Как работает заземление

Как работает заземление

В этой статье мы достаточно кратко, но вполне наглядно, рассмотрим такую простую вещь, как заземление. Чтобы каждый, кто впервые услышал данный термин, понимал бы, для чего оно нужно и как действует. Итак, что такое «заземление»? Из названия вроде бы ясно, что оно как-то связанно с землей.

Согласно предписанию ПУЭ, (1.7.28) заземлениями оснащаются: электрическое оборудование, электроустановки и электрические сети. Это попросту значит, что их заземляемые части должны быть электрически соединены с заземляющим устройством, представляющим собой заземлитель и соединительные провода. Непосредственно заземлитель располагается под поверхностью земли, где он напрямую электрически контактирует с грунтом.

Что такое заземлитель

На практике заземлителем зачастую выступает проводящий контур (состоящий из нескольких металлических труб, полос, пластин, или электродов иной формы), через который току предоставляется путь минимального сопротивления от электроустановки – в землю.

В быту заземлитель именуют еще контуром заземления, поскольку электроды заземлителя принято размещать при монтаже по периметру вокруг объекта по типу замкнутого контура. Вот в этот контур в случае аварии и устремится электрический ток, а персонал, благодаря данной защитной мере, будет предохранен от поражения электрическим током.

Если прибор не заземлить

О каких возможных авариях идет речь и что необходимо заземлять? Опасное напряжение в случае поломки прибора может попасть на его корпус. Что опасного может произойти, если корпус не заземлен?

Если в этих условиях человек соприкоснется с корпусом прибора (к примеру речь может идти о стиральной машине), то его ударит током, потому что тело человека имеет конечное электрическое сопротивление, а через пол и через окружающие предметы он так или иначе соединен с нулевым проводом сети (который как правило заземлен — глухозаземленная нейтраль).

А поскольку ток стремится замкнуть цепь, то он (ток), стремясь к нулевому проводу (и к земле) потечет через человека — это и есть поражение электрическим током, которое может оказаться смертельно опасным. Поэтому для защиты от подобных неприятностей корпуса электрических приборов заземляют — соединяют с землей через заземлитель.

Что даст заземление прибора

Теперь, когда корпус прибора соединен с заземлителем как и нейтраль, если напряжение фазы попадет на корпус, то сразу наступит короткое замыкание в цепи фаза-ноль. Это приведет к срабатыванию автоматического выключателя прежде, чем кто-либо из людей успеет соприкоснуться с оказавшимся под опасным напряжением корпусом прибора. Такова защитная функция заземления.

Кроме того, как отмечалось выше, сопротивление заземлителя минимально, оно составляет доли Ома, а это значит, что даже при задержке срабатывания защитного автомата, потенциал на корпусе прибора будет практически равным потенциалу заземлителя, то есть земли. И если человек стоит на земле, то его током уже не ударит.

Заземление в целях молниезащиты

Для отведения в землю тока молнии, ударившей в здание, тоже применяют заземление. Но поскольку ток молнии ищет путь от молниеприемника к земле по элементам здания наименьшего сопротивления, этим путем могут оказаться и водопроводные трубы, и влажные стены, и другие проводящие части здания, что весьма опасно.

Поэтому молниеотвод прокладывается отдельным проводом по наружной части здания, так он напрямую соединяет молниеприемник с заземлителем, обеспечивая для разряда молнии путь в землю минимального сопротивления. При этом люди и чувствительные электроприборы внутри здания остаются в безопасности.

Как земля проводит ток и почему заземление всё-таки работает: разгадка секрета

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Заземление – одно из базовых понятий в электротехнике. С его помощью осуществляется принудительное замыкание токопроводящих частей электроустановки в землю. Это обязательное требование для ее безопасной эксплуатации.

Как работает заземление?

