Изготовление заземления: Упс… Кажется такой страницы нет на сайте

Устройство заземления. Виды и особенности. Правила и монтаж

Большая часть домов в нашей стране оснащена системой электропередач, не имеющей заземления, по старому образцу. Необходимо помнить, что работа современных бытовых устройств без наличия заземляющего контура способствует возникновению в их деятельности различных неисправностей, и, как следствие, выходу из строя. Владельцам домов приходится самостоятельно производить устройство заземления, которое необходимо для создания электробезопасности.

Для чего нужно устройство заземления

Основной задачей заземления является отключение напряжения сети при возникновении утечки тока. Это может быть выражено в виде прикосновения человека к токоведущим частям, повреждения изоляции электрических проводов. Другой, не менее важной функцией заземления является создание нормальных условий для работы бытовых электрических устройств.

Некоторые устройства требуют кроме заземляющего контакта в розетке, еще и прямого подключения к шине заземления. Для этого имеются специальные зажимы.

Например, микроволновая печь может создавать фон, опасный для человека, если ее не подключить напрямую к заземляющей шине. На задней стенке корпуса печи может находиться специальная клемма для заземления. А если прикоснуться влажными руками к стиральной машине без заземления, то руки может неприятно щипать. Решить эту проблему можно только, подключив «землю» на корпус стиральной машины. С электрической духовкой ситуация похожа на предыдущие случаи.

Также своеобразно реагирует на наличие заземления бытовой компьютер. Если сделать заземление на корпус системного блока, то может повыситься скорость Интернета, и исчезнут всевозможные зависания.

Не менее важным является устройство заземления в частных домах. Тем более, если дом деревянный. Все дело в возможных ударах молнии. На частных усадьбах много различных частей, которые притягивают молнии: скважины, трубы, колодцы и т. д. При отсутствии молниеотвода и контура заземления, удар молнии с большой вероятностью может привести к пожару. Обычно в сельской местности нет пожарной части, или она удалена, поэтому жилые и подсобные помещения могут пострадать или полностью выгореть за короткий срок. Вместе с заземлением рекомендуется выполнять устройство молниеотвода.

Правила устройство заземления

Искусственные системы заземления используют в случаях, когда естественные элементы заземления не удовлетворяют правилам. В качестве естественных элементов могут служить водопроводные стальные трубы, находящиеся в земле, артезианские скважины, элементы зданий из металла, соединенные с землей и т.п.

Запрещается применять бензопроводы, нефтепроводы и газопроводные трубы в виде естественных заземлителей.

Для самодельных элементов заземления рекомендуется использовать металлический уголок 50 х 50 мм, в длину 3 метра. Эти отрезки забивают в землю в траншее, имеющей глубину 0,7 метра. При этом оставляют 10 см отрезков над дном. К ним приваривают проложенный в траншее стальной пруток диаметром от 10 до 16 мм, либо стальную полосу аналогичного сечения по всему контуру объекта.

По правилам в электрических установках до 1000 вольт сопротивление контура заземления должно быть не выше 4 Ом. Для установок более 1000 вольт сопротивление заземления должно быть не выше 0,5 Ом.

Варианты и особенности

Всего существует 6 систем заземления, но в частных постройках используется чаще всего 2 схемы: TN — C — S и TT. В последнее время популярна первая из этих систем. В ней имеется глухозаземленная нейтраль. Шина РЕ и нейтраль N проводится одним проводом РЕN, на входе в здание устройство заземления разделяется на отдельные ветки.

В такой схеме защита осуществляется электрическими автоматами, при этом не обязательно монтировать устройства защитного отключения. Недостатком такой схемы можно назвать следующий момент. Если повреждается проводник РЕN между подстанцией и домом, то на шине заземления в доме возникнет напряжение фазы. При этом оно не отключается никакой защитой. В связи с этим правила требуют обязательное наличие механической защиты проводника РЕN, и резервное заземление на столбах через каждые 200 метров.

Однако, в селах электрические сети в основном не удовлетворяют этим требованиям. Поэтому целесообразно применять схему ТТ. Эту схему лучше применять для отдельных построек, имеющих грунтовый пол, так как есть вероятность прикосновения сразу к заземлению и грунту, что опасно при схеме TN – C — S.

Отличие состоит в том, что «земля» идет на щит от индивидуального заземления, а не от подстанции. Эта система более устойчива к возникновению повреждений защитного проводника, но требует обязательной установки устройства защитного отключения. Иначе не будет защиты от удара током. Поэтому правила называют такую схему резервной.

Монтаж заземления

Устройство заземления существует двух видов, отличающиеся способом монтажа и свойствами материалов. Один вид состоит из модульной штыревой конструкции заводского исполнения с несколькими электродами, а второй вид выполняется самостоятельно из кусков металлопроката. Эти виды отличаются заглубленными частями, а надземная часть и проводники аналогичны друг другу.

Устройство заземления приобретенное в торговой сети, имеет свои преимущества:

• Продается комплектом, элементы набора разработаны специалистами с соблюдением всех требований правил, изготовлены на заводском оборудовании.
• Не требуются сварочные работы, и почти не нужны земляные работы.
• Дает возможность углубиться в землю на значительную глубину с получением малого сопротивления всего устройства заземления.

Устройство заземления заводского исполнения имеет недостаток это высокая стоимость набора.

Материалы и инструменты

Заземлители, изготовленные самостоятельно, должны быть выполнены из оцинкованного металлопроката: прутка, уголка, либо трубы.

Купленные наборы состоят из омедненных штырей с резьбой. Они соединяются муфтами из латуни. Провод заземления соединяется со штырем зажимом из нержавейки с применением специальной пасты. Заземлители запрещается смазывать или окрашивать.

При выборе сечения проката необходимо учесть тот факт, что при воздействии коррозии со временем сечение уменьшится.

Наименьшие сечения проката выбираются:

• Оцинкованный пруток – 6 мм.
• Пруток из металла без покрытия – 10 мм.
• Прямоугольный прокат – 48 мм².

Штыри соединяют полосой, проволокой или уголком. Ими подводят заземление до электрического щита. Размеры соединяющего проката: пруток – диаметром 5 мм, прямоугольный профиль – 24 мм².

Сечение провода заземления в здании не должно быть меньше сечения провода фазы. К этим проводникам имеются требования по диаметру жил:

• Алюминиевый без изоляции – 6 мм.
• Медный без изоляции – 4 мм.
• Изолированный алюминиевый – 2,5 мм.
• Изолированный медный – 1,5 мм.

Для соединения всех проводников заземления нужно применять заземляющие шины, выполненные из электротехнической бронзы. По схеме ТТ элементы щита крепятся на стенку ящика.

Заземлители, изготовленные самостоятельно, забивают в землю кувалдой, а заводские элементы с помощью отбойного молотка. В обоих вариантах целесообразно использовать стремянку. Прокат из черного металла сваривается ручной сваркой.

Земляные работы

Заземлители располагают от фундамента на расстоянии 1 метра. Размечается контур заземления в виде треугольника, окружности или линии. Расстояние между штырями должно быть не менее 1,2 м. Рекомендуется сделать треугольник с 3-метровой стороной, и длиной штырей 3 метра.

Затем копают траншею глубиной 0,8 м. Ее ширина должна быть удобной для сварки проводников. Чаще всего делают траншею шириной 0,7 м.

Подготовка электрода (штыря)

Электрод заостряется с помощью болгарки. Если металлопрокат, бывший в употреблении, то необходимо его очистить от старого покрытия. На штырь заводского исполнения навинчивается острая головка, место соединения смазывается специальной пастой.

Заглубление электродов

Электроды забивают в землю с помощью кувалды. Начинать удары лучше, находясь на стремянке или подмостьях. При мягком металле удары наносят через деревянные бруски. Штыри забиваются не до конца, над поверхностью дна оставляют 10-20 см для выполнения соединения с контуром.

Заводские электроды забивают отбойным молотком. После заглубления штыря, на него навинчивают муфту и другой заземлитель. Далее процесс повторяют до достижения необходимой глубины.

Соединение электродов

Штыри обычно соединяют полосой 40 х 4 мм. Для проката из черного металла используют сварочное соединение, так как болты быстро подвергнутся коррозии, что увеличит сопротивление контура. Сваривать необходимо качественным швом.

Заземление от готового контура проводится полосой к дому, загибается и крепится на фундаменте. На краю полосы приваривают болт для крепления провода от щита.

На последний электрод монтируется крепежный хомут и закрепляется провод. Зажим герметизируют специальной лентой.

Засыпка траншеи

Для засыпания траншеи целесообразно использовать плотную однородную почву.

Устройство заземления, приобретенное в магазине, с одним штырем, может иметь в комплекте пластмассовый колодец для ревизии.

Проведение в щит

Распределительный щит фиксируется на стене здания, кроме мест с высокой влажностью. Сквозь стены провод проводят с применением трубных гильз. В щитке провод заземления соединяется с заземляющей шиной, установленной на корпусе щита, болтовым соединением.

Сопротивление заземления проверяют мультиметром. Если оно оказывается больше 4 Ом, то нужно увеличить число электродов. На разъем шины заземления также подключаются провода заземления в желтой изоляции, которые приходят в щит от потребителей. При присоединении светильников, розеток, различных устройств желтые провода заземления также подключают к своим клеммам. Например, в розетках такая клемма с винтом расположена в центре.

Похожие темы:

Заземление дома своими руками — как правильно сделать заземление в частном доме своими руками

Каждый частный дом оснащен множеством самых разнообразных электрических устройств и розеток. Во избежание поражения электрическим током и выхода из строя бытовой электроники, возникновения пожаров, частный дом необходимо заземлить. Сделать это может специализированная бригада, однако стоимость их услуг будет далеко не низкой. Вполне возможно выполнить составление схемы и заземление дома своими руками. Если сеть имеет напряжение 220в, то монтаж защитного заземлительного контура не обязателен, но при условии, что напряжение в сети 380в — изготовление контура заземления потребуется.

Что значит «заземлить»?

Заземлить — значит соединить точки электрического оборудования с землей. Почва в этом случае выступает в роли проводника. Состоит любое заземление из 2 частей:

• контура
• проводников

Чтобы сделать заземление в загородном доме, нужно смонтировать контур заземления. Изготавливается он из вертикальных заземлителей, которые попросту вбиваются в грунт. Проводники соединяются при помощи горизонтальных лент.

Таким образом, создается определенный контур, который после будет соединен с электрощитом.

Как сделать заземление в доме?

Заземление в частном доме своими руками выполняется в несколько шагов:

• этап подготовки
• работа с почвой
• вбивание электродов
• проделывание технических отверстий в стенах дома
• установка провода
• проверка функциональности

На подготовительном этапе осуществляется выбор участка, на котором предполагается расположение контура. После этого проводятся работы с землей. В земле создается треугольник (равносторонний, как правило), он и станет контуром заземления. Затем роются углубления и желоба, их глубина не должна быть меньше полутора метров. Помните, что траншеи лучше всего расположить не ближе, чем на один метр от фундамента вашего старого деревянного дачного дома. Ширину желобов рассчитывайте с учетом того, чтобы после без труда можно было выполнить сварку электродов.

На следующем этапе в землю вбиваются электроды на каждой вершине треугольного контура. Вбивать их следует на глубину два-три метра. Нельзя допускать деформации электродов. Далее соедините электроды болтиками. Они привариваются к краям полос для крепления провода. К самому краю болтика необходимо будет прикрепить медный провод, который будет вести на распределительный щит. Последний этап — проверка. Измерение величины сопротивления производится с помощью омметров специализированными лабораториями. Самому же возможно будет проверить заземление при помощи специального устройства — меггера, включенного на омы. Сопротивление растекания тока не должно составлять более 4 Ом для сети 380 в, для сети 220 в — не более 30 Ом. Электрическое же сопротивление металлосвязи — не более 0,1 Ом.

Основные схемы контура заземления

Выделяется три основных схемы контура заземления:

• простой контур — для рабочего заземления будет достаточно двух заземлителей, для защитного — три, располагаться они будут по краям треугольника
• линейный контур — имеет две группы заземлителей, необходим, если в доме есть такие коммуникации, как газопровод, водонагреватель и т. д., если долгое время потребляется мощность более 1 кВт
• полный контур — нужен, если в наличии есть электровод 220/380в через ВСЩ, площадь помещения превышает 100 м2 или в наличии стационарные электрические установки (в т.ч. водонагреватели)

Перед тем, как приступать к заземлению, необходимо ознакомиться с особенностями каждого из контуров.

Самым популярным материалом считается сталь и медь (а точнее сталь в оболочке из меди). Однако, не стоит забывать, что медь — материал не из дешевых, но и качество оправдывает ее цену. Выбирая электрод, обратите внимание на площадь сечения.

 

Как правильно сделать заземление в частном доме: что делать запрещено?

При установке заземления запрещается следующее:

• заземлять на трубы, металлические или пластиковые
• заземлять электрические устройства и розетки последовательно
• заземлять электрические устройства и розетки на одну контактную площадь
• разрывать проводники (как заземляющие, так и нулевые) коммутационными аппаратами

Несоблюдение этих правил может привести к риску для вашей жизни и здоровья. Еще один важный момент при прокладывании заземления — почва, в которой оно будет находиться. Подходящими вариантами грунта являются суглинистые и глинистые. Нежелательные типы грунта — это супеси, мергели, песчаные, известняки, каменистые и скальные.

Если вам не повезло с грунтом, существует одна хитрость. Чтобы повысить электропроводность, в месте установки контура заземления сверлится несколько скважин, в которые будет залит соляной раствор. Также можно просто заполнить пробуренные для электродов скважины почвой, смешанной с солью. Соблюдая все вышеперечисленные правила и рекомендации, вы сможете сделать заземление для вашего частного дома своими силами качественно и быстро. Оно верно прослужит вам еще много лет и обеспечит абсолютную безопасность вашему дому и родным. Главное, придерживаться основных правил и выполнять работу с учетом рекомендаций профессионалов.

Контур заземления здания, расценки контура заземления, стоимость монтажа заземления, заземление электропроводки, монтаж контура заземления, заземление коттеджа, изготовление заземления, заземление дачного дома, устройство защитного заземления, заземление электрооборудования, заземление помещений, контур заземления дома, контур заземления цена, монтаж защитного заземления, дополнительное заземление, устройство заземления в частном доме, стоимость монтажа заземление, контурное заземление, устройство заземления в загородном доме, защитное заземление электрооборудования.

Расценки, цена, прайс лист, стоимость, прейскурант, расчет стоимости. Москва, Московская область, Подмосковье

Для любого объекта (дача, коттедж, частный дом, баня, торговый центр, офис, склад и т.д.) монтаж защитного заземления является обязательным условием. Это необходимо для безопасности людей, пожарной безопасности, защиты электрического оборудования.

Очаг защитного заземления для дачи, дома, коттеджа каждый человек, при наличии соответствующих навыков и инструментов, может сделать своими руками. Но лучше такие работы оставить специалистам.

Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или электрооборудования с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду. Заземлители бывают искусственные или естественные.

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

• Защитное заземление
• Автоматическое отключение питания
• Уравнивание потенциалов
• Двойная или усиленная изоляция
• Сверхнизкое (малое) напряжение
• Защитное электрическое разделение цепей
• Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки

Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ, следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА.

Для заземления (устройство заземления) электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители. Если при использовании естественных заземлителей сопротивление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимое значение, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве и допустимые плотности токов в естественных заземлителях, выполнение искусственных заземлителей (повторное, дополнительное заземление) в электроустановках до 1 кВ не обязательно.

Использование естественных заземлителей в качестве элементов заземляющих устройств не должно приводить к их повреждению при протекании по ним токов короткого замыкания или к нарушению работы устройств, с которыми они связаны.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

• Металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, в том числе железобетонные фундаменты зданий и сооружений, имеющие защитные гидроизоляционные покрытия в неагрессивных, слабоагрессивных и среднеагрессивных средах
• Металлические трубы водопровода, проложенные в земле
• Обсадные трубы буровых скважин
• Металлические шпунты гидротехнических сооружений, водоводы, закладные части затворов и т. п.
• Рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и подъездные пути при наличии преднамеренного устройства перемычек между рельсами
• Другие находящиеся в земле металлические конструкции и сооружения
• Металлические оболочки бронированных кабелей, проложенных в земле

Оболочки кабелей могут служить единственными заземлителями при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки кабелей использовать в качестве заземлителей не допускается.

Не допускается использовать в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей и трубопроводов канализации и центрального отопления. Указанные ограничения не исключают необходимости присоединения таких трубопроводов к заземляющему устройству с целью уравнивания потенциалов.

В частном доме, загородном доме, загородном доме, коттедже, на даче, монтаж системы контура защитного заземления электрооборудования стал неотъемлемой частью электрической проводки. Установка комплекта защитного заземления электропроводки необходима в первую очередь для защиты человека от поражения электрическим током.

Контур (контурное заземление) защитного заземления должен обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

Защитное заземление электропроводки следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с «землей» или ее эквивалентом.

Устройство защитного заземления электрооборудования следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с «землей» или ее эквивалентом.

В качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители.

При использовании железобетонных фундаментов промышленных зданий (помещений) и сооружений в качестве естественных заземлителей и обеспечении допустимых напряжений прикосновения не требуется сооружение, изготовление искусственных заземлителей, прокладка выравнивающих полос снаружи зданий и выполнение магистральных проводников заземления внутри здания. Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу, а в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования.

Допустимые напряжения прикосновения и сопротивления заземляющих устройств должны быть обеспечены в любое время года.

Заземляющее устройство, используемое для заземления электроустановок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок.

 

Заземление дома, заземление на даче, заземление в частном доме, устройство заземления на даче, заземление загородного дома, заземление коттеджа, заземление дачного дома, контур заземления дома, устройство заземления в частном доме, устройство заземления в загородном доме.

 

для чего нужно и как правильно сделать своими руками

При проживании в многоквартирном доме проблем с заземлением нет — каждый этажный электрощит — готовый заземляющий контур. Но если вы живете в частном доме или на даче, приглашать платных специалистов совсем необязательно, ведь можно сделать устройство заземления в частном доме своими руками. 220 в — сильная подача тока, поэтому игнорировать заземление опасно для жизни.

