для чего нужен заземляющий контур

Заземление в частном доме

Заземление в частном доме совсем недавно стало обязательным требованием, предъявляемым к электросетям – раньше его оборудовали только на производственных и других объектах высокой мощности. Однако, благодаря техническому прогрессу, количество домашних электроприборов постоянно увеличивается. Это привело не только к использованию трехфазных сетей в бытовых целях, но и к необходимости организации правильного заземления. Рассмотрим, как сделать заземление в частном доме или на даче, как произвести необходимые расчеты своими руками.

Зачем нужен контур защитного заземления

Сегодня мы используем в своих домах и квартирах все больше электрического оборудования и, несмотря на общее стремление технологий к экономичности и экологичности, некоторые из них обладают довольно большой потребляемой мощностью. К таким устройствам можно отнести стиральные машины, водонагревательные бойлеры, микроволновки, электрические плиты, полы с подогревом и др. По проводам, проложенным к этим устройствам, идет ток высокого напряжения и силы, поэтому нарушение изоляции может стать причиной самых серьезных последствий, вплоть до фатального исхода. Именно для предотвращения таких случаев необходимо правильно организовать защитное заземление.

Защитное заземление обеспечивает безопасность человека в данной ситуации. Его работа основывается на том же самом свойстве тока — течь к потребителю с более низким сопротивлением. Тело человека (и других существ) всегда обладает небольшим сопротивлением (эта величина непостоянна), а сопротивление Земли всегда равно нулю. Соответственно, «выбирая» между двумя этими объектами, ток будет течь в Землю. Однако на практике сопротивление монтируемого заземления не бывает нулевым – это связано с тем, что материалы, с помощью которых создается контур, имеют своё сопротивление. Отсюда вытекает одно из главных требований к создаваемому заземлению – его сопротивление должно быть настолько низким, чтобы при замыкании сети человеком, через него прошел ток с допустимыми параметрами, а остальная его часть ушла на контур.

Конструкция контура

Процесс сборки и присоединения заземляющего контура проводится абсолютно одинаков, вне зависимости от того, используется трехфазная сеть с напряжением 380 В, или однофазная – на 220 В. Чаще всего контур заземления конструируют путем закапывания в землю нескольких электродов, соединенных между собой (схема их соединения и называется контуром). Обычно монтируется «квадрат» или «треугольник», но есть и другие варианты. Иногда незамкнутый контур, получаемый в результате последовательного соединения электродов. Выбор того или иного способа зависит от размера здания, территории, и удобства расположения – иногда даже прибегают к созданию прямоугольного контура по периметру защищаемого здания. После соединения (чаще всего – сварки) заземляющих электродов между собой их подключают с помощью специального кабеля к распределительному электрическому щитку.

Контур нельзя располагать произвольно – чтобы правильно его установить, необходимо соблюдать определенные правила и требования. Так, например, запрещено закапывать контур слишком далеко или близко к дому – он должен залегать на расстоянии не меньше 1-2 метров от здания и не дальше 10 метров.

Большое значение имеет и глубина залегания электродов, которая варьируется в зависимости от характера и структуры грунта, отдаленности грунтовых вод. Точно известно, что контур можно закладывать на глубине ниже уровня промерзания земли – то есть, не меньше 80 см (на большей части России). В зависимости от насыщенности грунта водой, регулируется дальнейшее углубление – если она залегает высоко, то и электроды необходимо прокладывать выше к поверхности, а если же воды нет и земля малонасыщенная, контур будет необходимо забивать как можно глубже (или выполнить заземление другим способом).

Контур из черного металлопроката

Электроды для заземляющего контура как правило изготавливают своими руками из стержней черного металла. Для этой задачи неплохо подходит металлопрокат в виде стальной трубы, уголка, гладкой арматуры и двутавра. Фигурное исполнение проката не оказывает влияния на функциональные показатели схемы, поэтому выбирать его следует исходя из того, насколько удобно будет забивать. Как показывает практика, чаще всего обращаются именно к стальному уголку из-за его доступности – такой материал можно найти практически в каждом гараже или на даче.

