Yksi tärkeimmistä syistä maadoituksen ja asennuksen laskemiseen on, että se suojaa ihmisiä ja kodin laitteita ylijännitteeltä. Jos yhtäkkiä salama iskee taloon tai jostain syystä verkkoon tulee jännitepiikki, mutta samalla sähköjärjestelmä maadoitetaan, kaikki tämä ylimääräinen sähkö menee maahan, muuten tapahtuu räjähdys, joka voi tuhota kaiken sen tiellä.
Sähköiset suojalaitteet
Sähkönkulutuksen kasvu kaikilla elämänalueilla, kotona ja työpaikalla, vaatii selkeitä turvallisuussääntöjä ihmiselämältä. Lukuisat kansalliset ja kansainväliset standardit säätelevät sähköjärjestelmien rakentamisen vaatimuksia ihmisten, lemmikkien ja omaisuuden turvallisuuden varmistamiseksi sähkölaitteita käytettäessä.
Sähköiset suojalaitteet, jotka asennetaan asuin- ja julkisten rakennusten rakentamisen yhteydessä, on tarkastettava säännöllisesti, jotta varmistetaan luotettava toiminta useiden vuosien ajan. Sähköjärjestelmien turvallisuussääntöjen rikkomisella voi olla kielteisiä seurauksia: ihmisten hengenvaara, omaisuuden tuhoutuminen taijohtojen tuhoutuminen.
Turvallisuusmääräykset asettavat seuraavat ylärajat ihmisten turvalliselle kosketukselle jännitteisten pintojen kanssa: 36 VAC kuivissa rakennuksissa ja 12 VAC märissä tiloissa.
Maadoitusjärjestelmä
Maadoitusjärjestelmä on jokaisen rakennuksen ehdottoman välttämätön tekninen laite, joten se on ensimmäinen sähköasennuskomponentti, joka asennetaan uuteen tilaan. Termiä maadoitus käytetään sähkötekniikassa sähkökomponenttien tarkoitukselliseen liittämiseen maahan.
Suojamaadoitus suojaa ihmisiä sähköiskuilta, kun he koskettavat sähkölaitteita toimintahäiriön sattuessa. Mastot, aidat, laitokset, kuten vesi- tai kaasuputket, on liitettävä suojakaapelilla liittämällä ne liittimeen tai maadoituspalkkiin.
Toiminnallisen suojauksen ongelmat
Toiminnallinen maadoitus ei tarjoa turvallisuutta, kuten nimestä voi päätellä, vaan se luo sähköjärjestelmien ja -laitteiden keskeytymättömän toiminnan. Toiminnallinen maadoitus hajottaa virrat ja melun lähteet maadoitussovittimiin, antenneihin ja muihin laitteisiin, jotka vastaanottavat radioa altoja.
Ne määrittävät sähkölaitteiden ja -laitteiden väliset yhteiset referenssipotentiaalit ja estävät siten erilaisia vikoja yksityiskodeissa, kuten television tai valon välkkymisen. Toiminnallinen maadoitus ei voi koskaan suorittaa suojatehtäviä.
Kaikki sähköiskusuojaa koskevat vaatimukset löytyvät kansallisista standardeista. Suojamaadoituksen muodostaminen on elintärkeää, ja siksi se on aina toiminnallisen edelle.
Suojalaitteiden äärimmäinen kestävyys
Ihmisille turvallisessa järjestelmässä suojalaitteiden on toimittava heti, kun järjestelmän vikajännite saavuttaa arvon, joka voi olla heille vaarallinen. Tämän parametrin laskemiseen voit käyttää yllä olevia jänniterajatietoja ja valita keskiarvon U=25 VAC.
Asuinalueille asennetut vikavirtasuojakytkimet eivät yleensä laukaise maahan ennen kuin oikosulkuvirta saavuttaa 500 mA. Siksi Ohmin lain mukaan U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohmia. Siksi, jotta ihmisten ja omaisuuden turvallisuus voidaan suojella riittävästi, maan resistanssin on oltava alle 50 ohmia tai R earth<50.
Elektrodien luotettavuustekijät
V altion standardien mukaan seuraavia elementtejä voidaan pitää elektrodeina:
- pystysuoraan työnnetyt teräspaalut tai -putket;
- vaakasuorassa asetetut teräsnauhat tai -langat;
- upotetut metallilevyt;
- metallirenkaat, jotka on asetettu perustusten ympärille tai upotettu perustuksiin.