Для чего нужно заземление

Прежде чем взяться за самостоятельное изготовление заземляющего контура, нужно разобраться, зачем вообще нужно заземлять электроприборы. Это поможет ответственно отнестись как к выбору схемы и материалов заземляющего контура, так и к процессу его изготовления.

Защита от помех

Проблема помех касается в основном владельцев высококачественной звуковоспроизводящей/звукозаписывающей аппаратуры и ПК. Встроенные в такие приборы сетевые фильтры «собирают» импульсные помехи из питающей сети и отправляют их на шасси прибора, а в случае с ПК и на металлический кожух.

Фрагмент схемы блока питания ПК (фильтр обведен красным)

Если корпус прибора не соединен с землей (клемма PE на сетевой вилке), то все помехи остаются на кожухе и создают вокруг него электромагнитное поле, которое наводит помехи на сигнальные провода, микрофоны, наушники.

Каждый, кто сталкивался с такой проблемой, знает, что избавиться от подобных помех сложно. Никакое экранирование и суперкабели проблему не решают — наводка с корпуса проникает во внешние устройства даже по экранирующей оплетке соединительного провода. Но стоит соединить корпус того же ПК с батареей централизованного отопления или водопроводом, как фон в наушниках или колонках исчезает самым чудесным образом.

Как избежать поражения током

Если помеха при звуковоспроизведении представляет хоть и серьезное, но всего лишь неудобство, то напряжение, попавшее по той или иной причине на кожух устройства, может угрожать жизни. Хуже всего то, что

неисправность оборудования при пробое изоляции на корпус нередко никак не проявляется — устройство работает и с виду абсолютно исправно. Но стоит человеку коснуться кожуха той же стиральной машины, как через его тело в землю (сырой пол, плитка, бетон) начинает течь ток, величина которого даже в 50−80 мА является смертельной:

Поражение человека электрическим током при прикосновении к неисправному оборудованию

Для устранения подобной ситуации достаточно соединить корпус прибора с землей, и даже неисправная стиральная или посудомоечная машина не будет представлять никакой угрозы человеку. При неполном пробое напряжение с кожуха будет просто стекать в землю по специальной шине, полный же пробой изоляции вызовет короткое замыкание и срабатывание защитного оборудования — предохранителя в приборе, автомата на лестничной площадке или в домовом щите.

Прикосновение к неисправному, но заземленному оборудованию абсолютно безопасно

Для быстрого и простого соединения с землей все приборы, требующие заземления, снабжаются специальной сетевой вилкой с заземляющими контактами или клеммой для подключения заземления.

Контакты, помеченные стрелками, являются заземляющими

Как сделать контур заземления

Из всего вышесказанного видно, что от надежности заземления зависит не только удобство и спокойствие, но и жизнь людей. Поэтому к изготовлению контура нужно подойти исключительно серьезно. Вы умеете держать в руках лопату и ножовку по металлу и уверены в своих силах? Тогда за дело! Но до выяснений, как правильно сделать заземление в частном доме, необходимо решить вопрос, из чего его смастерить и какую конструкцию выбрать.

Выбор конструкции

Основная задача, которую нужно решить при изготовлении заземления — хороший электрический контакт контура с землей. Казалось бы, самое простое решение — вкопать объемный металлический предмет.

Если в вашем распоряжении есть пара старых, но крепких бочек, задний мост от КАМАЗа или нечто подобное, то вариант вполне осуществим. Привариваете металлическую шину к предмету, сам предмет вкапываете, а шину выводите на поверхность. Но, простой с виду, этот способ имеет массу недостатков:

1. Предмет должен быть довольно объемным и неокрашенным. Стоимость его даже по цене металлолома может намного превышать стоимость высококачественного материала для изготовления классического вбиваемого контура.
2. Чтобы получить качественное заземление, предмет нужно заглубить минимум на 2, а если почвы песчаные, то на все 3 м.
3. Поскольку предмет находится в сырой земле, он, естественно, будет ржаветь. Сколько продержится та же бочка со стенкой в 1.5−2 мм? От силы год-два. А потом контур просто откажет, причем вы об этом узнаете постфактум — когда попадете под напряжение. Если вы все же решили что-то вкапывать, то это что-то должно быть действительно «что-то», способное не ржаветь десятилетиями.

Гораздо более надежное и долговечное заземление можно получить при помощи длинных штырей, вбитых в землю на определенную глубину и электрически соединенных между собой. Ключевым фактором здесь являются количество штырей и их длина. По конструкции такие типы заземлений разделяются:

• линейные;
• объемные.

Линейное заземление состоит из ряда штырей, вбитых в землю и соединенных последовательно. Объемный тип подразумевает несколько штырей, вбитых по кругу и соединенных в кольцо.

Линейный (слева) и объемный типы заземляющих контуров

В принципе, и тот, и другой тип обеспечивает качественное заземление оборудования, небольшая разница состоит лишь в надежности. При обрыве одной из перемычек в линейном заземлении некоторое количество заземляющих штырей исключаются из работы, что ведет к увеличению сопротивления заземляющего контура.

Электрические характеристики объемной конструкции при этом практически не пострадают. Тем не менее при качественно выполненных перемычках вероятность подобной аварии невелика, поэтому при выборе типа заземления имеет смысл руководствоваться лишь целесообразностью и удобством изготовления той или иной конструкции в зависимости от конкретных условий.

Варианты материалов

Не стоить экономить на материалах — ведь от их правильного выбора зависит ваша безопасность. В качестве штырей идеально подойдет уголок от 40х40 и выше. Он достаточно прочен, что важно при забивании, и имеет большую площадь поверхности, обеспечивающую минимальное переходное сопротивление. Если уголка в вашем распоряжении нет, то подойдет толстостенная водопроводная труба или штырь диаметром не менее 15-20 мм.

Бытует мнение, что в качестве заземляющих штырей нельзя применять арматуру — она якобы быстро ржавеет. Заявление это абсолютно беспочвенно — коррозийная стойкость арматуры ничуть не хуже стойкости того же уголка или трубы, а вбить арматуру намного проще, чем, скажем, мягкий прут. Так что если в вашем распоряжении есть арматура диаметром 16 мм и выше, то можете смело ее использовать. Длина штырей при этом должна быть не менее 2 м, а их количество зависит от выбранного вами типа заземления, но не менее трех штук.

В качестве перемычек идеально подходит железная полоса (шина) шириной от 15 и толщиной от 5 мм. Такое сечение выбрано исключительно из соображений долговечности, поскольку ток аварийного короткого замыкания выдержит даже восьмимиллиметровая катанка. Просто она быстрее сгниет и варить ее сложнее. Пойдет для перемычек и обычный уголок или арматура соответствующего сечения, но обойдется это, естественно, дороже. В любом случае все материалы не должны иметь диэлектрического покрытия — краски, мастики и пр.

Процесс изготовления

Если вы подобрали нужные материалы, в вашем распоряжении есть лопата, сварочный аппарат, кувалда и ножовка по металлу, то можно начинать работу. Весь процесс изготовления контура можно свести к следующим основным операциям:

1. Разметка.
2. Копка траншеи.
3. Вбивание заземляющих штырей.
4. Соединение штырей между собой перемычками и вывод заземляющей шины на поверхность.
5. Засыпка траншеи.
6. Проверка качества заземления.

Независимо от выбранной вами конструкции контура, необходимо использовать минимум 3 штыря, расположенных друг от друга на расстоянии не менее 1.5−2 м. Если ваш приусадебный участок — сплошной газон, то удобнее всего использовать линейную схему, вкопав контур вдоль стены здания или садовой дорожки.

Разметив место под штыри, можно переходить к рытью неглубокой (20−30 см) траншеи, соединяющей места разметки. Рыть глубже смысла нет — уложенная в траншею шина будет исполнять роль перемычек, а не заземления. Ржавеет же она вопреки мнению «специалистов» абсолютно одинаково на любой глубине. Основная задача траншеи — спрятать шину, чтобы люди об нее не спотыкались.

Поскольку возле дома много свободного места, была выбрана схема «треугольник»

Теперь самая ответственная и сложная операция — вбивание заземляющих штырей. Для этого их концы нужно срезать под углом примерно 30 градусов. Вбивать можно обычной кувалдой, но некоторые используют для этих целей обычный перфоратор.

Заземляющие штыри можно вбить кувалдой или перфоратором

Штыри забиваются на всю длину, на поверхности остаются лишь концы длиной 10−20 см. К ним будут привариваться перемычки. После того как все штыри забиты, их нужно соединить между собой шиной. Для этого лучше воспользоваться сваркой — она намного долговечнее и надежнее болтового соединения.

Сварное соединение (слева) менее эстетично, но намного надежнее болтового

Сразу же к почти готовой конструкции приварите отводную шину — к ней будет подключаться домовой контур.

Отводящая шина и вариант подключения к ней домового контура

Осталось закрасить места сварки любой краской или мастикой, дождаться ее высыхания и засыпать траншею. Если есть возможность, то желательно это сделать песком для лучшего дренажа — и шина прослужит дольше, и земля вокруг штырей будет более влажная. Если песок неприемлем по техническим или эстетическим соображениям, то можно воспользоваться землей — ничего страшного. Засыпайте, сажайте травку. Вопрос. как в частном доме сделать заземление вы решили, но контур необходимо проверить.

Проверка электрических характеристик контура

Теперь нужно удостовериться, что контур надежно соединен с землей электрически и может выполнять функции аварийного заземления. Для проверки можно вызвать энергетиков со специальным оборудованием за отдельную плату, но вполне реально провести качественные испытания и собственными силами.

Для этого вам понадобится любой мощный электроприбор мощностью около 1 кВт. Подойдет электроплитка, утюг, обогреватель и т. п. Еще нужны указатель напряжения (отвертка-индикатор), кусок провода и вольтметр переменного тока.

При помощи указателя находите в розетке фазу и измеряете напряжение между ней и вашим заземлением. Показания прибора записываете. Теперь подключаете прибор между фазой и контуром. Он должен заработать вполне нормально. Повторяете измерение и сравниваете с показаниями, полученным без нагрузки. Если напряжение под нагрузкой упало не более чем на 10−15 В, то заземляющий контур можно считать рабочим.

Схема проверки заземления (в качестве нагрузки условно изображена лампочка)

Если падение напряжения больше, повторите операцию измерения, но теперь вместо контура используйте штатный ноль в розетке. Тоже сильно падает — ваша электропроводка не справляется даже с относительно небольшой нагрузкой и дело не в заземлении. Если большого падения нет, то придется добавить к вашему контуру еще несколько заземляющих штырей и повторить испытания.

ZANDZ ZZ-6 — комплект заземления для частного дома (6 метров)

Очень простое и надежное решение с гарантией результата на 100 лет

Сделайте заземление сами. Легко и просто!

Каждому частному дому нужно заземление. Без него использовать электроприборы небезопасно для Вас и близких!

Для создания хорошего и надежного заземления в частном доме есть очень простое и удобное решение, гарантирующее результат на сотню лет — монтаж заземления дома с помощью готового, быстро сборного комплекта заземления ZANDZ ZZ-6, разработанного специально для такого применения.

 

Долговечно!

• Главный элемент комплекта – штыри заземления от европейского производителя с опытом работы 50 лет — GALMAR.

• При изготовлении штырей используется специально подобранная сталь с высокими механическими характеристиками (большая прочность на разрыв/сжатие).

• Электролитическое осаждение при производстве стержней с использованием ультрасовременных технологий – обеспечивает самое прочное покрытие чистой медью для надежной и многолетней защиты от коррозии.

• Срок службы заземления – 100 лет!

Продумано!

Проработанный узел соединения стержней разработан специально для монтажа штырей ручным ударным инструментом. При изготовлении стержней применяется технология горячей ковки, которая не повреждает защитный слой медного покрытия, одновременно обеспечивает высокую точность изготовления штырей и механическую прочность узла соединения. Безмуфтовое соединение позволяет заметно облегчить процесс монтажа заземлителя ручным ударным инструментом. Кроме того, исключаются типичные проблемы муфтового соединения при монтаже кувалдой — повреждение муфт и защитного покрытия резьбы на штырях заземления.

 

Внимательно подобранная оснастка комплекта:

Нагель – металлический элемент внешне похожий на гвоздь служит для передачи энергии удара кувалды стержню заземления. Во время монтажа нагель испытывает большие нагрузки. Именно поэтому для достижения требуемых прочностных характеристик нагель выполняется из специальной стали, а при его изготовлении применяются химические и химико-термические способы упрочнения. Нагель выдержит забивку всех стержней комплекта!

Для того, что бы Вы смогли подключить любой заземляющий проводник (например ZZ-500-105) к ZZ-6, комплект включает в себя зажим из антикоррозионной нержавеющей стали с промежуточной пластиной. Этот болтовой зажим позволит подключить к смонтированным штырям заземления проводник любого вида (полоса, круг, многожильный или одножильный кабель) из любого материала (медь, оцинкованная сталь, черная сталь, алюминий и т.д.) не опасаясь за совместимость металлов и возникновение электрохимической коррозии.

Втулка из нержавеющей стали позволяет сохранить целостность узла соединения штырей, даже когда заземлитель монтируется в плотных грунтах или встречает на своем пути камни.

 

 

Специальная упаковка комплекта заземления ZZ-6 разработана нами для того, чтобы Вам было удобно! При переноске или перевозке комплекта ручка не оторвется, коробка не порвется, из нее не выскочат детали и не вылезут стержни. Открыв коробку, Вы приятно удивитесь аккуратно уложенным штырям, оснастке и инструкции по монтажу. Мы позаботились о том, что бы Вы сделали заземление быстро и просто!

 

Просто сделать!

• Требуется минимум места – достаточно участка земли 30х30см;

• Легко сделать в одиночку;

• При монтаже комплекта не нужна сварка! Потребуется только кувалда и 2 гаечных ключа (или пассатиж).

Подробную инструкцию по монтажу смотрите во вкладке «Применение» на этой странице.

 

Он точно будет работать!

Смонтированный заземлитель ZANDZ ZZ-6 — это одиночный сборный глубинный заземляющий электрод, состоящий из четырёх 1,5-метровых стальных штырей, покрытых слоем электротехнической меди толщиной 0,25 мм.

Ориентировочное значение сопротивления заземлителя ZANDZ ZZ-6 выполненного в грунтах разных типов (требуемое значение сопротивления не более 30 Ом; меньше — лучше):

 

Грунт	Сопротивление заземления, Ом
Влажная глина	4
Влажный суглинок	6
Глина	12
Суглинок	18

 

Двойной контроль качества!

Технология изготовления стержней заземления включает в себя обязательную проверку качества каждой изготовленной единицы продукции (контроль толщины, пластичности и величины адгезии медного покрытия). Для исключения случаев брака мы осуществляем собственный входной контроль качества продукции, поступающей на склад. Никакого брака!

 

Ограничения по применению

Комплект заземления ZANDZ ZZ-6 предназначен для монтажа в мягких глинистых грунтах (например, суглинках).

• Затруднителен, но допустим, монтаж в плотных глинистых грунтах (например, тяжелая глина).

• Невозможен монтаж в твёрдых песчаных и каменистых грунтах. Данное ограничение связано с малой энергией удара ручного инструмента (кувалды), применяемой при монтаже.

Для монтажа заземлителя в плотном или твёрдом грунтах рекомендуем использовать комплекты модульного заземления.

 

 

 

Монтаж заземлителя ZANDZ ZZ-6

Перед монтажом

При размещении заземлителя ВНУТРИ дома место монтажа определяется из соображений механической защищенности заземляющего проводника от этого заземлителя до электрощита в месте его прокладки, сухости помещения, удобства монтажа штырей в грунт. Наилучшим местом будет позиция в радиусе 0,5 метра от щита для достижения наименьшей длины проводника. Максимальная удаленность от щита не ограничена.

При размещении заземлителя ВНЕ дома нужно учесть, что заземляющий проводник должен быть уложен на глубину 0,5 — 0,7 метра в заранее выкопанный канал. Данная мера является обязательной и необходима для защиты проводника от механических повреждений во время эксплуатации и для минимизации погодного / сезонного влияния, что увеличивает его срок службы. 
Заземлитель монтируется в этом же канале. Ввод заземляющего проводника через стену производится через заранее подготовленное отверстие или закладную, в качестве которой может быть использована стальная труба.

 

В качестве заземляющего проводника может быть использован медный провод / кабель поперечным сечением 16 или 25 мм². При прокладке в грунте требуется проводник с минимальным поперечным сечением 25 мм², например ZZ-500-103, ZZ-500-105 или ZZ-500-110 в зависимости от расстояния между выполненным заземлителем и электрощитом.

 

Необходимые инструменты

ударный ручной инструмент весом 300 — 1500 гр: кувалда или тяжелый молоток;

два гаечных ключа или двое пассатиж (для затягивания болтов зажима).

 

Порядок проведения монтажа заземлителя

1. Снять уплотняющие втулки из нержавеющей стали со всех штырей (установлены заводом-изготовителем для удобства транспортировки).
2. В отверстие штыря вставить нагель.
3. Заглубить штырь в грунт, нанося удары инструментом по нагелю.
4. Снять нагель и одеть на смонтированный штырь втулку (широкой частью вниз).
5. Вставить в смонтированный штырь с одетой втулкой следующий штырь заостренной частью. Соединение самостоятельно запрессуется во время монтажа.
6. Повторить этапы 1-4 до получения заземляющего электрода нужной глубины. На последний заглубленный штырь втулка не одевается.
7. Установить зажим для подключения заземляющего проводника и, подключив сам проводник, закрутить болты зажима с максимальным усилием.

 

Последовательность работ при монтаже заземления вне здания
1. Вырыть канал глубиной 0,5 — 0,7 метра в месте укладки заземляющего проводника.
2. Провести монтаж заземлителя в подготовленном канале в соответствии с «Порядком проведения монтажа заземлителя» представленым выше.
3. Уложить в канал заземляющий проводник.
4. Соединить заземлитель с проводником, используя зажим, из комплекта ZANDZ ZZ-6.
5. Соединить проводник с электрощитом.
6. Засыпать канал грунтом.

