Устройство защитного заземления. Как сделать надёжный контур?
Здравствуйте, уважаемые друзья!
Если сравнить те требования электробезопасности, которые применялись к промышленным и бытовым электроприборам несколько лет назад, и современные безопасные нормы, то можно заметить существенные различия.
Не будем далеко залазить в дебри, а посмотрим конкретные примеры, чтобы обычной домохозяйке стало понятно. Ведь это касается каждого (микроволновка и холодильник есть у всех). Многие просто не обращают на эту тему внимания, а зря.
Томить долго не буду. В этой статье рассмотрим устройство защитного заземления, что оно собой представляет, для чего нужно и как его сделать своими руками. Итак, поехали…
Из этой статьи вы узнаете:
Назначение защитного заземления
Уже из самого названия понятно, что цель заземления – это защита человека от поражения электрическим током. Где он (ток) может появиться? На всех металлических частях и корпусах различных электроприборов, которые работают от электричества. Но, скажите Вы, сейчас такие хорошие изоляционные материалы, высокие технологии и т. д. И будете правы. Но не стоит забывать и случайности, которые в нашей жизни происходят довольно часто.
Простой пример из нашего быта. Представьте обыкновенную небольшую духовку для приготовления курочки, тортиков, выпечки. Она имеет, как и многие бытовые приборы (холодильник, боллер, микроволновка, насос и т.д.) металлический корпус. Со временем изоляция на проводах может разрушиться, подплавиться или просто отгорит какой-нибудь провод. Причин много: длительное время эксплуатации, высокая температура, вибрация, заводской брак, нарушение правил эксплуатации прибора и многое другое.
Этот «голый провод», находящийся под напряжением может случайно оказаться на металлическом корпусе, значит, он весь окажется под напряжением (корпус). Что может произойти в данном случае? Может быть короткое замыкание, и тогда автоматика просто отключит электричество. А может ничего не произойти, всё будет работать до тех пор, пока человек не затронет корпус духовки.
Итак, для чего делают заземление, думаю понятно. Не случайно в любой бытовой технике питающие провода выполнены трёхжильным проводом и вилка имеет заземляющую клемму. Кстати, требования к электропроводке, сейчас значительно изменились, и для питания любых приборов применяют только трёхжильный провод. Одним словом — наличие защитного заземления обязательно. Если раньше двух жил проводов (фаза и нуль) в электропроводке дома или квартиры было достаточно, то сейчас уже «такое безобразие» монтировать нельзя. Наличие «земли» обязательное и нужное требование. Даже светильники для бани имеют на клемнике заземляющий провод, подключенный к корпусу.
Устройство защитного заземления
Начнём с определения, выскажусь простыми словами без электрических терминов и определений. Защитное заземление – это преднамеренное (специальное) соединение электрическим проводом металлического корпуса бытового прибора и заземляющего контура (заземлителя). В нормальном состоянии этот корпус находиться под напряжением никогда не должен. А если уже случится непредвиденное, то электрический заряд уйдёт в землю при помощи заземления.
Почему именно в землю? Тут уже действуют элементарные законы физики. Любой электрический заряд «стремится куда-то уйти». И лучшее место для этого «куда-то» — это наша с Вами планета Земля. Простой пример – железная дорога. Трамвай или электровоз, проводя через свои электродвигатели ток, уводит его через рельсы именно в землю. Это закон нашей природы, от него никуда не деться, а надо грамотно использовать.
Устроено защитное заземление довольно просто. Схема работы примерно такая: бытовой прибор (потребитель электроэнергии) → электрический проводник → заземляющий контур.
В качестве электрического проводника могут быть провода, железные конструкции, металлические ленты и так далее. Многие, наверно, видели узкие металлические ленты, которые спускаются со зданий и уходят в землю. Часто их можно встретить на больницах, школах, садах. Это потому, что современные требование к медицинской аппаратуре, оргтехнике, устройствам пищеприготовления очень высоки, и нарушать их никак нельзя.
