартире к розеткам, светильникам и прочим электроприемникам.

Розетки, которые обязательно должны быть трехконтактными (фаза-ноль-земля), через специальный третий “заземляющий” контакт, соединяются вилкой с нашими бытовыми электроприборами.

То есть, получается следующий «маршрут» заземляющего проводника PE: электроприбор – вилка – розетка – клеммник в электрощите – заземляющий провод(шина) – контур заземления – земля.

Заземление частного дома делается, в первую очередь, для электробезопасности людей. Наверняка, многим знакома такая ситуация, когда прикоснувшись к старому холодильнику или стиральной машинке, несильно, но порой весьма ощутимо бьет током. Такое случается в старом жилом фонде, где заземление частного дома отсутствует, т.е. к розеткам подходит только два провода: фаза и ноль, без третьего защитного провода РЕ. Бьет током из-за плохой изоляции холодильника или стиральной машинки (повреждена изоляция электрического провода, двигателя, компрессора и т.д.), и на их корпусе появляется напряжение (потенциал). И когда вы касаетесь корпуса холодильника или стиральной машинки, например рукой, особенно, если она влажная, вы как раз и «заземляете» холодильник или стиральную машинку, и тогда небольшой ток «пробегает» через вас в «землю».

Если же в вашей электросети дома, коттеджа или квартиры, есть третий защитный провод РЕ, то при нарушении изоляции холодильника или машинки, ток будет «убегать» через него к контуру заземления. И когда вы дотронетесь корпуса электрооборудования, которое заземлено, но с плохой изоляцией, то вы ничего не почувствуете, потому что ток всегда «бежит» по пути наименьшего сопротивления. В нашем случае, сопротивление человека (примерно 1000 Ом) будет намного больше, чем сопротивление самого защитного провода + сопротивление контура заземления, которое будет составлять примерно несколько десятков Ом.

Заземление частного дома необходимо и для защиты наших бытовых электроприборов. Человек часто является «носителем» статического заряда, который зависит от множества факторов, начиная от одежды до уровня влажности помещения, ток при этом очень маленький, но напряжение достигает нескольких тысяч вольт, способных повредить нежную электронику в электроприборах.

Но заземление частного дома не позволит этому случиться и «отведет» статическое электричество в землю. Также заземление частного дома не позволяет накапливаться статическому заряду до значительных величин уже на самих корпусах электроприборов, в этом случае, заряд постоянно «стекает» в землю.

Это простое и, надеюсь, понятное объяснение для чего необходимо заземление частного дома, коттеджа или квартиры. Электрический заряд, будь то повреждение изоляции электроприбора, или же накопленный статически, при заземлении постоянно «уходит» в землю, т.к. корпус электрооборудования и контур заземления частного дома, образно говоря, являются одним целым.

Как самому правильно смонтировать заземление частного дома, можно прочитать в отдельной статье “Монтаж контура заземления“.

Спасибо за внимание.

21 комментарий на «Заземление частного дома. Для чего нужно заземление?»

Здравствуйте С часным домом понятно , а как быть с квартирой ? 4х этажный дома , проводка еще алюминевая (это конечно будет меняться на медную ) заземления нет и в ближайщее время не предвидеться – как быть ? Правильно ли будет самому сделать заземление в полисаднике под окном ( 2 этаж) и завести провод до своего квартирного щитка ?

p.s У вас есть раздел Как правильно выбрать сечение кабеля или провода ? но не чего не сказано про то как выбрать сам кабель или провод ? многожильный или монолит ? p.p.s очень хороший и позновательный сайт , написано доступным языком БОЛЬШОЕ СПАСИБО

Здравствуйте. Спасибо за отзыв о сайте.

Что касается заземления, если в ближайшем времени, не предвидется капитального ремонта дома (в этом случае меняется электропроводка с “землей”). Тогда можно сделать, как вы написали, обустроив своё собственное заземление. Иногда достаnочно одного штыря модульного заземления типа Zands, но его надо будет “вбивать” метров на 10. Возможно это лучше, чем копать под окнами траншеи для треугольного заземления.