 

Пример монтажа заземлителя ZANDZ ZZ-6 в частном доме

 

Почему заземление делают треугольником – нормы ПУЭ

Далеко не всегда возле здания имеется контур заземления, монтаж которого производился при постройке дома. В этих случаях для повышения электробезопасности желательно изготовить такую конструкцию самостоятельно. Традиционная форма таких устройств — треугольная, но почему заземление делают треугольником? Это просто традиция или такая конструкция является оптимальной?

Для чего нужно заземление

Напряжение сети, необходимое для работы электроприборов, является опасным при прикосновении. В обычной ситуации все токоведущие части изолированы от металлического корпуса, но при повреждении изоляции на корпусе оказывается опасное напряжение и главное, для чего нужно заземление — уменьшить его величину практически до нуля.

Если аппарат не заземлён, то при контакте людей с таким устройством электрический ток проходит через тело, а в заземлённом приборе он идёт по пути меньшего сопротивления через заземляющий проводник РЕ и контур заземления. Поэтому в сетях 0,4 кВ сопротивление контура должно составлять не более 4Ом.

Контур заземления в виде треугольника своими руками

Изготовить и подключить заземление треугольником можно самостоятельно. Для этого необходимо иметь навыки монтажных и сварочных работ и небольшое количество уголков, полосы или труб из углеродистой стали.

Размеры треугольника для заземления

Конструкция такого заземления представляет собой равносторонний треугольник, по углам которого вертикально в землю забиты стальные уголки 50х50, трубы 32х3,5 или прутки Ø16мм. Верхние концы стержней соединены прутом Ø10мм или аналогичными трубами или уголками.

Отвод выполняется стальной полосой 40х4, подключение к электропроводке производится медным проводом 10мм².

Размеры контура заземления в частном доме зависят от типа почвы, но для большинства видов грунта они составляют:

• длина стержней — 2-3 метра;
• сторона треугольника — не менее 1,2 метра;
• глубина канавы — 1 метр.

Инструкция как сделать заземление треугольником

Монтаж самодельного контура заземления производится в следующей последовательности:

1. Выбор места. Перед тем, как сделать заземление, необходимо выбрать место для его установки. Над будущим контуром не должно быть деревьев, корни которых при росте могут разрушить стержни и перемычки между ними. Оптимальный вариант расположения — под клумбой, при поливе которой будет падать сопротивление заземления.
2. Земляные работы. На расстоянии 1 метра от фундамента нужно нарисовать равносторонний треугольник со стороной 2,5-3 метра и линию отвода от него к стене здания. По линиям разметки выкопать канаву глубже уровня промерзания почвы.
3. Забить заземлители. Для облегчения забивания концы уголков можно обрезать под углом 30°, концы труб необходимо дополнительно сплющить.
4. Сборка конструкции. После забивания уголков верхние концы необходимо соединить между собой. Эта операция выполняется при помощи электросварки отрезками труб, уголков или полосы 40х4. Места соединений окрашиваются или покрываются антикоррозионной смазкой.
5. Подвод заземления к зданию. Он производится в канаве стальной полосой 25х4 и поднимается по стене на высоту 20см. Допускается выполнить его из такого же профиля, как соединительные перемычки, а из полосы изготовить только последний отрезок. Участок, находящийся над землёй необходимо окрасить в жёлтые и зелёные полосы.
6. Контрольная проверка. До завершения земляных работ необходимо при помощи специального прибора проверить качество изготовления заземления. Сопротивление контура должно быть не более 4 Ом.
7. Подключение контура к электропроводке. Согласно ПУЭ п.1.7.117 для этой операции необходимы стальная полоса или прут сечением 75мм², медный проводник 10мм² или алюминиевый провод 16мм².

Обязательно ли делать контур заземления в виде треугольника

Изначально контур заземления изготавливался из углеродистой стали путём забивания электродов в землю. Такая конструкция имеет ряд недостатков.

Они связаны с тем, что такая сталь подвержена коррозии и разрушению с уменьшением площади контакта с почвой и увеличением сопротивления контура. Поэтому для обеспечения длительной работы заземления необходимо увеличивать длину электродов.

Однако в землю не получится забить пруты или уголки длиной 6-10 метров, а ограниченная длина прутков приводит к необходимости установки нескольких, не менее трёх электродов, соединённых прутками или трубами из такого же материала.

При линейном расположении электродов разрушение одного из соединительных прутков приведёт к отсоединению участка, расположенного дальше от места подвода заземления к зданию.

Поэтому основная причина, почему заземление делают треугольником, в том, что в такой конструкции каждый угол треугольника соединён с остальными электродами двумя соединителями и разрушение одного из них не приводит к увеличению сопротивления контура.

Однако, несмотря на то, что такая форма является более надёжной, она не предписывается ни одним нормативным документом и при использовании более качественных материалов допускается изготавливать конструкцию любой удобной формы.

В частности, согласно ПУЭ п.1.7.35 рекомендуется использовать в качестве контура заземления элементы металлоконструкций, заборов или беседок находящиеся под землёй.

Важно! Подключать заземление к водопроводу, канализации, отоплению или газопроводу запрещено ПУЭ п.1.7.123.

Почему заземление треугольником устарело

Заземлять корпуса электроприборов начали с момента начала использования электроэнергии в быту, позже оно начало упоминаться в различных нормативных документах. Требование к наличию заземления содержится в Правилах Устройства Электроустановок, первое издание которых появилось в СССР в 1949 году.

Вплоть до сегодняшнего дня единственными инструментами при его изготовлении являлись кувалда и электросварка, а материалом для изготовления конструкции выбиралась углеродистая сталь, поэтому самая надёжная форма конструкции была треугольная.

В настоящее время для монтажа контура заземления используются более современные методы и материалы, что даёт возможность монтажа глубинного заземления из одного глубинного электрода.

Благодаря такой конструкции и высокой коррозийной стойкости применяемых материалов установка заземления производится за полчаса без значительных объёмов земляных работ, а срок службы контура составляет более 100 лет.

Какой может быть форма контура заземления

В связи с тем, что в нормативных документах отсутствуют требования к форме конструкции, а имеются только технические параметры, форма контура заземления может быть любой. Главное, чтобы он обеспечивал надёжную защиту от поражения электрическим током и этим требованиям может соответствовать любая конструкция.

1) Треугольник

Это традиционная форма контура. Изготавливается из трёх стальных заземлителей длиной не менее 2,5 метра, соединённых перемычками. Вся конструкция должна находиться в земле глубже уровня промерзания почвы.

Отличается низкой ценой, простотой монтажа и сравнительно высокой надёжностью. Используется при наличии большого свободного места.

2) Линейный контур

Конструкция этого контура аналогична треугольной, но заземлители располагаются в линию. Такая система используется при необходимости заземлить несколько объектов и подключение электрощитков к контуру производится на всей протяжённости конструкции.

Этот контур может располагаться вдоль стены дома или между рядом расположенными зданиями. Линейный контур менее надёжен, чем треугольный, но его монтаж может быт предпочтительным в условиях нехватки места.

3) Модульно-штыревое заземление

Такая конструкция является современным способом монтажа заземления. Она представляет собой длинный стержень, находящийся в земле и состоит из следующих элементов:

• Стальные стержни длиной 1,5 метра. На концах стержней нарезана резьба для соединения отдельных деталей в прут необходимой длины. Поверхность стержней имеет медное покрытие для защиты от коррозии.
• Латунные муфты. Используются для соединения отдельных стержней в цельную конструкцию.
• Латунные зажимы. Необходимы для подключения стержня к отводящей полосе.
• Наконечник, облегчающий вход стержня в землю и насадка для передачи импульса от вибромолотка при забивании.
• Для защиты от коррозии и лучшего контакта на все резьбовые соединения дополнительно наносится токопроводящая графитная паста.

Такая конструкция защищена от коррозионного разрушения, занимает мало места на участке и не требует большого объёма земляных работ.

Вывод

В ПУЭ, ГОСТах и других нормативных документах отсутствует указание на форму контура заземления и его конструкцию. Единственное требование, это чтобы сопротивление заземлителей в сетях 220/380В было не более 4 Ом.

Основой причиной, почему заземление делают треугольником, является применение некачественных материалов и необходимость увеличить срок службы конструкции, но допускается и любая другая форма, в том числе использование естественных заземлителей, таких, как заборы, беседки и другие металлоконструкции, находящиеся в земле, креме трубопроводов.

Оптимальным вариантом монтажа контура заземления в наше время является модульно-штыревое заземление. Эта конструкция изготавливается из современных материалов, не подверженных коррозии, занимает мало места на приусадебном участке и устанавливается в течение 30 минут.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Изготовление контура заземления частного дома

В статье будет затронут вопрос устройства заземления в частном доме, даче или на небольшом производстве своими руками. Многие ошибочно полагают, что заземление — это ненужная, дополнительная вещь, которую из вредности, требует энергоснабжающая организация или проверяющие инспектора.

Самое главное, что должен понять любой потребитель электроэнергии — заземление это неотъемлемая часть любого электроснабжения. Это такая же необходимость, как установка автоматических выключателей в распредщитке, прибора учета и другой аппаратуры.

Чтобы качественно выполнить заземление, необходимо произвести большой объем земляных работ. Грубо рассчитывайте, что минимум, Вам придется вручную вырыть один кубометр земли. Также необходим будет сварочный аппарат и умения сварочных работ.

Самый оптимальный вариант выполнить заземление собственными руками, так как не все электрики любят это делать, да и те кто берется, в большинстве своем делают это не качественно.

И так, как же правильно делается контур заземления?

Существует два самых распространеных варианта контура заземления — треугольником и линейный, в виде сплошной полосы вдоль дома.

Оба правильные. Какой выбрать, решать Вам самим, исходя из свободного пространства возле дома.

контур заземления треугольником

линейный контур заземления

Материал для контура заземления

Контур заземления состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей.
Материал из которого не рекомендуется делать вертикальные заземлители:

• ⚡рифленая арматура
• ⚡круглая сталь диаметром менее 10мм

Из чего можно делать:

• ⚡круглая сталь 14мм и более (меньшим диаметром электрод проблематично забить в землю)
• ⚡стальной уголок размерами минимум 40*40*5

Конец уголка или круглой стали срезают на угол в 30 градусов. Это наиболее оптимальный угол для вхождения стали в землю.

Горизонтальный заземлитель делают из стальной полосы 40*4.

Размеры и расстояния для заземляющих электродов

Обязательные условия которые необходимо соблюдать при устройстве заземления в частном доме:

• ⚡длина электрода, который забивается в землю. Он должен быть минимум 2,5-3 метра

Изначально лучше брать электрод длиной 3м. Так как в процессе забивания его кувалдой, будет расплющиваться та часть, по которой наносится удар. В конце Вам придется болгаркой несколько сантиметров такого расплющенного электрода срезать.

• ⚡расстояние между электродами. Оно также должно быть 2,5-3 метра

Вне зависимости от того, какого вида у Вас контур — в виде треугольника или прямой линии. Это связано с явлением растекания тока от заземлителей. Если электроды будут забиты ближе чем 2,5м то получается нет никакой разницы, сколько электродов Вы забили.

Работать они будут почти как один электрод.

• ⚡заглубление траншеи от планировочной отметки земли — 0,7-0,8м

Траншея — это место для укладки полосы, связывающей электроды. При меньшем углублении траншеи, полоса будет подвержена воздействию осадков и быстрому процессу коррозии. При большем углублении — опять возникает риск воздействия сырости от грунтовых вод.

• ⚡расстояние контура заземления от фундамента дома — не менее 1м
• ⚡после раскопки траншеи ее подсыпают песком для лучшего отвода воды от горизонтального заземлителя.

Заглубление электродов

Когда весь материал и траншеи готовы приступают к процессу забивания электрода. Для облегчения процесса в яму подливают немного воды. Вертикальный электрод можно забивать двумя способами:

• ⚡кувалдой
• ⚡мощным перфоратором или отбойным молотком с насадкой

Первоначально верхний конец электрода будет на большой высоте. Поэтому потребуется стремянка.

Забивать до конца весь электрод в землю не надо. Минимум 20см оставляйте на поверхности, так как в этом месте нужно будет приварить полосу. Длина сварочного шва — не менее 6-10см. Сам шов прокрашивается.

Ни в коем случае не красьте горизонтальные и вертикальные заземлители.

Тем самым Вы увеличите сопротивление заземления и ухудшите связь с землей.

Чтобы улучшить контур заземления, можно его соединить с уже существующими металлическими конструкциями заглубленными в земле — например с забором.

Соединение заземления с электрощитом

Когда контур сделан, его необходимо соединить с электрощитом. Здесь уже можно использовать не полосу, а проволоку диаметром 10мм. С горизонтальным заземлителем ее связывают сваркой, а с корпусом щита при помощи болтового соединения.

Также Вы можете вывести полосу горизонтального заземлителя на поверхность возле щита, и приварив к полосе болт, медным проводником сечением 10мм2 соединить контур с щитовой. Болтовое соединение должно быть на поверхности и доступно для ревизии.

Проверив надежность соединения сварочных швов, траншею засыпают землей. На этом монтаж контура заземления окончен.

Наверное, каждый человек, хоть несколько раз в жизни слышал термин «заземление». Однако мало кто представляет, что это такое и зачем оно служит. В данной статье мы постараемся полностью раскрыть суть заземления, его функциональное назначение и способ выполнения своими руками.

Что такое заземление в частном доме?

Заземление — это соединение металлических элементов сети, оборудования или механизмов с заземляющим устройством (контуром заземления), благодаря которому при возникновении токов утечки (пробой изоляции) весь потенциал полностью переходит в землю.

Если рассмотреть этот вопрос на уровне «пользователя», то заземление защищает Вас от поражения электрическим током при повреждении изоляции в электропроводке.

Нужно ли делать заземление частного дома или дачи?

Очень часто люди задаются вопросом: «нужно ли заземление на даче»? Согласно требованиям ПУЭ (Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности) все современное оборудование и электросети в обязательном порядке должны быть заземлены.

Заземленные системы имеют обозначение TN-S и закладывается еще на этапе проектирования при реконструкции или капительном строительстве.

Если же у Вас дача или частный дом были построены очень давно, то крайне рекомендуется выполнить заземление своими руками, поскольку электроснабжающая организация может прекратить подачу электроэнергии, аргументируя свое решение нарушением правил ПУЭ, ГОСТ, ПТБ и ПТЭЭП.

Основные функциональные узлы системы заземления

Полноценная система заземления состоит из:

1. Контура заземления.
2. Полосового металла.
3. Медных заземляющих проводников.

Рассмотрим более детально каждый из элементов и его функциональное предназначение.

Контур заземления

Контур заземления — это группа соединенных между собой проводников или электродов (в большинстве случаев нержавеющая или обычная сталь) которые располагаются вертикально в земле и располагаются вблизи защищаемого объекта.

В зависимости от характеристик защищаемого объекта, для устройства контура заземления применяют уголки 50х50х5 мм (заземление для газового котла в частном доме), либо круглую сталь (ᴓ16–18) которые вбивают в землю на глубину 3 м. После чего данные электроды сваривают между собой с помощью полосы (4х40 мм) и выводят вышеуказанную полосу к месту подключения общей системы заземления дома.

Схема контура заземления для частного дома или дачи

На сегодняшний день существует 2 основных типа контура заземления:

1. Замкнутый в виде равностороннего треугольника.
2. Линейный.

Поскольку линейный контур заземления имеет существенный недостаток — при сильной коррозии соединителя между электродами часть контура будет попросту не способна отводить потенциал от электрооборудования и тем самым основное функциональное предназначение контура не будет выполнятся. По этой причине монтаж данного контура не будет рассмотрен в данной статье.

Конструктивно контур заземления своими руками выполняется в виде равностороннего треугольника с длинной стороны 3 м. Оптимальное расстояние от контура заземления до фундамента составляет 1 м.

Как было сказано ранее, вершинами данного треугольника служит либо уголок 50х50х5, либо круглая арматура с сечением 16–18 мм (далее «электроды»). Электроды перед забиванием в землю с помощью кувалды либо какого-либо другого инструмента, предварительно необходимо заострить, поскольку в противном случае Вы не сможете забить его на глубину в 3 м.

После забивания на необходимую глубину электродов, по контуру полученного треугольника необходимо снять слой грунта в 30–50 см. Это необходимо для того, чтоб в дальнейшем упростить сваривание электродов между собой. Сваривание заземлителей между собой выполняется с помощью обычной полосы 40х4 мм.

После сваривание электродов, на фундамент здания в одном или нескольких местах выводится полоса 40х4 с приваренным болтом М12 или М14 с гайками и шайбами к которой затем производится подключение заземляющего проводника (в большинстве случаев желто-зеленого цвета) который является одной жилой вводного кабеля ВВГнг (ПВСнг) 3х6, ВВГнг (ПВСнг) 3х10.

Если же в доме предусмотрена 3-х фазная система запитки, то вводной кабель может быть (ПВСнг) 5х6, ВВГнг (ПВСнг) 5х10, в котором 3 жили — это фазы «А», «B», «С», нулевая жила синего цвета «N» и заземляющий проводник «G» желто-зеленого цвета.

Важно! После сваривание заземлителей между собой с помощью полосы категорически запрещается окрашивать металлические конструкции, поскольку это приведет к ухудшению токопроводящей способности контура заземления.

Хитрости при монтаже контура заземления

При вводе объекта в эксплуатацию, очень часто возникают случаи, когда при проверке полученного контура заземления специализированной электротехнической лабораторией значение сопротивления выше 4 Ом. Это может быть вызвано высоким сопротивлением грунта или несоблюдением требований запроектированного заземления.

В таком случае можно развести в ведре воды 2–3 пачки соли и залить полученный раствор в места залегания электродов. Благодаря такой простой манипуляции можно уменьшить значение сопротивления контура заземления до 1–3 Ом.

После ознакомления с теорией рассмотрим практический ответ на вопрос: «как сделать заземление в частном доме своими руками»?

Устройство заземления своими руками: поэтапная инструкция

Если Вы задаетесь вопросом: «как сделать заземление на даче?», то для выполнения данного процесса потребуется следующий инструмент:

• сварочный аппарат или инвертер для сварки металлопроката и вывода контура на фундамент здания;
• угловая шлифмашинка (болгарка) для разрезания металла на заданные куски;
• гаечные глючи для болтов с гайками М12 или М14;
• штыковая и подборная лопаты для рытья и закапывания траншей;
• кувалда для вбивания электродов в землю;
• перфоратор для разбивания камней, которые могут встречаться при рытье траншей.