Vesiputket ja muut maanalaiset terästekniikan verkot (jos on sopimus omistajien kanssa).
Luotettava maadoitus alle 50 ohmin resistanssilla riippuu kolmesta tekijästä:
- Maanäkymä.
- Tyyppi ja maaperän kestävyys.
- Maajohdon vastus.
Maadoituslaitteen laskenta on aloitettava maaperän ominaisvastusmäärityksellä. Se riippuu elektrodien muodosta. Maan ominaisvastus r (kreikkalainen kirjain Rho) ilmaistaan ohmimetreinä. Tämä vastaa teoreettista vastusta 1 m maadoitussylinterille2, jonka poikkileikkaus ja korkeus on 1 m. nousee). Esimerkkejä maaperän resistiivisyydestä ohm-m:
- soinen maaperä 1 - 30;
- lössimaa 20 - 100;
- humus 10 - 150;
- kvartsihiekka 200 - 3000;
- pehmeä kalkkikivi 1500 - 3000;
- ruohoinen maaperä 100 - 300;
- kivinen maa ilman kasvillisuutta - 5.
Maadoituslaitteen asennus
Maasilmukka on asennettu rakenteesta, joka koostuu teräselektrodeista ja liitäntäliuskoista. Maahan upotuksen jälkeen laite liitetään talon sähköpaneeliin johdolla tai vastaavalla metallinauhalla. Maaperän kosteus vaikuttaa rakenteen sijoitustasoon.
Terästan pituuden ja pohjaveden tason välillä on käänteinen suhde. Suurin etäisyys rakennustyöma alta on 1–10 metriä. Maadoituslaskelman elektrodien tulee mennä maahan maan jäätymisviivan alapuolelle. Mökeissä piiri asennetaan metallituotteilla: putket, sileä raudoitus, teräskulma, I-palkki.
Niiden muoto on sovitettava syvälle maahan, raudoituksen poikkipinta-ala on yli 1,5 cm2. Vahvike sijoitetaan riviin tai eri muotoihin, jotka riippuvat suoraan paikan todellisesta sijainnista ja mahdollisuudesta asentaa suojalaite. Objektin kehän ympärillä olevaa kaaviota käytetään usein, mutta kolmiomaadoitusmalli on edelleen yleisin.
Huolimatta siitä, että suojajärjestelmä voidaan valmistaa itsenäisesti käytettävissä olevasta materiaalista, monet kodinrakentajat ostavat tehdassarjoja. Vaikka ne eivät ole halpoja, ne ovat helppo asentaa ja kestävät käytössä. Tyypillisesti tällainen sarja koostuu kuparipinnoitetuista 1 metrin pituisista elektrodeista, jotka on varustettu kierreliitännällä asennusta varten.
Kokonaisputkilaskenta
Ei ole olemassa yleistä sääntöä maadoitusnauhan reikien tarkan määrän ja mittojen laskemiseen, mutta vuotovirran purkaus riippuu ehdottomasti materiaalin poikkipinta-alasta, joten kaikille laitteille, maadoitusnauhan koko lasketaan tämän nauhan kuljettaman virran perusteella.
Maasilmukan laskemiseksi lasketaan ensin vuotovirta ja määritetään nauhan koko.
Useimmille sähkölaitteille, kuten muuntajalle,dieselgeneraattori jne., nollamaaliuskan koon on oltava sellainen, että se kestää tämän laitteen nollavirran.
Esimerkiksi 100 kVA muuntajan kokonaiskuormitusvirta on noin 140 A.
Liitetyn nauhan on voitava kuljettaa vähintään 70A (nollavirta), mikä tarkoittaa, että 25x3mm liuska riittää kuljettamaan virtaa.
Kotelon maadoitukseen käytetään pienempää nauhaa, joka voi kuljettaa 35 A:n virran edellyttäen, että kutakin kohdetta kohden käytetään 2 maadoitusaukkoa varasuojauksena. Jos yksi nauha tulee käyttökelvottomaksi korroosion vuoksi, mikä rikkoo piirin eheyden, vuotovirta kulkee toisen järjestelmän läpi ja tarjoaa suojan.