Впрочем, один из критериев выбора все-таки есть – нужно брать прокат с площадью сечения не меньше 1,5 см2. Количество забиваемых стержней, устройство контура и его схема могут определяться и опытным путем, однако лучше, конечно, провести необходимые расчеты. Самым распространенным способом соединения является треугольник. Такая схема требует забивать стержни-электроды в вершинах треугольника. Для соединения их между собой можно использовать такой же уголок или металлическую полосу.

Стержни необходимо располагать между собой на расстоянии от 1,2 м, эта величина также должна выбираться исходя из сопротивления грунта. Приложенная ниже схема позволит вам приблизительно определить, какое сопротивление имеют различные слои грунта, перед тем, как выполнять своими руками монтаж заземления на даче, в загородном или частном доме.

Модульные системы

Безусловно, если делать контур заземления своими руками, нужно будет проводить сварочные работы, самому вычислять показатели сети и размеры контура, обеспечивать надежность соединения частей схемы. Для того чтобы избавить от лишних хлопот тех, кому они не по душе, или просто облегчить процесс монтажа, в продаже можно найти модульные заземляющие системы со всеми необходимыми составляющими.

Система комплектуется набором стальных стержней с медным покрытием. Их диаметр составляет 14мм, а длина – до 150 см, а на концах нарезана специальная резьба, тоже покрытая медью. На нее накручивается специальная латунная муфта, позволяющая соединить два стержня между собой. На нижний конец крайнего стержня накручивается конусовидная муфта-наконечник, для облегчения забивания. Примечательно, что эти выпускается несколько типов этих наконечников для различных грунтов. Помимо перечисленных компонентов, набор включает в себя специальные зажимы для металлических полос и стержней. Антикоррозийная защита частей конструкции обеспечивается с помощью специальной пасты, которой необходимо покрывать все узлы и элементы.

Модульные системы для заземления обладают рядом характерных преимуществ:

Для того чтобы организовать электрическую безопасность на даче и провести заземление в частный или загородный дом, можно воспользоваться готовой системой или сделать контур своими руками. При правильном монтаже обе этих схемы будут работать эффективно и безопасно. Поэтому выбор должен осуществляться исходя из финансовых или личных предпочтений и особенностей ландшафта и планировки. Главное – провести правильные расчеты заземления.

Расчет

Для расчета заземления существует два способа. Мы сначала рассмотрим тот, в котором не требуется работать с формулами и цифрами. Однако учтите, что он подходит только для тех, кто планирует своими руками изготавливать контур заземления.

Итак, для примера, мы варим треугольный контур из стальных стержней (гладкая арматура) длиной в 3 метра. Забиваем их в землю на расстоянии 1,5-2 метра друг от друга и соединяем металлическими полосками. После этого берем омметр или мультиметр и замеряем сопротивление. Согласно правилам электротехнических установок (ПУЭ) заземляющий контур должен иметь сопротивление в пределах 4-10 Ом, при этом – чем меньше, тем лучше. Если сопротивление собранной схемы не соответствует этим требованиям, необходимо забить дополнительные электроды и соединить их с уже готовыми.

Такой способ послемонтажного расчета позволяет довольно часто обойтись без предварительных замеров и вычислений. Металлический треугольник с размерами, описанными в примере, достаточно часто будет «попадать» сопротивлением в допустимые рамки. Даже если это значение будет выше 4 Ом (но, конечно, ниже 10 Ом), схема будет удовлетворять требованиям к заземлению на даче, в бане или небольшом загородном доме.

Расчет по формулам

Однако сконструированный контур может и не подойти из-за особенностей материала, земли или других причин. И процесс «достраивания» может занять немало времени, да и значительно усложнить схему. В такой ситуации, конечно, предпочтительнее было бы знать требования заранее. Кроме того, знание расчетного сопротивления необходимо при покупке модульной системы заземления.

Для вычислений нам понадобится узнать сопротивление стержней, длину горизонтального заземления (периметр треугольника) и сопротивление грунта.

Сопротивление одного вертикального электрода-заземлителя находится по следующей формуле:

где, R – сопротивление электрода, Ом; ρ_экв – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом*м; L – длина электрода, м; d – диаметр электрода, м; T – расстояние от середины стержня до поверхности, м.