Чтоб правильно и согласно нормативным требованиям выполнить контур заземления в частном доме нам потребуются следующие материалы:

1. Уголок 50х50х5 — 9 м (3 отрезка по 3 метра).
2. Сталь полосовая 40х4 (толщина металла 4 мм и ширина изделия 40 мм) — 12 м в случае вывода одной точки заземлителя на фундамент здания. Если же Вы хотите выполнить контур заземления по всему фундаменту к указанному количеству добавьте общий периметр здания и еще возьмите запас для подрезки.
3. Болт М12 (М14) с 2 шайбами и 2-я гайками.
4. Медный заземлитель. Может быть использована заземляющая жила 3-х жильного кабеля либо провод ПВ-3 с сечением 6–10 мм².

После того как все необходимые материалы и инструменты есть в наличии можно переходить непосредственно к монтажным работам, которые детально расписаны в следующих главах.

Выбор места для монтажа контура заземления

В большинстве случаев рекомендуется монтировать контур заземления на расстоянии в 1 м от фундамента здания в месте где оно будет скрыто от человеческого глаза и к которому будет сложно добраться как людям, так и животным.

Такие меры необходимы для того, что при повреждении изоляции в электропроводке потенциал будет идти на контур заземления и может возникнуть шаговое напряжение, которое может привести к электротравме.

Выполнение земляных работ

После того как было выбрано место, выполнена разметка (под треугольник со сторонами 3 м), определено место вывода полосы с болтами на фундамент здания можно приступать к земляным работам.

Для этого необходимо с помощью штыковой лопаты по периметру размеченного треугольника со сторонами по 3 м снять слой земли в 30–50 см. Это необходимо для того, чтоб в дальнейшем без особых трудностей к заземлителям приварить полосовой металл.

Также стоит дополнительно прокопать траншею такой же глубины для подвода полосы к зданию и выводу ее на фасад.

Забивание заземлителей

После подготовки траншеи можно приступать к монтажу электродов контура заземления. Для этого предварительно с помощью болгарки необходимо заточить края уголка 50х50х5 или круглой стали диаметром 16 (18) мм².

Далее выставить их в вершины полученного треугольника и с помощью кувалды забить в землю на глубину 3 м. Также важно чтоб верхние части заземлителей (электродов) находились на уровне выкопанной траншеи чтоб к ним можно было приварить полосу.

Сварные работы

После того как электроды будут забиты на необходимую глубину с помощью стальной полосы 40х4 мм необходимо сварить между собой заземлители и вывести данную полосу на фундамент здания где будет подключен заземляющий проводник дома, дачи или коттеджа.

Там, где полоса будет выходить на фундамент на высоте 0.3–1 мот земли, необходимо приварить болт М12 (М14) к которому в дальнейшем будет подключено заземления дома.

Обратная засыпка

После выполнения всех сварных работ полученную траншею можно засыпать. Однако перед этим рекомендуется залить траншею соляным раствором в пропорции 2–3 пачки соли на ведро воды.

После полученную почву необходимо хорошо утрамбовать.

Проверка контура заземления

После выполнения всех монтажных работ возникает вопрос «как проверить заземление в частном доме?». Для этих целей конечно обычный мультиметр не подойдет, поскольку у него очень большая погрешность.

Для выполнения данного мероприятия подойдут приборы Ф4103-М1, Клещи Fluke 1630, 1620 ER и так далее.

Однако эти приборы очень дорогие, и если Вы выполняете заземление на даче своими руками, то для проверки контура Вам будет достаточно обычной лампочки на 150–200 Вт. Для данной проверки Вам необходимо один вывод патрона с лампочкой подключить к фазному проводу (обычно коричневого цвета) а второй — к контуру заземления.

Если лампочка будет ярко светить — все отлично и контур заземления полноценно функционирует, если же лампочка будет тускло светить или вообще не испускать световой поток — значит контур смонтирован неверно и нужно либо проверять сварные стыки или монтировать дополнительные электроды (что бывает при низкой электропроводимости почвы).

Основные требования к сопротивлению контура заземления

Если Вы не знаете, как правильно сделать заземление в частном доме и какие технические характеристики его должны быть, рекомендуем ознакомится с ПУЭ в котором Глава 1.7. под названием «Заземление и защитные меры электробезопасности» регламентирует основные технические характеристики контура заземления для оборудования до 1000 В.

Согласно данному нормативному документы сопротивление контура заземления должно быть:

1. Не более 4 Ом для электроустановок до 1000 В (к данному классу электроустановок как раз и относится электрооборудование дачи, дома или коттеджа).
2. Не более 10 Ом в случае если суммарная мощность генераторов или трансформаторов менее 100 кВА.
3. Не более 0.5 Ом для электроустановок выше 1000 В с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А).
4. Не более 10 Ом для электроустановок свыше 1000 В с маленьким током замыкания на землю.

В каких случаях необходимо проверять контур заземления?

Если Вы выполняете устройство заземления в частном доме или на даче, то проверку можно выполнить и обычной контрольной лампочкой (как было описано выше), если же Вас необходимо вводить объект в эксплуатацию, легализировать изменение в схеме электроснабжения или же заключать договор на электроснабжения со специализированной организацией, тогда вам будет необходим протокол испытания контура заземления.

Данный документ имеет право выдать только сертифицированная лаборатория, которая выполнит замеры. При этом подрядная организация, которая выполняла монтаж контура заземления обязана предоставить Вам паспорт на контур заземления с актами на скрытые работы.

Выводы

Заземление в частном доме своими руками 220 В позволит Вам защитить себя и членов своей семьи от поражения электрического тока. Помимо этого, заземление частного дома необходимо для заключения договоров с электроснабжающей организацией или при вводе объекта в эксплуатацию при новом строительстве, реконструкции или капительном ремонте.

Чтоб выполнить заземление своими руками будет достаточно ознакомится с данной информационной статьей и иметь небольшие навыки в электротехнике.

Видео по теме

В большинстве случаев не требуется объяснять зачем нужен контур заземления и насколько он важен. Но прежде чем начать монтаж заземления, рассмотрим его основные характеристики, нормы для него, общее устройство, основы расчёта, условия изготовления.

Кроме специфических, любой контур заземления или заземляющее устройство состоит из серии вертикальных заземлителей, заглублённых таким образом, чтоб верхняя часть была в земле на 70 см. Они соединяются друг с другом горизонтальным заземлителем, продолжение которого служит для подключения. То есть к нему подключается заземляющий проводник, который идёт на шину заземления. Конструкция несложная, но есть особенности. Почему не обойтись всего одним вертикальным заземлителем? Ведь это проще, тоже присутствует контакт с землёй. Оказывается, у любого контура есть важный параметр – сопротивление растеканию. Что это означает?

Заглянем в теорию

Рассмотрим пример – схема заземления с одиночным вертикальным заземлителем, забитым в землю. С ним соединён металлический корпус электроприбора, где произошло короткое замыкание – фаза соединилась с корпусом. При этом исходные условия: замыкание «металл – на металл», без учёта сторонних факторов, поэтому сопротивлением в точке контакта можно пренебречь. Сопротивление заземляющего проводника от прибора до земли тоже не учитываем, так как оно незначительное, когда используется достаточно большое сечение.

Далее при условии, что грунт вокруг заземлителя считаем однородным во всех направлениях, то и ток будет уходить в землю одинаково в этих же направлениях. При этом наибольшая плотность тока будет у самого заземлителя. Чем дальше от заземлителя, тем больше уменьшается его плотность. В итоге получается, что на пути тока сопротивление его движению с увеличением расстояния от заземлителя всё более уменьшается, потому что он проходит через постоянно увеличивающееся «сечение» проводника – земли. И напряжение, которое снижается на пути этого тока по закону Ома: самое большое на самом заземлителе, а при удалении плавно убывает. А на каком-то расстоянии от заземлителя напряжение станет пренебрежимо мало – приблизится к 0. Точка с таким напряжением – точка нулевого потенциала. По сути эта точка нулевого потенциала и есть та самая земля, с которой связан корпус электроприбора.

Сопротивление заземляющего устройства, это не электрическое сопротивление его металла – оно низкое, это не сопротивление между металлом штыря и землёй – при соблюдении определённых условий оно тоже небольшое. Это сопротивление земли между штырём и точкой нулевого потенциала.

Всё это отображается формулой Rз : Uф / Iкз. То есть – сопротивление заземляющего устройства будет равно фазовому напряжению, пришедшему на корпус, поделённому на ток короткого замыкания. На этой формуле всё и завязано.

Но параметров сопротивления одиночного заземлителя скорее всего будет недостаточно, чтоб организовать контур заземления, соответствующий требованиям ПУЭ. Как всё привести в соответствие? Площадь заземляющего электрода имеет решающее значение, поэтому самое очевидное решение – нужно забить рядом ещё один электрод. Но если забить их в непосредственной близости, то ток растекается, как и прежде, ничего не меняется. Для того чтоб поменять конфигурацию растекания нужно разнести заземляющие электроды подальше друг от друга. В этом случае получается разделение тока между ними – он стекает с каждого из них.

Однако существует зона, где они пересекаются. Получается, что это не простое параллельное соединение двух сопротивлений, за исключением примеров, когда заземлители очень далеко друг от друга. Но это очень непрактично, для реального устройства заземления потребуются огромные площади. Поэтому при расчётах удаления заземляющих электродов используют поправочные коэффициенты, которые учитывают их взаимное влияние – коэффициент экранирования.

Чтобы ещё уменьшить сопротивление контура заземления, нужно увеличить глубину погружения электрода, то есть увеличить его длину. Ведь чем длиннее заземлитель, тем больше площадь, способствующая растеканию тока. Этот эффект широко используется при изготовлении омеднённых штырей для комплектов заземления. Они забиваются в землю друг за другом соединяясь резьбовыми муфтами в единый электрод. При этом достигается нужная для параметров заземления глубина.

Соединяя электроды заземления горизонтальной связью, ещё снижается общее сопротивление заземляющего устройства. Влияние связи тоже учитывается, также принимаются во внимание, что её экранируют вертикальные электроды.

Получается система из нескольких элементов, зависящих друг от друга:

• Расстояние между вертикальными заземлителями.
• Их количество.
• Важно, на какую глубину они забиты.
• Форма – прут, труба, уголок. Это разная площадь прилегания к земле.
• Форма и длина горизонтальной связи.

То есть факторов достаточно много и по одной формуле всё рассчитывать некорректно. Остальные параметры для расчёта берутся из следующих понятий и величин.

Напряжение прикосновения и напряжение шага

Если человек касается корпуса рассматриваемого в примере электроприбора, он имеет большее сопротивление, чем часть земли, на которой он стоит, и ток по нему идёт небольшой. Но он стоит на земле в зоне растекания тока короткого замыкания. А это значит, что присутствует какое-то напряжение между контактирующими частями тела. Не всегда это руки и ноги, но и рассмотрения этого частного случая достаточно для понимания процесса. Напряжение, действующее на человека через эти точки – напряжение прикосновения.

Для него существуют определённые нормы. Его стремятся уменьшить на сколько возможно, поэтому расчётным путём достигаются допустимые параметры для заземляющего устройства.

Для простоты возьмём только один заземлитель, рассмотрим, что происходит непосредственно на земле. Чем больше удаление от заземляющего электрода, тем меньше напряжение, потенциал относительно удалённой точки, где он равен 0. Непосредственно у самого заземляющего электрода он максимально возможный. Если абстрактно соединить точки с одинаковым потенциалом, образуются так называемые эквипотенциальные линии – окружности. Очевидно, что приближаясь к заземлителю, который проводит ток короткого замыкания, на каком-то удалении человек между ступнями получает какое-то напряжение – разность потенциалов от положения ступней. Это напряжение шага.

Конечно, в электроустановках где стремятся ток замыкания на землю как можно скорее отключить это напряжение не является слишком опасным, даже если оно будет существовать какие-то секунды, человек возможно и получит какие-то неприятные ощущения, но только и всего.

В иных электроустановках, где ток замыкания на землю может существовать длительное время, на это тоже обращают особое внимание. Кстати, шаговое напряжение – термин, который активно используют в электробезопасности в части приближения к токоведущим частям, замыкающимся с землёй в открытых и закрытых распределительных устройствах. И существует допустимое расстояние приближения к этим устройствам – 4 м для закрытых и 8 для открытых. Они связаны с тем, как ток замыкания на землю растекается по земле.

Напряжения прикосновения и шага стремятся сделать минимальными, чтобы не пострадал человек. Для этого и получены, опубликованы в ПУЭ нормы – для практического применения.

А когда от подстанции отходит воздушная линия, то через определённые расстояния для обеспечения тока короткого замыкания, достаточного для срабатывания защиты, на опорах устраиваются повторные заземляющие устройства.

На вводе в бытовые здания: дома, коттеджи, также устраивается контур заземления, который тоже является повторным. Как только его подключили померять его индивидуальные параметры невозможно – он становится составной частью всей системы.

Конечно частника интересует только его «собственный» контур, точнее, как сделать заземление в доме. Чтоб оно было эффективным, а силы и средства небыли потрачены впустую. значение сопротивления повторного заземляющего устройства для частного дома тоже, как и для всех остальных. Это 15, 30, 60 ом соответственно напряжениям 660, 380, 220 В. источника трёхфазного тока или 380, 220, 127 В. источника однофазного тока. И неважно, что зачастую это бывает однофазное напряжение 220в – 30 Ом, когда контур не подключен, 10 Ом у подключенного в сеть устройства заземления.

Однако может выясниться, что при некоторых условиях экономическая составляющая расчётного заземления зашкаливает разумные пределы. Например, удельное сопротивление грунта настолько велико, что даже многократное увеличение числа заземляющих электродов не приносит желаемый результат. Поэтому при удельном сопротивлении грунта более 100 Ом на метр, норму для устройства заземления можно превышать, но не более чем в 10 раз.

Удельное сопротивление грунта

Любой проводник электрического тока имеет удельное сопротивление. Какой-то проводник лучше, какой-то хуже проводит ток. Например, медь, алюминий или вообще нихром. Подобно можно классифицировать и грунты. Удельное сопротивление грунта – это его способность проводить электрический ток. Самый плохой проводник – камень, в сухом виде, при отсутствии солей это практически диэлектрик. Самый лучший проводник – очень влажный грунт. Остальные имеют промежуточные значения.

Казалось бы, у чернозёма отличные показатели, но он залегает лишь на поверхности земли. Чтоб миновать сезонно замерзающие грунты приходится иметь дело с грунтами ниже глубины промерзания. Какие расчётные параметры брать для заземляющего устройства в конкретном месте, можно определить только разведочным шурфом или наблюдением, при земляных работах.

Если грунт чистый песок или глина, берём их значения, но смешанный грунт нужно классифицировать. Например, возьмём немного глины в ладони, пытаемся раскатать в жгут. Если это удаётся и получается тонкий жгутик, это чистая глина. Когда он рвется на сантиметровые отрезки – это суглинок. Когда тонкий жгут не раскатывается и рвётся – супесь, совсем не раскатывается – песок. Из всех пород шурфа в расчет берётся вид с самым худшим удельным сопротивлением. Ещё померять удельное сопротивление грунта можно специальным прибором, олько мало кто имеет такую возможность.

На проводимость грунтов значительно влияет количество влаги в земле. Чем её больше, тем электрические характеристики лучше. Поэтому удельное сопротивление грунта зависит от климатических и сезонных изменений. По этой причине измерения сопротивления заземляющего устройства рекомендуется проводить в самое засушливое или морозное время. Однако, чтобы проводить расчёты в любое время года, ввели сезонные коэффициенты. Они учитывают климатические условия местности, где планируется установка заземления. Уже с поправкой, удельное сопротивление грунта принимается в расчёт.

Материалы и размеры контура

Из любого материала, даже не «бросового», а специально приобретённого контур заземления тоже не получится сделать. ПУЭ регламентирует и этот пункт, потому что:

• Эти материалы должны быть погружены в землю без деформаций и повреждений. Способ – для этого – забивание либо задавливание.
• У материалов должна быть хорошая сохранность – срок службы устройства исчисляется десятилетиями, они должны выдерживать условия эксплуатации.

Для этого обозначены минимальные допустимые значения сечений и размеров материалов для изготовления вертикальных и горизонтальных элементов заземлителей.

Для вертикальных заземлителей используется: труба, прут, уголок – это стержень заземления. Для горизонтальных заземлителей используется стальная полоса, круглый прут либо профиль.

Красить контур заземления ненужно, за исключением сварочных швов, наружных элементов.

Расчёт контура заземления

Традиционно электроды заземления располагаются в линию, но существуют и другие варианты: треугольник, квадрат и пр. А контуром устройство заземления иногда называют потому, что их располагали по периметру здания, опоясывали связью с несколькими вводами на внутренний контур – стальную полосу уже внутри здания. Поэтому контур – историческое название.

Но совсем необязательно окружать дом полностью, достаточно выбрать направление при линейном размещении электродов или определить площадь для какого-либо «кустового» варианта, где нет помех, не планируются земляные работы. Важно удобное расположение, чтоб избежать сложностей при вводе в распределительный щит.

Для расчётов применяется многоуровневая схема, просто параметров материалов и значений сопротивлений для конечного результата недостаточно. Некоторые из них элементарно зависят от конкретной ситуации. Например, от выбора материалов. Из чего делать? Из того что в наличии, чтобы меньше докупать. Если сразу ориентироваться «через магазин» – то исходить из условий цена-качество. Главное, чтобы материал и параметры для каждого элемента заземляющего устройства соответствовали приведённым в таблице значениям. Если заземляющее устройство собирается не из комплекта-конструктора, а из более доступных материалов, то далее нужно задаться:

• Глубиной погружения электродов заземления. Их длина должна иметь разумные пределы. Не меньше глубины промерзания грунта, но и соразмерно подручным средствам для забивания.
• Расстоянием между ними. Оно должно быть кратным их длине, чтоб иметь возможность применить к расчётам коэффициенты взаимного влияния – экранирования.
• Количеством электродов. Хотя в расчёт нужно заложить не только количество, но и длину полосы, которая их соединяет, ввод в дом.