Если есть частный дом и к нему подведено электричество и в подводящей линии есть PEN. Соответственно на вводе нужно его разделить и повторно заземлить. Например, если ввод на столбе, то прям у столба и вкапываем штырь и повторно заземляем. В дом уже идёт отдельные провода N и PE. Вопрос. Нужно ли в таком случае заземление как в статье описано? Единственное что я нашёл – рекомендуют всё-равно сделать заземление на своём учатске потому что “непонятно что там за PEN идёт и есть ли заземление трансформатора на самом деле”. В это случае PE от щитка на столбе объединится с заземлением?

Игорь, добрый день.
Свой контур заземления делать обязательно, штырь не может считаться полноценным заземлением, а уж что там у трансформатора – вообще, ни коим образом не касается вашего заземления.

Добрый день, у меня есть вопрос насчет заземления, имеется щиток учета, который висит на металлическом столбе, который в свою очередь заземлен, три прута по 3 метра обвязаны полосовой сталью, я так понимаю данное заземление только для вводного щитка, тоесть я не могу на это же заземление повесить розетки и приборы освещения, необходимо делать повторное заземление?

Если есть, возможно, то измеряйте сопротивление контура заземления, и тогда все станет ясно.

На этом сайте многие статьи написаны на доступном изящном языке, интересны и полезны на практике. Согласен с этими идеями. Однако я нашёл пару идей, где врядли я могу согласиться. Из них одна идея – это заземление.
По определению науки, наука признаёт лишь проверяемое независимо опытом.
А что бывает на практическом опыте у меня?
На проводе фазы напряжение 220 вольт на практике бывает минимум 160 вольт, и до максимума 285 вольт часто, когда выгорают лампы накаливания и электронные люминисцентные лампы, вернее ЭПРА внутри них, работающие лишь до 250 вольт, а выше сгорающие. Вижу такое часто. Умаешься искать ЭПРА, ибо теперь не продают их у нас нигде. Мне пришлось апгрейдить ЭПРА на новую свою схему, не выгорающую до 350 вольт и более мощную в разы при тех же габаритах.
На проводе Ноль и Земля бывают часто напряжения до 100 Вольт, и больше при перекосе фазы вечером. Можно относиться к Нулю, как к Фазе.
Если занулять, или заземлять, то сгорает провод зануления или заземления, ибо слишком тонок по старым и новым стандартам – устаревшим давно.
В старых домах провода заземления к металлическому листу в земле – сгорели давно, несмотря на обычное потребление старых домов 1.3-2.2 киловатт (пробки 6-10 ампер). Можете проверить.

Что делать?
1. Я не зануляю ничего никогда (зануление – бред вообще).
2. Я не заземляю ничего никогда (заземление – почти бред тоже).
3. Я ставлю все автоматы двойные – выключают оба провода Фазу и Ноль. Не экономьте на двойных никогда, если хотите жить долго! Одинарные – это архаизм, очень устаревший опасный!
4. Я ставлю УЗО на 30-100 миллиампер (некоторые стиралки работают лишь с УЗО 100 ма). УЗО заменяет заземление, причём намного безопаснее.
5. Я провожу проводку в квартире 3-жильным проводом (или 5-жильным в 3 фазной сети), но у счётчика не подключаю 3 жилу Земли никуда. А если там Земля подключена, то отключайте её от домовой сети! Иначе однажды оттуда по проводу заземления долбанёт током вас (может убить) или случится пожар у вас, если ударит молния в дом и землю, или гдето ктото коротнёт Фазу или Ноль на Землю случайно.

Для жизни долго, минимальный проект электросистемы квартиры или дома включает 1 двойной автомат и 1 УЗО с медными проводами нормальной толщины (с запасом от 1.5 раз), и с качественной долговечной изоляцией (в старых домах изоляция окислилась и почти осыпалась).
Желателен ещё отключатель напряжения, при превышении выше
И ещё может 1 электросчётчик по требованиям закона для оплаты, кроме Узбекской ССР и некоторых стран, где электричество бесплатно, вернее оплачивается государством за счёт сверхприбыли от продажи полезных ископаемых за границу.
Каждый может иметь любое мнение. Но я давно считаю электростандарты заземления, старые и новые, – отчасти устаревшими и малонаучными, противоречащами практическому опыту. А в радиотехнике, некоторые топовые вещи ушли давно от понятия одной земли.