Suojaputkien lukumäärän laskeminen
Yksittäisen elektroditangon tai putken maadoitusresistanssi lasketaan seuraavasti:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Missä:
ρ=Maavastus (ohmimittari), L=elektrodin pituus (metri), D=elektrodin halkaisija (metri).
Maalaskenta (esimerkki):
Laske maadoituseristeen vastus. Sen pituus on 4 metriä ja halkaisija 12,2 mm, ominaispaino 500 ohmia.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Loki (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Yksittäisen sauvan tai putken elektrodin maadoitusresistanssi lasketaan seuraavasti:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Missä:
ρ=Maavastus (ohmimittari), L=elektrodin pituus (cm), D=elektrodin halkaisija (cm).
Määritelmämaadoitusrakenne
Sähköasennuksen maadoituksen laskenta alkaa halkaisij altaan 100 mm, 3 metriä pitkien maadoitusputkien lukumäärän määrittämisellä. Järjestelmän vikavirta on 50 KA 1 sekunnin ajan ja maadoitusvastus 72,44 ohmia.
Virrantiheys maadoituselektrodin pinnalla:
Unikko. sallittu virrantiheys I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Unikko. sallittu virrantiheys=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Yhden halkaisijan pinta-ala on 100 mm. 3 m putki=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Unikko. yhden maaputken aiheuttama virta=virrantiheys x elektrodin pinta-ala.
Max. yhden maadoitusputken johtama virta=889,419 x 0,942=838 A, Vaadittu maadoitusputken lukumäärä=Vikavirta / Max.
Vaaditun maaputken lukumäärä=50000/838=60 kappaletta.
Maadoitusputken vastus (eristetty) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Maaputken vastus (eristetty) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / Putki
60 maadoituskappaleen kokonaisvastus=7,99 / 60=0,133 ohmia.
Maaliuskavastus
Maaliuskavastus (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / paino))
Alla on esimerkki silmukan maadoituslaskelmasta.
Laske nauha, jonka leveys on 12 mm, pituus 2200 metriä,haudattu maahan 200 mm syvyyteen, maaperän ominaisvastus on 72,44 ohmia.
Maadoitusnauhan vastus (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Yllä mainitusta 60 maadoitusputken kappaleen kokonaisresistanssista (Rp)=0,133 ohmia. Ja tämä johtuu karkeasta maakaistasta. Tässä nettomaadoitusvastus=(RpxRe) / (Rp + Re)
Nettoresistanssi=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 ohmia
Maadoitusimpedanssi ja elektrodien lukumäärä ryhmää kohti (rinnakkaisliitäntä). Tapauksissa, joissa yksi elektrodi ei riitä tuottamaan vaadittua maadoitusvastusta, on käytettävä useampaa kuin yhtä elektrodia. Elektrodien välisen etäisyyden tulisi olla noin 4 m. Rinnakkaisten elektrodien yhdistetty resistanssi on monimutkainen funktio useista tekijöistä, kuten elektrodien lukumäärästä ja konfiguraatiosta. Elektrodiryhmän kokonaisresistanssi eri kokoonpanoissa:
Ra=R (1 + λa / n), jossa a=ρ / 2X3.14xRxS
Missä: S=säätövarren välinen etäisyys (metri).
λ=Alla olevassa taulukossa näkyvä kerroin.
n=elektrodien lukumäärä.
ρ=Maavastus (ohmimittari).
R=yksittäisen tangon vastus eristeessä (Ω).
| Rinnakkaiselektrodien tekijät linjassa | |
| Elektrodien lukumäärä (n) | tekijä (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3.15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Laskettaessa elektrodien maadoitus tasaisin välimatkoin onton neliön, kuten rakennuksen kehän ympärille, käytetään yllä olevia yhtälöitä λ:n arvolla, joka on otettu seuraavasta taulukosta. Kolmelle tangolle, jotka sijaitsevat tasasivuisessa kolmiossa tai L-muodostelmassa, arvo λ=1, 66
| Onttojen neliömäisten elektrodien tekijät | |
| Elektrodien lukumäärä (n) | tekijä (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Onttojen neliöiden silmukan suojamaadoituksen laskenta suoritetaan elektrodien kokonaismäärän (N)=(4n-1) kaavan mukaan. Nyrkkisääntönä on, että yhdensuuntaiset tangot on asetettava vähintään kaksi kertaa pidemmälle, jotta lisäelektrodeista saadaan täysi hyöty.