Элементарный заземляющий контур представляет собой железный штырь, вбитый в землю. Через него случайный ток будет уходить в землю. Ещё заземляющими контурами могут быть естественные сооружения. К ним можно отнести металлические трубопроводы, отдельные железные фрагменты зданий и их фундаментов, какие-то железобетонные конструкции и прочие схожие объекты. Главное – чтобы они удовлетворяли определённым требованиям. Какие эти требования, тем более цифры – рассматривать пока не будем.
С назначением и устройством защитного заземления понятно. Теперь перейдём к следующему вопросу — как сделать заземляющий контур своими руками.
Монтаж защитного заземления своими руками
Вообще, качество защитного заземления напрямую зависит от грунта. Например, сложно сделать хорошее заземление на камнях. Здесь нужно создать «надёжный контакт» с землёй, что в данном случае очень проблематично. Но и здесь существуют свои методы и разработки, которые рассматривать не будем. Просто затронем обычный житейский вариант.
Самые подходящие почвы для надёжного контура заземления – это суглинок, глина и торф. На песчанике устроить хорошее заземление гораздо сложнее. Не маловажным показателем будет глубина залегания грунтовых вод. Чем выше грунтовые воды, тем лучше будет заземление. Как известно, вода отличный проводник электричества, поэтому, она играет важную роль в данном вопросе.
Для изготовления надёжного заземляющего контура Вашей бани или дома нужно выбрать примерно в метре от фундамента, влажное тенистое место возле постройки. Людям здесь ходить нежелательно, можно организовать цветник с тенелюбивыми растениями. После этого выкапывается траншея в виде периметра треугольника шириной на штык лопаты. Глубину выбираем в зависимости от грунта. Чем суше и каменистее почва – тем глубже копаем. Но в среднем углубляться следует не меньше полуметра.
Приготовив траншеи, переходим к заземлителям. В их роли могут быть использованы железные трубы, уголки, швеллера, металлические прутья и арматура. Конечно, стеклопластиковая арматура здесь применяться не может, так как является идеальным диэлектриком. Более продвинутый вариант – специальные электроды из стали или меди, которые изготавливают именно для этих целей. В этом видео как раз рекламный ролик этой темы.
Отрезав выбранный или имеющийся материал длиной примерно 2 метра, забиваем заземлители в грунт по углам приготовленного треугольника. Затем при помощи сварки или специальных зажимов (плашек) соединяем забитые уголки или электроды между собой. В роли соединителя лучше всего применить металлическую полосу.
Если соединения происходят при помощи сварки, то эти места очищаются от шлака и прокрашиваются суриком. Только не стоит красить все металлические части, это значительно ухудшит результат. Цель этой работы – создать большую площадь соприкосновения металлических частей с землёй. Чем больше будет площадь, тем лучше. Электрическое сопротивление при этом значительно снизится. Чего мы и добиваемся.
Следующий этап – проводом (лучше голым) соединяем сделанный заземляющий контур с заземляющей шиной в электрическом распределительном щите дома или бани. Сечение провода лучше взять 16 мм 2 или больше. Соединяем с помощью болтовых соединений: для лучшего контакта целесообразно воспользоваться наконечниками. Если вводной щит металлический – его также заземляем через специальный болт. Это делается обязательно.
После того, как заземляющий контур смонтирован и подключен к сборке, можно его немного засыпать землёй, посыпать обычной поваренной солью, полить водой и хорошо утрамбовать. Соль и вода создадут наименьшее электрическое сопротивление между грунтом и контуром. Затем вся траншея засыпается остатками земли и выравнивается.
На этом монтаж защитного заземления можно считать законченным. Если всё сделано правильно, то при замерах, сопротивление контура не должно превышать 4 Ом. Но этого, как правило, никто никогда не делает. Существуют фирмы, которые занимаются электрическими замерами, но цены на эти услуги ощутимо «кусаются». Так что лучший вариант – всё устройство защитного заземления сделать самостоятельно и правильно, соблюдая те моменты, которые описаны выше.
