Een van die belangrikste redes vir die berekening van aarding en installasie is dat dit mense, toestelle in die huis teen oorspanning beskerm. As weerlig skielik 'n huis tref of om een of ander rede 'n kragstuwing in die netwerk is, maar terselfdertyd is die elektriese stelsel geaard, sal al hierdie oortollige elektrisiteit in die grond gaan, anders sal daar 'n ontploffing wees wat alles kan vernietig in sy pad.
Elektriese beskermingstoerusting
Groei in elektrisiteitsverbruik in alle lewensareas, by die huis en by die werk, vereis duidelike veiligheidsreëls vir menselewe. Talle nasionale en internasionale standaarde beheer die vereistes vir die konstruksie van elektriese stelsels om die veiligheid van mense, troeteldiere en eiendom te verseker wanneer elektriese toestelle gebruik word.
Elektriese beskermingstoerusting wat tydens die konstruksie van residensiële en openbare geboue geïnstalleer is, moet gereeld nagegaan word om betroubare werking vir baie jare te verseker. Oortredings van veiligheidsreëls in elektriese stelsels kan negatiewe gevolge hê: lewensbedreiging van mense, vernietiging van eiendom ofbedrading vernietiging.
Veiligheidsregulasies stel die volgende boonste perke vir veilige menslike kontak met lewendige oppervlaktes: 36 VAC in droë geboue en 12 VAC in nat areas.
Aardingstelsel
Aardingstelsel is 'n absoluut noodsaaklike tegniese toerusting vir elke gebou, so dit is die eerste elektriese installasie-komponent wat in 'n nuwe fasiliteit geïnstalleer word. Die term aarding word in elektriese ingenieurswese gebruik om elektriese komponente doelgerig aan die aarde te koppel.
Beskermende aarding beskerm mense teen elektriese skok wanneer hulle aan elektriese toerusting raak in die geval van 'n fout. Maste, heinings, nutsdienste soos waterpype of gaspypleidings moet met 'n beskermende kabel verbind word deur aan 'n terminaal of grondstaaf te koppel.
Probleme met funksionele beskerming
Funksionele aarding verskaf nie veiligheid soos die naam aandui nie, maar dit skep ononderbroke werking van elektriese stelsels en toerusting. Funksionele aarding versprei strome en geraasbronne na aardtoetsadapters, antennas en ander toestelle wat radiogolwe ontvang.
Hulle bepaal die gemeenskaplike verwysingspotensiale tussen elektriese toerusting en toestelle en voorkom sodoende verskeie wanfunksies in private huise, soos TV of lig wat flikker. Funksionele aarding kan nooit beskermende take verrig nie.
Alle vereistes vir beskerming teen elektriese skok kan in nasionale standaarde gevind word. Die vestiging van 'n beskermende aarde is noodsaaklik en geniet daarom altyd voorrang bo funksioneel.
Uitelike weerstand van beskermende toestelle
In 'n stelsel wat veilig is vir mense, moet beskermende toestelle werk sodra die foutspanning in die stelsel 'n waarde bereik wat vir hulle gevaarlik kan wees. Om hierdie parameter te bereken, kan jy bogenoemde spanningslimietdata gebruik, kies die gemiddelde waarde U=25 VAC.
Resstroomstroombrekers wat in woongebiede geïnstalleer is, sal normaalweg nie na die aarde uitskakel voordat die kortsluitstroom 500 mA bereik nie. Daarom, volgens Ohm se wet, met U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohm. Daarom, om die veiligheid van mense en eiendom voldoende te beskerm, moet die aarde 'n weerstand van minder as 50 ohm hê, of R earth<50.
Elektrodebetroubaarheidsfaktore
Volgens staatstandaarde kan die volgende elemente as elektrodes beskou word:
- vertikaal ingevoegde staalpale of pype;
- horisontaal gelê staalstroke of drade;
- ingeboude metaalplate;
- metaalringe om fondamente geplaas of in fondamente ingebed.
Waterpype en ander ondergrondse staalingenieursnetwerke (indien daar ooreenkoms met die eienaars is).