Принцип работы заземления базируется на следующих утверждениях:

  1. Нельзя полностью избежать пробоя изоляции на корпус электроустановки, а также значительно уменьшить ее сопротивление.
  2. Когда потенциал затрагивает корпус, это невозможно определить по внешним параметрам.
  3. Если в этом случае человек дотронется до корпуса электроустановки, он окажется под воздействием высокого потенциала.
  4. В данной ситуации электрический ток проходит через тело человека от проводящей поверхности к земле, что опасно для жизни.
  5. Чтобы избежать этой опасности, необходимо достичь разности потенциалов между приводящей поверхностью и землей. Для этого следует при помощи провода с небольшим сопротивлением соединить с землей части корпуса, выполненные из металла.
Читайте также:  Как правильно пользоваться мегаомметром

Благодаря этому в случае пробоя изоляции основной ток уйдет в землю, не затрагивая тело человека.

Почему земля обладает низким сопротивлением?

Закон Ома гласит, что ток во всех случаях протекает по замкнутому контуру. То есть ток движется через электроустановку с подключенной к ней системой заземления от одного из полюсов электростанции до заземляющего электрода. Небольшое заземление всей конструкции не гарантирует малое сопротивление обратной ветви цепи. Почва обладает достаточно большим удельным сопротивлением, поэтому кажется, что тело человека не становится дополнительным элементом заземления.

Стоит учитывать, что сопротивление обратной ветви контура заземления будет небольшим, поскольку между заземляющими электродами электроустановки и электростанции сечение среды очень велико.

Благодаря этому система заземления не только обеспечивает отличную защиту и надежность без обрывов, но и позволяет избежать прокладки доп.кабеля для коммутации соединителей электростанции и объекта.

Что еще нужно знать о заземлении?

Важно понимать, что для качественной работы системы заземления необходимо, чтобы переходной сопротивление, возникающее между землей и заземляющий электродом, было невелико. Этого можно достигнуть благодаря большой площади контакта (для этого выполняют сварку крепко скрепленных друг с другом пластин), а также с помощью установки электродов в грунте ниже глубины его промерзания, поскольку в этом случае его удельное сопротивление резко увеличивается. С реализацией данной задачи отлично справляются вертикальные заземлители.

Сопротивление человеческого тела равняется нескольким сотням Ом, поэтому максимально допустимое сопротивление системы заземления не может составлять более 4 Ом.

Что такое заземление и заземляющее устройство, как оно работает и для чего предназначено

Электросеть — это основа современного мира. Почти вся современная бытовая техника работает от электричества, ведь это удобный источник энергии. Но есть и обратная сторона медали – высокая опасность поражения электрическим током. Без правильного подхода конструированию оборудования и проектированию электрических сетей электричество наделает больше беды чем пользы. Заземление – один из способов обеспечения безопасности.

Заземляющее устройство — это один из самых сложных объектов в электроэнергетике, потому что он многофункционален. Нет ни одного аппарата, прибора, машины, объекта в электроэнергетике, который выполнял бы сразу такое большое количество функций.

Тем не менее, заземление является той сферой энергетики, которая остается как бы за пределами теоретических и практических знаний и большинства проектирующих организаций, и эксплуатационников. И порой небольшие погрешности и ошибки в устройстве заземления могут стать причиной серьезных сбоев в работе энергообъектов. К тому же проблема эта пересекается с общей надежностью энергоустановок.

Простыми словами о заземлении

Заземление – это комплекс решений и устройств для защиты от поражения электрическим током и обеспечению работы защитной аппаратуры.

Отечественные электросети имеют глухозаземленную нейтраль. Что это значит? Если рассмотреть этот вопрос упрощённо, то на электростанциях устанавливают трёхфазные генераторы. Их обмотки соединяют по схеме звезды. Точка соединения обмоток является нейтралью.

Если заземлить точку соединения звезды, как это показано на рисунке выше, то получится линия электропередач с глухозаземленной нейтралью. Потенциал этой точки и нейтрального провода будет равен потенциалу земли.

Заземляющее устройство часто называют заземлителем, хотя это не совсем верно, т.к. заземляющее устройство это сложный комплексный электротехнический объект и заземлитель – это только часть этого объекта.

В самом простом варианте заземлитель – три металлических штыря убитые в землю на одинаковом расстоянии друг от друга, находясь как бы в вершинах треугольника, при этом их соединяют между собой стальной полосой с помощью сварки. Длина штырей и их поперечное сечение рассчитывается под конкретные условия и требования к этому объекту.