Хорошо. Только, чтобы совершить расчеты, нам необходимо знать удельное сопротивление грунта. Для этого можно воспользоваться следующей таблицей:

Если же мы имеем дело с неоднородным грунтом, следует рассчитывать сопротивление заземления по другой формуле:

где, Ψ – сезонный климатический коэффициент; ρ₁, ρ₂ – удельное сопротивление грунта (1 – верхний слой, 2 – нижний); H – толщина верхнего слоя; t – глубина забивания электрода.

Сезонный коэффициент заземления можно найти в следующей таблице, исходя из климатической зоны нахождения здания.

Формула для нахождения количества электродов без учета сопротивления заземления:

где, n₀ – количество электродов; R_н – нормируемое сопротивление заземления.

Полученное значение необходимо округлять до целого в большую сторону. Для нахождения длины электродов-заземлителей существуют две специальные формулы:

Lr = a * (n₀ – 1); — при расположении в ряд;

Lr = a; — при расположении замкнутым контуром.

а – расстояние между электродами

На сопротивление контура влияют также токи вертикальных электродов, поэтому, чем дальше они будут расположены друг от друга, тем меньше будет сопротивление контура. По этой причине рекомендуется размещать друг от друга на расстоянии, равном их длине.

Монтаж

Итак, перейдем непосредственно к описанию того, как выполнить заземление в частном, загородном доме или на даче своими руками. Для самостоятельной сборки заземляющего контура в загородном доме, садовом участке или на даче нам понадобится стальной уголок, прут или труба, а для стержней – оцинкованные электроды. Иногда вместо них применяют электропроводной бетон.

Как уже было сказано, для забивания стержней модульные системы комплектуются специальными коническими наконечниками, облегчающими прохождение штыря в земле.

Диаметр наконечника несколько больше диаметра прута, что значительно облегчает вбивание в грунт по сравнению с просто заострённым болгаркой нижним концом.

Забивать их можно и вручную – с помощью кувалды или молота, а также инструментом – необходим ударный перфоратор или отбойный молоток с силой удара примерно 20 Дж и специальной головкой. В модульных системах соединения электродов и заземляющим проводником выполняются с помощью специальных зажимов. При самостоятельном монтаже можно просто сварить их между собой.

Обратите внимание, что покраска, смазка или какая-либо другая консервация заземлителей запрещена – это снижает их проводимость. Учитывая негативное воздействие коррозии, приводящее к постепенному утончению стержней, необходимо брать прутья с небольшим запасом. Эти размеры указаны в ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и составляют 6 мм в диаметре — для оцинкованного прута, 10 мм – для прута из черного металла, 48 мм2 (площадь в поперечнике) — для проката с прямоугольным сечением. Стенки труб и полок прямоугольной стали должны иметь толщину не меньше 4 мм.

Для соединения электродов между собой можно также использовать пруты, трубы и уголок. С помощью них заземление прокладывается от контура до распределительного электрощита. Размеры данных материалов также имеют определенные нормативы. Прутья должны быть в толщину не менее 5 мм, площадь сечения прямоугольной стали – от 24 мм2, с толщиной стенок не меньше 2,5 мм.

Безусловно, монтаж заземления потребует прокладывать заземляющие провода непосредственно по частному дому, даче или другому зданию, электробезопасность которого требуется осуществить. К внутренним заземляющим проводам также выдвигают специальные требования – их сечение должно быть равным площади сечения фазной жилы, но больше нормативного минимума (диаметр поперечника):

Коммутация всех проводников заземления с контуром должна проводиться с помощью специальной PE ( Protection Earth ) шины из электротехнической бронзы, которая должна быть установлена в электрощитке.

Одной из самых распространенных ошибок, совершаемых при подключении электроприборов к заземляющему контуру своими руками, является нарушения порядки их подсоединения. Обратите внимание, что оно должно всегда проводиться параллельно – от каждого устройства на щиток должен идти отдельный заземляющий провод.

Источник

⚡ Контур заземления для частного дома.

Всем привет. Прошлым летом решил сделать контур заземления для своего дома.
У нас его не было. Проводка старая. Все розетки без заземления. Стиральная машинка иногда била током. А тут еще жена засмотрелась на посудомойку… В общем, решил и контур сделать, и проводку поменять, и УЗО впихнуть. Все равно ремонт по дому идет…

Пообщавшись с электриками выяснил, что нужна система ТТ. Самая простая, в принципе. К дому два провода — фаза и ноль. И третий я кидаю сам — заземление. Заземление никак не связано с электросетью, ноль НЕ соединен с моим заземлением. Не буду вдаваться в подробности, в инете куча теории по всем системам заземления.