То есть по сути контур полностью формируется, а после рассчитывается его сопротивление. Если оно соответствует нормам, то принимаем эти параметры для изготовления устройства. Если нет меняем некоторые, для улучшения характеристик.

Имея такие исходные данные, в первую очередь считаем сопротивление одиночных электродов заземления.

При всей своей сложности, формулы для разных типов заземлителей тоже разные: свои для круглого сечения, уголка и полосы. Также для расчёта придется выбрать коэффициенты взаимного влияния электродов, соответствующие исходным данным. После этого подставляем значения в общую формулу:

• Где Rг – расчётное сопротивление горизонтального заземлителя.
• Rв – расчётное сопротивление вертикального заземлителя.
• Nв – количество вертикальных заземлителей.
• nг – коэффициент экранирования горизонтальных заземлителей.
• nв – коэффициент экранирования вертикальных заземлителей.

Считаем сопротивление заземляющего устройства. Если результат не устраивает, можно что-то изменить в исходных данных. Например, добавить или наоборот убрать лишние электроды заземления. Но, как только меняется их количество или длина, автоматически меняется либо длина горизонтальной связи, либо коэффициент взаимного влияния, или всё вместе. Дополнительно может измениться расстояние между электродами, для соблюдения кратности длине. Поэтому весь расчёт начинается с начала. Как видно процесс сравнительно непростой.

Однако можно воспользоваться онлайн калькуляторами. А для убеждения в правильности расчёта сравнить показатели нескольких. Тем более, что уже имеется представление: что, как и зачем, а это уже преимущество. После расчётов можно переходить непосредственно к монтажу.

Как изготовить устройство заземления

Теоретических знаний как сделать контур заземления вполне достаточно, чтоб изготовить его своими руками. Объединим всё в короткую последовательность:

• Делаем разметку на местности.
• По ней копаем траншею глубиной 0.7 м, для удобства расширяем места для электродов.
• Забиваем электроды. Если это уголок, можно прихватить к нему такой же обрезок, чтоб получить квадратное сечение – по нему удобней бить. Так же штыри любого сечения хорошо заколачивать электрическим отбойным молотком.
• Прокладываем к ним соединительную полосу, подводим её к дому или даже заводим внутрь.
• Обвариваем соединения максимально качественно, со всех сторон. При необходимости стыки производим не в торец, а внахлёст.

Далее, чтобы выполнить подключение заземления в частном доме своими руками полосу или прут подведённый к дому нужно подключить к PE или к PEN-шине в распределительном щитке. Для этого нужен проводник, так же соответствующий требованиям ПУЭ. Он может быть медным – 10 мм², алюминиевым -16 мм², стальным – 75 мм² – это минимально допустимые сечения. Однако подводить стальную полосу – хоть и экономно, но очень неудобно. Какой провод подойдёт?

Конечно медь – оптимальный вариант по удобству подключения. Если соединение находится снаружи дома, для надёжности используется обжимная клемма, оно выполняется в корпусе для защиты от атмосферных осадков либо в герметичной распределительной коробке.

Перед вводом в эксплуатацию устройства заземления для нового дома, в обязательном порядке проводятся замеры, этого просто не избежать. Однако не рассматривайте это как «повинность», ведь всё и затевалось для собственной безопасности. Поэтому для прочих, давно эксплуатируемых домов, сразу после устройства контура заземления рекомендуется пригласить специалистов, чтобы провести замеры и убедится в его работоспособности. Для измерения сопротивления растеканию «конкретно Вашего» устройства заземления подготовьтесь, но временно не делайте подключение в щит, при замерах оно должно быть не более 30 Ом. После подключения – не более 10 Ом.

Однако, никто не застрахован от ошибок и форс-мажорных обстоятельств, контрольные замеры могут выявить значения сопротивления, превышающие норму. Для устранения таких недостатков «малой кровью», придётся добить дополнительный электрод.

Таким образом рассчитывается, монтируется и подключается правильное заземление частного дома. Как видно – всё можно сделать своими руками. Кстати, нигде нет ограничений, что право на изготовление контура имеют только лицензированные организации, но воспользоваться их услугами для проверки – необходимо.

Руководство по дополнительному заземлению для производителей

Заземление электрических токов имеет решающее значение для безопасности. Без надлежащего заземления электронного оборудования скачок напряжения может вызвать электрический пожар и серьезно травмировать всех, кто стоит рядом. Основными целями заземления являются безопасность людей, защита оборудования и снижение электрического шума. Все эти цели заземления достигаются за счет стабилизации напряжения на проводниках цепи.

Чтобы правильно заземлить электрические токи и гарантировать безопасную работу электронного оборудования, вам необходимо полностью понять все дополнительные требования производителя к заземлению.Вот что вам нужно знать.

Основные компоненты для построения системы заземления

Дополнительные требования производителя к заземлению для построения системы заземления включают следующие компоненты:

• Заземляющие или заземляющие электроды, которые состоят из стержней или пластин заземления, соединенных между собой заземляющими кабелями и прикрепленных к заземляющим проводам.
• Устройства защиты от перенапряжения (УЗИП), обеспечивающие безопасную работу заземляющих электродов.
• Клеммы или шины основного заземления (это особенно важно для этажей серверных или любых других полов с электроникой, где часто бывает электричество).
• Заземляющие провода, которые отводят шум заземления от цепи связи и экрана, обеспечивая тем самым необходимую безопасность.
• Дополнительные проводники уравнивания потенциалов, предотвращающие возникновение опасных напряжений между защитным заземлением и металлическими системами.
• Система молниезащиты (LPS), которая снижает риск повреждения оборудования от молнии и других причин скачков напряжения, тем самым обеспечивая безопасность персонала.

При правильной установке все эти компоненты обеспечивают надлежащее заземление оборудования и корпуса, а также обеспечивают путь с низким сопротивлением для тока замыкания на землю, эффективно ограничивая напряжение короткого замыкания до безопасного уровня.

Заземление сетевых рабочих станций

Сетевые рабочие станции, использующие модемы или подключенные к серверам, также должны быть правильно заземлены. Они требуют применения дополнительной сети заземления, которая должна быть подключена ко всем элементам рабочего места и его ответвлениям.

Заземление полов с электроникой, например, серверных залов или любой другой зоны, где есть чувствительное электронное и компьютеризированное оборудование, также имеет жизненно важное значение для безопасности людей и безопасной эксплуатации оборудования. Он предотвращает образование статического электричества или напряжения тела, поэтому правильное напольное покрытие для эффективного контроля статического электричества имеет первостепенное значение.

Лучшими вариантами полов для центров обработки данных являются антистатическая ковровая плитка, виниловая плитка, эпоксидный пол, а также резиновая плитка и листовой пол. Однако их следует сочетать с надлежащей системой заземления для дополнительного уровня безопасности.

Если вам нужны надежные электрические услуги, MSC Electrical всегда к вашим услугам. Мы предлагаем как коммерческие, так и промышленные электрические услуги, все из которых выполняются с соблюдением строгого протокола безопасности.

Наша движущая сила номер один — это безопасность наших клиентов, поэтому вы можете быть уверены, что все необходимые вам электрические услуги будут выполнены надлежащим образом и надежно. Мы также гарантируем эффективность без ущерба для качества.

Свяжитесь с нами сегодня для получения любой информации о наших электрических услугах или свяжитесь с нами, чтобы получить расценки!

Защитим вас от вреда

Основы заземляющих проводов

В электрическом токе есть много частей, которые собираются вместе, чтобы обеспечить бесперебойную работу цепи.Важной частью электрической цепи является заземляющий провод. Заземляющий провод действует как амортизатор. Снятие лишних электрических зарядов и их безопасная транспортировка в процессе, называемом заземлением. Здесь мы разберем основы заземляющих проводов.

Заземление — это электрический проводник, и это обычный путь, по которому проходят токи короткого замыкания, сигналы и радиоволны. Большинство токов короткого замыкания связаны с землей; поэтому заземление энергосистемы является важной частью электрической цепи.Особенно, когда речь идет о безопасности участников и оператора любого электрического устройства. Заземляющий провод нужен, чтобы спасти положение в случае неисправной цепи, потому что он несет избыточный электрический заряд и безопасно разряжает его в землю, помогая защитить от потенциальных электрических опасностей.

Из чего сделан заземляющий провод?

Заземляющий провод, часто называемый проводником заземляющего электрода , соединяет стержень заземления с соединением служебного заземления.Заземляющие провода обычно изготавливаются из меди и имеют диаметр 6 AWG или больше.

При выборе заземляющего провода у вас будет возможность выбрать один из следующих вариантов:

1. Голый медный провод : неизолированный медный провод чаще всего используется с заземляющими проводами, и он не покрыт какой-либо защитной оболочкой. покрытие. Как правило, он обладает лучшими проводящими свойствами, поскольку не покрыт изоляцией и не защищен ею.
1. Зеленый 6 THHN Провод : Этот провод зеленого цвета, используется в качестве заземляющего провода вне помещения и изолирован, поэтому влага не может попасть на медный провод внутри.
1. Калиброванная медь : Этот тип провода доступен в нескольких размерах, и чем больше калибр провода, тем меньше он обычно. Размер провода будет варьироваться в зависимости от величины необходимого электрического тока.

Для получения дополнительной информации о заземляющих проводах и другой интересной информации об электротехнической промышленности посетите наш блог.

Mayday Grounding, Inc. Дистрибьютор Cadweld, Burndy and Panduit, AEMC, ERICO и XIT, специальных заземляющих стержней и форм, инструментов и принадлежностей для наземных систем.

Мы привержены делу …

Мы стремимся предоставлять высококачественные продукты электрического заземления для промышленных, коммерческих и строительных предприятий. Ценные преимущества, которые мы можем вам предложить, — это отличный сервис, обширный ассортимент высококачественной продукции и высококвалифицированный опытный торговый персонал. Наша продукция охватывает все: от стержней заземления (нержавеющая сталь и медь), SRG (опорная сетка сигналов), наконечников GEM (материалов для улучшения заземления), штампов, гидравлических инструментов, нестандартных шин до отбортов для чертежей.Независимо от ваших потребностей в электрическом заземлении, у нас есть подходящее решение по разумной цене.

Мы самые большие …

Мы являемся крупнейшим дистрибьютором товаров Cadweld and Burndy по всей стране. Мы с гордостью предлагаем полную линейку высококачественной продукции ERICO и Burndy, которая отвечает вашим системным требованиям. Благодаря нашему обширному ассортименту, большинство заказов отправляется в тот же день. Наряду с полным ассортиментом аксессуаров для заземления мы являемся экспертами в создании индивидуальных систем заземляющих шин в точном соответствии с вашими требованиями.Наша приверженность обслуживанию клиентов и обучению выходит за рамки отраслевых стандартов. Наш постоянный поиск в области технологий заземления позволяет нам решать любые задачи клиентов. Мы гордимся тем, что получаем отличную рекламу из уст в уста. У нас есть обширная база постоянных клиентов, которые знают, что получат быстрое и эффективное обслуживание от нашей команды технических консультантов. Мы используем продукты самого высокого качества и предоставляем вам услуги резервного копирования и поддержки, которых вы заслуживаете. Наши клиенты получают выгоду от нашего превосходного сервиса.Мы строго придерживаемся наших принципов работы для улучшения системы, удовлетворения потребностей клиентов, контроля затрат и качества. Честность, порядочность, справедливость и лояльность влияют на нашу повседневную деятельность и долгосрочные стратегии. Мы с нетерпением ждем возможности заработать на вашем повторном бизнесе.

Продукты высшего качества …

Экзотермические сварные соединения

Cadweld долговечны, устойчивы к коррозии и не требуют внешнего источника тепла и энергии. Включает в себя стандартные экзотермические сварные соединения, соединения с низким уровнем выбросов для закрытых помещений и одноразовые одноразовые соединения, а также различные аксессуары для удовлетворения всех требований применения.Заземляющие стержни из нержавеющей стали и покрытые медью, внесенные в список UL, есть в наличии и готовы к отправке. Каждый стержень имеет идеальное сцепление, чтобы служить дольше, легче управлять и не трескается. Также доступны аксессуары, включая зажимы заземления, муфты и приводные втулки. Все продукты производятся в соответствии со стандартами ISO и внесены в списки UL. Обгоревшие механические соединители с высокой степенью сжатия не оставляют проблем с алюминиевыми или медными соединениями. Мы предлагаем полный ассортимент соединителей для систем компрессионного заземления Hyground, кабельных соединений и инструментов NEC.Гидравлические инструменты доступны для аренды или покупки. Предварительно спроектированные соединительные и заземляющие сети включают нашу SRG (сетку опорных сигналов) для чувствительного электронного оборудования, которая устраняет эффекты переходных процессов или электрических шумов, и нашу сборную проволочную сетку для улучшенного заземления высоковольтных установок там, где требуются большие площади заземления. Доступны предварительные версии чертежей и проектов. Наши обученные сотрудники помогут вам составить список материалов, необходимых для выполнения вашего проекта.Mayday поможет вам в работе — от компьютерных залов до вышек связи. Изготовленные на заказ стержни заземления — Мы являемся экспертами в изготовлении стержней заземления на заказ в точном соответствии с вашими требованиями.

Полное удовлетворение …

В нашем бесконечном стремлении помочь вам в полной мере, пожалуйста, не стесняйтесь звонить, писать или писать нам по электронной почте с любыми вашими проблемами или проблемами. На самом деле, даже если вы полностью удовлетворены, мы будем рады получить от вас известие.

Спасибо, Mayday Grounding, Inc.

Электрооборудование: Качество электроэнергии — Практический пример: Сетевое предприятие осознает ценность правильного заземления

Скачать PDF-версию

Штаб-квартира McAfee Tool & Die Inc. в Юнионтауне, штат Огайо. Компания узнала, что станки с ЧПУ на самом деле являются чувствительным электронным оборудованием и что надлежащая система заземления абсолютно необходима, когда машины объединены в сеть. McAfee Tool & Die Inc. — это производственное предприятие с полным спектром услуг, расположенное в Юнионтауне, штат Огайо, пригороде Акрона.В бизнесе более 22 лет компания гордится тем, что является новатором в высококонкурентном бизнесе по производству инструментов и штампов. В дополнение к полному комплекту обычных станков, штамповочных прессов и термопластавтоматов, компания использует более десятка станков с числовым программным управлением (ЧПУ), включая 3 трехосевых обрабатывающих центра, 6-проводные электроэрозионные станки (EDM). , 3 станка лазерной резки и токарный центр с ЧПУ. Оборудование

с ЧПУ является обычным явлением в мастерских по производству инструментов и штампов, поэтому, чтобы получить конкурентное преимущество, McAfee начала объединять свое оборудование в сеть почти восемь лет назад, когда сети еще считались передовым продуктом в области производства инструментов и штампов.Объединение своего оборудования в сеть позволяет McAfee централизованно хранить более 20 000 программ автоматизированного проектирования / автоматизированного производства (CAD / CAM), что делает их мгновенно доступными для операторов станков с ЧПУ. Сеть также обеспечивает более эффективное использование машинного времени, лучший административный контроль и снижение накладных расходов.

Терминалы CAD / CAM на базе Unix были первыми компьютерами, подключенными к сети в McAfee Tool & Die в 1992 году. Станки с ЧПУ были объединены в сеть в 1994 году, а обе сети были связаны в 1998 году.Вот тогда дела пошли под откос. Пять (сейчас восемь) рабочих станций CAD / CAM на базе Unix были впервые связаны в 1992 году. В 1994 году управляющие компьютеры в десяти станках компании по производству лазеров, электроэрозионных станков и станков с ЧПУ были объединены в сеть.

Вот тогда и начались проблемы.

Сначала что-то пошло не так, но в следующие четыре года они стали хуже и дороже, особенно когда поблизости проходили грозы.

«Раньше я называл их« гремлинами »или« солнечными пятнами », потому что наши проблемы были очень спорадическими, — вспоминает Джон Стайлз III, старший программист McAfee и человек, который продвигал менеджмент на преимуществах сетевых технологий.«У нас было так много« маленьких »симптомов, что было трудно найти точную причину проблемы».