Далее в здание заводят главную заземляющую шин и от неё прокладывают проводники к электрощитам и к электрооборудованию.

Заземляющий проводник заводится в электрический щит дома или квартиры и соединяется с заземляющей шиной. Она представляет собой металлическую полосу с клеммниками. К ней подключаются земляные проводники от каждого заземленного прибора или розетки. Если прибор подключается не через розетку, то к нему прокладывается свой заземляющий проводник, и он подключается к специальной клемме, соединенной с корпусом.

Все заземляющие проводники и шины имеют изоляцию или окрашены чередующимися полосами зеленого и желтого цветов.

По виду заземление бывает защитным и рабочим. Как можно догадаться, защитное заземление выполняет функции защиты от поражения электрическим током, а рабочее – нужно для нормального функционирования электрооборудования.

Читайте также:  Как тестером проверить напряжение в розетке

Таким образом заземлением называют электрическое соединения корпуса электроприборов с заземлителем.

Почему бьёт током

Чтобы разобраться для чего нужно заземление, для начала разберёмся в каких случаях и почему нас бьет током. Главное, что нужно для протекания электрического тока – это разность потенциалов.

Это значит, что если вы стоите на полу и возьметесь за оголенный провод или другую токоведущую часть руками – то ток через ваше тело и пол стечёт в землю.

Переменный ток силой всего в 50 мА уже является опасным для человека.

А если вы обеими руками возьметесь за токоведущую часть и повисните на ней не касаясь земли, то скорее всего ничего не произойдёт, проверять это, конечно не стоит. Поэтому птиц не бьет током на проводах. Но вернёмся к разговору о заземлении. Как мы уже сказали, корпуса электроприборов заземляют. Для чего это нужно?

Проводка и другие узлы оборудования, такие как электродвигатели, ТЭНы и прочее в нормальном состоянии не имеют контактов фазы с корпусом прибора, металлорукавом или бронёй кабеля. Но в случае неполадок фаза может оказаться на корпусе. Это может произойти при повреждении изоляции обмоток двигателей и трансформаторов, пробоя диэлектрического слоя ТЭНов, повреждения изоляции соединительных проводов внутри прибора и кабельных линий.

В результате на корпусе окажется опасный потенциал, простым языком: корпус окажется “под фазой”. Когда вы коснетесь его стоя босиком на плитке, бетонном и даже деревянном полу – вас ударит током. В худшем случае, это может привести к смерти.

Чаще всего такая ситуация возникает в результате частичного выхода из строя ТЭНов стиральных машин, водонагревательных баков, проточных нагревателей. А особенно ярко такое ощущается при одновременном касании стиральной машины и водопроводных и отопительных труб, или в случае с водонагревательным баком, когда вы принимаете душ или ванную вас, бьёт током.

Последняя проблема решается организацией системы уравнивания потенциалов (заземлением ванны и других металлических частей водопровода).

Если корпус поврежденного прибора заземлён – опасное напряжение стечет на землю и (или) сработает защитный прибор – устройство защитного отключения (УЗО) или автоматический выключатель дифференциального тока (дифавтомат). Мы уже рассматривали что это за приборы и как они работают в статьях ранее:

Если корпус занулён – сработает обычный автомат, так как это будет коротким замыканием на корпус (ноль в данном случае). Дифавтоматы и УЗО определяют утечку тока путём сравнения токов фазного и нулевого провода – если ток в фазе больше чем в нуле, значит ток втекает в землю, через заземляющий провод или через тело человека. Такие приборы срабатывают при дифференциальном токе (разнице токов) обычно в 10 мА и более.

Поэтому современный электрощит – это сложное устройство с большим набором коммутационных защитных приборов, а наличие заземления является обязательным во всех зданиях, построенных или отремонтированных после 2003 года. То есть в них должна быть проложена 3-проводная однофазная или 5-проводная трёхфазная электропроводка. Если вы хотите высказать своё мнение по вопросам заземления – пишите в комментариях об этом.

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.

Читайте также:  Как проверить трехфазный двигатель мультиметром

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