Jos elektrodien välinen etäisyys on paljon suurempi kuin niiden pituus ja vain muutama elektrodi on rinnakkain, tuloksena oleva maadoitusvastus voidaan laskea käyttämällä tavallista resistanssiyhtälöä. Käytännössä tehollinen maadoitusvastus on yleensä suurempi kuin laskettu.
Yleensä 4-elektrodinen ryhmä voi tarjota 2,5-3-kertaisen parannuksen.
8 elektrodin ryhmä antaa yleensä ehkä 5-6-kertaisen parannuksen. Alkuperäisen maadoitustangon vastus pienenee 40 % toisella linjalla, 60 % kolmannella linjalla ja 66 % neljännellä.
Elektrodilaskentaesimerkki
Maadoitustangon kokonaisresistanssin laskeminen 200 yksikköä rinnakkain, 4m välein kukin, ja jos ne on kytketty neliöön. Maadoitustanko on 4metriä ja halkaisija 12,2 mm, pintavastus 500 ohmia. Ensin lasketaan yksittäisen maadoitustangon vastus: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohmia.
Seuraavaksi maadoitustangon kokonaisvastus 200 yksikköä rinnakkain: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (rinnakkaisviiva)=136,23x (1 + 10 × 0,146) / 200)=1,67 ohmia.
Jos maadoitustanko on kytketty onttoon 200=(4N-1), Ra (tyhjällä ruudulla)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 ohmia.
Maasaskin
Kuten näet, maadoituksen laskenta on erittäin monimutkainen prosessi, se käyttää monia tekijöitä ja monimutkaisia empiirisiä kaavoja, jotka ovat vain koulutettujen insinöörien käytettävissä monimutkaisten ohjelmistojärjestelmien kanssa.
Käyttäjä voi tehdä vain karkean laskelman verkkopalveluilla, kuten Allcalc. Tarkempia laskelmia varten sinun on silti otettava yhteyttä suunnitteluorganisaatioon.
Allcalc-verkkolaskin auttaa sinua laskemaan nopeasti ja tarkasti suojamaadoituksen kaksikerroksisessa maaperässä, joka koostuu pystysuorasta maadosta.
Järjestelmäparametrien laskenta:
- Maan yläkerros on erittäin kostutettua hiekkaa.
- Ilmastokerroin- 1.
- Maan pohjakerros on erittäin kostutettua hiekkaa.
- Pystymaadoitusten lukumäärä - 1.
- Maan yläsyvyys H (m) - 1.
- Pystyleikkauksen pituus, L1 (m) - 5.
- Vaakaleikkauksen syvyys h2 (m)- 0.7.
- Liitäntänauhan pituus, L3 (m) - 1.
- Pystyleikkauksen halkaisija, D (m) - 0,025.
- Vaakaosan poikkileikkaushyllyn leveys, b (m) - 0,04.
- Sähköisen maaperän vastus (ohm/m) - 61.755.
- Yhden pystyleikkauksen vastus (Ohm) - 12.589.
- Vaakaosan pituus (m) - 1,0000.
Vaakasuuntainen maadoitusvastus (Ohm) - 202.07.
Suojamaadoitusresistanssin laskenta on valmis. Kokonaisvastus sähkövirran etenemiselle (Ohm) - 11.850.
Maa on yhteinen viitepiste monille sähköjärjestelmän jännitelähteille. Yksi syy siihen, miksi maadoitus auttaa pitämään ihmisen turvassa, on se, että maa on maailman suurin johdin ja ylimääräinen sähkö kulkee aina pienimmän vastuksen polkua. Maadoittamalla kodin sähköjärjestelmän ihminen päästää virran maahan, mikä säästää hänen ja muiden hengen.
Ilman kunnolla maadoitettua kodin sähköjärjestelmää käyttäjä vaarantaa kodinkoneiden lisäksi myös henkensä. Siksi jokaisessa talossa ei tarvitse vain luoda maadoitusverkkoa, vaan myös seurata sen suorituskykyä vuosittain erityisillä mittauslaitteilla.