На самом деле, когда вы их сложили, проблем было совсем немного:

• Обмен данными со станком с ЧПУ останавливался в середине программы или вообще никогда не запускался. Так много для лучшего управления машиной.
• ЭЛТ-экраны будут мерцать или искажаться. Может быть, неприятная проблема, но знак того, что впереди еще больше неприятностей.
• Символы в программах отсутствуют или изменены.
• Порты на компьютерной стороне серверного блока перестали работать. Нет порта, нет связи; нет связи, нет производства.
• Платы связи в станках с ЧПУ сгорят, и их придется заменить. Платы стоят недешево; эти затраты быстро увеличивались.
• Кабель RS-232, упирающийся в конкретную машину, может привести к тому, что другие машины не будут работать. Подкрепление кабеля куском веревки заставляло машины работать. Это было решение Руба Голдберга.Многие специалисты по обслуживанию думали, что мистер Стайлз зря теряет время. «Они думали, что я сошел с ума», — сказал Стайлз. «Мне сказали, что быстрое решение проблемы со строкой невозможно, но это был лишь один из многих шагов, которые я предпринял в процессе устранения, чтобы найти проблему, и, по крайней мере, на данный момент это сработало».
Вернуться к началу

Множество плохих предложений

Компания добавила или изменила несколько станков с ЧПУ в течение следующих четырех лет. С каждым изменением в цехе менялась коммуникационная способность каждой машины.Проблемы с сетью продолжались, но ни их причины, ни решения не было видно. Десятки опытных технических специалистов OEM-производителей, а также мастера по ремонту оборудования и поставщики сетевого программного обеспечения предложили свои решения. Среди десятков их предложений типа «Попробуйте, дайте мне знать, работает ли это»:

• Переустановите порты на компьютерной стороне служебного блока, чтобы восстановить сигнал.
• Перезагрузите компьютер, чтобы восстановить связь.
• Отсоедините заземление кабеля RS-232 со стороны компьютера.
  Фактически, исходная сеть была неправильно настроена в соответствии с инструкциями сетевого специалиста.
• Переход на экранированные кожухи на машинах. Экранированные кожухи должны были устранить проблемы из-за электромагнитных помех (EMI) и радиочастотных помех (RFI), двух известных причин ошибок данных. Смена стоила денег, но не дала результата.
• Переключитесь на кабель с двойным экраном, но отсоедините провода заземления от экрана.
• Измените распиновку кабелей связи с аппаратного подтверждения на программный протокол подтверждения.
• Залейте воду в отверстие вокруг стержней заземления, расположенных рядом с каждой машиной.
  Это требует пояснений. Дополнительные заземляющие стержни для отдельных единиц оборудования в некоторой степени уникальны для станкостроительной промышленности. Никому не пришло бы в голову поставить отдельный стержень заземления для каждого компьютера в офисе, но такая практика широко распространена в механических цехах. Фактически, эта практика была рекомендована 10 из 15 OEM-производителей станков с ЧПУ, опрошенных в недавнем исследовании, проведенном для Исследовательского института электроэнергии (EPRI).Трое из пятнадцати опрошенных OEM-производителей даже заявили, что отказ от установки стержней приведет к аннулированию гарантии на их оборудование. Дополнительные заземляющие стержни разрешены Национальным электрическим кодексом ® (NEC), но их следует устанавливать, если вообще, после тщательный анализ всей системы электроснабжения, заземления и молниезащиты здания. Установка дополнительных заземляющих стержней на отдельных станках с ЧПУ — это , а не . В руководствах по установке OEM конкретно содержится, а не .Дополнительные заземляющие стержни, особенно те, которым разрешено «плавать», могут фактически снизить надежность и увеличить риск повреждения электронной схемы машины.
• Отсоедините кабели RS-232 со стороны машины во время грозы.
• Отсоединяйте кабели RS-232 со стороны машины перед каждым использованием.
  Опытный техник посоветовал не использовать это исправление на том основании, что оно создаст антенну, якобы усугубив проблему шума.
• Плавающие заземляющие провода для кабеля управления каждой машины.Как это ни странно звучит, идея плавающего (разъединяющего) заземления кабеля управления на одном конце кабеля все еще обсуждается в станкостроительной промышленности. Некоторые OEM-производители утверждают, что это уменьшает небольшие петли тока заземления на частотах питания, но генерируемые таким образом напряжения холостого хода могут передаваться от экранов к проводникам данных внутри кабеля, тем самым фактически ухудшая ситуацию. Хорошей практикой является заземление всех экранов кабеля на обоих концах кабеля с использованием надлежащих заделок на 360 градусов.
• Плавайте заземление для самой машины, т. Е. Изолируйте дополнительные заземляющие электроды на каждой машине от цепи заземления оборудования здания.

  ЭТО ПРЕДЛОЖЕНИЕ НЕ ТОЛЬКО ОПАСНО, ЭТО ЯВЛЯЕТСЯ НАРУШЕНИЕМ NEC, И СЛЕДУЮЩИЕ СЛЕДУЮЩИЕ БУДУТ НЕЗАКОННЫМИ! К сожалению, ПРАКТИКА ОТКЛЮЧЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЙ — ЧАСТЬ В ЦЕЛЯХ СТАНКОВ С ЧПУ.

  Отсоединение заземления машин от системы заземления оборудования здания — это пример того, что Джон Стайлз называет «фольклором», окружающим установку оборудования с ЧПУ.Для справки, производители станков с ЧПУ никогда не рекомендуют отключать заземляющие соединения на станках, но многие установщики, техники и ремонтники верят, что эта незаконная практика полезна. Очевидно, они не понимают, что станки с ЧПУ являются устройствами с компьютерным управлением и что с ними следует обращаться как с «чувствительным электронным оборудованием» в соответствии с рекомендациями IEEE Std. 1100 (Изумрудная книга).

  К счастью, McAfee Tool & Die не последовала этому предложению.

Дополнительный заземляющий стержень на одном из станков McAfee с ЧПУ обведен кружком. Этот и другие дополнительные заземляющие стержни были отключены от машин, чтобы исключить повреждающие токи контура заземления. Затем машины были должным образом подключены к системе заземления здания по рекомендации PowerEdge Technologies, Inc. В этом случае использовалось экзотермически связанное соединение, обведенное кружком, но также могли использоваться одобренные механические соединители из меди или медного сплава. Компания PowerEdge Technologies заменила существующую систему заземления из алюминия, разъемы которой подверглись коррозии, на медь # 4/0 AWG, чтобы обеспечить длительную надежность.Back to Top

В поисках улик

К январю 1998 года шесть из двенадцати станков с ЧПУ McAfee были отключены от сети из-за множества возникших проблем. Теперь дела пошли под гору. Хотя компания потеряла только один 16-портовый терминальный сервер за четыре года, она потеряла три. больше за первые три месяца 1998 года. Некоторое время цех был сокращен до работы с перфолентой бумаги и совместного использования одного старого компьютера для управления своими машинами. Подвесной трансформатор оборудования с ЧПУ 480/240 В, правильно подключенный к системе заземления здания с помощью меди # 4/0 AWG, которая является кабелем большего размера, чем требуется NEC.Вертикальный заземляющий провод в крайнем правом углу прикреплен к строительной стали (не показана), которую PowerEdge Technologies использовала в качестве опорной сети здания. Стайлз позвонил в Эдисон из Огайо, местное энергокомпании. Их технические специалисты подтвердили, что на объект поступает электроэнергия хорошего качества. Стайлз оставался убежденным, что источник проблемы кроется в магазине — возможно, в плохом заземлении или зашумленных цепях — а не в его компьютерах. Ему сказали: «Это не может быть связано с землей.Это должна быть система ».

Тогда подсказка всплыла. Хотя новая компьютерная система не решала проблемы, ее программное обеспечение действительно имело способность идентифицировать неизвестные данные, поступающие в компьютер из станков с ЧПУ, и записывать их в файл. В течение месяца компьютер сгенерировал тысячи таких файлов, и все они были созданы на определенных машинах. Система по-прежнему работала достаточно хорошо, несмотря на входящий шум, но Стайлз ждал, зная, что рано или поздно что-то должно дать сбой.

Это случилось во время очередной грозы, которая вывела из строя коммуникационные платы на двух машинах и один COM-порт на компьютере.Программист был оправдан: проблема не в компьютерной системе, а в самих станках с ЧПУ. Вернуться к началу

Наконец-то настоящий эксперт

Подозревая, что истинным источником сетевых трудностей McAfee были плохие основания, штат Огайо Эдисон рекомендовал компании обратиться в PowerEdge Technologies, Inc., консалтинговую организацию, специализирующуюся на проблемах с заземлением. Стайлз позвонил им, и PowerEdge отправил Тима Куксона, своего старшего инженера-электрика

Куксон начал свое исследование с измерения сопротивления заземляющего стержня на каждом станке с ЧПУ.Результаты оказались показательными:

«За эти годы мы провели полдюжины механических цехов в районе Акрона, — вспоминает Куксон, — и у каждого из них были проблемы, подобные тем, которые мы обнаружили в McAfee. Многие из людей, устанавливающих станки с ЧПУ, не понимают, что это компьютеры, а компьютеры нуждаются в хорошем заземлении.

Новое соединение проводника заземляющего электрода в McAfee Tool & Die перед засыпкой. PowerEdge Technologies указала медь # 4/0 AWG для проводов внешнего заземляющего электрода.Заземляющий электрод длиной 10 футов и все проводники были проложены на глубине не менее двух футов от поверхности, чтобы обеспечить хороший контакт с землей. Полностью медная система с сопротивлением заземления 7 Ом обеспечивает надежную связь с компьютером.

PowerEdge Technologies рекомендует, чтобы в установках, содержащих чувствительную электронику, сопротивление заземления относительно земли не превышало 10 Ом; Ни один из станков с ЧПУ McAfee не соответствовал этому критерию, и у одного из них было измерено поразительное 570 Ом! Что еще хуже, потенциалы нейтрали относительно земли на различных станках измерялись между 33.2 В и 50 В. Производители оригинального оборудования рекомендуют, чтобы потенциалы нейтрали относительно земли были менее 2 В. «Системы RS-232 работают в диапазоне от 8 В до 12 В.» Замечает Джон Стайлз: «Учитывая полученные нами данные, я удивлен, что система вообще когда-либо работала!»

Интересно, что две из трех машин с наивысшими показаниями сопротивления заземления, Mitsubishi Machining Center № 2 и EDM Machine № 5, были единственными, у кого во время предыдущей грозы были разрушены как печатные платы связи, так и COM-порты на серверном компьютере. .Это был сильный намек на то, что проблема заключалась в установленной системе заземления.

Back to Top

Решение основано на меди

«Электрическая система в магазине McAfee просто не могла поддерживать сегодняшнее чувствительное электронное оборудование, — говорит Куксон. — В системе был один старый стержень первичного заземления, и его сопротивление было высоким. Сопротивление заземления у всех этих ненужных дополнительных стержней рядом с станками с ЧПУ было слишком высоким, а некоторые — очень высокими. Повсюду были токи контура заземления.Вдобавок к этому, большая часть внутренней проводки здания была сделана из алюминия, и многие соединения за эти годы подверглись коррозии.

«Мы вернули к основам электрические системы и системы заземления. Мы установили строительную сталь в качестве эталона, затем скрепили с ней каждый станок с ЧПУ и все панели электрического оборудования, используя медные соединения №6 AWG и соединения экзотермического типа. Мы заменили весь старый алюминий на медный кабель и медные разъемы. Снаружи мы проложили три новых заземляющих стержня размером 3/4 дюйма на 10 футов по треугольной схеме у главного служебного входа, закопав их и проводники их заземляющих электродов на два фута ниже уровня земли, чтобы обеспечить хороший контакт и низкое сопротивление.Для электродных проводников мы использовали медь # 4/0 AWG, скрепив все экзотермическими разъемами. Фактически, на всех наших работах мы используем только медь ».

Новая система имеет сопротивление заземления всего 7 Ом, а шум системы заземления на кабелях связи ниже 1,5 В. Джон Стайлз более чем доволен. «До того, как появился Power Edge, я получал только плохие советы, и у меня заканчивались идеи. Когда Тим Куксон впервые заглянул в наш магазин, он ходил с улыбкой на лице, как будто видел все это раньше, и когда он сказал: «Сделай это, и это сработает» вместо «Попробуй это и дай мне знать», я знал, что он может нам помочь.«

«С тех пор, как мы установили новую систему медного заземления, у нас не было никаких проблем с нашими сетями ЧПУ и CAD / CAM. Плохое заземление всегда было проблемой, но нам потребовалось четыре года, чтобы осознать ее. Теперь мы настолько уверены в надежности нашей системы, что в этом году заменили нашу совместно используемую сеть на высокоскоростную коммутируемую сеть, что обеспечило нам еще большую эффективность. Мы хотим оставаться на шаг впереди конкурентов! »

Back to Top

Заземление и шум сетевого сигнала

Компьютеры очень чувствительны к сигнальному шуму, который определяется как паразитные колебания напряжения, обычно переменной и неизвестной величины и частоты.Цепи RS-232 работают в диапазоне от 6 до 12 В постоянного тока, и хотя этот потенциал кажется относительно большим, нередко сигнальный шум бывает такой же величины или даже больше. В McAfee Tool & Die Inc. уровни шумового сигнала на кабелях связи находились в диапазоне от 15 до 17 В.

Логические схемы еще более чувствительны к шуму, поскольку в большинстве современных компьютерных систем разность потенциалов между «0» («опорный потенциал сигнала») и битом данных «1» может быть меньше 1 В.Ошибки в данных могут возникать, когда опорные потенциалы сигналов на двух подключенных компьютерах различны, как это может происходить, когда компьютеры подключены к отдельным заземляющим электродам, имеющим разное сопротивление заземления.

Проблемы, с которыми столкнулась McAfee Tool & Die Inc., являются хрестоматийным примером того, что может случиться при неправильном заземлении чувствительного электронного оборудования. Проблемы возникают, когда токи контура заземления индуцируются в заземляющих проводниках, соединяющих различные части оборудования.Например, рассмотрим ситуацию, изображенную ниже.

Дополнительный электрод, прикрепленный к станку с ЧПУ. При таком расположении машинный шкаф, а также кабельные лотки и другое электрическое оборудование также должным образом соединены с шиной заземления на служебном входном выключателе (первый разъединитель). Такая практика разрешена NEC, но может вызвать проблемы из-за образования токов контура заземления.

(Иллюстрация адаптирована из книги «Рекомендации по качеству электроэнергии для станков с ЧПУ: заземление», Авторское право 1997 г., Исследовательский институт электроэнергетики.BR-107170. Печатается с разрешения.)

Оборудование с ЧПУ должным образом заземлено через «зеленый провод» (не показан) и через кабелепроводы и кабельные каналы к соединению шины заземления / нейтральной шины на панели служебного входа, а оттуда — к заземляющему электроду (ам), расположенному снаружи. здание. Заземляющие соединения также выполняются от заземления нейтрали на панели служебного входа к металлической водопроводной трубе и к строительной стали. Слева на рисунке показан дополнительный заземляющий электрод, установленный на станке с ЧПУ и подключенный к шкафу станка, как это было изначально настроено в McAfee Tool & Die.Такой порядок разрешен NEC, который заботится в основном о безопасности, но не рекомендуется IEEE Std. 142 (Зеленая книга), «Заземление промышленных и коммерческих систем электроснабжения» и IEEE Std. 1100 (Изумрудная книга), Питание и заземление чувствительного электронного оборудования.

Любые различия в сопротивлении заземления основного и дополнительного заземляющих электродов могут приводить к возникновению токов контура заземления, циркулирующих через заземляющие соединители, соединяющие машины с другими элементами в электрических системах и / или системах передачи данных.Экран заземления, окружающий кабели передачи данных, соединяющие станки с ЧПУ и центральный компьютер, является одним из таких обратных путей. Ток, протекающий по этому пути в результате контуров заземления, представляет собой шумовой сигнал, который может нарушить передачу данных. Именно это произошло в McAfee Tool & Die до того, как дополнительные электроды были отключены и была установлена ​​надлежащая система заземления.

Back to Top

Принципы

• Джон К. Стайлз III — старший программист в McAfee Tool & Die Inc.Когда он пришел в McAfee в 1990 году, компьютерные сети редко использовались в производстве инструментов и штампов. Джон сыграл важную роль в объединении в сеть рабочих станций CAD / CAM своей компании на базе Unix в 1992 году и ее станков с ЧПУ в 1994 году. В 1998 году он руководил установкой системы заземления, которая позволила объединить обе сети.
• Тим Куксон , CPQ, PAE, старший инженер-электрик в PowerEdge Technologies, Inc. Помимо степени в области электроники Университета Акрона и BSEE Университета Ла-Салле, Тим имеет сертификаты электрического подрядчика и профессиональное качество электроэнергии.Он также имеет лицензию профессионального администратора / электрика в штате Вашингтон. Помимо проведения обследований качества электроэнергии и проектирования надлежащих систем заземления (как он делал для McAfee Tool & Die), Тим разрабатывает документы по планированию компьютерной / сетевой площадки и услуги по управлению проектами, а также выполняет обследования качества электроэнергии и управления энергопотреблением.

McAfee Tool & Die Inc. — это цех / производственный цех с полным спектром услуг, расположенный в Юнионтауне, штат Огайо.В дополнение к своей традиционной обработке и механической обработке с ЧПУ компания использует штамповочные прессы и оборудование для литья пластмасс под давлением для создания прототипов и предпроизводственных испытаний штампов и оснастки, а также для полномасштабного производства для клиентов в автомобильной, аэрокосмической и медицинской сферах. области технологий. McAfee Tool & Die получила признание в отраслевой литературе за свою готовность внедрять новые технологии, такие как объединение в сеть операций проектирования и производства, описанных в этой статье.Для получения дополнительной информации о McAfee Tool & Die позвоните по телефону (330) 896-9555, факсу (330) 896-9549 или посетите веб-страницу компании по адресу: www.McafeeTool.com.

PowerEdge Technologies, Inc. — консалтинговая и инжиниринговая фирма из Кантона, Огайо, специализирующаяся на вопросах качества электроэнергии, включая исследования качества электроэнергии и управления энергопотреблением, оценку гармоник, заземление и тестирование электрических систем, оценку операционной среды и услуги по планированию площадки для чувствительное электронное оборудование.Компания также оказывает образовательные услуги промышленным, торговым и образовательным организациям. Для получения дополнительной информации о PowerEdge Technologies и ее услугах звоните (330) 494-7314, факс (330) 494-7750 или посетите их веб-сайт по адресу: www.poweredgetech.com.

Эта публикация была подготовлена ​​исключительно в качестве справочного материала для лиц, занимающихся спецификацией, проектированием, выбором и установкой электрических систем. Он составлен на основе информации, предоставленной одной или несколькими сторонами, упомянутыми в данном документе, и других источников информации Copper Development Association Inc.(CDA) и / или соответствующие стороны считают себя компетентными. Однако, признавая, что каждая система должна быть спроектирована и установлена ​​с учетом конкретных обстоятельств, CDA и стороны, упомянутые в этой публикации, не несут никакой ответственности или обязательств любого рода, включая прямой или косвенный ущерб в связи с этой публикацией или ее использованием любым лицом или организации, И НЕ ПРЕДОСТАВЛЯТЬ НИКАКИХ ЗАЯВЛЕНИЙ ИЛИ ГАРАНТИЙ В ОТНОШЕНИИ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ТОЧНОСТИ, ПОЛНОМОСТИ, УПОЛНОМОЧНОСТИ, ДОСТУПНОСТИ ИЛИ ДОКУМЕНТАЦИИ.

Заземление на уровне системы — Журнал соответствия

Заземление — важнейшее свойство любого электрического оборудования. В журнале In Compliance Magazine и в других публикациях есть множество качественных статей по конкретным темам, в основном по заземлению на уровне печатных плат (PCB). Эта статья посвящена менее проходимому пути, основанному на системном уровне, то есть заземлению оборудования, фактически используемого на заводах.

Существует несколько ключевых аспектов заземления, включая безопасность, ESD, EMI и целостность сигнала. Хотя этот и другие журналы опубликовали подробные статьи по одной или нескольким из этих тем, эта статья объединяет их все, чтобы помочь пользователям оборудования и производителям инструментов понять, что важно и как достичь оптимальных характеристик грунта. В этой статье не рассматриваются вопросы заземления печатных плат (на эту тему есть масса отличных статей) и портативных инструментов с двойной изоляцией, не имеющих заземления.