Здравствуйте!
Можно ли использовать в качестве заземления оцинкованные сваи от свайного фундамента. Глубина вкручивания 1.5 – 2.5 метра. Сверху приварен швеллерный ростверк.

ПУЭ-7 п.1.7.109. В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:
1) металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах;
2) металлические трубы водопровода, проложенные в земле;
3) обсадные трубы буровых скважин;
4) металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т. п.;
5) рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами;
6) другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения;
7) металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле. Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

Дмитрий, Большое спасибо за развёрнутый ответ!

Для чего нужно заземление

Под заземлением понимается соединение отдельных составляющих электрических приборов и оборудования с землей. В состав комплекта заземления входят заземлитель и соединенный с ним проводник, который связан с землей. Данное устройство позволяет предотвратить травмы от воздействия на человека электрическим током (если оборудование не заземлено, касаясь его, человек, являясь проводником, автоматически пропускает через себя электричество, что и создает поражающий эффект). На практике встречается достаточно большое количество случаев, когда использование заземляющих устройств спасало людям жизни.

Классификация заземления

Виды устройств отличаются, в зависимости от их предназначения:

  • Промышленное или рабочее. Установленными требованиями эксплуатации электроустановок определено, что все токоведущие части оборудования должны быть заземлены. Это обеспечивает нормальные условия работы и предотвращает различные травмы. Причем безопасность в данном случае не на первом месте. Рабочее заземляющее устройство необходимо для обеспечения функционирования установок в аварийных условиях, когда нарушается изоляция, или обнаружено появление электрического заряда на корпусе станка или другого оборудования. В частности, принято заземлять нейтрали генераторов и трансформаторов;

Дополнительная информация. Промышленное или рабочее заземление может быть смонтировано напрямую, а может применять различные дополнительные устройства (например, реакторы или разрядники).

  • Для безопасности людей. Данный тип устройств служит для предотвращения поражения человека электрическим током. При конструировании электрической цепи и прокладке проводки следует помнить, что человеческое тело является проводником с достаточно большим сопротивлением. Удара током не происходит, если при прикосновении к токопроводящей части оборудования или проводу отсутствует замкнутая электрическая цепь. Если заземления нет, то ток от проводника пройдет сквозь тело и уйдет в землю, что создаст замкнутый контур цепи. В результате такого прохождения тока происходит травмирование человека – в связи с наличием сопротивления, проводник (человек) нагреется до высокой температуры, что может привести к летальному исходу;

Обратите внимание! В местах с повышенной влажностью делать заземление следует обязательно. Чем более влажная поверхность, тем большее количество тока пройдет через человека при контакте с оголенным проводником, а, значит, опасность травмы выше.

  • Молниеотводы. Чтобы понять, для чего нужно заземление от молний, следует знать, что в месте их удара температура может достигать 30 000 градусов Цельсия, а значит, возникает угроза пожара, а также жизни людей, поэтому очень важно на строениях устанавливать соответствующие устройства. Кроме того, следует иметь в виду, что, согласно статистике, 20% возгораний в частных домах происходит по причине ударов молний.

Наиболее важной функцией заземления все же является защитная. При этом принцип функционирования таких устройств одинаков у всех описанных типов, определенные отличия есть лишь у молниеотводов.

Защита от молний

Система защиты от данных природных явлений состоит из трех частей:

  • Приемник для молнии. Его задача принять удар на себя и передать ток дальше по цепи. Внешне данный элемент представляет собой круглый металлический стержень. Его диаметр не превышает 10 мм, а длина редко меньше 250 мм (она рассчитывается, исходя из радиуса необходимой зоны защиты: чем больше площадь строения, тем длиннее должен быть молниеприемник). Как правило, устанавливают данный элемент на крыше, как можно выше, чтобы удар молнии приходился именно в него;
  • Вторым элементом является отвод для тока. Его задачей является передача тока от приемника на заземлитель. Он представляет собой катанку с диаметром в 6 мм. Ее соединяют с молниеприемником с помощью сварки, а затем опускают по стене строения и подсоединяют к заземлителю;

Важно! Токоотвод должен быть удален от дверей и окон на максимальное расстояние, чтобы избежать попадания заряда внутрь помещения. Также при монтаже категорически запрещается гнуть данный элемент защиты от молнии, чтобы избежать возникновения искрового разряда в месте деформации.