Прикупил:
9м металлического уголка 50х50х4мм. Уголок пойдет на заземлители, колы, которые вбиваются в землю.
Можно вместо уголков использовать гладкие круглые штыри (но не арматуру).Или трубы. Главное — площадь сечения заземлителя не менее 100мм2. Так что уголок у меня с запасом. Можно взять и 40х40.
Метров 12 металлической полосы 40х4мм. Этим буду соединять заземлители и вести от контура к дому.
Медный провод 10мм2 для заземления. Его я буду тянуть от контура к щитку на шину заземления. На материалы потратил около 5 000 руб. Не так уж и дорого. С работой кого-то нанимать выйдет значительно дороже…

Разрезал «болгаркой» уголки ровно по три метра. С одной стороны срезал углы, заострил. Получилось три кола по три метра. Внимание! Для каждой местности и почвы длина колов и расстояния между ними индивидуальна! У нас хватит и два с половиной метра, три — с запасом. И правило есть — какие заземлители — такое и расстояние между ними. Или кратное. Где-нибудь на севере или юге, в болотах или в песках нужны колы длиннее, а может можно короче…

Теперь у меня веселенькая работа по выкапыванию траншеи под контур. Решил делать треугольником. можно и в линию. Но треугольником показалось лучше — при обрыве где-нить линии соединения заземлителей контакт все равно останется и контур будет работать. Прикинул равносторонний треугольник со стороной 3м вершиной к дому и погнал с лопатой… Выкопал траншею более 50см. Надо, чтобы полоса соединения была на глубине не менее 50см. По углам еще немного углубился и самое интересное — работа кувалдой. Так как я не качок — руки у меня после этих работ просто отрывались…)

Вогнал колы на три метра в землю. Ну почти на три метра. Вгонял долго и упорно. Под колы лил водичку, давал постоять — и дальше… Верхние концы колов знатно расплющились и завернулись. Пришлось срезать немного болгаркой — сантимов на 5-10. Болгаркой в яме работать неудобно, скажу я вам…

Затем — сварка. Надо тщательно обварить соединения полосы с уголками. Шов должен быть на каждом соединении 10см, не менее. Варить надо тщательно. В земле место сварки может быстро сгнить и линия оборвется. Потом заземление не поможет…

Все обварил. Приварил полосу в сторону дома и вывел на стену.

Замазал все точки сварки автомобильной мастикой. Все же должна продлить жизнь местам сварки в земле. Весь контур мазать мастикой или красить нельзя! Должен быть контакт с грунтом! В этом и смысл…

Выведенную полосу просверлил, прикрутил к стене. Покрасил. На конце приварил болт М8.

На место соединения надел небольшую монтажную коробку, завел провод, надел клемму на болт и хорошенько зажал гайкой.

Все, готово! Можно засыпать траншею землей. Да, быстренько проверил работоспособность обычной лампой накаливания. Это неправильно и так делать нельзя, но я сделал) Чисто для себя. Один провод от лампочки на землю (к болту заземления), один — на фазу из домашней сети. Лампочка горит ярко — все хорошо. Тускло — надо наращивать контур (добавлять и приваривать заземлители). Не горит — все плохо. Или просто неправильно подсоединили). По уму — надо звать специалиста и пусть замеряет сопротивление контура…

Скажу так — стиральная машинка больше не бьется током. Посудомойка работает. При попадании фазы на землю срабатывает узо. Пихать пальцы в розетку не пробовал. Пока что)

Всем спасибо, кто дочитал. Более подробно и нагляднее в видео. Авось кому пригодиться. Гараж можно так же заземлить. Я не буду — у меня линия от дома идет. Только кабель надо поменять на трехжильный)

Источник

Заземляющий контур

Что такое контур заземления? Защитное заземление необходимо для электрического соединения нетоковедущих частей электрооборудования с грунтом.

При постройке заземлителя необходимо помнить, что ток пройдет только по наименьшему сопротивлению цепи. И поэтому любая система заземления должна иметь как можно меньшее сопротивление.