Безопасность

Безопасность всегда превыше всего. Слишком много специалистов по электростатическому разряду (ESD) и электромагнитным помехам (EMI) не имеют профессиональной подготовки в области электробезопасности. Эта статья далека от исчерпывающего руководства по безопасности и не охватывает все важные моменты. Вся цель этого раздела — довести электрическую безопасность до сведения специалистов по ESD и EMI на заводах и проектировщиков инструментов, которые в противном случае могут не знать, что заземление является элементом безопасности.Я настоятельно рекомендую тем, кто занимается такими вопросами, пройти курс по электробезопасности, подружиться с лицензированными электриками или присоединиться к заводскому комитету по безопасности. В этой статье мы лишь поверхностно коснемся основ.

Так почему же заземление является предохранительным элементом? В качестве примера давайте рассмотрим типичную часть промышленного оборудования, такую ​​как манипулятор для интегральных схем (ИС), или устройство для захвата и установки на поверхности (SMT) (или любой другой инструмент, с которым вы знакомы).Каждый из этих инструментов получает питание от сети переменного тока, а это означает, что обычно в оборудование подается от 100 до 440 В переменного тока. Если провод под напряжением внутри такого станка или инструмента по какой-либо причине ослабнет, он может коснуться и подать напряжение (то есть подать напряжение) на металлическую часть, к которой имеет доступ оператор. Теперь эта металлическая часть, например корпус, находится под высоким напряжением. Оператора легко ударить током, просто прикоснувшись к такой части.

Здесь на помощь приходит заземление.Если все доступные оператору металлические части должным образом заземлены, свободный провод под напряжением, который касается такой части, эффективно замыкает любые напряжения под напряжением на землю, и в результате чрезмерный ток запускает автоматический выключатель, чтобы отключить питание инструмента. Чтобы все это работало, должны быть выполнены следующие условия:

Все доступные для оператора проводники должны быть заземлены ¹ ; и

1. Заземляющий контур должен иметь достаточно низкий импеданс, чтобы пропускать высокий ток, достаточный для срабатывания автоматического выключателя.

Насколько проводящей должна быть цепь заземления, чтобы сработал автоматический выключатель? По этому поводу существует несколько различных стандартов и руководств, но основной ответ заключается в том, что заземляющий путь должен быть по крайней мере таким же проводящим, как и токопроводящие или нейтральные пути. Если в вашем силовом кабеле используются силовые провода AWG12 (или диаметром 2 мм), у вас не может быть заземляющих проводов тоньше этого. Вездесущий зеленый провод AWG18 здесь просто не годится.

Должны ли все заземляющие провода внутри инструмента быть такой же толщины, как и провода питания, которые в него входят? Не обязательно.В местах, где заземление выполняется для целей, отличных от безопасности (например, ESD / EMI) и где нет проводников под напряжением, заземляющие провода могут быть выбраны на основе других критериев (см. Далее в этой статье).

Земля и нейтральное положение

Чаще, чем требуется, провода заземления и нейтрали меняются местами либо в проводке объекта, либо во внутренней проводке самого оборудования. Это приводит к обратному току, протекающему через землю, а не через нейтральный провод, что приводит к множеству функциональных проблем в дополнение к проблеме безопасности.Повсеместная проверка розеток с тремя светодиодами не может этого обнаружить. Самый простой способ проверить это — измерить переменный ток на заземляющем проводе, входящем в оборудование, с помощью простых токовых клещей переменного тока (убедитесь, что правильно идентифицировали заземляющий провод). Если во время работы ток заземления оборудования превышает 0,1 А, необходимо провести расследование. Это не учитывает чрезмерный ток утечки в оборудовании, даже если проводка выполнена правильно.

ESD

После обеспечения безопасности вторым наиболее распространенным использованием заземления в оборудовании является решение проблем электростатического разряда, в частности, обеспечение пути разряда к земле для проводников и материалов, рассеивающих статическое электричество.Если накопленные статические заряды на электрически «плавающих» проводниках и рассеивающих материалах не разряжаются до потенциала земли, они могут нести нежелательное напряжение и создавать проблемы для устройств, чувствительных к электростатическим разрядам.

Как эффективно заземлить такие объекты? Такие стандарты, как ANSI / ESD S6.1 [1] и «комплексный» стандарт ANSI / ESD S20.20 [2], предоставляют хорошие рекомендации. Здесь мы добавим полезное повествование.

Мне любопытно, что инженеры и техники, занимающиеся вопросами заземления, не задают самый важный и логичный вопрос о земле, то есть, какое напряжение на земле? Не сопротивление, поскольку сопротивление — это просто средство снижения напряжения на заземленных частях.Вся цель заземления для защиты от электростатического разряда — создать эквипотенциальную среду.

В настоящее время нет согласованных стандартов, стандартных практик или технических отчетов, выпущенных ассоциацией ESD или IEC, которые касаются этого вопроса с какими-либо особенностями проверки. Тем не менее, это самый важный вопрос для безопасности устройств в процессе. Единственный документ, посвященный этому, — это стандарт SEMI SEMI E.176 [3], о котором я расскажу позже в этой статье.

Как мы можем гарантировать, что то, что нужно заземлить, действительно есть? Существуют неявные и явные способы обеспечения заземляющих соединений.Неявные способы включают механическое крепление токопроводящих частей инструмента к заземленной раме так, чтобы не было очевидных заземляющих проводов, но электрическое соединение через механическое крепление все еще присутствует и является адекватным. Проблема с такими неявными связями в том, что они неконтролируемы. В зависимости от конструкции инструмента любой компонент в цепи электрического соединения может быть изменен в следующей версии инструмента или во время ремонта или обслуживания и модифицирован до такой степени, что электрическое соединение больше не будет гарантировано.Во время любой проверки, технического обслуживания или ремонта металлическая шайба может быть заменена нейлоновой, либо изначально неизолированная металлическая часть может стать анодированной и т. Д.

Есть два способа предотвратить такие проблемы. Один из способов — добавить требования к соответствующему заземлению в спецификации инструмента, а также в процедуру технического обслуживания и документацию по проверке (и тщательно им следовать). Другой способ — использовать явный отдельный метод заземления. Любой из этих методов является жизнеспособным, и выбор остается за пользователем оборудования, поскольку его производитель может не осознавать важность правильного заземления для защиты от электростатического разряда.

Пример явного заземления показан на рисунке 1. Я вернусь к этому рисунку позже в этой статье.

Рисунок 1: «Явное» заземление в обработчике ИС

Заземление ESD: насколько хорошо «хорошо»?

Различные стандарты, связанные с электростатическим разрядом, такие как ANSI 6.1, ANSI / ESD S20.20, ESD S10.1 [4], IEC 61340 [5] и некоторые другие документы, а также фирменные заводские документы содержат указания по заземлению. В этом разделе просто делается попытка дать разъяснения по некоторым деталям.

Металлическое основание

Для «явного» заземления и для заземления плавающих металлических частей в этих документах указывается (или рекомендуется) путь сопротивления к земле менее 1 Ом. Хотя этой цели достаточно легко достичь с помощью стационарного оборудования, она может быть довольно труднодостижимой и недостижимой для некоторых движущихся частей.

Если деталь перемещается немного (даже всего на несколько сантиметров, как это часто бывает во многих инструментах), заземление часто выполняется с помощью гибкого стального троса (очень похожего на трос велосипедного тормоза, см. Рисунок 2).Во избежание поломки используемого кабеля требуется тщательный выбор материала, радиуса изгиба и количества циклов изгиба таких кабелей. Очевидно, что сталь не такой хороший проводник, как медь, но она намного прочнее. А с очень короткими кабелями удельное сопротивление не является проблемой.

Рисунок 2: Заземление движущихся частей с помощью гибкого стального троса

Для более длинных перемещений требуются гораздо более длинные участки сверхгибких кабелей, защищенных гибкими трубами, как показано на Рисунке 3.Внутренняя конструкция таких гибких кабелей не поддерживает провода достаточно толстого сечения. Поэтому многие сверхгибкие кабели включают дополнительный слой тефлона или аналогичного материала вокруг каждой проволоки, который обеспечивает низкий коэффициент трения, позволяя проволокам скользить друг относительно друга при изгибе.

Рисунок 3: Гибкие кабели на манипуляторе робота

Это относится к любым сверхгибким кабелям, с внешним жгутом или без него, как показано на Рисунке 2. Результатом является более высокое удельное сопротивление таких проводов, что делает требование 1 Ом для всего соединения практически недостижимым, учитывая все соединяется по цепочке.Требования к общему сопротивлению гибких заземляющих соединений обычно варьируются от 2 до 10 Ом, в зависимости от завода-изготовителя, хотя я также встречал требования в 20 Ом. Может ли такое увеличение более 1 Ом заметно изменить среду электростатического разряда в процессе? На самом деле это очень маловероятно, но проблема может быть в потере заземления.

Проблема с надежностью явного заземления с использованием выделенных проводов заключается в том, что отказ заземления может быть не очевиден сразу.Ведь такое заземление или его отсутствие не изменяет основной функциональности инструмента и какое-то время может остаться незамеченным. Я был свидетелем, к сожалению, большого количества ситуаций, когда «явные» заземляющие провода отключались для обслуживания инструмента, но вместо повторного подключения провода были либо полностью удалены, либо их концы оставались «свисающими», что делало инструмент немного похожим на ёжик. И эти проблемы обычно возникают, когда возникает необходимость решить «внезапную» проблему ESD или EMI.

Одним из решений проблемы потери земли является наземный мониторинг, и на рынке существует множество наземных мониторов. Такие мониторы независимо подключаются к точке заземления и к опорному заземлению и подают сигнал тревоги при отказе заземления.

Вопрос 1 МОм

Наручные браслеты и / или шнуры наручных браслетов содержат резистор 1 МОм, соединенный с землей по простой причине, то есть для предотвращения поражения электрическим током персонала. Если оператор, одетый в браслет, случайно коснется заземленного проводника, ток через оператора не должен превышать 0.5 мА (ANSI / ESD S1.1, ПРИЛОЖЕНИЕ B [7]), предел, который соответствует нескольким более широким стандартам безопасности. При 250 В (среднеквадратичное значение), которое является самым высоким среднеквадратичным значением переменного напряжения среди обычных электрических розеток, минимальное сопротивление должно быть не менее 500 кОм (без учета электрического сопротивления тела оператора). Этому требованию будет соответствовать резистор 1M, включая двойные браслеты, которые будут иметь два резистора, электрически параллельные друг другу, между телом оператора и землей. Старайтесь избегать дешевых ремешков и шнуров для запястий, если их сопротивление не подтверждено.

Следует ли использовать тот же резистор 1 МОм для заземления других предметов, таких как металлические предметы или рассеивающие материалы? Часто называемая причина использования резистора 1 МОм в таких приложениях — «замедлить разряд». Действительно ли это «замедлит» разрядку?

Рассмотрим электрически плавающий металлический объект, который необходимо заземлить. Этот объект будет иметь электрическую емкость, зависящую от его размера (помимо прочего). Если предположить, что этот объект находится под потенциалом земли, будет ли иметь большое значение для свойств разряда, будет ли объект заземлен через сопротивление субом, через сопротивление 1 МОм или оставлено электрически плавающим?

На рис. 4 показана сильно упрощенная эквивалентная электрическая схема такого соединения (паразитные индуктивности и емкости для ясности опущены).Устройство (IC) имеет определенную емкость C1 и заряжается до напряжения V1, вероятно, в результате подъема с лотка. Рука обработчика микросхем собирается поместить это устройство на челнок (металлический лоток для перемещения микросхем в манипуляторе). Когда ИС входит в контакт с шаттлом, напряжение почти мгновенно выравнивается.

Рисунок 4: Эквивалентная схема разряда

В целях упражнений предположим, что челнок неявно заземлен через резистор Rg, а не механическими средствами.В конце концов, все заряды, оставшиеся на шаттле, улетучатся на землю через Rg. Но проблема, которую мы пытаемся решить, — это роль, которую Rg играет в свойствах самого разряда.

Сопротивление Rc контакта между ИС и шаттлом незначительно, возможно, всего несколько миллиомов. Если мы установим Rg равным 1 МОм, большая часть взаимодействия будет происходить между ИС и шаттлом, так как Rg слишком велико, чтобы участвовать в выравнивании напряжения во время короткого наносекундного разряда.Если мы доведем эту ситуацию до крайности, предположив, что Rg имеет бесконечное сопротивление, будет ли это «замедлять» разряд? Конечно, нет, поскольку форма волны разряда определяется только емкостью металлических частей и контактным сопротивлением Rc. Практики ESD хорошо знают, что прикосновение к плавающей пластине CPM легко вызывает разряд, точно так же, как прикосновение к полностью изолированной металлической дверной ручке вызывает то же самое. Единственная функция Rg — в конечном итоге рассеивать малый заряд, который ИС разделяет с шаттлом, на землю и доводить напряжение шаттла до потенциала земли.

То же самое и с матами, рассеивающими статическое электричество. Установка резистора 1 МОм в заземление не изменит время нарастания или амплитуду разряда. Вместо этого он только замедлит рассеяние заряда на землю, что в случае материалов, рассеивающих статический заряд, может оставить эти материалы под напряжением в быстро меняющихся процессах. Хотя существующая практика позволяет использовать резистор 1 МОм в цепи заземления с рассеивающими материалами, в действительности это контрпродуктивно.

EMI

Наконец-то мы подошли к самой интересной части заземления, то есть к высокочастотным напряжениям на земле или EMI. Термин в этом контексте может не удовлетворить пуриста, но, поскольку он широко используется в отрасли, мы также будем использовать его.

Каждое электрическое оборудование генерирует какие-то паразитные, например, незапланированные или нежелательные сигналы. Автоматизированное оборудование содержит множество источников высокочастотных сигналов напряжения и тока [8], самые сильные из которых генерируются импульсными двигателями (сервоприводы, шаговые двигатели и частотно-регулируемые приводы) [9], а также импульсными источниками питания, в том числе и в светодиодном освещении.Эти высокочастотные сигналы «утекают» на землю через паразитную емкость, что приводит к возникновению крайне нежелательных напряжений между различными заземленными частями оборудования. Это никогда не бывает хорошими новостями, но особенно плохими новостями для чувствительных устройств, а также для тестирования и измерений.

Почему мы ориентируемся на высокочастотные напряжения, а не на другие напряжения? Просто обычные методы заземления достаточно хорошо справляются с напряжениями постоянного и низкочастотного переменного тока. Они опускаются на землю при любых утечках переменного и статического постоянного напряжения, которые случаются на металлических и статических частях оборудования, учитывая их низкое сопротивление пути заземления (см. Предыдущее обсуждение).Это оставляет только высокочастотные сигналы напряжения из-за паразитной индуктивности и емкости проводников и их взаимного влияния. Хотя сопротивление пути к земле может быть очень низким для постоянного тока и для низких частот, это не относится к высокочастотным сигналам, которые мы подробно проанализируем.

Провод индуктора

Простой прямой провод, который отлично подходит для защиты от электростатического разряда и защитного заземления, по сути, является индуктором. Хотя вычисление этой индуктивности может быть немного сложным, в Интернете есть множество полезных вычислителей индуктивности на основе Java, которые гораздо более практичны [10], чем выполнение расчетов вручную.

Для сравнения, провод диаметром 1 мм (AWG18) и длиной 1 м имеет индуктивность 1,5 мкГн. На частоте 1 МГц это дает полное сопротивление 9,42 Ом. Это только для прямого провода, а типичные рабочие контуры заземляющего провода только увеличивают импеданс. Для этого тоже есть калькуляторы [11]. Например, пять витков одного и того же провода, скрученные в катушку диаметром 6 дюймов (15 см), дают индуктивность 6,1 мкГн с импедансом 38 Ом на частоте 1 МГц. Тот же провод имел бы сопротивление всего 0.06 Ом при постоянном токе.

Только внешний слой провода является проводником на высокой частоте

На высоких частотах ток «выталкивается» магнитным полем, возникающим в результате проходящего тока, так называемый скин-эффект. Чем выше частота, тем тоньше проводящий слой. На частоте 1 МГц внешний проводящий слой составляет всего 66 мкм. Скин-эффект не добавляет такого сопротивления, как чистая индуктивность (1 м провода AWG18 составляет 0,09 Ом против 0,021 Ом Ом, если бы скин-эффект отсутствовал), но все это складывается.Помогают многожильные провода, так как чем больше поверхность провода, тем меньше сопротивление. Но провода, которые обычно используются в производственных условиях, имеют слишком мало жил, чтобы быть эффективными.

Емкостная муфта

Два провода, проложенные в одном кабелепроводе, влияют друг на друга посредством емкостной и индуктивной связи. На рисунке 2 между проводами в гибком канале, идущими к серводвигателям на манипуляторе робота, имеются управляющие сигналы, а также провод для заземления самого манипулятора, причем все они находятся в непосредственной близости друг от друга.Типичный роботизированный манипулятор автоматизированного оборудования имеет три серводвигателя, по одному для каждой степени свободы. Это составляет девять проводов, по которым передается импульсное напряжение с пиковым напряжением обычно 200 В (не считая звона и других артефактов). Время нарастания и спада таких импульсов возбуждения составляет менее 50 нСм, создавая сигналы со спектром, простирающимся до 20 МГц.

В примере на Рисунке 2 длина проводов в гибком жгуте составляет 3 метра. Емкость между двумя соседними проводами будет примерно 63 пФ [12], что на частоте 20 МГц составляет полное сопротивление 125 Ом.Примерная эквивалентная схема будет выглядеть, как на рисунке 5а.

Из-за свойств емкостной связи, чем выше частота, тем выше наведенное напряжение. Соответственно, чем острее фронты импульсов, тем выше наведенное напряжение.

Рисунок 5a: Наведение высокочастотных напряжений в групповой провод в гибком кабелепроводе, показанном на рисунке 2

Рисунок 5b: Наведенный ток на землю

Индуктивная муфта

Длинные провода, проложенные параллельно, образуют распределенный трансформатор.Без сердечника и витков обмоток он работает только на более высоких частотах, и в этом проблема. На рисунке 5b показано, как ток в одном проводе накладывает соответствующие токи на соседний провод. Из-за свойств этого паразитного трансформатора от одного провода к другому передаются только высокочастотные сигналы, создавая формы сигналов, подобные показанным на рисунке 5a.