  • Непосредственно сам заземлитель. В частных домах он, как правило, является общим для защиты от молнии и для бытовых электроприборов. На промышленных предприятиях допускается разделение таких контуров. Заземлитель представляет собой устройство, состоящее из трех проводников, которые забивают в грунт и связывают между собой стальным проводом с помощью сварки. Устройство следует располагать не ближе одного метра к стенам и пяти метров до крыльца, а также проходов и частых мест прогулок.

Использование естественного заземления

Чтобы обеспечить защиту от травм и нормальное функционирование электроприборов, можно использовать различные металлические элементы, имеющиеся в строениях и конструкциях и находящиеся в контакте с грунтом. Это может быть арматура в фундаменте, коммуникации под землей, различные кабели, проходящие под землей, а также некоторые элементы наземных транспортных путей (рельсы). Однако применять их разрешается только в том случае, если они удовлетворяют всем требованиям к заземляющим устройствам, которые установлены различными техническими регламентами и рекомендациями. Основным преимуществом такого способа защиты от электрических травм и обеспечения функционирования оборудования является экономия денежных средств на создание дополнительных конструкций.

При использовании в качестве заземлителя фундамента следует убедиться в соответствии его следующим критериям:

  • уровень влажности грунта не должен быть ниже 3%;
  • среда в грунте не должна быть агрессивной, способствующей разрушению материала и проявлению коррозии;
  • механическое напряжение в арматуре отсутствует;
  • разрывы в электрической цепи, сформированной из металлических конструкций, отсутствуют (при необходимости отдельные элементы можно соединить с помощью сварки, при этом сечение перемычки должно быть не меньше 100 мм2);
  • фундамент должен быть изготовлен из армированного бетона.

Искусственное заземление

Главным элементом такой системы является специально сконструированный и изготовленный контур. Он состоит из помещенных в грунт нескольких металлических проводников. Как правило, для этой цели используют стержни, уголки, трубы или другие изделия из металла. Длина их должна быть не меньше 2,5 м. Главным предназначением такой конструкции является рассеивание тока внутри грунта, чтобы избежать поражения человека. Материал, из которого изготавливается заземляющий контур, должен соответствовать сопротивлению грунта, в который он устанавливается, а также учитывать характеристики климата (в первую очередь, влажность и уровень осадков). Покрывать контур антикоррозийными составами категорически запрещается, поскольку это может ухудшить его проводимость, а, значит, снизит эффективность устройства.

К заземлителю подсоединяется проводник, который обеспечивает передачу тока от электроустановки до заземляющего контура, создавая замкнутую электрическую цепь и защищая людей от травм. Единственным требованием к проводнику является устойчивость к внешнему воздействию и прочность. Как правило, его изготавливают из стали.

Проводник соединяется со щитком, который обеспечивает распределение тока по проводке в помещении. Современные стандарты предусматривают прокладку проводки в помещениях, где находятся люди, трехжильными проводами. Одна из жил является фазой (по ней подается электричество к электроустановке), вторая – ноль (находится без напряжения и соединяет фазу с заземляющим проводом), а третья – замыкает цепь, направляя ток в землю. При подключении прибора в розетку автоматически начинает действовать и заземляющий провод, обеспечивающий защиту.

Если вдруг из-за износа изоляции ток вместо фазы начинает попадать на корпус прибора, защитный провод уводит его в землю, что исключает возможность травмы. В случае возникновения короткого замыкания из-за проблем с изоляцией сработает защитный автомат, который отключит подачу электрического тока. В любом случае ток будет проходить через защитный проводник и рассеиваться в грунте.

Итак, отвечая на вопрос, зачем нужно заземление, следует отметить, что его основной функцией является защита от травм при функционировании электроприборов и оборудования. Достигается это благодаря установке специального контура в земле и прокладке проводки из трехжильных проводов.