Если вы живёте в частном доме, планируете его постройку или покупку, то рекомендуем сразу позаботиться о безопасности использования бытовых электроприборов. Бытовой техники с каждым годом становится всё больше, стоит она недёшево — и поневоле приходится задумываться о её сохранности. В условиях постоянно повышающейся нагрузки и не всегда удовлетворительного состояния линий электропередач устройство заземления является гарантом безопасности в доме и безаварийной работы бытовых приборов.
Для чего нужно заземление
Первоочерёдная задача заземления — электробезопасность человека. При нарушении изоляции или непосредственном прикосновении к токонесущим частям правильно выполненное заземление приведёт к срабатыванию УЗО (устройство защитного отключения) и отключению повреждённого оборудования.
Заземление также служит для обеспечения нормального функционирования электроприборов. Стиральная машина, духовка и микроволновка на задней стороне корпуса имеют специальные зажимы для подключения заземления. Это позволяет снизить тепловую нагрузку на изоляцию духовки, уберечь корпус стиральной машины от токов утечки, снизить вредное излучение микроволновой печи до допустимого уровня.
Если заземление сделано на совесть, с выполнением всех требований и обеспечением надёжного контакта в местах соединений, то его вполне можно использовать для молниезащиты. Для этого необходимо защитный молниеотвод соединить с заземлением. Особенно актуально это в частных домах, построенных из дерева.
Какой вид контура заземления выбрать
Металлическая сварная конструкция, постоянно находящаяся в земле на определённой глубине, называется контуром заземления. Он предназначен для отвода тока утечки в землю, выравнивания при коммутационном или атмосферном перенапряжении в электрической сети, снижения напряжения до безопасных величин при попадании оголённого провода на корпус бытового прибора.
В качестве контура заземления можно использовать железобетонные или металлические опоры, а также трубопровод в земле. Но эти варианты заземления крайне не надёжны. При их использовании тяжело обеспечить хорошее контактное соединение, а возникающие электрохимические процессы могут разрушить сам трубопровод.
Вариантов исполнения контуров заземления много: от штырей, расположенных по периметру всего дома, до современных модульных. Не будем разбирать каждый в отдельности, а сразу остановимся на одном — контуре заземления в виде равностороннего треугольника. В процессе эксплуатации этот вариант зарекомендовал себя только с положительной стороны: он надёжен и прост в исполнении, сделать такой контур заземления своими руками не составит особого труда.
Из чего состоит заземление
Заземление — преднамеренное соединение нетоковедущей точки электроустановки с заземлителем. В состав элементов системы заземления входит:
В качестве материала для заземлителей удобнее всего выбрать отрезки металлического круга или уголка. Их длина зависит от расчётной глубины промерзания в данном регионе, однако составляет не менее 2 м. В виде исключения можно взять металлические трубы со сплюснутыми концами. Арматуру использовать не рекомендуется — калёная поверхность арматуры меняет распределение тока в земле, быстро подвергается коррозии и разрушается.
Полосы для металлосвязи следует выбирать толщиной не менее 4 мм. Их длина должна быть достаточной для соединения заземлителей в единый контур заземления и прокладки участка общей металлосвязи до фундамента дома.
Что необходимо для устройства заземления
Устройство заземления — задача не сложная, но требующая приличного объёма земляных работ и умения пользоваться сварочным аппаратом. Далее мы рассмотрим, как сделать контур заземления 380 В своими руками. Для его изготовления нам понадобятся:
Этапы монтажа контура заземления
Устройство контура состоит из нескольких этапов. Для облегчения понимания процесса и получения исчерпывающих инструкций подробно разберём каждый. Подготовив все инструменты и материал, можно приступать к первому этапу — земляным работам.
Земляные работы
Отступаем от отмостки фундамента дома на расстояние полутора метров или более и размечаем место для выкапывания траншеи. Траншея должна быть в виде равностороннего треугольника со стороной 1 м. Глубина траншеи — 70-80 см, ширина — примерно 50 см. Такая широкая траншея нужна для удобства проведения последующих сварочных работ.
Выбираем грунт лопатой на необходимые глубину и ширину. Если в выбранном месте земля постоянно влажная (например, с северной стороны дома), то глубину траншеи можно уменьшить до 50 см. По окончании рытья траншеи от её ближайшего угла до фундамента дома необходимо также выкопать ров произвольной ширины, глубина рва — такая же, как и у траншеи.
Забиваем стержни заземлителей
По углам подготовленной траншеи на расстоянии 1 м друг от друга забиваем с помощью кувалды стержни заземлителей. Для облегчения этого этапа работ рекомендуется заострить забиваемый в землю конец с помощью болгарки, а на конец, по которому наносятся удары кувалдой, наварить специальную площадку.
Длина забиваемых кольев должна рассчитываться исходя из расчётной глубины промерзания по региону с учётом глубины выкопанной траншеи. Забиваемый в землю конец кола должен быть на 60-100 см ниже глубины промерзания.
Заземлители должны погружаться в ненасыпной грунт, поэтому предварительное выбуривание отверстий под колы можно сделать только в крайнем случае. Для облегчения сварочных работ заземлители до конца забивать не надо. Вполне достаточно будет оставить торчащий из земли конец длиной 20 см.
Монтаж контура заземления
Монтаж контура является самой ответственной частью устройства заземления. От качества проведённых сварочных работ зависит вся работа защиты в целом. Если есть навыки и необходимое оборудование, можно провести сварочные работы своими руками. В противном случае придётся обратиться за помощью к специалисту.
Забитые штыри заземлителей при помощи сварки соединяются между собой металлическими полосами в единый неразрывный контур. Качество сварного шва должно быть на высоком уровне. Отрезок полосы до фундамента дома укладывается на дно рва, один его конец приваривается к контуру, второй — подгибается и выпускается наружу (выше уровня земли). Затем на этот конец приваривается болт для присоединения линейной связи с распределительным щитком.
Важно! Подменять сварку резьбовыми соединениями в месте крепления элементов контура категорически не рекомендуется. Конструкция на резьбовых соединениях крайне ненадёжна и не способна должным образом обеспечить защиту электросети частного дома.
Проверка контура
Для проверки эффективности контура нет острой необходимости вызывать специальные измерительные лаборатории — есть более простой и надёжный способ. Берём обыкновенную переноску с лампочкой, один её конец подсоединяем на фазу (в своём доме это удобнее сделать на автомате в электрощите), а второй прикручиваем на приваренный болт контура. Подаём напряжение: если лампочка светит тускло — соединения контура требуется переварить, если лампа светит ярко — контур эффективен.
После проверки контура траншеи можно засыпать ранее выкопанным грунтом. Предварительно можно покрыть сварные элементы контура антикоррозийным составом. Красить подземные фрагменты контура нельзя: краска снижает токопроводимость между металлическими элементами и землёй.
Соединение контура заземления с распределительным щитком
Если присоединение проводника на контуре можно сделать своими руками, то при работах в электрощите лучше пригласить квалифицированного специалиста. Потому что, помимо установки заземляющей шины и присоединения проводника линейной связи, потребуется также целый спектр работ по монтажу и наладке системы заземления.
Так что оставим этот этап работы профессионалам и займёмся обеспечением гидроизоляции металлосвязи. Согласно ПУЭ (Правилам устройства электроустановок) участок металлосвязи, находящийся на открытом воздухе, должен быть ограждён от попадания осадков. Тем более, если на нём имеется резьбовое соединение. Поэтому нужно проявить фантазию и обеспечить выполнение требований ПУЭ в отношении смонтированного участка полосы с приваренным болтом.
Правильно смонтированное и отлаженное заземление в частном доме принесёт много пользы: обеспечит в связке с УЗО электробезопасность всех членов семьи, поможет многим бытовым приборам эффективно функционировать, избавит компьютеры и оргтехнику от частых зависаний, увеличит скорость интернета. Кроме всего этого, исправное заземление убережёт электросеть от скачков напряжения, а дом от прямого попадания молнии.