Устройство контура заземления

Как работает заземлитель? Преимущественно элементы в заземляемом контуре используются в виде стальных стержней. Они монтируются в почву грунта и соединяются между собой стальной пластиной либо полосой. Полученное сооружение соединяется кабелем либо аналогичной стальной пластиной.

Глубина залегания металлических стержней напрямую зависит от глубины грунтовых вод. Чем ближе к поверхности будут располагаться грунтовые воды, тем менее глубоко нужно устанавливать стержни.

Основные конструктивные параметры заземленного контура:

Установка стержня в землю происходит, учитывая его форму и мягкости почвы, кроме того, рекомендуемая площадь сечения должна быть не менее 1,5 см2.

Выбор формы монтажа определяет рабочую площадь заземлителя. Существует разновидность заземлительного контура установленному по периметру здания. Хотя самой распространенной является треугольная схема монтажа. Верхние точки электродов сварены с металлической пластиной.

Заземлители можно установить, используя дополнительные приспособления, но в случае заказа специализированного оборудования, можно получить готовый набор всех элементов конструкции. Зачастую такие наборы содержат, заземлительные электроды, выполненные из меди, имеющие длину 1 – 1,5 м. Профессиональные комплекты отличаются своей низкой финансовой затратностью, надежными инструментами и долговечным сроком службы.

Разновидности контуров заземления

Имеются несколько основных видов заземлительных систем:

Традиционные системы заземления

Такая система заземления состоит из одного электрода, расположенного горизонтально, а другие два – вертикально. Первый элемент изготавливается из металлической полосы, а другие – из арматурных фрагментов. Все эти элементы необходимо проверить и убедиться, что они выполнены согласно заданным стандартным размерам.
В том случае, когда заземление монтируется в жилом доме, необходимо произвести монтаж заземления в той части, где реже бывают жители дома. Это может быть северная часть здания, где чаще бывает тень, в земля остается более влажной.

К недостаткам такого варианта монтажа относятся:

Глубинные системы заземления

Данная система заземления предполагает отсутствие многих минусов предыдущего вида.
Изготавливается на производстве модульно-штыревым образом.

К его достоинствам можно отнести:

После окончания монтажных работ, необходимо проверить работу всего оборудования. Следовать расчетам заземлителя, тем самым убедится в качестве всех соединений. Замер сопротивления заземления выполняют сотрудники специализированных и лицензированных лабораторий.

Наружные системы заземления

Эта система заземления имеет контур такой разновидности, которые применяется в трансформаторных подстанциях. В него входят:

Заземлитель изготавливается из 4-х полос по 40-50 мм каждая. Наружный контур заземления должен располагаться от стены на расстоянии более одного метра. Элемент конструкции, располагающийся горизонтально, укладывают в траншею на глубину 50-70 см от поверхности грунта.

Схемы подключения

Самыми популярными схемами подключения заземлителей являются:

Замкнутая, в форме треугольника (рис. 3). Главным достоинством можно назвать более стабильную и надежная работа. В случае повреждения перемычки между стержнями, контур все равно будет продолжать работать (но с другой стороны).

Линейная (рис. 4). Последовательное соединение в одну линию вкопанных металлических колышков. Недостатком такого контура можно назвать то, что при выходе из строя перемычки контур работать не будет.

Кроме вышеперечисленных разновидностей схем контуров можно еще использовать формы:

Необходимые инструменты и материалы:

Кроме вышеперечисленных приспособлений необходимо использовать:

Все вышеприведенные параметры, необходимо проверить, используя измеритель.

Работы по монтажу

Как проверить и зачем нужно выбирать наилучшее место? Данный пункт, является основополагающим, поскольку от выбора места зависит безопасность работы заземлительного контура. Обязательно условие, это монтаж электродов на том месте, где не будет никого.

Подготовка земли. На примере схемы треугольника (рис. 6).

Траншея выкапывается глубиной 50-80 см. Стороны треугольника длиной 1,0-1,5 м.

затем к верхушкам стержней привариваются соединительные пластины (рис. 8),

присоединение проводника к пластине через болт (рис. 9), и в самом конце засыпаем заземлительную конструкцию землей.

В конце необходимо сделать измерение заземления и проверить сопротивления всей цепи.

Видео о частых ошибках при заземлении

Источник