Видео

Как работает заземление — простыми словами о важном

Заземление в понимании обычных людей — это вбитый в толщу грунта штырь или группа металлических уголков (контур). Для чего он вбивается? Наверняка все знают, что для защиты путем его соединения с корпусами электроприборов, на которых может появится фаза в аварийной ситуации. А далее познания у многих смешиваются в картину, созданную из обрывков цитат и неверных интерпретаций.

Тема заземления очень важная и обширная. Поэтому для понимания того, как работает заземление, постараемся рассмотреть все процессы наглядно с объяснением простыми для понимания обычных людей (не электриков) словами.

Заземление защитное и другие меры при косвенном прикосновении

В правилах защиты электроустановок написано, что для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

  • Защитное заземление.
  • Автоматическое отключение питания.
  • Уравнивание потенциалов.
  • Выравнивание потенциалов.
  • Двойная или усиленная изоляция.
  • Сверхнизкое (малое) напряжение.
  • Защитное электрическое разделение цепей.
  • Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Как видим, есть такое понятие, как защитное заземление при косвенном прикосновении. Остальные меры защиты, кроме автоматического отключения питания, в данной теме нас не интересуют. А помимо защитного заземления, есть и рабочее заземление.

Поэтому на данном этапе определимся с терминологией:

  • Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
  • Защитное заземление — заземление, выполняемое в целях электробезопасности.
  • Рабочее (функциональное) заземление — заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).
  • Косвенное прикосновение — электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Нас больше интересует электробезопасность. Поэтому говоря о том, как работает заземление, мы будем рассматривать защитное заземление в паре с автоматическим отключением питания. Но нужно понимать что заземление помимо защитного бывает и рабочим.

Заземление и закон Ома

Электричество (электрический ток) — это направленное движение электрически заряженных частиц. Для электричества нужен источник питания и замкнутая цепь. В нашем случае будем рассматривать распределительный трансформатор. Он дает проводам напряжение. Напряжение — это разность электрических потенциалов. Разность потенциалов может быть как минимум между двумя точками. И в бытовой электрической сети разность потенциалов между фазой и нейтралью (нулевой рабочий проводник) 220 Вольт. Фаза имеет потенциал 220 В, а нулевой провод имеет потенциал 0 относительно источника питания и фазного провода.

Итак, мы выделили напряжение, фазный и нулевой проводник. С этими понятиями наверно знаком каждый. Нам осталось только рассмотреть сопротивление и силу тока. Сила тока — это величина, равная отношению количества заряда, проходящего через поперечное сечение проводника, к времени его прохождения. Измеряется в Амперах. Вспомним закон Ома:

Сила тока в участке цепи прямо пропорционально напряжению на концах этого участка и обратно пропорционально сопротивлению этого участка.
I = U / R, где I — сила тока; U — напряжение; R — сопротивление.

Так как сопротивления самих проводов имеют малые значения, то если соединить фазу с нулем, то в цепи сила тока будет очень большой и получится короткое замыкание. А подключая в розетку лампочки и иные бытовые приборы такого замыкания не происходит. Бытовые приборы имеют большие значения сопротивлений и не вызывают в цепи появления больших токов короткого замыкания.

Как работает заземление в частном доме (система TT)

Теперь перейдем непосредственно к рассмотрению темы заземления на примере частного дома имеющего заземление электрооборудования по системе TT. От распределительного трансформатора по столбам к каждому дому заходит однофазное питание 220 Вольт — фаза и нейтраль (рабочий нулевой провод). Помимо того, что нейтраль имеет нулевой потенциал, на распределительной подстанции она соединена через контур заземления с контуром заземления нашего дома. Объясним это простыми словами. Мы знаем, что земля это проводник, но не идеальный. В зависимости от грунта удельные сопротивления могут отличатся:

Удельное сопротивление грунтов
Вид грунта Удельное сопротивление, Ом/м
Глина 50
Известняк плотный 1000 — 5000
Известняк рыхлый 500 — 1000
Известняк мягкий 100 — 300
Гранит и песчаник в зависимости от выветривания 1500 — 10000
Гранит и песчаник выветренные 100 — 600
Гумусный слой 10 — 150
Илистые грунты 20 — 100
Мергели юрского периода 30 — 40
Мергели и плотная глина 100 — 200
Слюдистые сланцы 800
Глинистый песок 50 — 500
Кремнистый песок 200 — 3000
Слоистые сланцевые грунты 50 — 300
Голый каменистый грунт 1500 — 3000
Каменистый грунт, покрытый травой 300 — 500
Заболоченные грунты От нескольких единиц до 30
Влажные торфянистые грунты 5-100

Представим, что где-то в глубине, в каком-то слое находится условный проводник с сопротивлением близким к нулю. Делая контур заземления на подстанции мы снижаем сопротивление от нуля трансформатора к этому проводнику.