Полевые данные

Можно легко погрузиться в моделирование и расчеты наведенных напряжений и токов.В нашем случае, однако, вряд ли можно будет получить реалистичные результаты из-за количества переменных, не учтенных в эквивалентной схеме, и вариабельности параметров между инструментами. Но измерения служат гораздо более практической цели. Методология и методы измерения подробно описаны в этой статье [13], ранее опубликованной в In Compliance .

На рис. 6 показано типичное напряжение между соплом манипулятора манипулятора IC и шасси.Пики соответствуют фронтам нарастания и спада мешающего сигнала.

Рисунок 6: Напряжение между соплом манипулятора в манипуляторе IC и шасси

На рисунке 7 показан ток между роботизированной рукой и шасси в другом инструменте. Ток измерялся с помощью датчика Tektronix CT1 с соотношением 5 мВ / мА, пиковый ток составлял 76,8 мА. Звонок — это просто артефакт несбалансированного согласования импеданса, а производственное оборудование очень далеко от полностью согласованных радиочастотных инструментов.

Рисунок 7: Ток между роботизированной рукой и шасси

Какой вред может нанести небольшое напряжение заземления?

Что может быть не так с небольшим напряжением между разными заземленными частями? Для многих инструментов и процессов это не проблема. Если ваши устройства не чувствительны к электрическому перенапряжению (EOS), и если вас не волнуют целостность данных и точность измерений, беспокоиться не о чем. Однако, поскольку вы читаете эту статью, вы должны быть заинтересованы в поддержании как можно более низких напряжений и токов на земле.

Электрическое перенапряжение (EOS) / физическое повреждение, вызванное электрическим током (EIPD)

Заземленные поверхности должны обеспечивать «безопасное пространство» для чувствительных компонентов без возможности воздействия перенапряжения. Но если мы действительно проведем измерения, ситуация может быть совсем другой и часто «небезопасной».

Рассмотрим, например, обычное обращение с ИС в обработчике ИС или в машине для захвата и размещения SMT (рисунок 8). Привод / сопло на конце манипулятора имеет большое количество высокочастотного напряжения по сравнению сшасси, которое мы описали выше. Кремниевый кристалл ИС имеет емкостную связь с соплом в непосредственной близости от него. На высоких частотах эта емкостная связь имеет очень низкий импеданс. Когда эта ИС помещается либо в тестовую розетку, либо на челнок (металлический держатель для перемещения ИС в горизонтальной плоскости), через устройство может протекать чрезмерный ток, ослабляя его структуру и вызывая сбои в полевых условиях или даже приводя к поломке. полный провал.

Рисунок 8: Механизм EOS в автоматизированной работе с ИС

Это всего лишь один пример.Любой металлический контакт с устройством, такой как пайка [14], соединение проводов [15] или другие, может подвергнуть устройства нежелательным напряжениям и токам.

Насколько велики напряжение заземления и ток?

Существует множество документов по контролю сопротивления / импеданса заземляющих соединений. Но стандарт SEMI E.176 «Руководство по оценке и минимизации электромагнитных помех (EMI) в среде производства полупроводников» является единственным соответствующим отраслевым документом, который фактически определяет максимально допустимые напряжения и токи EMI на земле на основе свойств устройств, используемых в процесс.

Хотя SEMI E.176 написан в основном для производства полупроводников, он имеет прямое отношение ко всем применениям полупроводников, включая большую часть современного оборудования. В конце концов, чувствительность полупроводниковых устройств не меняется после их отправки на завод по сборке печатных плат. Я написал несколько статей, опубликованных в предыдущих выпусках журнала In Compliance [16] [17], в которых подробно рассматривается SEMI E.176.

В качестве ориентира, сегодняшняя обычная ИС с геометрией 10 нм в отключенном состоянии (т.е.е., при производстве и обращении с ИС, таких как сборка печатных плат и изделий) обычно не должны подвергаться воздействию напряжений выше 0,1 В на них, а пиковые токи заземления для этой геометрии не должны превышать 10 мА (уровень 3 в SEMI E.176 ).

Если вы не можете измерить и количественно измерить напряжение и ток заземления, вы не сможете это контролировать. Другая моя статья, ранее опубликованная в In Compliance [13], содержит подробное руководство по методологии, инструментам и методам таких измерений, и я рекомендую вам прочитать ее перед выполнением каких-либо измерений.

EMI: влияние на данные

Высокочастотные сигналы могут влиять на данные и измерения несколькими способами. Напряжение наведенных электромагнитных помех может представлять собой действительный сигнал, поскольку оно может быть близко по амплитуде и форме волны к реальному сигналу. Это приводит к искажению данных [18] и ошибкам измерения [19], [6]

Отскок от земли на системном уровне

Инженеры-электрики знакомы с эффектом «отскока земли» в полупроводниках (см., Например, [20]).Отскок от земли в основном считается происходящим на уровне IC, но физика отскока от земли работает и на системном уровне. На рисунках 9 и 10 показан пример того, как это происходит.

Рисунок 9: Отскок от земли на системном уровне

Рисунок 10: Отскок от земли вызывает «дополнительный импульс»

На рисунке 9 показано, как всплески тока от таких источников, как работа двигателя, передаются на землю объекта и, таким образом, создают падение напряжения на проводке заземления инструмента. Результирующее напряжение на земле инструмента больше не то же самое, что и заземление объекта, и не то же самое, что и заземление другого инструмента, с которым инструмент пытается установить связь (в этом примере, USB).В таких условиях логические уровни больше не действительны, как показано на рисунке 10, и следующий логический вентиль может легко ошибочно принять «1» за «0» и наоборот, в зависимости от времени и амплитуды таких помех. Хуже всего то, что в системе нет записей о таких случаях, и их воспроизведение часто невозможно.

У меня EMI на земле — что теперь?

Простое понимание проблемы — это только первый шаг к ее решению. Существует несколько методологий смягчения проблем с электромагнитными помехами на местах.Все вращаются вокруг одних и тех же трех основных принципов:

• Уменьшить EMI в источнике;
• Блокировать распространение EMI; и
• Снижение восприимчивости вашей схемы / устройств к электромагнитным помехам

Ваши возможности могут различаться в зависимости от того, являетесь ли вы разработчиком оборудования или пользователем оборудования.

Снижение электромагнитных помех в источнике

Двумя крупнейшими источниками электромагнитных помех в оборудовании являются двигатели с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) (например, сервопривод, шаговый двигатель и частотно-регулируемый привод) и импульсные источники питания.Если нам удастся уменьшить dV / dt фронтов их импульсов (другими словами, «замедлить» переходы сигналов), на земле будет меньше электромагнитных помех, которые могут быть наведены. Разработчики ШИМ-приводов и ИИП стараются сделать эти края как можно более острыми, чтобы драйверы выходных транзисторов не сильно нагревались и схема была проще. Типичное время нарастания / спада импульсов возбуждения в серводвигателе составляет около 50 нс, что соответствует спектру до 20 МГц.

Теперь наша задача — заставить эти приводы и SMPS работать так, как мы хотим.Единственный практический способ увеличить время нарастания и спада фронтов импульса — это фильтрация. Для SMPS, чем больше фильтрации применяется к их выходу постоянного тока, тем лучше. Приводы с ШИМ требуют более осторожного подхода, поскольку попытка фильтрации импульсных управляющих сигналов может легко привести к ухудшению работы двигателей или вовсе не работать.

На рис. 11 показан исходный фронт импульса возбуждения серводвигателя и измененный фронт после применения фильтра серводвигателя. На рисунках 12a и 12b показан результат такой модификации кромки с падением тока заземления примерно в 50 раз.

Рисунок 11: Измененное время нарастания с фильтром двигателя SF20101

Рисунок 12a: Ток замыкания на землю без фильтра

Рисунок 12b: Ток утечки через фильтр

Для уменьшения электромагнитных помех от импульсных источников питания часто используются фильтры постоянного тока, такие как показанный на рисунке 13, поскольку они удаляют высокочастотные составляющие из источника постоянного тока.

Рисунок 13: Фильтр постоянного тока [23]

Блокировка распространения электромагнитных помех

Фильтрация EMI похожа на фильтрацию загрязненной воды, в которой вы блокируете загрязнения и пропускаете чистую воду.Наши читатели, вероятно, уже знакомы с концепцией фильтрации электромагнитных помех на проводах и кабелях, даже если они никогда не рассматривали фильтр. Повсеместно распространенный ферритовый зажим (обычно черный кусок на компьютерном кабеле), по сути, является фильтром электромагнитных помех для кабелей. С технической точки зрения ферритовые зажимы — это трансформатор тока с закороченной вторичной обмоткой, который преобразует высокочастотные сигналы в кабелях в тепло (нет, вы не сможете проверить это наощупь — энергия слишком мала, чтобы это заметить. способ). А ферритовые зажимы недороги и просты в реализации.

Проблема в их ограниченной производительности. Большинство ферритовых зажимов становятся эффективными только в верхнем конце спектра, выше 50 МГц или около того (большая часть энергии электромагнитных помех при производстве составляет менее 1 МГц), а затухание, которое они предлагают на этих частотах, в значительной степени ограничено до 10 дБ. Ферритовые зажимы часто являются первым способом сдержать распространение электромагнитных помех. Но использование ферритового зажима мало чем отличается от использования пластыря. Он остановит незначительное кровотечение и закроет небольшую царапину, но этого будет недостаточно в случаях более серьезных травм.

Фильтры электромагнитных помех на землю

, такие как показанный на рисунке 14, обеспечивают гораздо лучшие характеристики, обеспечивая существенное ослабление широкополосных сигналов, а также обеспечивая низкий импеданс для частот сети (не будем забывать, что заземление является элементом безопасности). Одно из применений фильтра заземления показано на рисунке 15. Он решает проблему воздействия EOS, вызванного электромагнитными помехами, как показано на рисунке 8. Модификация проста и включает изоляционную пластину, изготовленную из механически твердого материала, такого как FR4, Бакелит или аналог, зажатый между частями манипулятора робота и наконечником, заземляется через фильтр, показанный на Рисунке 14.(См. [24] для подробного описания реализации такой фильтрации в обработчике IC в производственной среде).

Рисунок 14: Фильтр заземления EMI для оборудования [25]

Рисунок 15: Фильтр заземления на блоках манипулятора ЭМП на сопле

На рисунках 16a и 16b показан ток заземления между манипулятором робота и соответствующим шасси без фильтра и с фильтром. Такой фильтр заземления, вставленный в провода для заземления электростатического разряда внутри оборудования, будет блокировать распространение электромагнитных помех по всему инструменту, при этом соблюдая все соответствующие стандарты защиты от электростатических разрядов и безопасности.Аналогичный подход с аналогичными результатами может также применяться на уровне земли объекта, особенно в помещениях, где используется отдельное заземление. В таких случаях установка фильтра заземления через каждые несколько метров предотвращает распространение электромагнитных помех от шумных инструментов к инструментам, которым требуется среда с низким уровнем шума.

Рисунок 16a: Ток замыкания на землю без фильтра

Рисунок 16b: Ток заземления с установленным GLE04-01

Ключевой вывод о фильтрах заземления заключается в том, чтобы помнить, что заземление является элементом безопасности и что использование фильтров заземления не должно влиять на соблюдение соответствующих стандартов и методов защиты от электростатических разрядов.

Заключение

Надлежащее заземление выходит за рамки простого прокладки зеленого провода. Хорошее заземление может помочь обеспечить бесперебойную работу вашего оборудования и целостность ваших данных, в то время как плохое заземление может сделать прямо противоположное. Независимо от того, являетесь ли вы электриком, специалистом по ESD или инженером по электромагнитной совместимости, вы должны учитывать и учитывать не только тот аспект заземления, который соответствует вашей специальности, но и все аспекты заземления, включая безопасность, ESD, EMI и целостность данных.В большинстве случаев единый стандарт не может в достаточной мере учесть все потребности процесса. Обратите особое внимание на электромагнитные помехи на земле, поскольку они соединяют все оборудование и являются каналом распространения электромагнитных помех. Всеобъемлющая качественная основа — прочный фундамент, который поможет обеспечить бесперебойную и эффективную работу ваших процессов и оборудования.

Примечания

1. Из-за своей конструкции некоторое оборудование может иметь электрически плавающие металлические части, то есть электрически не связанные ни с чем. Эти детали обычно небольшие.Следует проявлять особую осторожность, чтобы гарантировать, что такие плавающие металлические части физически не могут иметь электрический контакт с напряжением под напряжением.
Список литературы
1. ANSI / ESD 6.1-2019 Стандартная практика для Защита предметов, чувствительных к электростатическому разряду — Заземление , EOS / ESD Association.
2. ANSI / ESD S20.20-2014 Разработка программы контроля электростатического разряда для защиты электрических и электронных деталей, узлов и оборудования (за исключением взрывных устройств с электрическим возбуждением) , EOS / ESD Association.
3. SEMI E.176 Руководство по оценке и минимизации электромагнитных помех (EMI) в среде производства полупроводников , SEMI.
4. ESD SP10.1-2016 Стандартная практика защиты предметов, восприимчивых к электростатическому разряду — Автоматизированное подъемно-транспортное оборудование (AHE) , EOS / ESD Association.
5. IEC 61340 Защита электронных устройств от электростатических явлений — Общие требования , IEC, 2016.
6. «Повышение производительности производства ИС за счет учета уровня электромагнитных помех во время испытаний», Cheng-Nan Hu et.др., IEEE Transactions по электромагнитной совместимости, 7/2011.
7. Стандарт ANSI / ESD S1.1-2013 для защиты предметов, чувствительных к электростатическому разряду — браслеты , Ассоциация EOS / ESD.
8. «Не подвергайтесь электрическому шуму и электромагнитным помехам», Дж. Моултон, Control Engineering , октябрь 2015 г.
9. «Устранение проблем с электромагнитными помехами в серводвигателях и регулируемых частотах», В. Краз, , Руководство по технологиям, испытаниям и проектированию помех, , 2016.
10. https://www.allaboutcircuits.com/tools/wire-self-inductance-calculator
11. https://www.daycounter.com/Calculators/Air-Core-Inductor-Calculator.phtml
12. https://www.emisoftware.com/calculator/wire-pair-capacitance
13. «Измерение наведенных выбросов в производственной среде», В. Краз, В журнале соответствия , Годовой справочник на 2021 год
14. «Снижение тока EOS в процессе нагрева стержней при производстве компонентов волоконной оптики», J.Солсбери и др., Материалы симпозиума EOS / ESD, 2016.
15. «EOS-Generated EOS в Wire Bonder», T. Iben, EOS / ESD Symposium Proceedings, 2017.
16. «Работа с электромагнитными помехами в производстве полупроводников, часть II: стандарт SEMI E176-1017», В. Краз, , журнал Compliance Magazine , май 2018 г.
17. «Реализация SEMI E176: Руководство по оценке и минимизации электромагнитных помех в среде производства полупроводников», В. Краз и др. al., In Compliance Magazine , сентябрь 2019 г.
18. «Как отскок от земли может испортить вам день», С.Krishnan et. al., Signal Integrity Journal , февраль 2020 г.
19. «Управление электромагнитными помехами в больших измерительных системах», M. Gruchalla и др., Proceedings of IBIC2014, Монтерей, Калифорния, США . “
20. «Отскок от земли и способы его измерения», Теледайн Лекрой, 2018.
21. Фильтры EMI dV / dt для серводвигателей и частотно-регулируемых приводов, OnFILTER, 2017.
22. Двойной фильтр постоянного тока для защиты от электромагнитных помех 3 / 6A 50 В, OnFILTER, 2021.
23. Фильтр электромагнитных помех линии заземления для заземления внутри оборудования, OnFILTER, 2014 г.
24. «Практические аспекты управления EOS, вызванными электромагнитными помехами, в манипуляторах IC и аналогичном оборудовании», J.J. Montalban, et. др., Материалы симпозиума EOS / ESD, 2021.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Рынок заземляющих стержней: анализ мировых тенденций в отрасли с 2013 по 2017 г. и прогноз на 2018 г.

Рынок заземляющих стержней: введение

Непрерывное развитие и совершенствование инфраструктуры и растущая телекоммуникационная отрасль создают огромный спрос на шины заземления. Шины заземления в основном изготавливаются из меди и изготавливаются по индивидуальному заказу в соответствии с требованиями конкретного применения.

Производители выбирают различные материалы для изготовления заземляющих шин в зависимости от области применения и места установки. Производители в основном предпочитают коррозионно-стойкие материалы для заземляющих шин, чтобы избежать коррозии и увеличить срок хранения заземляющих шин.

Шины заземления позволяют безопасно проводить электричество. Шина заземления создает плоскость уравнивания потенциалов, которая действует как защитный агент и буфер между электрооборудованием и людьми, работающими с этим электрооборудованием.Шины заземления повышают коэффициент безопасности и сводят к минимуму несчастные случаи. Для изготовления заземляющих шин используются самые разные материалы, например, медь, сталь, олово, луженые покрытия и смесь меди и стали.

Медные заземляющие шины и луженые заземляющие шины являются наиболее часто используемыми на рынке, поскольку они менее подвержены коррозии. Шины заземления широко используются в телекоммуникационной отрасли, где они служат центральной точкой для заземления оборудования.

Шина заземления выравнивает электрический ток и повышает безопасность.Шина заземления фильтрует избыточный электрический ток, который может повредить электрооборудование. Шины заземления заземлены на землю, что позволяет отводить избыточный электрический ток на землю. Различные правительственные ассоциации и органы по стандартизации качества разработали особые стандарты для производства заземляющих стержней. Например, поставщики обязаны производить шины заземления в соответствии со стандартами ISO 9001.

Шины заземления электросвязи состоят из пяти компонентов, т.е.е., телекоммуникационный соединительный провод, телекоммуникационная основная шина заземления (TMGB), телекоммуникационная заземляющая шина (TGB), телекоммуникационная магистраль (TBB) и соединительный проводник телекоммуникационной магистрали (TBBIBC). Ожидается, что несколько разработок и нововведений в заземляющей шине, со ссылкой на материалы, будут способствовать росту рынка в течение прогнозируемого периода.

.