Betroubare aarding met weerstand minder as 50 ohm hang van drie faktore af:
- Landuitsig.
- Tipe en grondweerstand.
- Grondlynweerstand.
Die berekening van die grondtoestel moet begin met die bepaling van die weerstand van die grond. Dit hang af van die vorm van die elektrodes. Aardweerstand r (Griekse letter Rho) word uitgedruk in ohm-meters. Dit stem ooreen met die teoretiese weerstand van 'n 1 m-grondsilinder2, waarvan die deursnit en hoogte 1 m is. word hoër). Grondweerstandsvoorbeelde in Ohm-m:
- moerasagtige grond van 1 tot 30;
- lose grond van 20 tot 100;
- humus van 10 tot 150;
- kwartssand van 200 tot 3000;
- sagte kalksteen van 1500 tot 3000;
- grasgrond van 100 tot 300;
- rotsagtige land sonder plantegroei - 5.
Installasie van grondtoestel
Die grondlus is gemonteer vanaf 'n struktuur wat bestaan uit staalelektrodes en verbindingstroke. Na onderdompeling in die grond word die toestel met 'n draad of 'n soortgelyke metaalstrook aan die huis se elektriese paneel gekoppel. Grondvog beïnvloed die plasingsvlak van die struktuur.
Daar is 'n omgekeerde verband tussen staaflengte en grondwatervlak. Die maksimum afstand vanaf die konstruksieterrein wissel van 1 m tot 10 m. Elektrodes vir grondberekening moet die grond onder die grondvrieslyn binnegaan. Vir kothuise word die stroombaan met metaalprodukte gemonteer: pype, gladde versterking, staalhoek, I-balk.
Hulle vorm moet aangepas word vir diep ingang in die grond, die deursnee-area van die versterking is meer as 1,5 cm2. Die versterking word in 'n ry of in die vorm van verskillende vorms geplaas, wat direk afhang van die werklike ligging van die terrein en die moontlikheid om 'n beskermende toestel te monteer. Die skema rondom die omtrek van die voorwerp word dikwels gebruik, maar die driehoekige aardingsmodel is steeds die algemeenste.
Ondanks die feit dat die beskermende stelsel onafhanklik gemaak kan word deur die beskikbare materiaal te gebruik, koop baie huisbouers fabrieksstelle aan. Alhoewel hulle nie goedkoop is nie, is hulle maklik om te installeer en duursaam in gebruik. Tipies bestaan so 'n stel uit koperbedekte elektrodes van 1 m lank, toegerus met 'n skroefdraadverbinding vir montering.
Totale streepberekening
Daar is geen algemene reël vir die berekening van die presiese aantal gate en afmetings van die grondstrook nie, maar die afvoer van die lekstroom is beslis afhanklik van die deursnee-area van die materiaal, dus vir enige toerusting, word die grootte van die grondstrook bereken op die stroom wat deur hierdie strook gedra sal word.
Om die grondlus te bereken, word die lekstroom eers bereken en die strookgrootte word bepaal.
Vir meeste elektriese toerusting soos transformator,dieselgenerator, ens., moet die grootte van die neutrale grondstrook sodanig wees dat dit die neutrale stroom van hierdie toerusting kan hanteer.
Byvoorbeeld, vir 'n 100kVA-transformator is die totale lasstroom ongeveer 140A.
Die gekoppelde strook moet ten minste 70A (neutrale stroom) kan dra, wat beteken dat 'n 25x3mm strook voldoende is om die stroom te dra.
'n Kleiner strook word gebruik om die omhulsel te aard, wat 'n stroom van 35 A kan dra, mits 2 aardputte vir elke voorwerp as 'n rugsteunbeskerming gebruik word. As een strook onbruikbaar word as gevolg van korrosie, wat die integriteit van die stroombaan breek, vloei die lekstroom deur die ander stelsel, wat beskerming bied.
Berekening van die aantal beskermingspype
Die aardweerstand van 'n enkele elektrodestaaf of buis word bereken volgens:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Waar:
ρ=Grondweerstand (ohmmeter), L=Elektrodelengte (meter), D=Elektrodedeursnee (meter).
Grondberekening (voorbeeld):
Bereken die weerstand van die grond-isolerende staaf. Dit het 'n lengte van 4 meter en 'n deursnee van 12,2 mm, 'n soortlike gewig van 500 ohm.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Die aardweerstand van 'n enkele staaf of buiselektrode word soos volg bereken:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Waar:
ρ=Grondweerstand (ohmmeter), L=Elektrodelengte (cm), D=Elektrodedeursnee (cm).
Definisiegrondstruktuur
Berekening van die aarding van 'n elektriese installasie begin met die bepaling van die aantal aardpype met 'n deursnee van 100 mm, 3 meter lank. Die stelsel het 'n foutstroom van 50 KA vir 1 sekonde en 'n grondweerstand van 72,44 ohm.
Stroomdigtheid by die oppervlak van die aardelektrode:
Poppy. toelaatbare stroomdigtheid I=7.57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Poppy. toelaatbare stroomdigtheid=7.57 × 1000 / (√72.44X1)=889.419 A / m2
Die oppervlakte van een deursnee is 100 mm. 3m pyp=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Poppy. stroom wat deur een grondpyp afgelei word=Stroomdigtheid x Elektrode-oppervlakte.
Maks. stroom afgelei deur een aardpyp=889.419x 0.942=838A, Aantal aardpyp benodig=Foutstroom / Maks.
Aantal grondpyp benodig=50000/838=60 stukke.
Aardpypweerstand (geïsoleer) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Grondpypweerstand (geïsoleer) R=100 × 72.44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7.99 Ω / Pyp
Totale weerstand van 60 stukke grond=7.99 / 60=0.133 Ohm.
Grondstrookweerstand
Grondstrookweerstand (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
'n Voorbeeld van lusgrondingsberekening word hieronder gegee.
Bereken 'n strook 12 mm breed, 2200 meter lank,begrawe in die grond op 'n diepte van 200 mm, is die grondweerstandigheid 72,44 ohm.
Grondstrookweerstand (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Van bogenoemde totale weerstand van 60 stukke aardpype (Rp)=0.133 ohm. En dit is as gevolg van die growwe grondstrook. Hier netto aardweerstand=(RpxRe) / (Rp + Re)
Netto weerstand=(0.133 × 0.05) / (0.133 + 0.05)=0.036 Ohm
Grondimpedansie en aantal elektrodes per groep (parallelle verbinding). In gevalle waar een elektrode onvoldoende is om die vereiste aardweerstand te verskaf, moet meer as een elektrode gebruik word. Die skeiding van die elektrodes moet ongeveer 4 m wees. Die gekombineerde weerstand van die parallelle elektrodes is 'n komplekse funksie van verskeie faktore soos die aantal en konfigurasie van die elektrode. Totale weerstand van 'n groep elektrodes in verskillende konfigurasies volgens:
Ra=R (1 + λa / n), waar a=ρ / 2X3.14xRxS
Waar: S=Afstand tussen verstelstang (meter).
λ=Faktor getoon in die tabel hieronder.
n=Aantal elektrodes.
ρ=Grondweerstand (Ohmmeter).
R=Weerstand van 'n enkele staaf in isolasie (Ω).
| Faktore vir parallelle elektrodes in lyn | |
| Aantal elektrodes (n) | Factor (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 |
Om die aarding te bereken van elektrodes wat eweredig om 'n hol vierkant gespasieer is, soos die omtrek van 'n gebou, word die bogenoemde vergelykings gebruik met 'n waarde van λ geneem uit die volgende tabel. Vir drie stawe wat in 'n gelyksydige driehoek of in 'n L-formasie geleë is, is die waarde λ=1, 66
| Faktore vir hol vierkantige elektrodes | |
| Aantal elektrodes (n) | Factor (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 |
Berekening van lus beskermende aarding vir hol vierkante word uitgevoer volgens die formule van die totale aantal elektrodes (N)=(4n-1). Die duimreël is dat parallelle stawe minstens twee keer so lank gespasieer moet wees om die bykomende elektrodes ten volle te benut.
As die skeiding van die elektrodes baie groter is as hul lengte, en slegs 'n paar elektrodes is parallel, dan kan die gevolglike aardweerstand bereken word deur gebruik te maak van die gewone vergelyking vir weerstand. In die praktyk sal die effektiewe aardweerstand gewoonlik hoër wees as die berekende een.
Tipies kan 'n 4-elektrode-skikking 2,5-3 keer verbetering bied.
'n Skikking van 8 elektrodes gee gewoonlik 'n verbetering van miskien 5-6 keer. Die weerstand van die oorspronklike grondstaaf sal verminder word met 40% vir die tweede lyn, 60% vir die derde lyn, 66% vir die vierde.
Elektrodeberekeningvoorbeeld
Bereken die totale weerstand van 'n grondstaaf 200 eenhede in parallel, met 4m intervalle elk, en as hulle in 'n vierkant verbind is. Die grondstaaf is 4meter en 'n deursnee van 12,2 mm, oppervlakweerstand 500 ohm. Eerstens word die weerstand van 'n enkele grondstaaf bereken: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohm.
Volgende, die totale weerstand van die grondstaaf in die hoeveelheid van 200 eenhede in parallel: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (parallelle lyn)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
As die grondstaaf aan 'n hol area 200=(4N-1) gekoppel is, Ra (op 'n leë vierkant)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Grondsakrekenaar
Soos jy kan sien, is die berekening van begronding 'n baie komplekse proses, dit gebruik baie faktore en komplekse empiriese formules wat slegs beskikbaar is vir opgeleide ingenieurs met komplekse sagtewarestelsels.
Die gebruiker kan slegs 'n rowwe berekening maak deur aanlyndienste, byvoorbeeld Allcalc, te gebruik. Vir meer akkurate berekeninge moet jy steeds die ontwerporganisasie kontak.
Allcalc aanlyn sakrekenaar sal jou help om vinnig en akkuraat die beskermende begronding in 'n tweelaaggrond wat uit 'n vertikale grond bestaan, te bereken.
Berekening van stelselparameters:
- Die boonste laag grond is hoogs bevogtigde sand.
- Klimaatskoëffisiënt- 1.
- Die onderste laag grond is hoogs bevogtigde sand.
- Aantal vertikale grondings - 1.
- Bogronddiepte H (m) - 1.
- Vertikale seksielengte, L1 (m) - 5.
- Diepte van die horisontale seksie h2 (m)- 0,7.
- Verbindingstrooklengte, L3 (m) - 1.
- Diameter van die vertikale snit, D (m) - 0,025.
- Breedte van die horisontale seksie rak, b (m) - 0,04.
- Elektriese grondweerstand (ohm/m) - 61,755.
- Weerstand van een vertikale gedeelte (Ohm) - 12.589.
- Lengte van die horisontale gedeelte (m) - 1,0000.
Horizontale aardingsweerstand (Ohm) - 202.07.
Berekening van die beskermende aardweerstand is voltooi. Die totale weerstand teen die voortplanting van elektriese stroom (Ohm) - 11,850.
Grond verskaf 'n gemeenskaplike verwysingspunt vir baie spanningsbronne in 'n elektriese stelsel. Een van die redes waarom aarding help om 'n mens veilig te hou, is dat die aarde die grootste geleier in die wêreld is, en oormaat elektrisiteit neem altyd die pad van die minste weerstand. Deur die elektriese stelsel by die huis te aard, laat 'n persoon toe dat die stroom in die grond ingaan, wat sy lewe en die lewens van ander red.
Sonder 'n behoorlik geaarde elektriese stelsel by die huis, stel die gebruiker nie net huishoudelike toestelle in gevaar nie, maar ook hul lewens. Daarom is dit in elke huis nodig om nie net 'n grondnetwerk te skep nie, maar ook om die werkverrigting daarvan jaarliks te monitor met behulp van spesiale meetinstrumente.