Аналогично с помощью контура заземления в доме (система заземления TT) мы снижаем сопротивление через землю к данному условному проводящему слою. И при пробое фазы на наше заземление образуется замкнутая цепь. Зачем это нужно? Для защиты от поражения током, например, в случае пробоя фазы на корпус заземленного бытового прибора. И для наглядности и понимания смоделируем несколько ситуаций при помощи программы Electronics Workbench.

Сопоставьте приведенную схему с предыдущей иллюстрацией:

Слева на право. 2 Ом — заземление нейтрали. Выше идет трансформатор. От него фаза поступает в дом (нулевой провод нам не нужен, так как мы моделируем пробой фазы на корпус). В данном примере заземляющий контур дома плохой, и имеет сопротивление 100 Ом. К корпусу на котором опасный потенциал прикасается человек. Примем общее сопротивление человека, обуви, пола 4000 Ом. В результате в цепи фаза-заземление — нейтраль появится ток силой 2,2 А (этого недостаточно для срабатывания автоматического выключателя), а через человека потечет опасный ток 54 мА.

Рассмотрим вторую ситуацию, когда сопротивление контура равняется 4 Ом:

Дополнительно указаны напряжения между фазой и землей через контур заземления. Произошло падение с 220 Вольт до 146 Вольт. Следующее падение на участке с земли через заземлитель трансформатора к нейтрали. На этом участке напряжение уже 73 Вольта. То есть ток через заземление не просто стекает в землю. Он движется от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом через землю. И в процессе движения при пробое фазы на землю теряется напряжение из-за сопротивления земли.

Вернемся к защитным функциям заземления. Как видно, при сопротивлении контура 4 Ом ток короткого замыкания 36,7 А. А этого достаточно для срабатывания правильно подобранного автоматического выключателя. Одновременно снизился ток проходящий через человека до 36,8 мА. Но это все равно опасное значение при несрабатывании автомата. И если мы говорим о системе заземления TT, то автоматические выключатели здесь должны обязательно дополнятся УЗО (устройством защитного отключения).

Как работает защитное заземление — видео

Заземление — что это (определения)

В заключение приведем некоторые встречающиеся определения заземления. Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. В электротехнике при помощи заземления добиваются защиты от опасного действия электрического тока путем снижения напряжения прикосновения до безопасного для человека и животных значения.

Другое определение. Заземление — это соединение корпусов всех электроприборов в доме с землей через контур заземляющего устройства. Для этого во всей системе, включая кабель электроприбора, есть отдельная жила. Она идет от розеток через щиток в заземляющий контур, который вкопан в грунт. Прибор, подключенный к такой розетке, защищен. То есть если он будет неисправен и на его металлических деталях появится напряжение, избыточный ток уйдет в землю. В худшем случае на корпусе останется небольшой, безопасный для человека заряд. При касании он будет ощущаться как легкое покалывание.

Как видно везде говорится о безопасности и легком покалывании. Почему же наши цифры не такие оптимистичные? Потому, что в наших примерах не учтены дополнительные защитные мероприятия по уравниванию и выравниванию потенциалов. Уравнивание потенциалов — это электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов. Выравнивание потенциалов — это снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли. А это уже отдельная тема для рассмотрения.

Поэтому, читая такие определения о защитном заземлении, учитывайте что просто контур заземления это не 100% защита. И если пол, на котором вы стоите не будет иметь потенциал пробитой на корпус фазы, то легким покалыванием при прикосновении к корпусу прибора вы не отделайтесь при несработанном автоматическом отключении питания. Все будет намного хуже.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий