Все о заземлении: Понятие о заземлении и заземляющих устройствах

Понятие о заземлении и заземляющих устройствах

Заземление – это намеренное соединение элементов электроустановки с заземляющим устройством.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем.

Есть два вида заземлителей — естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединённые с землёй.

В качестве искусственных  заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединённых друг с другом стальными  полосами  или приваренной проволокой.

В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляющими приборами обычно используют стальные или медные шины, которые либо приваривают к корпусам машин, либо соединяют с ними болтами. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, щиты, шкафы.

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество искусственных заземлителей.

Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземляющего устройства, которое  должно  быть  значительно  меньше  сопротивления  фазных  проводников  и  которое можно снизить, увеличивая площадь заземлителей или проводимость среды — используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т. д. Электрическое сопротивление заземляющего устройства определяется требованиями ПУЭ («Правила  устройства  электроустановок»).

В первую очередь условия работы устройства заземления  определяются удельным сопротивлением земли, а также электрическими параметрами защитных и заземляющих проводников. Сопротивление земли необходимо тщательно учитывать в каждом отдельном случае, так как разница на тех или иных участках может составлять до 100 тысяч раз.
В зависимости от целевого назначения, заземляющие устройства бывают рабочие, защитные и грозозащитные.
Защитные устройства  необходимы для защиты людей от поражающего действия электротока при непредвиденном замыкании фазы на нетоковедущие части электрической установки.
Рабочие устройства  предназначены для обеспечения необходимого режима функционирования электроустановки в любых условиях — как в нормальных, так и чрезвычайных.
Грозозащитные заземляющие устройства необходимы для заземления тросовых и стержневых громоотводов. Их задача – отвод тока молнии в землю.
Заземляющие устройства электроустановок во многих случаях могут выполнять одновременно несколько функций – к примеру, быть и рабочим и защитным.
При сдаче в эксплуатацию заземляющего устройства монтажная организация должна предоставить всю необходимую документацию в соответствии с нормами и правилами. Основным документом является  паспорт заземляющего устройства  – документ, который содержит всю информацию о параметрах заземляющего  устройства  (ЗУ)  и в который впоследствии будут заноситься все изменения.
Такие изменения часто касаются результатов обслуживания, когда   осуществляется   проверка   ЗУ.
Результаты   осмотра  ЗУ   и   возможного   ремонта   заносятся   в паспорт заземляющего устройства. Также часто необходимо проведение проверки технического состояния устройства с осуществлением замеров сопротивления. По результатам  такого обследования составляется протокол заземляющего устройства.

Измерение   сопротивления   контура   заземления   проводится   нашей    электроизмериельной  лабораторией.

 

Подробные консультации и стоимость услуг Вы можете получить , связавшись с нами:

• тел/факс: (8212)21-30-20

 

Заземление — актуальные и полезные статьи о заземлении

Вопросов, конечно, больше, но если отвечать на все, то пост станет еще длиннее и вы не станете его читать. Готовили подборку вопросов менеджеры по продажам Ezetek и электромонтажники, подписанные на наши группы. Отвечали они же и проектировщики Ezetek.

1. Что нужно знать, чтобы выбрать комплект для заземления частного дома?

Что заземляем? Щиток? Молниезащиту? Или чувствительное устройство? Какой тип грунта на объекте? Для глины скорее всего хватит EZ-6 , для песка нужно начинать с EZ-15 .

2. Как выбрать материал вертикальных заземлителей?..

 

• 09 октября 2019 15:00:00
• Просмотров: 2452

Заземление как техническая система представляет собой важное средство защиты и позволяет достичь необходимого уровня электробезопасности. Такие меры, как установка рабочего заземления, защитного заземления или заземления молниезащиты , помогают не допустить поражения человека электрическим током различной природы. Заземление позволяет увеличить безопасность использования электрооборудования и предотвратить его повреждение.

Электрод, помещенный в грунт, находится в непосредственном контакте с землей. Электрический ток проходит по токоотводу к заземлителю и рассеивается в грунте.

Таким образом, если система заземления подобрана и установлена правильно, опасное действие тока нейтрализуется.

 

• 13 августа 2019 15:00:31
• Просмотров: 2594

На сегодняшний день практически любой жилой частный дом оснащен множеством электрических приборов. При повреждении изоляции фазное напряжение на токопроводящем корпусе электроприбора может представлять большую опасность для жизни и здоровья человека. Обеспечить сохранность и работоспособность электрооборудования в загородном доме, в коттедже или на даче помогает заземление. Благодаря заземлению можно минимизировать помехи в электрической сети и значительно снизить вероятность поражения электрическим током в момент контакта человека с бытовой техникой. Для этого корпус электроустановки или оборудования, или какая-либо иная точка электрической сети соединяется с заземляющим устройством.

 

• 25 июля 2019 15:38:11
• Просмотров: 3048

Модульно-штыревая система заземления позволяет обеспечить безопасность эксплуатации электрического оборудования и отвести в землю ток молнии от молниезащиты.

Модульный способ обладает рядом достоинств, одно из которых – возможность установить заземление своими руками. Такие плюсы, как простые правила монтажа конструкции и минимум работ для подготовки, приходятся как нельзя кстати, когда нужен комплект заземления для загородного дома или дачи, заземление газового котла или бойлера. Немалое значение имеют и такие преимущества штыревого заземления, как долгий срок службы благодаря значительной устойчивости к коррозии, широкий выбор мест установки и компактность при доставке до объекта защиты. Но перед тем, как купить заземление с целью самостоятельной установки, необходимо подобрать подходящую конфигурацию заземляющего контура и определить, как именно будет осуществляться его монтаж.

 

• 01 июля 2019 09:59:33
• Просмотров: 3903

Выбирая заземление, безусловно, хочется остановиться на самом надежном, эффективном и выгодном варианте. Зачастую приходится устанавливать защитные системы в непростых условиях, со строгими ограничениями и значительными требованиями к уровню безопасности. Задача усложняется еще больше, если исходные данные и условия монтажа заземления вынуждают максимально использовать пространство небольшой площади и глубины. А слишком высокое удельное сопротивление грунта в месте установки, казалось бы, может сделать задачу и вовсе невыполнимой.

Такое высокотехнологичное решение, как комплект электролитического заземления, работает благодаря совокупности нескольких факторов. 

 

• 20 июня 2019 11:09:25
• Просмотров: 1721

При рассмотрении возможности покупки и установки комплекта заземления возникает вопрос о достоинствах и недостатках такого варианта. Какие плюсы характерны для готового модульно-штыревого комплекта, и в каких ситуациях его не стоит применять?

Во-первых, преимущество готового решения в том, что все необходимое для выполнения определенной задачи, будь то заземление системымолниезащиты, заземление газового котла или какой либо электроустановки дома, уже входит в набор. Комплектующие дополняют друг друга так, чтобы процесс установки после изучения инструкции по монтажу не вызывал вопросов. Невысокая цена, относительно, к примеру, электролитического заземления, и невысокая стоимость доставки благодаря компактности набора также выступают аргументами в его пользу.

 

• 29 мая 2019 15:43:01
• Просмотров: 1833

На вопросы о том, что такое заземление, заземляющий контур и заземляющее устройство, ответы дает ПУЭ 7. Этот свод правил, которым руководствуются в своей работе инженеры-проектировщики, определяет искусственное заземление как специально организованное электрическое соединение заземляющего устройства и определенной точки сети, оборудования или электроустановки. Электрический ток отводится в грунт и рассеивается в нем, не нанося вреда людям – значение напряжения прикосновения благодаря заземлителю снижается до безопасного для человека. Безопасность условий эксплуатации электрического оборудования определяется наличием действующего работоспособного заземления.  Заземляющее устройство включает в себя непосредственно заземлитель и проводник. Заземлитель проводит электрический ток в землю, а заземляющий проводник соединяет его и объект защиты. 

 

• 24 мая 2019 09:08:49
• Просмотров: 1801

Рано или поздно владельцы частных домов и коттеджей, обеспокоенные безопасностью своей семьи и имущества, задаются вопросом о том, как выбрать готовый комплект заземления. Одним из главных преимуществ таких модульно-штыревых комплектов выступает возможность установки силами одного человека, самостоятельно, без проведения трудоемких земляных работ. И если электроустановки зданий, электрические и электронные системы с каждым годом становятся все сложнее и многообразнее, то призванные защитить их системы заземления, особенно в формате готовых решений, становятся более удобными и простыми в установке. Хотя, безусловно, нельзя не отметить, что для подключения заземляющего устройства к главной заземляющей шине и для проведения замеров достигнутого значения сопротивления растеканию электрического тока в грунте требуются определенные навыки и измерительные приборы.  

 

• 23 мая 2019 14:05:31
• Просмотров: 1850

Если вы столкнулись с вопросом, как организовать заземление для дома или дачи, для газового котла или молниезащиты, ваш выбор может остановиться на готовом комплекте модульно-штыревого заземления. Это современное решение для защиты как жилых, так и промышленных объектов, объектов энергетического комплекса и связи, различных типов оборудования. В случае применения сборной модульной конструкции количество точек установки заземлителей в грунт и общая длина заземлителя могут варьироваться в зависимости от условий и пожеланий.

 

• 09 апреля 2019 16:52:50
• Просмотров: 6333

Модульно-штыревая конструкция монтируется путем последовательного соединения и заглубления стержней. Стержни соединяются при помощи муфт и заглубляются в грунт перфоратором. Контур заземления формируется при помощи горизонтального плоского проводника. Для соединения горизонтального проводника с вертикальными электродами используются зажимы заземления. Входящая в комплект паста применяется для улучшения проводимости, а изоляционная лента обеспечивает надежную защиту соединения узла вывода заземляющего устройства.

 

• 10 марта 2019 21:13:22
• Просмотров: 1914

Любое здание должно быть защищено при помощи заземления для обеспечения безопасности находящихся внутри него людей. Система заземления – это совокупность соединенных между собой проводящих частей, которые имеют непосредственный электрический контакт с грунтом. Она обеспечивает стекание токов различной природы в землю, необходима для безопасной эксплуатации электрического оборудования и для отведения токов молнии от системы молниезащиты. Систему формируют естественные и искусственные заземлители.

 

• 18 декабря 2018 13:20:18
• Просмотров: 1697

ОБЗОР РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

Безопасная эксплуатация электроустановок различного назначения, выполненных в соответствии с требованиями ПУЭ и других нормативных документов, обеспечивается рядом технических и организационных мер электробезопасности, одной из которых является обустройство заземления, то есть преднамеренного соединения металлических частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции, с заземляющим устройством.

 

• 14 декабря 2018 17:55:10
• Просмотров: 2776

Статья поможет вам понять конструкцию заземляющего контура, организованного согласно действующим нормативным документам 

 Заземление как частных (дачных) домов, так и крупных промышленных объектов (цехов, складов) устанавливается для достижения следующих целей!

 

• 30 июля 2018 16:56:50
• Просмотров: 4211

Удельное сопротивление грунта для различных типов почв варьируется в широких пределах. Также оно сильно варьируется в течение года из-за изменения количества влаги в почве, а также промерзания в зимний период. Наличие влаги в грунте существенно снижает удельное сопротивление грунта. В ГОСТ Р 50571.5.54–2013 приведены ориентировочные значения большинства типов грунтов, встречающихся на территории России.

 

• 30 мая 2018 14:43:05
• Просмотров: 10506

Устройство системы заземления представляет собой совокупность соединенных между собой проводящих частей, имеющих непосредственный электрический контакт с грунтом. Система заземления обеспечивает стекание токов различной природы в землю и совмещает в себе несколько функций:

 

• 30 мая 2018 14:40:26
• Просмотров: 2446

Антикоррозионное покрытие — защитное покрытие металла, предотвращающее его разрушение вследствие коррозии.

Вертикальный электрод — совокупность проводников, стержней, соединительных элементов, смонтированных в грунте в один очаг и образующих один вертикальный элемент заземления.

 

• 29 мая 2018 17:18:05
• Просмотров: 1242

Как видно из названия, система служит для получения одинакового потенциала на всех токопроводящих частях, доступных для прикосновения. Такое решение минимизирует риск поражения электротоком. Чтобы сформировать такую систему, необходимо все металлические части конструкции подсоединить к ГЗШ — главной заземляющей шине, чтобы оттуда опасный для человека потенциал беспрепятственно стекал в грунт.

 

• 05 мая 2018 12:33:00
• Просмотров: 2626

Если внимательно рассмотреть современную розетку или вилку для подключения бытовых электроприборов, можно увидеть на ней отдельный контакт-лепесток для заземляющего провода.

 

• 03 мая 2018 12:05:00
• Просмотров: 2000

Сегодня сложно представить себе город без уличной системы освещения. Она нужна на просторных проспектах и в узеньких дворах. Для нормального функционирования мощных ламп требуется надежная опора: сегодня ее почти не изготавливают из дерева, а используют железобетон или металл. Но мало, чтобы освещение помогало найти правильную дорогу в темное время суток: опоры должны быть еще и безопасными для человека в случае возникновения чрезвычайных ситуаций – аварий, стихийных бедствий, техногенных катастроф и т. п.

 

• 02 мая 2018 11:35:00
• Просмотров: 1163

Заземление – соединение корпуса электроустановки с заземляющим контуром, с целью предотвращения поражения током работающих и находящихся в непосредственной близости людей. Является обязательным элементом комплекса мер по обеспечению безопасности. Существуют различные виды электроустановок, и каждый требует особого подхода к организации заземления, поэтому важно уделить внимание технической стороне вопроса. 

 

• 01 мая 2018 08:35:00
• Просмотров: 6901

Всё про заземление

Сегодня мы поговорим про очень интересную и важную часть электрической сети — заземление. Многие о нем знают только то, что вилки бывают с ним и без него. К сожалению, это не исчерпывающие знания, функции заземления очень важны для рядовых потребителей. Заземление занимается уравнением потенциалов и защищает нас от поражения электрическим током. Мы с вами говорили как-то про токи утечки, и о том, что бывает если электрик ошибся. Почитать об этом можно здесь. Заземление способно спасти жизнь как человеку, так и электротехнике. Заземление уравняет потенциал и не даст сгореть технике от перенапряжения. Сегодня подробно поговорим о том, что такое сопротивление? Как оно устроено? Зачем нужно и нужно ли вообще? Статья обещает быть интересной.

Что представляет из себя заземление? Это достаточно простая система связи электрической сети с землёй. С совершенно реальной землёй под ногами. Но система эта связывает не сами провода электрической сети, а металлические приборы, которые с ней работают. Так же часто заземляют предметы, которые могут иметь опасный контакт с водой, например, ванна. Находясь в ванной без заземления и случайно уронив электроприбор, подключенный к розетке, последствия могут оказаться фатальными. Но в случае её заземления, человек не получит удар, либо очень слабый, не способный навредить жизни и здоровью. Так же обязательно нужно заземлять все электрические приборы. Например, провод, который вводит электричество в щиток распределения электричества и имеет максимальную мощность, получил повреждение изоляции. Это могло произойти по разным причинам, например, от времени или из-за не правильного монтажа. В следствии мы имеем, что провод с отсутствующей изоляцией касается металлического шкафа, а последний соответственно, находится под напряжением. Если схватиться за такой шкаф двумя руками, то последствия могут быть очень печальными, вплоть до летального исхода. Если металлический шкаф заземлён, при прикосновении провода, электричество будет уходить в землю в прямом смысле этого слова.

Заземление бывает двух основных видов — естественное и искусственное. Несмотря на очевидность названий, стоит поговорить про оба варианта. Естественным заземлением называют конструкции и инженерные системы, использование которых предполагает постоянное нахождение в земле. Самым простым примеров может быть железная мачта освещения. В ней есть возможность утечки тока на корпус. И как и любой металл, железо имеет свойство проводить электричество, пусть и с огромным сопротивлением. То есть конструкции которые относят к естественному заземлению, заземляют сами себя. Очень важно знать, что естественное заземление нельзя использовать для других предметов. То есть, вы хотите заземлить шкаф учета электроэнергии от этого столба, но этого делать нельзя. Почему? На самом деле ответ достаточно прост. К предметам заземлённым естественным путём не выдвигается одно очень важное требование — сопротивление, их нельзя использовать для соединения с землёй других предметов. К искусственному заземлению относится любое намеренное соединение точки электросети с землёй. Под точкой может восприниматься любой прибор, электрические насосы, шкафы управления и тому подобное.

Принцип защитного заземления заключается в следующем: нужно уровнять потенциалы в случае короткого замыкания и забрать с инженерных систем токи утечки. Для оптимальной защиты от всех токов утечки, в комплекте с заземлением должно стоять устройство защитного отключения. Давайте рассмотрим несколько вариантов работы электроприбора с заземлением и без него. Важно понимать, что в каждом случае мы будем говорить про прибор, который имеет металлический корпус. В первом случае в системе отсутствует и УЗО, и заземление. Это случай потенциально самый опасный. Прибор будет иметь такое же напряжение, такой же мощности, как и фазный провод. Представляете последствия контакта с таким прибором? А ведь не заземления ни устройства защитного отключения у нас нет. Значит токи с этого устройства забрать или обнаружить никто не сможет, а это большая опасность. При следующем варианте развития событий у нашего прибора будет отсутствовать заземление, а будет только УЗО. Это тоже не самый классный вариант. Почему? Потому, что прибор будет находиться под напряжение, а устройство защитного отключения не выключит нагрузку. Я понимаю, что многие считают устройства защитного отключения панацеей в защите от утечек тока, но это не так. Ведь пока прибор находится под напряжением, ток с него никуда не уходит. УЗО обнаружит утечку только в тот момент, как ток найдёт куда уходить с прибора. И в самом печальном случае, ток может уйти через человеческое тело. Это очень не безопасно. В следующем случае будет отсутствовать УЗО, но присутствовать заземление. Это тоже не лучший вариант, хотя и лучше прошлых. Ток находящийся на приборе начнёт утекать по системе заземления, но питание не отключится. Оно отключится, как только предохранитель выключится, а это произойдёт, как только мощность превысит допустимые пределы. Это вероятнее всего произойдёт, так как практически все системы заземления имеют сопротивление и для его прохождения понадобится мощность. В последнем варианте есть и заземление и УЗО. Ток, попадая на прибор, начинает утекать через заземление, и устройство защитного отключения мгновенно отрубит нагрузку. Этот вариант самый безопасный.

Теперь поговорим про то, из чего сделано заземление. Если в вашем доме современная трёх- или пятижильная проводка, то заземление начинается прямо от вилки и розетки.

Если же в вашем доме старая, двух проводная проводка, не подразумевающая заземление то у вас не будет защищена техника, но все остальное оборудование связанное с электрикой будет завязано с землёй. Итак, в вашей розетке есть заземляющий контакт. Попадая на него электричество будет двигаться постепенно к земле, но это не быстрый путь. Сначала ток придёт в распределительный щит на заземляющую шину. На этой шине он соединиться с заземлением от всех розеток, приборов и так далее. Далее ток уйдёт в землю в прямом смысле слова. В земле находится заземляющее устройство, которое непосредственно и осуществляет контакт. Заземляющее устройство имеет разные варианты исполнения. В бытовом использовании чаще всего это шестиметровый шест, вбитый в землю.

Вы только представьте, насколько эта не хитрая конструкция способна облегчить людям жизнь. Она предохранит вас от травм и магнитных полей. Не стоит пренебрегать возможностью создания заземления, так как это не дорого. Заземление может вызвать некие затруднения с проводкой, но хороший электрик справиться с этим в два счета. Главное не перепутать ноль и землю при подключении. О том, что в таких случаях бывает мы писали здесь. Не пренебрегайте своей безопасностью.

До новых встреч.

Как работает заземление. Принцип работы заземления

Всем известно, что электричество – это неотъемлемый атрибут современного человека. Без использования электроэнергии невозможно включить чайник, чтобы попить чая или кофе, разогреть еду в микроволновке или посмотреть телевизор. Несмотря на незаменимость электричества, не стоит забывать и о его коварстве. Очень много неприятных случаев бывает при ударе током, бывают даже летальные ситуации.

Приветствую дорогие друзья и читатели сайта «Электрик в доме». Многие ощущали на себе неприятный удар током, когда случайно касались оголенного провода. Но в быту встречаются ситуации, когда человека может ударить током, даже если он дотрагивается к безобидному с виду бытовому прибору. Почему так происходит?

Как правило, такое случается, когда повреждается внутренняя изоляция и прибор не имеет заземления. В этом материале постараемся простым языком объяснить читателю, что такое заземление, как работает заземление и для чего оно необходимо.

От чего защищает заземление?

Основное предназначение заземления в электрической сети – это защита. Для работы электрических приборов в электропроводке предусмотрено два провода: фазный и нулевой.

Защита, которую обеспечивает заземление заключается в подключении третьего проводника, соединенного непосредственно с заземлителем который в свою очередь соединен с контуром заземления. Благодаря заземлению можно не беспокоиться о том, что возникшая по вине неисправности бытового прибора аварийная ситуация приведет к удару электрическим током кого либо из окружающих.

Друзья давайте разберемся, какие аварийные ситуации могут возникнуть и в чем заключается принцип работы защитного заземления?

Опасность поломки электрического прибора заключается в том, что его корпус может оказаться под напряжением, тем самым сделав его опасным. Такое обстоятельство может возникнуть в том случае, если повреждается внутренняя изоляция. Например, когда провода прибора со временем ссыхаются или плавятся, и соприкасается с металлическим корпусом бытового прибора.

Визуально заметить такую аварийную поломку невозможно, однако достаточно дотронуться к электроплите или стиральной машинке, удар током пройдет незамедлительно.

У многих после таких ситуаций возникает вопрос: как работает заземление, и может ли оно эффективно защитить. Сила такого удара может быть разной в зависимости от состояния человека и окружающих условий.

Что произойдет, если корпус не соединен с заземлением? Сама по себе такая поломка ничего собой не представляет. Стиральная машинка с пробитым корпусом как работала, так и будет работать. Она будет отлично выполнять свои функции, пока вы к ней не дотронетесь.

Все дело в том, что человек больше чем на 70% состоит из воды и является прекрасным проводником электричества. Когда вы стоите на полу или прикасаетесь к стене, то ваше тело может послужить проводником. При прикосновении к поврежденному корпусу ток начнет протекать через ваше тело в землю.

Конечно, можно избежать удара током, если одеть резиновые перчатки или обувь, но в доме так никто не ходит. Если у вас в доме нет заземления, и прибор бьется током, следует помнить, что даже невысокое напряжение может привести к плачевным обстоятельствам.

Величина в 50 мА уже является опасной для человека. Такое маленькое значение тока может привести к фибрилляции сердца и даже к смертельному случаю.

Для того чтобы не беспокоиться за свою жизнь и здоровье семьи важно, чтобы в доме было подключено заземление. В этом случае опасный потенциал, имеющийся на корпусе прибора, будет уходить в землю, защищая вас от удара. В этом заключается принцип работы заземления. К тому же дополнительно заземлению рекомендуется устанавливать УЗО, которое отключит поврежденное оборудование при малейших утечках.

Принцип работы заземления

После того как приборы будут заземлены пробой внутренней изоляции нам не страшен. Если по каким-то причинам корпус прибора окажется под напряжением, возникнет короткое замыкание между фазой и заземлением. В результате чего сработает автоматический выключатель. Благодаря правильно установленному заземлению и срабатыванию автомата, человека не ударит током.

Однако здесь есть некоторые нюансы электротехники. Не всегда при пробое напряжения на корпус может выбить автомат и в таких случаях прекрасным помощником станет устройство защитного отключения.

Также хочется отметить тот факт, что при качественном монтаже заземляющего контура его сопротивление должно составлять 4 Ом, и если по каким-то причинам произойдет задержка в отключении автомата или он вовсе не отключится, потенциал на корпусе поврежденного прибора будет равен потенциалу заземлителя. В этом случае человека при касании током не ударит, так как разность потенциалов отсутствует.

Как работает заземление электрооборудования

Что касается жителей частного сектора, то в основном, на этих районах электричество на участки подводится воздушными линиями электропередач. Как правило, это двухпроводные линии, которые состоят из фазного и нулевого провода. В нашей стране линии электропередач оставляют желать лучшего, ведь на одном кабеле, идущем по основной линии, может быть много скруток.

Порывы ветра, падающие ветки и осадки могут в любой момент оборвать силовой кабель и если у вас в доме не установлена система защиты в виде заземления и устройства УЗО, то пострадать может не только владелец дома, но и вся его техника. Здесь установка заземления особенно актуальный вопрос.

Сегодня можно самостоятельно создать хорошую защиту для дома и создать заземление собственными руками, обеспечивая сохранность приборов и здоровья домочадцев.

Правильно изготовленная и установленная система защиты сможет уберечь электроприборы даже в момент обрыва линии идущей к дому. В настоящее время индивидуальная работа заземления дома в совокупности с УЗО считается популярными средствами защиты от удара током в собственном доме.

Работа заземления в частном секторе

В данном разделе разберем, как работает заземление на примере частного дома. Схема питания дома, изображенная на рисунке состоит из воздушной линии. Воздушная линия – двухпроводная, наиболее часто встречающаяся в частном секторе. Состоит из двух проводов фазного (на рисунке обозначен красным цветом) и нулевого (синего цвета). Нулевой провод является нулевым рабочим и защитным одновременно. То есть совмещенным проводником. В электротехнической литературе обозначается как PEN проводник.

Для того чтобы разделить этот проводник на два независимых рабочий и защитный, во вводном щите дома делается специальное ответвление на заземляющий контур. После этого с вводного щита выходит два нулевых проводника которые имеют разное назначение. Один из них рабочий ноль, который служит для работы приборов. Другой защитный ноль — заземляющий проводник, должен иметь желто-зеленую маркировку и обозначение PE.

В «Правилах Устройства Электроустановок» такая система заземления обозначается как TN-C-S. Внутренняя электропроводка дома должна быть трехпроводной, то есть фаза, ноль и заземление. Все розетки в доме должны быть соответственно с заземляющим контактом. В этом случае корпус потенциально опасного прибора будет подключен к защитному проводнику через заземляющий контакт розетки. В зону риска особенно входит так называемая мокрая техника это водонагреватели, насосы, посудомоечные и стиральные машинки.

Если в ходе эксплуатации фазный провод в результате пробоя изоляции соприкасается с корпусом прибора (для примера это корпус холодильника), то между фазным проводом (красным) и заземляющим (желто-зеленым) произойдет замыкание, в результате чего отключится силовой автомат.

Мнимая защита или неправильное заземление

Бывают ситуации, когда заземление может быть опасным. Это при условии НЕПРАВИЛЬНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ. Друзья сейчас рассмотрим случай неправильного подключения заземления и сравним его со случаем рассмотренным выше.

На рисунке изображена схема неправильного заземления. Суть его заключается в подключении заземляющего проводника (провода заземления в электропроводке) к нулевому рабочему. Нулевой провод же заземлен на подстанции, почему же от него не заземлиться? К сожалению, встречаются специалисты в нашей отрасли, которые совершают такие ошибки.

В чем заключается опасность? В исправном состоянии техника будет работать без нареканий, все электрические приборы будут выполнять свою работу. Друзья давайте теперь рассмотрим другую ситуацию когда нулевой провод на линии был оборван в результате сильного ветра, при этом красный все еще остался целым.

При замыкании фазного провода на корпус в этом случае короткого замыкания не возникнет, так как заземляющий провод, который одновременно является и нулевым рабочим оборван по пути к дому, разности потенциалов между фазным и заземляющим проводом нет, и короткого замыкания не произойдет. Отсюда не сложно догадаться, что автоматический выключатель не отключится, так как ему просто не на что реагировать (нет тока короткого замыкания).

Из этого следует, что корпус холодильника, находясь под опасным напряжением, будет ждать свою жертву. Сила удара током в этой ситуации будет напрямую зависеть от того какая соприкосаемость человека с землей. Чем лучше контакт, тем сильнее ударит.

В некоторых случаях удар током через корпус прибора может быть фатальным, чтобы не случилось неприятностей нужно знать, как работает заземление в доме.

К примеру, вы прикасаетесь к пробиваемой электрической водогрейке и одновременно беретесь за водопроводную трубу. Также опасно браться за корпус прибора, который находится под напряжением при этом стоять босым на бетонных полах. Такой пол может служить проводником.

Как работает узо с заземлением

Чувствительность системы заземления, а соответственно и электробезопасность можно повысить установив в электрощите устройство защитного отключения (УЗО). Данный прибор реагирует на утечку тока и отключается при ее появлении тем самым обестачивая технику с поврежденной изоляцией. УЗО срабатывает даже в тех случаях если происходит малейшая утечка тока.

В реальности утечка тока может происходить как через заземленный корпус прибора, так и через тело человека (если заземления в доме отсутствует), что менее приятно. На рисунке показана ситуация когда ток проходит через тело человека.

К примеру, человек касается корпуса неисправного прибора, корпус которого не заземлен. В момент прикосновения через человека начинает протекать ток, и УЗО реагируя на него мгновенно отключится. Продолжительность удара током для человека в этом случае будет равна времени отключения УЗО. Обычно она равняется десятым долям секунды.

Незначительное и кратковременное воздействие тока в большинстве случаев приносить незначительный вред, человек получает болевые неприятные ощущения и испуг, который проходит уже через несколько минут.

Казалось бы идеальный вариант защиты, но не все так гладко. Даже такая система защиты имеет свои недостатки:

• если прибор не имеет заземления, то, следовательно, УЗО не сможет зафиксировать утечку, а понять поломку можно будет только после пусть небольшого, но удара током;
• по сути УЗО — это сложный электронный прибор, который не может сработать моментально, для отключения требуется время, следовательно, защита только с помощью УЗО может оказаться слишком медленной.
• за счет высокой стоимости на УЗО домовладельцы, как правило, экономят и покупают устройства низкого качества либо устанавливают одно УЗО на весь дом, а в этом случае сложно гарантировать своевременное срабатывание.

Не стоит использовать устройства УЗО сомнительного качества и малоизвестных брендов. Ответственность за свою защиту, каждый человек несет самостоятельно, поэтому покупать нужно только оригинальный и сертифицированный товар. В настоящий момент рынок переполнен электрооборудованием различных производителей и нужно ответственно относиться, к такой покупке.

Друзья мы с вами рассмотрели принцип работы заземления, и что может произойти при неправильном способе заземления. Основное преимущество такой схемы подключения заключается в том, что у нее имеется свой индивидуальный контур заземления и в случае обрыва провода на линии электропередач он не сможет никак повлиять на работоспособность.

Важно! Не стоит думать, что если у дома есть заземление, то не нужно использовать УЗО. Даже при малейшей утечке прибор может зафиксировать проблему и отключить поврежденный участок сети, обеспечив безопасность и здоровье человека.

Электричество – это друг и враг человека, поэтому чтобы не произошло чего-то непредвиденного необходимо правильно делать электропроводку, и знать, как работает заземление в доме. Если нет знаний и опыта работы с электричеством, то такую работу лучше доверить профессионалам, которые все сделают, не только быстро, но и качественно с учетом всех норм и требований.

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

XXI. Охрана труда при установке заземлений в распределительных устройствах / КонсультантПлюс

XXI. Охрана труда при установке заземлений

в распределительных устройствах

21.1. В электроустановках напряжением выше 1000 В заземляться должны токоведущие части всех фаз (полюсов) отключенного для работ участка со всех сторон, откуда подается напряжение, за исключением отключенных для работы сборных шин РУ, на которые достаточно установить одно заземление.

При работах на отключенном линейном разъединителе на провода спусков со стороны ВЛ независимо от наличия заземляющих ножей на разъединителе должно быть установлено дополнительное заземление, не нарушаемое при манипуляциях с разъединителем.

21.2. Заземленные токоведущие части должны быть отделены от токоведущих частей, находящихся под напряжением, видимым разрывом. Разрешается отсутствие видимого разрыва в случаях, указанных в пункте 17.2 Правил.

Установленные заземления могут быть отделены от токоведущих частей, на которых непосредственно ведется работа, отключенными выключателями, разъединителями, отделителями или выключателями нагрузки, снятыми предохранителями, демонтированными шинами или проводами, выкатными элементами комплектных устройств.

Непосредственно на рабочем месте заземление на токоведущие части дополнительно должно быть установлено в тех случаях, когда эти части могут оказаться под наведенным напряжением (потенциалом).

21.3. Переносные заземления следует присоединять к токоведущим частям в местах, очищенных от краски.

21.4. В электроустановках напряжением до 1000 В при работах на сборных шинах РУ, щитов, сборок напряжение с шин должно быть снято и шины (за исключением шин, выполненных изолированным проводом) должны быть заземлены. Необходимость и возможность заземления присоединений этих РУ, щитов, сборок и подключенного к ним оборудования определяет выдающий наряд, распоряжение.

21.5. Разрешается временное снятие заземлений, установленных при подготовке рабочего места, если это требуется по характеру выполняемых работ (измерение сопротивления изоляции).

Временное снятие и повторную установку заземлений выполняют оперативный персонал либо по указанию работника, выдающего наряд, производитель работ.

Разрешение на временное снятие заземлений, а также на выполнение этих операций производителем работ должно быть внесено в строку наряда «Отдельные указания» с записью о том, где и для какой цели должны быть сняты заземления.

21.6. В электроустановках, конструкция которых такова, что установка заземления опасна или невозможна (например, в некоторых распределительных ящиках, КРУ отдельных типов, сборках с вертикальным расположением фаз), должны быть разработаны дополнительные мероприятия по обеспечению безопасности работ, включающие установку диэлектрических колпаков на ножи разъединителей, рубильников диэлектрических накладок или отсоединение проводов, кабелей и шин. Перечень таких электроустановок утверждается работодателем и доводится до сведения работников.

21.7. В электроустановках напряжением до 1000 В операции по установке и снятию заземлений разрешается выполнять одному работнику, имеющему группу III, из числа оперативного персонала.

21.8. В электроустановках напряжением выше 1000 В устанавливать переносные заземления должны два работника: один — имеющий группу IV (из числа оперативного персонала), другой — имеющий группу III; работник, имеющий группу III, имеет право быть из числа ремонтного персонала, а при выполнении работ по заземлению присоединений потребителей — из персонала потребителей. На удаленных подстанциях по разрешению административно-технического (руководящих работников и специалистов) или оперативного персонала при установке заземлений в основной схеме разрешается работа второго работника, имеющего группу III, из числа персонала потребителей; включать заземляющие ножи имеет право один работник, имеющий группу IV, из числа оперативного персонала.

(в ред. Приказа Минтруда России от 19.02.2016 N 74н)

Отключать заземляющие ножи и снимать переносные заземления единолично имеет право работник из числа оперативного персонала, имеющий группу III.

Открыть полный текст документа

Всё о проводе заземления

Провод заземления — это провод предназначенный для преднамеренного электрического соединения определенной точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим контуром.

Электрические установки, в большинстве своем, всегда заземляются при помощи специального провода заземления. Провод заземления призван соединить проводящие элементы установки с землей, имеющей изначально нулевой потенциал, и тем самым создать безопасный нулевой потенциал на заземляемом элементе.

Главное назначение провода заземления — защитить человека от поражения электрическим током, если питающее установку фазное напряжение по какой-то причине попадет на ее корпус.

В качестве примера можно привести стиральную машину, в проводке которой со временем повредилась изоляция и оголенный фазный провод в определенный момент соприкоснулся с ее металлическим корпусом бытового прибора.

В этом случае человек попадает под угрозу, так как коснувшись корпуса машины, он получит электротравму, поскольку ток потечет через его тело стремясь в направлении земли, а ведь человек стоит практически на полу, который не всегда оказывается надежно изолирован от заземленных проводящих предметов, тех же батарей отопления или арматуры.

Здесь следует понимать, что даже небольшой переменный ток, порядка 60 мА, способен оказаться для человека смертельным, особенно если данный ток пройдет через сердце.

Чтобы полностью исключить риск электротравмы и летального исхода, бытовые и промышленные электроустановки всегда оснащаются заземляющим проводом.

Данный провод электрически соединяет все проводящие элементы установки, которые в штатном режиме не должны быть под напряжением, с контуром заземления, имеющим нулевой потенциал. В этом случае, при пробое фазы на корпус (или на другую защищенную заземлением проводящую часть прибора), ток сразу потечет в землю по пути наименьшего сопротивления, то есть через провод заземления. И если в цепи есть устройство защитного отключения (УЗО), то и оно обязательно сработает.

Прежде всего, в большинстве установок, назначение провода заземления — защита человека, однако в некоторых случаях заземление необходимо для обеспечения нормальной работы электроприбора. Таким образом, провода заземления подразделяются на защитные и рабочие.

В любом случае проводник заземления, будь он рабочим или защитным, должен быть правильно смонтирован и обязан соответствовать неким требованиям. Данные требования определяются условиями эксплуатации установок и режимами их работы. В конце концов есть конкретные критерии, которые рассмотрим ниже.

Требования к проводу заземления

Если защищаемое оборудование, а прежде всего — его корпус, установлен стационарно и не предполагает частого перемещения с места на место, то в качестве заземляющего используют одножильный однопроволочный провод.

Если же заземляется например дверца щитка, которая время от времени движется, то здесь нужен гибкий многожильный провод.

Когда защитный проводник прокладывается по корпусу оборудования или укладывается открыто, он должен всегда быть в изоляции. При скрытой проводке допускается голый проводник.

Когда однофазная проводка еще только монтируется, целесообразно выполнить ее трехжильным кабелем, один из проводников в котором будет являться защитным, заземляемым, если же речь о трехфазой системе, то используют пятижильный кабель. В случае если проводка уже проложена, а заземление отсутствует, проводник заземления прокладывают отдельно.

Роль сопротивления

Очень важно чтобы электрическое сопротивление провода заземления было небольшим. По этой причине чаще всего в качестве проводов заземления используют проводники с медными жилами, так как медь отличается большей удельной проводимостью нежели алюминий или сталь.

Омическое сопротивление контура заземления вместе с подключаемым к нему проводником заземления крайне важно. Здесь влияют такие факторы как: сечение провода, переходное сопротивление в местах контакта проводника с оборудованием и с контуром заземления (болты, сварка) и контура заземления — с грунтом.

В зависимости от типа электроустановки, от величин фазных и линейных напряжений, согласно ПУЭ 1.7.101 — 1.7.103, требования к сопротивлению предъявляются следующие:

Кстати, согласно ПУЭ 1.7.121, в качестве проводников заземления можно использовать не обязательно отдельно прокладываемые медные провода, допускается использовать и проводящую бронированную оболочку кабеля, (прямое назначение которой — защита кабеля от механических повреждений) а также лотки, короба, рельсы, балки, и части конструкции сооружений, за исключением (согласно ПУЭ 1.7.123) металлических частей труб водоснабжения и газопроводов, а также арматуры, входящей в основу железобетонных конструкций.

Цветовая и буквенная маркировка провода заземления

Чтобы провод заземления можно было легко узнать и отличить от других проводов, ему соответствует индивидуальная цветовая и буквенная маркировка, данное положение регламентировано ПУЭ 1. 1.29. Буквы РЕ, наносимые на клеммы, концы кабеля и схемы, обозначают землю.

Характерный цвет провода заземления — желто-зеленый, полосы желтого и зеленого цвета наносятся обычно по всей длине изоляции провода, либо в другой конфигурации, но так, чтобы эти два цвета были легко узнаваемы.

В некоторых сетях защитный заземляющий проводник совмещен с нулевым проводником. Но нулевой проводник, согласно ПУЭ 1.1.29, маркируется синим цветом и имеет обозначение N. Однако в случаях когда данные проводники совмещены, цветовая маркировка будет сочетать в себе синюю и желто-зеленую изоляцию.

Буквенное же обозначение будет заменено на РЕN. Данная маркировка не относится непосредственно к шинам питания, так как красный, желтый и зеленый обозначают в этом случае фазы, а нулевой проводник может быть бесцветным. В составе кабеля шина PE окрашивается черный цвет.

Сечение провода заземления

С активным сопротивлением провода заземления напрямую связаны эффективность и скорость срабатывания УЗО, а значит и надежность защиты человека от поражения электрическим током. Следовательно сечение провода заземления обязано соответствовать рабочим параметрам той линии, к которой данное заземление относится.

Практически проводник заземления не призван выдерживать такую значительную нагрузку, какую должны нести фазные проводники и нулевой проводник. По этой причине сечение проводника заземления принимается немного меньшим.

В соответствии с ПУЭ 1.7.126, площадь сечения проводника заземления PE принимается исходя из площади фазных проводников конкретной рассматриваемой линии. Так, если сечение фазного провода меньше 16 кв.мм, то сечение проводника заземляющего должно быть аналогичным.

Если фаза обладает сечением от 16 до 35 кв.мм, то сечение проводника заземления не может быть меньше 16 кв.мм. Если же фазные проводники отличаются сечением превосходящим 35 кв.мм, то сечение проводника заземления не может быть менее половины сечения такого фазного проводника. Кроме того целесообразно воспользоваться формулой для более точного определения сечения проводника заземления, дабы сэкономить материалы:

Здесь в расчет принимается величина тока короткого замыкания I, время срабатывания защитного устройства t, а также коэффициент С, характеризующий материал проводников и его изоляцию.

Подключение провода заземления

Прежде чем осуществить подключение провода заземления, находят и обозначают выводы всех жил кабеля с двух концов. Жилы легко найти по цветовым маркировкам. Фазные проводники имеют разнообразную цветную маркировку.

Синий или голубой — это нулевой проводник. Заземляющий же проводник всегда выделяется желто-зеленым или ярко-зеленым цветом. Если нет уверенности в соблюдении стандарта и порядка монтажа по маркировкам, провода стоит сначала прозвонить.

Когда все проводники надлежащим образом идентифицированы, приступают к подключению проводника заземления. Здесь обязательно применение обжима, опрессовки, пайки, наконечника или затяжки винтом с гайкой. Скрутка недопустима.

При соединении проводников из разных металлов (например медного и алюминиевого) — пользуются обжимной гильзой. После выполнения соединения проводников между собой, провод заземления подключают с одной стороны к контуру заземления, с другой — к корпусу защищаемого оборудования.

Ранее ЭлектроВести писали, что луганские энергетики объявили амнистию своим сотрудникам, которые воруют электроэнергию. Если сотрудник до 30 ноября придет с повинной, что он воровал электроэнергию, ему просто выпишут штраф. Если нет, к штрафу добавится еще и увольнение. Факты воровства электричества не единичны. Люди воруют ток у соседей, на предприятиях, или просто из сети. 

По материалам: electrik.info.

Заземление и его виды

Заземлением называют любое соединение с грунтом земли, а также соединение с «общим проводом» электросети, относительно которого замеряют потенциал. Так, например, в самолете или космическом корабле за «землю» принимается их металлический корпус, в приемниках с питанием от батареи «землей» считается система внутренних проводников, которая является общим проводом всей схемы устройства. Потенциал «земли» не всегда будет равен потенциалу грунта Земли. В летящем самолете, корпус которого генерирует значительный электростатический заряд, потенциал земли может на сотни и даже тысячи вольт отклоняться от потенциала земного грунта.

Для комического корабля аналогом земли считают «плавающую» землю, т.е. систему несоединенных с грунтом проводников, относительно которых отсчитывают потенциал электрической подсистемы. Так, например, модуль аналогового ввода, имеющий гальваническую развязку, может не соединяться с грунтом, либо соединяться через большое сопротивление (около 20 МОм).

Защитное заземление – так называют электрическое соединение электропроводящих элементов оборудования с грунтом посредством заземляющего устройства. Защитное заземление предназначается для защиты персонала от поражений электротоком.

Заземляющее устройства – система, состоящая из заземлителя (проводника, соединенного с грунтом Земли) и нескольких проводников заземления.

Общий провод (проводник) – проводник, относительно которого отсчитывают потенциалы. В большинстве случаев общий провод для источника питания и устройств, подключенных к нему, будет одним и тем же. Общий провод, почти во всех системах совпадает с землей, но он может вовсе не иметь соединения с грунтом Земли.

Сигнальное заземление – соединение общего провода цепи передачи сигнала с землей. Выделяют цифровую и аналоговую сигнальную землю. Последнюю в некоторых случаях подразделяют на землю аналоговых выходов или входов.

Силовой землей называют общий провод системы, который соединяется с защитной землей и по которому идет ток большой силы по сравнению с током передачи сигнала.

Основанием для этой классификации заземлений стали различия уровня чувствительности цифровых и аналоговых, а также силовых (мощных) и сигнальных цепей к помехам, и гальваническая разрядка указанных землей в промышленных автоматических системах.

Глухозаземленная нейтраль – это нейтраль, которая соединена с зазмелителем напрямую или через сопротивление (например, трансформатор).

Нулевой провод – это провод сети, который соединен с глухозаземленной нейтралью.

Изолированная нейтраль – это нейтраль генератора или транформатора, которая соединена с заземляющим устройством.

Зануление – это соединение прибора и глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сети трехфазного тока, либо соединение с глухозаземленным выводом однофазного источника тока.

Заземление в составе молниезащиты

Молниезащита используется для отвода разрядов атмосферного электричества от здания или объекта. Разряды молний, которые идут по пути с наименьшим сопротивлением попадают с молниеприемник из металла, который размещен над объектом, а затем спускаются до грунта по внешним молниеотводам из металла (располагают их, как правило, на стенах). Дойдя до грунта, разряды электричества расходятся в его толще.

Чтобы «привлечь» молнию к системе молниезащиты и для предотвращения расхождения токов молнии от элементов защитной системы (приемнику или отводам) внутрь здания, молниезащиту соединяют с грунтом при помощи заземления. При этом используется заземлитель с низким сопротивлением.

В такой системе заземление является необходимым компонентом, поскольку только оно может обеспечить быстрый и полный отвод токов молнии в грунт Земли, предотвращая их «растекание» по объекту.

Преимущества и методы заземления

Земля похожа на гигантскую батарею, которая содержит естественный тонкий электрический заряд — особый вид энергии, присутствующий в земле. В целях безопасности и стабильности к нему подключено почти все в электрическом мире, будь то электростанция или ваш холодильник. Вот что означает термин «заземление».

Заземление распространяется и на людей. Когда вы заземлены, вы чувствуете себя:

• сосредоточенным
• прочным
• сильным
• сбалансированным
• менее напряженным
• менее напряженным

В целом, вы чувствуете себя хорошоЕсли у вас есть боль, у вас ее меньше, а может быть, и вовсе нет, когда вы заземлены.

Рост заболеваемости

Многие люди живут с ежедневной болью и постоянным стрессом, беспокойством, депрессией и усталостью. Они кажутся не в своем роде — не центрированными, сильными или цельными. Врачи часто не могут найти причину и прибегают к назначению лекарств, которые вызывают побочные эффекты, такие как усталость, плохое настроение, желудочно-кишечные расстройства и головные боли.

Увеличилось число людей, страдающих аутоиммунными заболеваниями.Пятьдесят миллионов человек в США страдают от болезней, включая:

• Рассеянный склероз
• Волчанка
• Воспалительные заболевания кишечника
• Ревматоидный артрит

Некоторые говорят, что это потому, что люди едят больше ненатуральных продуктов, чем когда-либо, и что ингредиенты в этих продуктах могут быть вредными.

Хотя определенные подходы к образу жизни, такие как медитация и йога, могут помочь, их эффективность при многих из этих заболеваний ограничена.

Потеря контакта с землей

Вы биоэлектрическое существо, живущее на электрической планете. Ваше тело работает на электричестве. Все ваши клетки передают несколько частот, которые управляют, например, вашим сердцем, иммунной системой, мышцами и нервной системой.

За исключением людей, живущих в промышленно развитых обществах, все живые существа на нашей планете подключены к электрической энергии земли. В промышленно развитых обществах вы редко ходите босиком и ходите по улице или носите обувь из натуральной кожи, которая позволяет вам поглощать энергию земли.На протяжении многих десятилетий люди все чаще носят обувь с резиновой и пластиковой подошвой, которая действует как барьер для энергии Земли, изолируя их от электрического контакта с Землей. Люди также, как правило, больше не спят на земле, как это делали многие культуры на протяжении всей истории. Они живут и работают над землей, даже далеко над землей в многоэтажках.

Правда в том, что вы отключены. Вы не заземлены. Вы не связаны с Землей. Может ли это отключение быть упущенным из виду фактором роста болезней, отмеченным ранее?

Исцеляющие преимущества заземления

Научные исследования, проводившиеся более десяти лет, показывают, что ваше тело можно защитить и помочь — и что вы чувствуете себя лучше — когда электрически восстанавливаете связь с Землей. То есть, когда вы заземлены. Вот три примера потенциальных преимуществ, о которых сообщалось в этих исследованиях:

1. Снижение уровня воспаления и боли

Заземление может помочь уменьшить воспаление. На следующих изображениях показана 44-летняя женщина с хронической болью в спине, которую контролируют с помощью термографии, широко используемого метода визуализации в медицине. Левое изображение было сделано до заземления. Красные узоры представляют собой «горячие» области боли и воспаления.На правом изображении показано резкое уменьшение воспаления после четырех ночей заземленного сна, в это время женщина сообщила:

• 30-процентное уменьшение боли
• 70-процентное уменьшение боли, мешающей сну
• 30-процентное уменьшение утренней скованности и болезненность

Через четыре недели она сообщила:

• Уменьшение боли на 80 процентов
• Отсутствие помех сну
• Уменьшение утренней скованности и болезненности на 70 процентов

К восьми неделям боль прошла.

2. Снижение уровня стресса

При заземлении суточный ритм гормона стресса кортизола начинает нормализоваться. Кортизол связан с реакцией вашего организма на стресс и помогает контролировать уровень сахара в крови, регулирует обмен веществ, помогает уменьшить воспаление и помогает формировать память. На рисунке ниже показаны результаты исследования , в котором изучались последствия заземления во время сна в течение восьми недель.

В дополнение к нормализации ритма кортизола участники этого исследования также лучше спали и просыпались, чувствуя себя более свежими.

Улучшение кровообращения

Когда вы заземлены, ваше кровообращение улучшается, помогая доставлять кислород и питательные вещества к тканям вашего тела, в том числе улучшая приток крови к лицу. На изображении ниже, сделанном с помощью лазерной контрастной камеры, видно значительное улучшение кровотока в лице в течение получаса после заземления.

Улучшение кровообращения лица (правое изображение) после 20 минут заземления, подтвержденное контрастным лазерным сканером Speckle (темно-синий цвет = самая низкая циркуляция, темно-красный = самая высокая циркуляция). Источник изображения: Издательство научных исследований

Как воссоединиться с Землей

Хотя исследования заземления для вашего здоровья и благополучия относительно новы, практика вне времени. Прошлые общества ходили босиком или носили кожаную обувь, сделанную из шкур, которая позволяла энергии Земли подниматься в их тела. Они были заземлены.

Вот итог: вы, так сказать, потеряли свои электрические корни. Вы разъединены, и это разъединение может быть серьезно упущенной из виду причиной человеческой боли и дискомфорта, а также резкого роста заболеваемости хроническими заболеваниями во всем мире.

Хорошая новость в том, что у вас есть потенциал восстановить связь. Если позволяют погода и график, пройдитесь босиком полчаса или около того на улице и посмотрите, как это повлияет на вашу боль или уровень стресса. Сядьте, встаньте или пройдитесь по земле, траве, песку или бетону. Все это проводящие поверхности, из которых ваше тело может черпать энергию Земли. Дерево, асфальт и винил не обладают электропроводностью.

В идеале, вы хотите поддерживать опыт заземления и включать эту исцеляющую энергию в свою повседневную жизнь.

Однако у многих людей в их нынешнем напряженном графике нет времени ходить босиком. Так что есть и комнатные варианты. Купите средства для заземления, которые можно использовать во время сна, отдыха или работы, например токопроводящие:

• Стулья
• Постельные коврики
• Коврики для пола и стульев
• Повязки для тела
• Пластыри для наложения на больное место

Какой бы маршрут вы ни выбрали, заземлитесь и почувствуйте себя энергичным.

Рекомендуемая дополнительная литература

Если вы хотите узнать больше по этой теме, прочтите любой из следующих материалов:

1. Заземление после умеренных эксцентрических сокращений уменьшает повреждение мышц.
Браун Р., Шевалье Г., Хилл М.
Открытый доступ J Sports Med. 2015 21 сентября; 6: 305-17. doi: 10.2147/OAJSM.S87970.

2. Влияние заземления (заземления) на воспаление, иммунный ответ, заживление ран, профилактику и лечение хронических воспалительных и аутоиммунных заболеваний.
Ошман Дж.Л., Шевалье Г., Браун Р.Дж. Инфламм Рез. 2015 24 марта; 8:83-96. doi: 10.2147/JIR.S69656.

3. T Влияние заземления человеческого тела на настроение. Chevalier G.Psychol Rep. 2015 Apr;116(2):534-42. дои: 10.2466/06.PR0.116k21w5.

4. Заземление (заземление) организма человека снижает вязкость крови — основной фактор сердечно-сосудистых заболеваний. Chevalier G, Sinatra ST, Oschman JL, Delany RM.J Altern Complement Med. 2013 Февраль;19(2):102-10.doi: 10.1089/acm.2011.0820.

5. Заземление: последствия для здоровья повторного подключения человеческого тела к электронам поверхности Земли. Шевалье Г., Синатра С. Т., Ошман Д.Л., Сокал К., Сокал П.Дж. Общественное здравоохранение окружающей среды. 2012;2012:2

. дои: 10.1155/2012/2

. Обзор.

6. Биологические эффекты заземления человеческого тела во время сна, измеряемые уровнями кортизола и субъективными отчетами о сне, боли и стрессе. Гали М., Теплиц Д.Дж. Altern Complement Med. 2004 г., 10 октября (5): 767-76.

---

Начните свое путешествие к более заземленному и сбалансированному «я» с управляемых медитаций и кураторских практик в приложении Chopra, которое уже доступно.

Последствия для здоровья повторного подключения человеческого тела к земным поверхностным электронам

J Environ Public Health. 2012 г.; 2012: 2

.

, ^{1, 2 , *} , ³ , ⁴ , ⁵ и ⁶

Gaétan Chevalier

¹ Отделение биологии развития и клеточной биологии Калифорнийского университета в Ирвине, Ирвин, Калифорния 92697, США

² Earth FX Inc. , Палм-Спрингс, Калифорния 92262, США

Стивен Т. Синатра

³ Медицинский факультет Университета штата Коннектикут, c/o Optimum Health Building, 257 East Center Street, Фармингтон, Коннектикут 06040, США

Джеймс Л. Ошман

⁴ Натуральная ассоциация природы, Dover, NH 03821, США

Karol Sokal

⁵ Департамент амбулаторной кардиологии, военной клинической больницы, 85-681 Bydgoszcz, Польша

Pawel Sokal

⁶ Отдел отделения нейрохирургии, Военный клинический госпиталь, 85-681 Быдгощ, Польша

¹ Отделение биологии развития и клеточной биологии Калифорнийского университета в Ирвине, Ирвин, Калифорния 92697, США

² Earth FX Inc., Палм-Спрингс, Калифорния 92262, США

³ Медицинский факультет Университета штата Коннектикут, c/o Optimum Health Building, 257 East Center Street, Farmington, CT 06040, США

⁴ Nature’s Own Research Association, Dover, NH 03821, США

⁵ Отделение амбулаторной кардиологии, Военный клинический госпиталь, 85-681 Быдгощ, Польша

⁶ Отделение нейрохирургии, Военный клинический госпиталь, 85-681 Быдгощ, Польша

Поступила в редакцию 15 июня 2011 г. ; Принято 4 октября 2011 г.

Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Медицина окружающей среды обычно занимается факторами окружающей среды, оказывающими негативное влияние на здоровье человека. Тем не менее, новые научные исследования выявили удивительно положительный и недооцененный фактор окружающей среды для здоровья: прямой физический контакт с огромным запасом электронов на поверхности Земли.Современный образ жизни отделяет человека от такого контакта. Исследования показывают, что это отключение может быть основной причиной физиологической дисфункции и плохого самочувствия. Было обнаружено, что воссоединение с электронами Земли способствует интригующим физиологическим изменениям и субъективным сообщениям о хорошем самочувствии. Заземление (или заземление) относится к открытию преимуществ, включая лучший сон и уменьшение боли, от хождения босиком на улице или сидения, работы или сна в помещении, подключенного к проводящим системам, которые передают электроны Земли из земли в тело.В этой статье рассматриваются исследования заземления и потенциал заземления как простого и легкодоступного глобального метода, имеющего большое клиническое значение.

1. Введение

Экологическая медицина фокусируется на взаимодействии между здоровьем человека и окружающей средой, включая такие факторы, как загрязненный воздух, вода и токсичные химические вещества, а также то, как они вызывают или опосредуют заболевание. Вездесущий в окружающей среде удивительно полезный, но недооцененный глобальный ресурс для поддержания здоровья, профилактики заболеваний и клинической терапии: сама поверхность Земли.Это установленный, хотя и не получивший широкого признания факт, что поверхность Земли обладает безграничным и постоянно возобновляемым запасом свободных или мобильных электронов. Поверхность планеты электропроводна (за исключением ограниченных ультрасухих областей, таких как пустыни), и ее отрицательный потенциал поддерживается (т. е. пополняется запас электронов) глобальной атмосферной электрической цепью [1, 2].

Все больше данных свидетельствует о том, что отрицательный потенциал Земли может создать стабильную внутреннюю биоэлектрическую среду для нормального функционирования всех систем организма.Кроме того, колебания напряженности потенциала Земли могут иметь значение для настройки биологических часов, регулирующих суточные ритмы организма, например секрецию кортизола [3].

Также хорошо известно, что электроны из молекул антиоксидантов нейтрализуют активные формы кислорода (АФК, или, говоря простым языком, свободные радикалы), участвующие в иммунных и воспалительных реакциях организма. На онлайн-ресурсе PubMed Национальной медицинской библиотеки перечислены 7021 исследование и 522 обзорные статьи из результатов поиска «антиоксидант» + «электрон» + «свободный радикал» [3]. Предполагается, что приток свободных электронов, поглощаемых организмом при непосредственном контакте с Землей, вероятно, нейтрализует АФК и тем самым уменьшает острое и хроническое воспаление [4]. На протяжении всей истории люди в основном ходили босиком или в обуви из шкур животных. Спали на земле или на шкурах. Через прямой контакт или через смоченные потом шкуры животных, используемые в качестве обуви или спальных матов, свободные электроны земли, обильные в земле, могли проникать в тело, которое обладает электропроводностью [5].Благодаря этому механизму каждая часть тела могла уравновеситься с электрическим потенциалом Земли, тем самым стабилизировав электрическую среду всех органов, тканей и клеток.

Современный образ жизни все больше отделяет людей от изначального потока электронов Земли. Например, с 1960-х годов мы все чаще носим обувь с изолирующей резиновой или пластиковой подошвой вместо традиционной кожи, изготовленной из шкур. Росси сетовал на то, что использование изоляционных материалов в обуви после Второй мировой войны отделило нас от энергетического поля Земли [6]. Очевидно, что мы больше не спим на земле, как раньше.

За последние десятилетия резко возросло число хронических заболеваний, иммунных нарушений и воспалительных заболеваний, и некоторые исследователи в качестве причины называют факторы окружающей среды [7]. Однако возможность современной связи с поверхностью Земли как причина не рассматривалась. Большая часть исследований, рассмотренных в этой статье, указывает на это направление.

В конце 19 века движение за возвращение к природе в Германии утверждало, что ходьба босиком на открытом воздухе даже в холодную погоду приносит много пользы для здоровья [8].В 1920-х годах врач Уайт исследовал практику сна с заземлением после того, как некоторые люди сообщили ему, что они не могут нормально спать, «если они не находятся на земле или каким-либо образом не связаны с землей», например, с помощью медных проводов. присоединяется к заземленным водопроводным, газовым или радиаторным трубам. Он сообщил об улучшении сна с помощью этих методов [9]. Однако эти идеи так и не прижились в основном обществе.

В конце прошлого века эксперименты, начатые независимо Обером в США [10] и К.Sokal и P. Sokal [11] в Польше выявили явные преимущества для физиологии и здоровья при использовании токопроводящих матов, электродов типа ЭКГ и ЧЭНС, а также пластин, соединенных в помещении с землей снаружи. Обер, бывший руководитель кабельного телевидения, обнаружил сходство между человеческим телом (биоэлектрическим организмом, передающим сигналы) и кабелем, используемым для передачи сигналов кабельного телевидения. Когда кабели «заземлены» на землю, помехи для сигнала практически исключены.Кроме того, все электрические системы стабилизируются путем заземления их на землю. Тем временем К. Сокал и П. Сокал обнаружили, что заземление человеческого тела представляет собой «универсальный регулирующий фактор в природе», сильно влияющий на биоэлектрические, биоэнергетические и биохимические процессы и оказывающий значительный модулирующий эффект на хронические заболевания, с которыми они ежедневно сталкиваются в своей жизни. клиническая практика.

Заземление (также известное как заземление) относится к контакту с электронами поверхности Земли при ходьбе босиком по улице или сидении, работе или сне в помещении, подключенном к проводящим системам, некоторые из которых запатентованы, которые передают энергию от земли в тело.Новые научные исследования подтверждают концепцию о том, что электроны Земли вызывают множественные физиологические изменения, имеющие клиническое значение, в том числе уменьшение боли, улучшение сна, переход от симпатического к парасимпатическому тонусу вегетативной нервной системы (ВНС) и разжижающий кровь эффект. Исследование, наряду со многими анекдотичными отчетами, представлено в новой книге под названием Earthing [12].

2. Обзор документов по заземлению

Исследования, кратко изложенные ниже, включают методы испытаний внутри помещений в контролируемых условиях, имитирующих ходьбу босиком на открытом воздухе.

2.1. Сон и хроническая боль

В пилотном слепом исследовании Ober набрал 60 человек (22 мужчины и 28 женщин), которые страдали от описанных им самим нарушений сна и хронических болей в мышцах и суставах в течение как минимум шести месяцев [10]. Субъекты были случайным образом разделены для месячного исследования, в котором обе группы спали на наматрасниках из проводящего углеродного волокна, предоставленных Ober. Половина площадок была подключена к выделенному заземлению за окном спальни каждого субъекта, а другая половина была «мнимо» заземлена — не подключена к Земле.Результаты представлены в .

Таблица 1

Субъективная оценка сна, боли и самочувствия.

			Тестовые тесты *		Тема управления *
	То же самое		Улучшен	То же самое	Улучшены
Время засыпать	4 = 15%	23 = 85%	20 = 87%	9 = 87%	3 = 13%
качество сна	2 = 7%	25 = 93%	20 = 87%	3 = 13%
Пробуждение ощущение отдыха	0 = 0%	27 = 100%	20 = 87%	3 = 13%
Жестокость мышц и боли	5 = 18%	22 = 82%	23 = 100%	0 = 0%
Хроническое обратно и / или боль в суставах	7 = 26%	20 = 74%	23 = 100%	0 = 0%
Общие -быть	6 = 22%	21 = 78%	20 = 8 7%	3 = 13%

Большинство заземленных испытуемых описали симптоматическое улучшение, в то время как большинство в контрольной группе этого не сделали. Некоторые субъекты сообщили о значительном облегчении астматических и респираторных заболеваний, ревматоидного артрита, ПМС, апноэ во сне и гипертонии во время сна с заземлением. Эти результаты показали, что эффект заземления выходит за рамки уменьшения боли и улучшения сна.

2.2. Сон, стресс, боль и кортизол

В пилотном исследовании оценивались суточные ритмы кортизола, коррелирующие с изменениями сна, боли и стресса (беспокойство, депрессия и раздражительность), согласно субъективным отчетам [13].Двенадцать испытуемых с жалобами на нарушение сна, боль и стресс были заземлены на землю во время сна в своих кроватях с помощью проводящего матраца на 8 недель.

Для получения исходного уровня кортизола испытуемые жевали салветы дакрона в течение 2 минут, а затем помещали их в пробирки для образцов с маркировкой времени, которые хранились в холодильнике. Самостоятельный сбор образцов начинался в 8 утра и повторялся каждые 4 часа. Через 6 недель после заземления испытуемые повторили этот 24-часовой тест слюны. Образцы обрабатывали с использованием стандартного радиоиммуноанализа. Совокупность результатов показана на .

Уровень кортизола до и после заземления. У людей, не подвергавшихся стрессу, нормальный 24-часовой профиль секреции кортизола следует предсказуемому образцу: самый низкий около полуночи и самый высокий около 8 часов утра. тенденция к нормализации паттернов после шести недель заземленного сна.

Субъективные симптомы нарушения сна, боли и стресса регистрировались ежедневно в течение 8-недельного периода испытаний. У большинства испытуемых с уровнем секреции в ночное время от высокого до запредельного наблюдались улучшения при заземленном сне. Об этом свидетельствует восстановление нормальных профилей дневной и ночной секреции кортизола.

Одиннадцать из 12 участников сообщили о более быстром засыпании, и все 12 сообщили о меньшем количестве пробуждений ночью. Заземление тела ночью во время сна также, по-видимому, положительно влияет на уровень утренней усталости, дневную энергию и ночную боль.

Около 30 процентов взрослого населения США в целом жалуются на нарушение сна, в то время как примерно 10 процентов имеют сопутствующие симптомы дневных функциональных нарушений, соответствующие диагнозу бессонницы. Бессонница часто коррелирует с большой депрессией, общей тревожностью, злоупотреблением психоактивными веществами, деменцией и различными болями и физическими проблемами. Прямые и косвенные издержки хронической бессонницы только в США оцениваются в десятки миллиардов долларов в год [14].Учитывая бремя личного дискомфорта и расходы на здравоохранение, заземление тела во время сна, кажется, может многое предложить.

2.3. Заземление уменьшает электрические поля, наводимые на тело

Напряжение, наводимое на тело человека электрическим окружением, измерялось с помощью измерительной головки с высоким импедансом. Эпплуайт, инженер-электрик и специалист по проектированию систем электростатического разряда в электронной промышленности, был и субъектом, и автором исследования [15]. Измерения проводились в незаземленном состоянии, а затем с заземлением с использованием токопроводящего пластыря и токопроводящей накладки на кровать. Автор измерял индуцированные поля в трех положениях: на левой груди, животе и левом бедре.

Каждый метод (пластырь и лист) сразу же снижал общее напряжение окружающей среды переменного тока (AC) 60  Гц, индуцированное на теле, в очень значительный раз, примерно в 70 раз. показывает этот эффект.

Влияние заземления матраца на режим 60 Гц.

Исследование показало, что при заземлении тела его электрический потенциал выравнивается с электрическим потенциалом Земли за счет передачи электронов от Земли к телу.Это, в свою очередь, препятствует тому, чтобы режим 60 Гц создавал переменный электрический потенциал на поверхности тела и вызывал возмущения электрических зарядов молекул внутри тела. Исследование подтверждает «зонтичный» эффект заземления тела, описанный лауреатом Нобелевской премии Ричардом Фейнманом в его лекциях по электромагнетизму [16]. Фейнман сказал, что когда потенциал тела равен электрическому потенциалу Земли (и, следовательно, заземлен), оно становится продолжением гигантской электрической системы Земли.Таким образом, потенциал Земли становится «рабочим агентом, который отменяет, уменьшает или отталкивает электрические поля от тела».

Applewhite смогла задокументировать изменения напряжения окружающей среды, наведенного на тело, отслеживая падение напряжения на резисторе. В этом эффекте отчетливо проявился «эффект зонтика», описанный выше. Тело заземленного человека не подвержено возмущению электронов и электрических систем.

Джеймисон спрашивает, является ли неспособность должным образом заземлить людей фактором, способствующим потенциальным последствиям электрозагрязнения в офисных условиях [17].Ведутся серьезные споры о том, представляют ли электромагнитные поля в окружающей среде риск для здоровья [18], но нет никаких сомнений в том, что организм реагирует на присутствие окружающих электрических полей. Это исследование показывает, что заземление существенно устраняет окружающее напряжение, наводимое на тело от обычных источников электроэнергии.

2.4. Физиологические и электрофизиологические эффекты

2.4.1. Снижение общего уровня стресса и напряжения, а также изменение баланса ВНС

Пятьдесят восемь здоровых взрослых людей (включая 30 контрольных) приняли участие в рандомизированном двойном слепом пилотном исследовании, посвященном изучению влияния заземления на физиологию человека [19].Заземление осуществлялось с помощью токопроводящего липкого пластыря, помещенного на подошву каждой стопы. Система биологической обратной связи регистрировала электрофизиологические и физиологические параметры. Подопытные находились в течение 28 минут в незаземленном состоянии, а затем в течение 28 минут с подключенным заземляющим проводом. Элементы управления были раскопаны в течение 56 минут.

При заземлении примерно у половины испытуемых наблюдалось резкое, почти мгновенное изменение среднеквадратичных (СКЗ) значений электроэнцефалограмм (ЭЭГ) левого (но не правого) полушария на всех частотах, анализируемых системой биологической обратной связи (бета , альфа, тета и дельта).

У всех заземленных испытуемых наблюдалось резкое изменение среднеквадратичных значений поверхностных электромиограмм (SEMG) правой и левой верхних трапециевидных мышц. Заземление снизило пульс объема крови (ООК) у 19 из 22 подопытных (статистически значимо) и у 8 из 30 контрольных (не значимо). Заземление человеческого тела показало значительное влияние на электрофизиологические свойства мозга и мускулатуры, на BVP, на шум и стабильность электрофизиологических записей. Взятые вместе, изменения в ЭЭГ, ЭМГ и БВП предполагают снижение общего уровня стресса и напряжения, а также сдвиг баланса ВНС при заземлении.Результаты расширяют выводы предыдущих исследований.

2.4.2. Подтверждение перехода от симпатической к парасимпатической активации

Многопараметрическое двойное слепое исследование было разработано для воспроизведения и расширения предыдущих электрофизиологических и физиологических параметров, измеренных сразу после заземления, с помощью усовершенствованной методологии и современного оборудования [20]. Четырнадцать мужчин и 14 женщин с хорошим здоровьем в возрасте от 18 до 80 лет были протестированы, сидя в удобном кресле во время двухчасовых сеансов заземления, оставляя время для стабилизации сигналов до, во время и после заземления (по 40 минут на каждый период). .Имитационные двухчасовые сеансы заземления также были записаны с теми же испытуемыми, что и контрольная группа. Для каждого сеанса был проведен статистический анализ четырех 10-минутных сегментов: до и после заземления (фиктивное заземление для контрольных сеансов) и до и после снятия заземления (фиктивное снятие заземления для контрольных сеансов). Были задокументированы следующие результаты:

1. немедленное снижение (в течение нескольких секунд) проводимости кожи (SC) при заземлении и немедленное увеличение при снятии с заземления. Никаких изменений не наблюдалось для контрольных сеансов (фиктивное заземление);

2. Частота дыхания (ЧД) увеличилась во время заземления, эффект, который сохранялся после снятия заземления. Дисперсия RR увеличилась сразу после заземления, а затем уменьшилась;

3. вариабельность оксигенации крови (BO) снизилась во время заземления, а затем резко возросла после снятия с заземления;

4. Изменения частоты пульса (PR) и индекса перфузии (PI) увеличивались к концу периода заземления, и это изменение сохранялось после снятия заземления.

Немедленное снижение SC указывает на быструю активацию парасимпатической нервной системы и соответствующую дезактивацию симпатической нервной системы.Немедленное увеличение КЗ при прекращении заземления свидетельствует об обратном эффекте. Увеличение RR, стабилизация BO и небольшое увеличение частоты сердечных сокращений предполагают начало реакции метаболического заживления, требующей увеличения потребления кислорода.

2.4.3. Реакции иммунных клеток и боли при индукции отсроченной мышечной болезненности

Уменьшение боли при заземленном сне было задокументировано в предыдущих исследованиях [10, 13]. В этом пилотном исследовании искали маркеры крови, которые могли бы различать заземленных и незаземленных субъектов, которые завершили один сеанс интенсивных эксцентрических упражнений, что привело к отсроченной болезненности мышц (DOMS) икроножных мышц [21].Если бы маркеры были в состоянии дифференцировать эти группы, будущие исследования можно было бы проводить более подробно с большей базой субъектов. DOMS является распространенной жалобой в мире фитнеса и спорта после чрезмерной физической активности и включает острое воспаление в перенапряженных мышцах. Он развивается от 14 до 48 часов и сохраняется более 96 часов [22]. Никакое известное лечение не сокращает период восстановления, но очевидно, что массаж и гидротерапия [23–25] и иглоукалывание [26] могут уменьшить боль.

Восемь здоровых мужчин в возрасте от 20 до 23 лет прошли аналогичную процедуру подъема на носки, неся на плечах штангу, равную одной трети веса их тела.Каждый участник тренировался индивидуально в понедельник утром, а затем наблюдался до конца недели, следуя аналогичному графику еды, сна и жизни в отеле. Группа была случайным образом разделена пополам и либо заземлена, либо ложно заземлена с использованием проводящего пластыря, помещаемого на подошву каждой ноги в часы активности, и проводящего листа ночью. Полный анализ крови, биохимический анализ крови, биохимический анализ крови, кортизол в сыворотке и слюне, магнитно-резонансная томография и спектроскопия, а также уровни боли (всего 48 параметров) были взяты в одно и то же время дня перед эксцентрическими упражнениями и в 24, 48 и 72 часа спустя.Параметры, постоянно отличающиеся на 10 и более процентов, нормализованные к исходному уровню, считались заслуживающими дальнейшего изучения.

Параметры, различающиеся по этим критериям, включали количество лейкоцитов, билирубин, креатинкиназу, соотношение фосфокреатин/неорганический фосфат, глицеролфосфорилхолин, фосфорилхолин, визуальную аналоговую шкалу боли и измерения давления в правой икроножной мышце.

Результаты показали, что заземление тела изменяет показатели активности иммунной системы и боли. Среди незаземленных мужчин, например, наблюдалось ожидаемое резкое увеличение лейкоцитов на стадии, когда известно, что DOMS достигает своего пика и усиливает восприятие боли (см. Ресурсы). Этот эффект демонстрирует типичную воспалительную реакцию. Для сравнения, у заземленных мужчин было лишь незначительное снижение количества лейкоцитов, что указывало на слабое воспаление, и впервые наблюдалось более короткое время восстановления. Позже Браун заметил, что у этих мужчин были «значительные различия» в боли [12].

Болезненность мышц с отсроченным началом и ощущение заземления. В соответствии со всеми измерениями, незаземленные испытуемые выражали ощущение большей боли. В связи с обнаружением боли было свидетельство приглушенной реакции лейкоцитов, указывающей на то, что заземленное тело испытывает меньше воспалений.

2.4.4. Вариабельность сердечного ритма

Быстрое изменение проводимости кожи, о котором сообщалось в более раннем исследовании, привело к гипотезе о том, что заземление может также улучшать вариабельность сердечного ритма (ВСР), измерение реакции сердца на регуляцию ВНС. Было разработано двойное слепое исследование с участием 27 человек [27]. Испытуемые сидели в удобном кресле с откидной спинкой. На подошву каждой стопы и на каждую ладонь накладывали четыре клейких электродных пластыря типа чрескожной электронейростимуляции (ЧЭНС).

Участники служили в качестве собственных элементов управления. Данные каждого участника двухчасового сеанса (40 минут из которых были заземлены) сравнивались с данными другого двухчасового сеанса с ложным заземлением. Последовательность сеансов заземления по сравнению с сеансами имитации заземления назначалась случайным образом.

Во время сеансов с заземлением у участников наблюдалось статистически значимое улучшение ВСР, выходящее далеко за рамки основных результатов релаксации (которые были показаны на сеансах без заземления). Поскольку улучшение ВСР является значительным положительным показателем сердечно-сосудистого статуса, предлагается использовать простые техники заземления в качестве базовой интегративной стратегии поддержки сердечно-сосудистой системы, особенно в ситуациях повышенного вегетативного тонуса, когда симпатическая нервная система активируется больше, чем парасимпатическая. нервная система.

2.4.5. Снижение первичных показателей остеопороза, улучшение регуляции уровня глюкозы и иммунного ответа

К. Сокаль и П. Сокаль, кардиологи и нейрохирурги, отец и сын, из медицинского персонала военной клиники в Польше, провели серию экспериментов, чтобы определить, контакт с Землей через медный проводник может влиять на физиологические процессы [11]. Их исследования были вызваны вопросом, влияет ли естественный электрический заряд на поверхности Земли на регуляцию физиологических процессов человека.

Двойные слепые эксперименты были проведены на группах от 12 до 84 человек, которые придерживались одинаковой физической активности, диеты и потребления жидкости в течение испытательных периодов. Заземление осуществлялось с помощью медной пластины (30 мм × 80 мм), помещенной на нижнюю часть ножки и закрепленной полоской, чтобы она не оторвалась в ночное время. Пластина была соединена проводником с большей пластиной (60 мм × 250 мм), помещенной в контакт с Землей снаружи.

В одном эксперименте с нелекарственными субъектами заземление в течение одной ночи сна привело к статистически значимым изменениям концентрации минералов и электролитов в сыворотке крови: железа, ионизированного кальция, неорганического фосфора, натрия, калия и магния.Почечная экскреция как кальция, так и фосфора была значительно снижена. Наблюдаемое снижение уровня кальция и фосфора в крови и моче напрямую связано с остеопорозом. Полученные результаты свидетельствуют о том, что заземление на одну ночь снижает первичные показатели остеопороза.

Постоянное заземление во время отдыха и физической активности в течение 72 часов снижает уровень глюкозы натощак у пациентов с инсулиннезависимым сахарным диабетом. Состояние пациентов хорошо контролировалось антидиабетическим препаратом глибенкламидом в течение примерно 6 месяцев, но на момент исследования гликемический контроль был неудовлетворительным, несмотря на рекомендации по диете и упражнениям, а также дозу глибенкламида 10 мг/сут.

К. Сокал и П. Сокал взяли образцы крови у 6 взрослых мужчин и 6 женщин без заболеваний щитовидной железы в анамнезе. Одна ночь заземления привела к значительному снижению уровня свободного трийодтиронина и увеличению уровня свободного тироксина и тиреотропного гормона. Смысл этих результатов неясен, но предполагает влияние заземления на отношения печени, гипоталамуса и гипофиза с функцией щитовидной железы. Обер и др. [12] заметили, что многие люди, принимающие лекарства для щитовидной железы, сообщали о симптомах гипертиреоза, таких как учащенное сердцебиение, после начала заземления.Такие симптомы обычно исчезают после того, как лекарство снижается под наблюдением врача. Посредством ряда регуляторов обратной связи гормоны щитовидной железы влияют почти на все физиологические процессы в организме, включая рост и развитие, обмен веществ, температуру тела и частоту сердечных сокращений. Ясно, что необходимы дальнейшие исследования влияния заземления на функцию щитовидной железы.

В другом эксперименте изучалось влияние заземления на классический иммунный ответ после вакцинации. Заземление ускоряло иммунный ответ, о чем свидетельствует увеличение концентрации гамма-глобулина.Этот результат подтверждает связь между заземлением и иммунным ответом, как было предложено в исследовании DOMS [21].

К. Сокал и П. Сокал делают вывод, что заземление человеческого тела влияет на физиологические процессы человека, в том числе на повышение активности катаболических процессов, и может быть «первичным фактором, регулирующим эндокринную и нервную системы».

2.4.6. Измененная электродинамика крови

Поскольку заземление вызывает изменения многих электрических свойств тела [1, 15, 19, 28], следующим логическим шагом была оценка электрических свойств крови.Подходящей мерой является дзета-потенциал эритроцитов (эритроцитов) и агрегация эритроцитов. Дзета-потенциал — это параметр, тесно связанный с количеством отрицательных зарядов на поверхности эритроцитов. Чем выше число, тем больше способность эритроцитов отталкивать другие эритроциты. Таким образом, чем выше дзета-потенциал, тем менее свертываема кровь.

В исследовании приняли участие десять относительно здоровых людей [29]. Они были удобно усажены в кресле с откидной спинкой и были заземлены в течение двух часов с электродами, прикрепленными к их ногам и рукам, как и в предыдущих исследованиях.Образцы крови были взяты до и после.

Заземление тела значительно увеличивает дзета-потенциал и снижает агрегацию эритроцитов, тем самым снижая вязкость крови. Субъекты сообщали об уменьшении боли до такой степени, что она была почти незаметной. Результаты убедительно свидетельствуют о том, что заземление является естественным решением для пациентов с чрезмерной вязкостью крови, вариант, представляющий большой интерес не только для кардиологов, но и для любого врача, обеспокоенного взаимосвязью вязкости крови, свертывания крови и воспаления.В 2008 году Адак и его коллеги сообщили о наличии гиперкоагуляции крови и плохом дзета-потенциале эритроцитов у диабетиков. Зета-потенциал был особенно плохим среди диабетиков с сердечно-сосудистыми заболеваниями [30].

3. Обсуждение

До сих пор физиологическое значение и возможные последствия для здоровья стабилизации внутренней биоэлектрической среды организма не являлись серьезной темой исследований. Однако некоторые аспекты этого относительно очевидны. В отсутствие контакта с Землей внутреннее распределение заряда не будет однородным, а вместо этого будет подвержено множеству электрических возмущений в окружающей среде.Хорошо известно, что многие важные регуляции и физиологические процессы связаны с событиями, происходящими на поверхности клеток и тканей. В отсутствие общей точки отсчета, или «земли», электрические градиенты из-за неравномерного распределения заряда могут накапливаться вдоль поверхностей тканей и клеточных мембран.

Мы можем предсказать, что такие различия заряда будут влиять на биохимические и физиологические процессы. Во-первых, структура и функционирование многих ферментов чувствительны к местным условиям окружающей среды. Каждый фермент имеет оптимальный pH, который способствует максимальной активности. Изменение электрического окружения может изменить pH биологических жидкостей и распределение заряда на молекулах и тем самым повлиять на скорость реакции. Эффект pH возникает из-за критически заряженных аминокислот в активном центре фермента, которые участвуют в связывании субстрата и катализе. Кроме того, на способность субстрата или фермента отдавать или принимать ионы водорода влияет рН.

Другим примером являются потенциалзависимые ионные каналы, которые играют важную биофизическую роль в возбудимых клетках, таких как нейроны.Локальные изменения профилей заряда вокруг этих каналов могут приводить к электрической нестабильности клеточной мембраны и к неадекватной спонтанной активности, наблюдаемой при определенных патологических состояниях [31].

Исследования заземления дают представление о клиническом потенциале контакта босиком с землей или имитации контакта босиком в помещении с помощью простых проводящих систем, о стабильности внутренней биоэлектрической функции и физиологии человека. Первоначальные эксперименты привели к субъективным сообщениям об улучшении сна и уменьшении боли [10].Последующие исследования показали, что улучшение сна коррелирует с нормализацией дневно-ночного профиля кортизола [13]. Результаты важны в свете обширных исследований, показывающих, что недостаток сна подвергает организм стрессу и способствует многим пагубным последствиям для здоровья. Недостаток сна часто является результатом боли. Следовательно, уменьшение боли может быть одной из причин только что описанных преимуществ.

Уменьшение боли при заземленном сне было подтверждено контролируемым исследованием DOMS.Заземление — первое известное вмешательство, ускоряющее восстановление после DOMS [21]. Болезненные состояния часто являются результатом различных видов острых или хронических воспалительных состояний, частично вызванных АФК, генерируемыми нормальным метаболизмом, а также иммунной системой как частью реакции на повреждение или травму. Воспаление может вызвать боль и потерю подвижности в суставах. Воспалительный отек может оказать давление на болевые рецепторы (ноцирецепторы) и нарушить микроциркуляцию, что приведет к ишемической боли.Воспаление может вызвать высвобождение токсичных молекул, которые также активируют болевые рецепторы. Современные биомедицинские исследования также зафиксировали тесную связь между хроническим воспалением и практически всеми хроническими заболеваниями, включая болезни старения, и самим процессом старения. Фактически, резкий рост воспалительных заболеваний недавно был назван «воспалительным старением» для описания прогрессирующего воспалительного статуса и потери способности справляться со стрессом как основных компонентов процесса старения [32].

Уменьшение воспаления в результате заземления было подтверждено инфракрасной медицинской визуализацией [28] и измерениями биохимического состава крови и количества лейкоцитов [21]. Логичным объяснением противовоспалительных эффектов является то, что заземление тела позволяет отрицательно заряженным антиоксидантным электронам с Земли проникать в организм и нейтрализовать положительно заряженные свободные радикалы в местах воспаления [28]. Поток электронов от Земли к телу был задокументирован [15].

Пилотное исследование электродинамики эритроцитов (дзета-потенциал) показало, что заземление значительно снижает вязкость крови — важный, но игнорируемый параметр при сердечно-сосудистых заболеваниях и диабете [29], а также кровообращение в целом. Таким образом, разжижение крови может позволить увеличить доставку кислорода к тканям и дополнительно способствовать уменьшению воспаления.

Снижение стресса было подтверждено различными показателями, показывающими быстрые сдвиги в ВНС от симпатического до парасимпатического доминирования, улучшение вариабельности сердечного ритма и нормализацию мышечного напряжения [19, 20, 27].

Здесь не сообщается о многих наблюдениях Ober et al. за более чем два десятилетия. [12] и K. Sokal и P. Sokal [11], указывающие на то, что регулярное заземление может улучшить кровяное давление, сердечно-сосудистые аритмии и аутоиммунные состояния, такие как волчанка, рассеянный склероз и ревматоидный артрит. Некоторое влияние заземления на лекарства описано Ober et al. [12] и на сайте: http://www.earthinginstitute.net/. Например, комбинация заземления и кумадина может оказывать комбинированный эффект разжижения крови и должна проводиться под наблюдением врача.Сообщалось о нескольких случаях повышенного МНО. МНО (международное нормализованное отношение) является широко используемым показателем коагуляции. Влияние заземления на функцию щитовидной железы и медикаментозное лечение было описано ранее.

С практической точки зрения клиницисты могли бы рекомендовать пациентам «сеансы босиком» на открытом воздухе, если позволяют погода и условия. Обер и др. [12] заметили, что ходьба босиком всего 30–40 минут в день может значительно уменьшить боль и стресс, и исследования, обобщенные здесь, объясняют, почему это так.Очевидно, что за заземление босиком ничего не стоит. Однако использование токопроводящих систем во время сна, работы или отдыха в помещении предлагает более удобный и удобный подход.

4. Заключение

De Flora et al. написал следующее: «С конца 20-го века хронические дегенеративные заболевания превзошли инфекционные болезни как основные причины смерти в 21-м веке, поэтому увеличение продолжительности жизни человека будет зависеть от поиска вмешательства, которое подавляет развитие этих заболеваний и замедляет их прогресс» [33].

Может ли такое вмешательство находиться прямо у нас под ногами? Исследования в области заземления, наблюдения и связанные с ними теории выдвигают интригующую возможность того, что электроны на поверхности Земли являются неиспользованным ресурсом здоровья, а Земля — «глобальным лечебным столом». Появляющиеся данные показывают, что контакт с Землей — будь то на улице босиком или в помещении, подключенном к заземленным проводящим системам, — может быть простой, естественной и в то же время чрезвычайно эффективной экологической стратегией против хронического стресса, дисфункции ВНС, воспалений, боли, плохого сна, нарушений ВСР. , гиперкоагуляция крови и многие распространенные расстройства здоровья, включая сердечно-сосудистые заболевания.Исследования, проведенные на сегодняшний день, подтверждают концепцию о том, что заземление человеческого тела может быть важным элементом уравнения здоровья наряду с солнечным светом, чистым воздухом и водой, питательной пищей и физической активностью.

Раскрытие информации

Г. Шевалье, С. Т. Синатра и Дж. Л. Ошман являются независимыми подрядчиками Earthx L. Inc., компании, спонсирующей исследования в области заземления, и владеют небольшим процентом акций компании.

Ссылки

1. Уильямс Э., Хекман С.Локальный суточный ход электризации облаков и глобальный суточный ход отрицательного заряда на Земле. Журнал геофизических исследований . 1993;98(3):5221–5234. [Google Академия]2. Анисимов С., Мареев Э., Бакастов С. О зарождении и эволюции аэроэлектрических структур в приземном слое. Журнал геофизических исследований D . 1999;104(12):14359–14367. [Google Академия]3. Ошман Дж.Л. Перспектива: предположим, сферическая корова: роль свободных или мобильных электронов в телесной, энергетической и двигательной терапии. Журнал телесной и двигательной терапии . 2008;12(1):40–57. [PubMed] [Google Scholar]4. Ошман Дж.Л. Перенос заряда в живой матрице. Журнал телесной и двигательной терапии . 2009;13(3):215–228. [PubMed] [Google Scholar]5. Холидей Д., Резник Р., Уокер Дж. Основы физики, четвертое издание . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: John Wiley & Sons; 1993. [Google Scholar]6. Росси В. Сексуальная жизнь стопы и обуви . Том. 61. Хартфордшир, Великобритания: Wordsworth Editions; 1989.[Google Академия]7. Stein R. Разрушает ли современная жизнь нашу иммунную систему? Вашингтон Пост; 2008. [Google Академия]8. Just A. Возвращение к природе: истинный естественный метод исцеления и жизни и истинное спасение души . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Б. Похоть; 1903. [Google Scholar]9. Уайт Г. Тонкие силы природы в диагностике и терапии . Лос-Анджелес, Калифорния, США: Phillips Printing Company; 1929. [Google Scholar] 11. Сокал К., Сокал П. Заземление человеческого тела влияет на физиологические процессы. Журнал альтернативной и дополнительной медицины . 2011;17(4):301–308. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]12. Ober C, Sinatra ST, Zucker M. Заземление: самое важное открытие для здоровья? Лагуна-Бич, Калифорния, США: Основные публикации о здоровье; 2010. [Google Академия]13. Гали М., Теплиц Д. Биологические эффекты заземления человеческого тела во время сна, измеряемые уровнями кортизола и субъективными отчетами о сне, боли и стрессе. Журнал альтернативной и дополнительной медицины .2004;10(5):767–776. [PubMed] [Google Scholar] 15. Эпплуайт Р. Эффективность токопроводящего пластыря и токопроводящей подстилки для снижения индуцированного напряжения на теле человека за счет заземления. Европейская биология и биоэлектромагнетизм . 2005; 1: 23–40. [Google Академия] 16. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике . II. Бостон, Массачусетс, США: Аддисон-Уэсли; 1963. [Google Scholar] 17. Джеймисон К.С., АпСимон Х.М., Джеймисон С.С., Белл Д.Н.Б., Йост М.Г. Воздействие электрических полей на заряженные молекулы и частицы в индивидуальных микроокружениях. Атмосферная среда . 2007;41(25):5224–5235. [Google Академия] 18. Гениальный СЖ. Выдвижение актуальной идеи: изучение воздействия электромагнитного излучения на здоровье населения. Здравоохранение . 2008;122(2):113–124. [PubMed] [Google Scholar] 19. Шевалье Г., Мори К., Ошман Д.Л. Влияние заземления (заземления) на физиологию человека. Европейская биология и биоэлектромагнетизм . 2006;2(1):600–621. [Google Академия] 20. Шевалье Г. Изменения частоты пульса, частоты дыхания, оксигенации крови, индекса перфузии, проводимости кожи и их вариабельность, вызванные во время и после заземления людей в течение 40 минут. Журнал альтернативной и дополнительной медицины . 2010;16(1):1–7. [PubMed] [Google Scholar] 21. Браун Р., Шевалье Г., Хилл М. Пилотное исследование влияния заземления на отсроченную болезненность мышц. Журнал альтернативной и дополнительной медицины . 2010;16(3):265–273. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]22. Бобберт М.Ф., Холландер А.П., Хуцзин П.А. Факторы отсроченной мышечной болезненности у мужчин. Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 1986;18(1):75–81.[PubMed] [Google Scholar] 23. Тартибиан Б., Малеки Б., Аббаси А. Влияние приема жирных кислот Омега-3 на воспринимаемую боль и внешние симптомы отсроченной болезненности мышц у нетренированных мужчин. Клинический журнал спортивной медицины . 2009;19(2):115–119. [PubMed] [Google Scholar] 24. Vaile J, Halson S, Gill N, Dawson B. Влияние гидротерапии на признаки и симптомы отсроченной болезненности мышц. Европейский журнал прикладной физиологии . 2008;102(4):447–455. [PubMed] [Google Scholar] 25.Зайнуддин З., Ньютон М., Сакко П., Носака К. Влияние массажа на отсроченную мышечную болезненность, отек и восстановление мышечной функции. Журнал спортивной подготовки . 2005;40(3):174–180. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]26. Хюбшер М., Фогт Л., Бернхёрстер М., Розенхаген А., Банцер В. Влияние акупунктуры на симптомы и мышечную функцию при отсроченной мышечной болезненности. Журнал альтернативной и дополнительной медицины . 2008;14(8):1011–1016. [PubMed] [Google Scholar] 27.Шевалье Г., Синатра С. Эмоциональный стресс, вариабельность сердечного ритма, заземление и улучшенный вегетативный тонус: клиническое применение. Интегративная медицина: клинический журнал . 2011;10(3) [Google Scholar]28. Ошман Дж.Л. Могут ли электроны действовать как антиоксиданты? Обзор и комментарий. Журнал альтернативной и дополнительной медицины . 2007;13(9):955–967. [PubMed] [Google Scholar] 29. Шевалье Г., Синатра С.Т., Ошман Д. Л., Делани Р.М. Заземление человеческого тела снижает вязкость крови — основной фактор сердечно-сосудистых заболеваний. Журнал альтернативной и дополнительной медицины . В прессе. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]30. Адак С., Чоудхури С., Бхаттачарья М. Динамическое и электрокинетическое поведение мембран эритроцитов при сахарном диабете и диабетических сердечно-сосудистых заболеваниях. Биохимика и Биофизика Acta . 2008;1780(2):108–115. [PubMed] [Google Scholar] 31. Шахин М., Шателье А., Бабич О., Крупп Дж.Дж. Потенциалзависимые натриевые каналы при неврологических расстройствах. ЦНС и неврологические расстройства — мишени для лекарств .2008;7(2):144–158. [PubMed] [Google Scholar] 32. Franceschi C, Bonafè M, Valensin S, et al. Воспалительное старение: эволюционный взгляд на иммуностарение. Анналы Нью-Йоркской академии наук . 2000; 908: 244–254. [PubMed] [Google Scholar] 33. де Флора С., Квалья А., Бенничелли С., Верчелли М. Эпидемиологическая революция 20 века. Журнал FASEB . 2005;19(8):892–897. [PubMed] [Google Scholar]

Все о системах электрического заземления

Дата публикации: 26 сентября 2020 г. Последнее обновление: 26 сентября 2020 г. Абдур Рехман

В этом блоге мы расскажем о необходимости системы электрического заземления, ее важности, типах систем заземления, распространенных методах и факторах, влияющих на установку системы заземления, советах по безопасности и т. д.Проще говоря, этот блог посвящен системе электрического заземления.

Земля является общей точкой возврата электрического потока. Система заземления представляет собой резервный путь, который имеет альтернативный путь для протекания электрического тока на землю из-за любого риска в электрической системе, прежде чем произойдет пожар или удар.

Шапка W имеет электрическое заземление?

Проще говоря, «заземление» означает создание пути с низким сопротивлением для протекания электричества в землю. «Заземленное» соединение включает в себя соединение между электрическим оборудованием и землей через провод. После правильного подключения это обеспечивает вашим устройствам и приборам безопасное место для разряда избыточного электрического тока. Это потенциально предотвратит несколько рисков для электрооборудования. Заземляющий провод в электрической розетке — это, по сути, предохранительный клапан.

Мы только что запустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся рассказать о всевозможных исследованиях и комментариях по инженерным системам питания.Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, живо, по сути это видеоблог, и мы надеемся, что вы присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Национальный электротехнический кодекс определяет землю как «проводящее соединение, преднамеренное или случайное, между электрической цепью или оборудованием и землей или каким-либо проводящим телом, которое служит вместо земли». NEC также заявляет, что «земля не должна использоваться в качестве единственного заземляющего проводника оборудования». (NEC) ограничивает напряжение от молнии, перенапряжения в сети и контакта с линией более высокого напряжения с помощью заземляющих проводников оборудования.

Целью заземления электрической системы является повышение безопасности всей системы и обеспечение защиты от колебаний напряжения питания. Система должна быть идеально заземлена, если вы хотите иметь безопасную и надежную сеть и избежать рисков для жизни людей.

Зачем нам нужно заземлять электрическую систему?

В частности, в крупномасштабных жилых или коммерческих проектах некоторые люди считают, что установка системы заземления и любых дополнительных конструкций из электрических материалов будет сложной и трудоемкой, если будет выполнено своевременное техническое обслуживание.Это чрезвычайно опасная практика, которая может привести к поражению электрическим током в случае короткого замыкания внутренней проводки устройства.

По словам Джона Гриззи Грживача, почетного профессора Национального учебного института OSHA, «большинство несчастных случаев на коммунальных предприятиях и несчастных случаев со смертельным исходом, связанных с контактом с линией, являются результатом отсутствия соответствующих средств индивидуальной защиты, отсутствия изолированного покрытия линии или отсутствия надлежащего заземления. »

Распространенными рисками незаземленной электрической системы являются поражение электрическим током и возгорание, поскольку электрический ток всегда проходит по пути с низким сопротивлением.Рабочие на рабочем месте подвергаются более высокому риску, когда незаземленное устройство разряжает избыточный ток. В результате электричество будет передаваться человеку, что приведет к травме или смерти. Вероятность неисправности в незаземленной системе очень высока. Чтобы получить наилучшую защиту человека и электрического оборудования, убедитесь, что ваша система заземлена.

Как правило, энергосистемы подключаются к земле через емкость между линиями и землей, и прямой физической связи между линиями электропередач и землей нет.

Типы заземленной системы:

Ниже перечислены три важных типа систем заземления.

• Незаземленные системы
• Системы с заземлением через сопротивление
• Системы с глухим заземлением

Когда электрическая система работает и нет преднамеренного соединения с землей, это называется незаземленной системой. Хотя эти системы были обычным явлением в 40-х и 50-х годах, они все еще используются в наши дни.

В незаземленной системе ток замыкания на землю незначителен, поэтому его можно использовать для снижения риска поражения людей электрическим током. При возникновении неисправности по двум проводам должен пройти ток, который был назначен для трех проводов: рост тока и напряжения приведет к повышенному нагреву и приведет к ненужному повреждению электрической системы.

Поскольку ток замыкания на землю пренебрежимо мал, поиск неисправности становится очень сложным и трудоемким процессом. Альтернативная стоимость неисправности в незаземленной системе чрезвычайно высока.

Системы с заземлением через сопротивление:

Заземление по сопротивлению — это когда система электроснабжения имеет соединение между нейтральной линией и землей через резистор. Здесь резистор используется для ограничения тока короткого замыкания через нейтральную линию.

Существует два типа заземления сопротивления: заземление с высоким сопротивлением и заземление с низким сопротивлением.

Высокоомное заземление:

Ограничение тока замыкания на землю до < 10 ампер.

Системы заземления с высоким сопротивлением (HRG) обычно используются на заводах и фабриках, где текущая работа процессов прерывается в случае неисправности.

Заземление с низким сопротивлением:

Ограничивает ток замыкания на землю от 100 до 1000 ампер.

С другой стороны, системы заземления с низким сопротивлением (LRG) используются в системах среднего напряжения до 15 кВ и отключают защитные устройства при возникновении неисправности.

Системы с глухим заземлением:

Твердое заземление означает, что система электроснабжения напрямую подключена к земле, и в цепи нет преднамеренного дополнительного сопротивления. Эти системы потенциально могут иметь большие токи замыкания на землю, поэтому неисправности легко обнаруживаются.

Обычно используется в промышленных и коммерческих энергосистемах. Имеются резервные генераторы на случай, если авария отключит производственный метод.

Общие методы для электрических систем заземления:  

Наиболее распространенными методами электрического заземления являются:

• Пластины заземления
• Заземляющие трубы и стержни

Пластины заземления:

Заземляющие пластины изготовлены из меди или оцинкованного железа (GI) и помещены вертикально в землю в яме (заполненной слоями древесного угля и соли) глубиной более 10 футов. Для более высокой системы электрического заземления необходимо поддерживать влажность земли вокруг системы пластин заземления.

Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы пластины заземления имели площадь не менее 2 футов, контактирующую с окружающей почвой. Черные металлы должны иметь толщину не менее 0,20 дюйма, тогда как цветные материалы (медь) должны иметь толщину всего 0,060 дюйма.

Сопротивление заземлению (RTG)	Бедный
Коррозионная стойкость	Бедный
Увеличение РИТЭГ в холодной воде	Сильно затронутый
Увеличение РИТЭГов с течением времени	РИТЭГ увеличенный
Напряжение электрода	Средний
Стоимость установки	Ниже среднего
Ожидаемая продолжительность жизни	Бедные 5-10 лет

 

Заземляющие трубы и стержни:

Оцинкованная стальная труба (смесь соли и древесного угля) помещается вертикально в почву через отверстия для подключения заземляющих проводов. Длина и диаметр трубы в основном зависят от типа грунта и электроустановки (величины тока). Влажность почвы будет определять длину трубы, которая будет помещена в землю.

Медный стержень с оцинкованной стальной трубой вертикально помещается в землю. Это очень похоже на заземление трубы. Здесь стержни имеют форму электродов, поэтому сопротивление земли уменьшается до определенного значения. Национальный электрический кодекс (NEC) требует, чтобы ведомые стержни имели длину не менее 8 футов и чтобы 8 футов длины находились в непосредственном контакте с почвой.

Сопротивление заземлению (RTG)	Бедный
Коррозионная стойкость	Бедный
Увеличение РИТЭГ в холодной воде	Сильно затронутый
Увеличение РИТЭГов с течением времени	РИТЭГ ухудшается
Напряжение электрода	Бедный
Стоимость установки	Средний
Ожидаемая продолжительность жизни	Бедные 5-10 лет

Фактор, влияющий на установку системы заземления:

Ниже приведены факторы, влияющие на характеристики любого заземляющего электрода:

• Материал, используемый в системе заземления
• Заземляющий электрод (длина или глубина, диаметр, количество заземляющих электродов)
• Почва (тип, влажность, температура, удельное сопротивление, количество соли)
• Конструкция наземной системы
• Расположение земляной ямы

источник изображения: https://www. ppindustries.com.au/

Важность заземления электрических токов:

Защита от перегрузки:

На электрическом рабочем месте, когда по какой-либо причине возникает чрезмерный скачок напряжения, возникает высокое напряжение электричества в системе, что приводит к поражению электрическим током и пожару. В этом сценарии значительно помогает заземленная система, поскольку вся эта избыточная электроэнергия уходит в землю. Эта простая форма защиты от перенапряжения потенциально может спасти рабочих, электроприборы, данные и устройства, а не повредить все, что подключено к электрической системе.

Стабилизация напряжения:

Заземленная система гарантирует, что цепи не перегружены и не управляются за счет распределения нужного количества энергии между источниками напряжения. Земля обеспечивает общую точку отсчета для стабилизации напряжения.

Защита от поражения электрическим током:

Общими рисками незаземленной электрической системы являются серьезное поражение электрическим током и возгорание. В худшем случае незаземленная система может привести к возгоранию, повреждению оборудования, потере данных и травмам или смерти.Заземленная система дает бесчисленные преимущества, устраняет опасность поражения электрическим током, защищает оборудование от напряжения, предотвращает возгорание, снижает стоимость ремонта оборудования и время простоя, снижает уровень электрических помех (колебаний электрического сигнала).

Советы по безопасности электрического заземления:

В электрической системе обеспечение заземления электричества должно быть высшим приоритетом для обеспечения безопасности. Для обеспечения безопасности сотрудников и рабочего места на всей территории соблюдаются меры безопасности.Ниже приведены некоторые советы по безопасности:

• Ознакомьтесь с правилами электробезопасности перед началом работы (см. OSHA 29 CFR 1910.269(a)(3) и .269(c) )
• Заземляющее соединение должно быть установлено первым и удалено последним при удалении заземления (OSHA 29CFR 1910. 269(n)(6)).
• Убедитесь, что электротехническое рабочее место оборудовано детекторами напряжения, токоизмерительными клещами и тестерами розеток.
• Используйте устройство защиты от перенапряжения, чтобы отключить электропитание на рабочем месте в случае возникновения неисправности, устройства защиты напольных кабелей, чтобы предотвратить спотыкание на электрическом рабочем месте, и прерыватели цепи замыкания на землю для всех розеток, чтобы предотвратить поражение электрическим током.
• Выберите правильное оборудование при заземлении электрической системы. Помните, что ваше оборудование прочнее самого слабого компонента в системе.
• Убедитесь, что рабочие знают, как правильно использовать каждый инструмент, особенно при постоянном электрическом токе.
• Используйте автоматический выключатель или предохранитель с соответствующим номинальным током.
• Регулярная чистка наземных комплектов продлевает срок службы и безопасность комплекта.
• Никогда не используйте оборудование с изношенными шнурами, поврежденной изоляцией или сломанными вилками.
• Проверяйте, обслуживайте и организуйте ремонт проводов в местах их входа в металлическую трубу, прибор или в местах входа скрытых кабелей в электрическую коробку.

ВЫВОД:

Система электрического заземления обеспечивает безопасность персонала и оборудования при работе на линии. Помните, обесточенная линия просто в мгновение ока окажется под напряжением, поэтому электрическая система всегда должна быть надежно заземлена.

Подтвержденный опыт нашей команды сертифицированных профессиональных инженеров поможет оценить вашу систему и предоставить самые современные решения по заземлению для защиты вашей энергосистемы.Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами при сборе данных, моделировании системы, моделировании наихудших условий и аномалий, построении ступенчатого и сенсорного потенциалов и предоставлении рекомендаций в соответствии с последними промышленными стандартами.

Если у вас остались вопросы по системам заземления или нашим услугам, оставьте их в комментариях ниже, и мы поможем вам получить ответ.

• ---

  Об авторе

  Абдур Рехман — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в сфере коммунального хозяйства, так и в промышленной и коммерческой сфере.Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

 

Заземление: понимание основ построения фундамента электрической системы сооружения | NFPA

Заземление — это термин, с которым хорошо знакомы и часто используют электрики, инженеры-электрики или руководители объектов, но что он означает? Первоначальная мысль заключается в том, что это просто подключение заземляющего проводника к земле.Проще говоря, это правильно, но это нечто большее. Во-первых, мы должны понять, что такое заземление, чтобы можно было установить правильную систему заземления.

Заземление или заземление, как определено в редакции NFPA 70® 2020 года, Национальный электротехнический кодекс ® (NEC®), ст. 100, соединяется с землей или с проводящим телом, которое расширяет соединение с землей. Итак, я уверен, что многие из вас думают, просто воткните провод в землю и назовите это хорошим, верно? Не совсем. Сначала должен быть создан эффективный путь тока замыкания на землю, чтобы обеспечить безопасную электрическую систему.В основном, это создание низкоимпедансного электропроводящего тракта, облегчающего работу устройства защиты от перегрузки по току. Этот путь должен быть способен безопасно проводить максимальный ток замыкания на землю, который может быть наложен на него из любой точки системы электропроводки, где может произойти замыкание на землю. Земля сама по себе не считается эффективным путем тока замыкания на землю, поэтому недостаточно воткнуть провод в землю.

Заземление является основой электрической системы здания или сооружения. Согласно 250.20 (B) NEC 2020, системы переменного тока (AC) от 50 до 1000 вольт должны быть заземлены, что означает заземление. Это достигается за счет правильно установленной системы заземляющих электродов. Наличие надежной системы заземляющих электродов стабилизирует напряжение и помогает устранять замыкания на землю. В разделе 250.50 NEC 2020 года дается описание системы заземляющих электродов, а в разделе 250.52 перечислены утвержденные заземляющие электроды. Несколько наиболее эффективных заземлителей для зданий и сооружений:

• Металлическая подземная водопроводная труба
• Металлические заглубленные опорные конструкции
• Электрод в бетонном корпусе (также известный как «заземление нижнего колонтитула» или «заземление Ufer»).
• Кольцо заземления

Система заземляющих электродов представляет собой соединение с землей посредством требуемых заземляющих электродов. Затем заземляющие электроды снова подключаются к электросети здания через проводник заземляющего электрода (GEC). GEC при обслуживании здания или сооружения подключается к нулевой шине внутри электротехнического оборудования рядом с заземленным (нейтральным) проводником. Нейтральная шина соединяется (подключается) к корпусу сервисного оборудования через главную соединительную перемычку, которая, в свою очередь, создает эффективный путь тока замыкания на землю для электрической системы.

Но как только будет установлен эффективный путь тока замыкания на землю на землю, что тогда? Как будет производиться заземление электрооборудования, находящегося в зданиях и сооружениях? Это через заземляющий проводник оборудования ответвленной цепи (EGC). EGC бывают разных размеров, типов и материалов, как указано в NEC 2020, раздел 250.118. Некоторые из них:

• Медные, алюминиевые или покрытые медью алюминиевые проводники
• Жесткий металлический рукав (RMC)
• Промежуточный металлический кабелепровод (IMC)
• Электрические металлические трубки (EMT)

Часто EGC представляют собой систему каналов, RMC, IMC или EMT. Эти типы EGC соединяются друг с другом и с корпусом оборудования с помощью ряда перечисленных установочных винтов или компрессионных муфт и соединителей. В большинстве соединителей используются стопорные гайки или соединительные втулки для соединения с электрическим оборудованием или корпусами. Там, где используются соединительные втулки, требуется дополнительный проводник, называемый перемычкой для соединения оборудования, который требуется для завершения соединения с корпусом, нейтральной шиной или шиной EGC. Это помогает завершить эффективный путь тока замыкания на землю.Использование проходного изолятора с соединительными перемычками оборудования может быть более подвержено человеческим ошибкам или механическим повреждениям, поэтому путь эффективного тока замыкания на землю может быть не таким надежным. EGC, которые представляют собой электрические проводники, такие как медные, алюминиевые или покрытые медью алюминиевые проводники, могут быть более эффективными благодаря прямому подключению к электрическому оборудованию, корпусу, нулевой шине или шине EGC. Вероятность отказа этого типа EGC меньше из-за меньшего количества точек соединения.

Как правило, при установке EGC одобренный EGC должен располагаться в пределах того же кабельного канала, траншеи, кабеля или шнура от электрической сети или вспомогательной панели, что и проводники питающей или ответвленной цепи, которые обеспечивают питание электрооборудования.С точки зрения электробезопасности и принимая во внимание стандарт NFPA 70E®, по электробезопасности на рабочем месте ® , раздел 120.5(8), там, где существует вероятность наведенного напряжения, все проводники цепи и части цепи должны быть заземлены перед касаясь их. Это один из возможных шагов для создания электробезопасных условий труда (ESWC), поэтому слабый или нефункционирующий EGC затруднит или сделает невозможным создание ESWC при возникновении необходимости замены или обслуживания электрооборудования.

Чтобы узнать больше о правильном склеивании, более подробно изучите ст. 250 НЭК 2020 года. Наш новейший информационный бюллетень по заземлению и соединению также будет полезным ресурсом. Загрузите его здесь.

Неспособность установить эффективный путь тока замыкания на землю через надлежащее заземление может помешать правильной работе устройств защиты от перегрузки по току и, следовательно, неэффективному устранению замыкания на землю, что может привести к поражению электрическим током, поражению электрическим током или вспышке дуги. Создавая эффективную цепь тока замыкания на землю, вы не только правильно выполняете работу, но и защищаете себя и других.

NFPA 70 Национальный электротехнический кодекс® (NEC®) теперь доступен в  NFPA LiNK™ , платформе предоставления информации ассоциации с кодами и стандартами NFPA, дополнительным контентом и наглядными пособиями по безопасности строительства, электроснабжения и безопасности жизнедеятельности. профессионалов и практиков. Узнайте больше по телефону nfpa.org/LiNK .

Важность «заземления» электрических токов

Человечество сделало несколько поистине замечательных открытий в области электричества, и одним из чрезвычайно важных уроков стала важность заземления электрических токов.Электричество принесло людям бесчисленные преимущества, но оно по-прежнему остается одним из самых смертоносных элементов, доступных в нашей повседневной жизни. Если вы еще не заземлили свои электрические системы, вы берете на себя довольно большой риск, не делая этого.

В электрической цепи есть так называемый активный провод, по которому подается питание, и нейтральный провод, по которому этот ток возвращается. Дополнительный «заземляющий провод» может быть присоединен к розеткам и другим электрическим устройствам, а также надежно соединен с землей в коробке выключателя.Этот заземляющий провод является дополнительным путем безопасного возврата электрического тока в землю без опасности для кого-либо в случае короткого замыкания. Если бы произошло короткое замыкание, ток протекал бы через заземляющий провод, что привело бы к перегоранию предохранителя или срабатыванию автоматического выключателя — результат, гораздо более предпочтительный, чем смертельный удар током, который мог бы произойти, если бы ток не был заземлен.

Важность заземления электричества

Вот 5 основных причин, почему заземление электрических токов так важно.

1. Защита от электрических перегрузок

Одной из наиболее важных причин для заземления электрических токов является то, что оно защищает ваши приборы, ваш дом и всех в нем от скачков напряжения. Если по какой-либо причине в вашем доме ударит молния или произойдет скачок напряжения, в вашей системе возникнет опасно высокое напряжение электричества. Если ваша электрическая система заземлена, вся эта избыточная электроэнергия уйдет в землю, а не поджарит все, что подключено к вашей системе.

2. Помогает направлять электричество

Заземление вашей электрической системы означает, что вы сможете легко направлять электроэнергию туда, где она вам нужна, позволяя электрическому току безопасно и эффективно перемещаться по вашей электрической системе.

3. Стабилизация уровней напряжения

Заземленная электрическая система также облегчает распределение необходимого количества энергии во все нужные места, что может сыграть огромную роль в защите цепей от перегрузки и перегорания.Земля обеспечивает общую точку отсчета для многих источников напряжения в электрической системе.

4. Земля — лучший проводник

Одна из причин, по которой заземление помогает защитить вас, заключается в том, что земля — отличный проводник, а избыточное электричество всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Заземляя свою электрическую систему, вы даете ей возможность пойти куда-то, кроме себя, что, возможно, спасет вам жизнь.

5. Предотвращает повреждения, травмы и смерть

Без надлежащего заземления электрической системы вы рискуете, что любые устройства, подключенные к вашей системе, перегорят без возможности ремонта.В худшем случае перегрузка по мощности может даже вызвать пожар, что может привести не только к значительной потере имущества и данных, но и к телесным повреждениям.

Хотите несколько советов по электробезопасности для вашего дома?

Как работает заземление?

Понятно, что заземление электромонтажных работ — умный ход, но как это работает?

В большинстве домов система электропроводки постоянно заземлена на металлический стержень, вбитый в землю, или на металлическую трубу, проходящую в дом от подземной системы водоснабжения.Медный проводник соединяет трубу или стержень с набором клемм для заземления в сервисной панели. Для систем электропроводки, в которых используется электрический кабель, покрытый металлом, металл обычно служит заземляющим проводником между настенными розетками и сервисной панелью.

В системах электропроводки, в которых используется кабель с пластмассовой оболочкой, для заземления используется дополнительный провод. Поскольку электричество всегда ищет кратчайший путь обратно к земле, если возникает проблема, связанная с обрывом или обрывом нейтрального провода, заземляющий провод обеспечивает прямой путь к земле. Благодаря этой прямой физической связи земля действует как путь наименьшего сопротивления, не позволяя человеку стать кратчайшим путем и получить серьезный удар электрическим током.

Как узнать, заземлен ли ваш ток?

Обычно определить, заземлена ли ваша электрическая система, можно, проверив электрические розетки. Если они принимают вилки с тремя контактами, ваша система должна иметь три провода, один из которых является заземляющим.

Аналогично, прибор, предназначенный для заземления, оснащен трехжильным шнуром и трехконтактной вилкой.Третий провод и штырь обеспечивают заземление между металлическим корпусом прибора и заземлением системы электропроводки.

Советы по безопасности

При обращении с электроприборами убедитесь, что:

• Не прикасайтесь к электроприбору, если изоляция его шнура начала стираться в месте его входа в металлическую раму. В этой ситуации контакт между металлическим токопроводом и металлическим корпусом может привести к тому, что весь прибор будет находиться под напряжением, а прикосновение к прибору может вызвать скачок тока через вас.
• Осматривайте, обслуживайте и организуйте ремонт проводов в местах их ввода в металлическую трубу, прибор или в местах ввода скрытых кабелей в электрическую коробку.

Лучшее, что вы можете сделать для создания безопасной электрической системы, — это убедиться, что вся система заземлена, а цепь заземления электрически непрерывна.

Заземление вашей электрической системы — это умный и простой способ сделать ее намного безопаснее, а также защитить от вполне реальной возможности столкнуться с колебаниями в электроснабжении.Если вы хотите защитить все свои важные активы, будь то дома или в офисе, а также позаботиться о здоровье и безопасности всех вокруг вас, узнайте, заземлена ли ваша электрическая система, а если нет, свяжитесь с нами. Платиновые Электрики сегодня на 1800 Platinum (1800 752 846).

Если вы все еще не уверены в важности заземления электричества или просто не уверены на 100% в том, правильно ли заземлена электрическая система в вашем доме, вызовите местного электрика и проверьте электропроводку вашего дома или офиса. Помните, что если вам нужны изменения, не пытайтесь сделать это самостоятельно, всегда безопаснее, чтобы профессионалы выполняли обновления для вас.

Если вам нужны дополнительные советы по безопасности дома или в офисе, обязательно посетите нашу страницу безопасности или получите бесплатную консультацию на нашем веб-сайте.

Справка по заземлению и соединению электрических систем

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы — откройте окно поиска (ctrl+f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материалах курса

Цель .

Целью этого курса является ознакомление инженеров с вопросами заземления и соединения электрических систем, связанными с системами с глухим заземлением под напряжением 600 В. Этот курс может служить введением в заземление и подключение для инженеров с небольшим опытом или вообще без профессионального проектирования электрических систем. Курс также представляет практическую, но малоизвестную информацию о применении заземления и соединения, которая будет полезна даже самым опытным профессионалам в области электрического проектирования.

Зачем тратить время на изучение заземления и соединения?

 Многие специалисты по электротехнике придерживаются популярного и ошибочного мнения о том, что заземление металлического предмета (посредством его непосредственного соединения с землей)
поможет устранить опасное напряжение, вызванное замыканием линии на землю.Заземление объекта никак не устраняет опасное напряжение или снижает напряжения прикосновения или шага, которые ежегодно являются причиной нескольких смертей.

 Неправильное заземление и соединение являются частой причиной электротравмы.

 Эффективное заземление играет важную роль в правильной работе чувствительного электронного оборудования.

 «Более 80% всех отказов электронных систем, связанных с аномалиями питания, на самом деле являются результатом ошибок электропроводки или заземления или вызваны другими нагрузками на объекте заказчика.EPRI (Научно-исследовательский институт электроэнергетики)

 «Из всех проблем с электропитанием и заземлением, влияющих на электронное оборудование, почти 90 % вызваны электропитанием и условиями заземления внутри объекта, в котором используется оборудование… Что еще более важно, почти 75 % Одна из проблем с качеством электроэнергии внутри объекта связана с заземлением, что делает его единственным наиболее важным фактором с точки зрения объекта для обеспечения надежной работы оборудования». Уоррен Льюис, журнал ECM

 Издание 2005 года Национального электротехнического кодекса (NEC) включало полный пересмотр и переименование статьи 250 (ранее называвшейся «Заземление»), которая, по словам редакторов NEC Handbook, была « одно из самых значительных изменений, произошедших в новейшей истории Кодекса».

База и ресурсы.

Следующие ресурсы служат основной основой для информации, представленной в этом курсе
, и на них будут делаться ссылки в материалах курса:

 Национальный электротехнический кодекс (NEC), статья 250 – издание 2005 г.

 Рекомендованный стандарт IEEE 1100-1999 Практика включения и заземления чувствительного электронного оборудования

 Стандарт IEEE 142-1982 «Заземление промышленных и коммерческих энергосистем»

 AEMC: понимание испытаний сопротивления заземления (Рабочая тетрадь, выпуск 6.0)

Для многих инженеров, подрядчиков и техников Национальный электротехнический кодекс и его статья 250 (Заземление и соединение) являются единственной основой для проектирования и установки системы заземления.

Перед началом курса крайне важно ознакомиться с назначением и ограничениями Национального электротехнического кодекса (NEC), чтобы понять, как следует применять NEC.

Статья 90.1 Национального электротехнического кодекса устанавливает его цель и преднамеренные ограничения:

90.1 Цель

(A) Практическая защита. Целью настоящего Кодекса является практическая защита людей и имущества от опасностей, связанных с использованием электричества.

(B) Адекватность. Настоящий Кодекс содержит положения, которые считаются необходимыми для обеспечения безопасности. Их соблюдение и надлежащее техническое обслуживание приводят к тому, что установка практически безопасна, но не обязательно эффективна, удобна или адекватна для хорошего обслуживания или будущего расширения использования электроэнергии.

(C) Назначение – Настоящий Кодекс не предназначен для использования в качестве проектной спецификации или руководства по эксплуатации для необученных лиц!

В соответствии с NEC – Инженеры, проектирующие и определяющие заземление и соединение, не должны использовать Национальный электротехнический кодекс (NEC) в качестве кулинарной книги.

NEC не заменяет понимания теории требований кода.

Чтобы понять заземление и связь, важно знать значения слов, которые мы будем использовать. Статья 110 Национального электротехнического кодекса дает определения слов, которые мы будем использовать в этом курсе. Они перечислены в порядке важности, а не обязательно в алфавитном порядке.

Приложение 1 Различные компоненты заземления и соединения

Заземляющий проводник. Преднамеренно заземленный провод системы или цепи. Его также обычно называют нейтральным проводником в заземленной системе «звезда».

Заземляющий проводник. Проводник, используемый для соединения оборудования или заземленной цепи электропроводки с заземляющим электродом или электродами.

Заземляющий проводник, оборудование. Проводник, используемый для соединения нетоковедущих металлических частей оборудования, кабельных каналов и других корпусов с заземляющим проводом системы, проводником заземляющего электрода или и тем, и другим, на сервисном оборудовании или на источнике отдельно производной системы.В статье 250.118 NEC описаны различные типы заземляющих проводников оборудования. Правильные размеры заземляющих проводников оборудования указаны в 250.122 и в таблице 250.122.

Заземляющий электрод. Устройство, которое устанавливает электрическое соединение с землей.

Проводник заземляющего электрода. Проводник, используемый для соединения заземляющего электрода (электродов) с заземляющим проводником оборудования, с заземляющим проводником или с обоими, при обслуживании, в каждом здании или сооружении, где питается от фидера (фидеров) или ответвленной (ых) цепи (цепей) или в источнике отдельно производной системы.

Склеивание (склеивание). Неразъемное соединение металлических частей с образованием электропроводящего пути, обеспечивающего электрическую непрерывность и способность безопасно проводить любой ток, который может быть введен.

Целью соединения является создание эффективного пути для тока повреждения, что, в свою очередь, облегчает работу устройства защиты от перегрузки по току. Это объясняется в статьях 250.4(A)(3) и (4) Национального электротехнического кодекса и 250.4(B)(3) и (4). Конкретные требования к склеиванию содержатся в Части V Статьи 250 и в других разделах Кодекса, как указано в Статье 250 NEC.3.

Соединительная перемычка. Надежный проводник для обеспечения необходимой электропроводности между металлическими частями, которые необходимо электрически соединить.

Выбивные заглушки как концентрического, так и эксцентричного типа могут ухудшить электропроводность между металлическими частями и фактически могут создать ненужное сопротивление пути заземления. Установка соединительной перемычки (перемычек) является одним из методов, который часто используется между металлическими дорожками качения и металлическими деталями для обеспечения электропроводности. Соединительные перемычки можно найти на сервисном оборудовании [NEC 250.92(B)], соединение на напряжение более 250 вольт (NEC 250.97) и компенсационные фитинги в металлических дорожках качения (NEC 250.98). На рисунке 2 показана разница между концентрическими и эксцентрическими нокаутами. На рис. 2 также показан один из способов установки перемычек на этих типах заглушек.

Приложение 2 Соединительные перемычки, установленные вокруг концентрических или эксцентричных выбивных отверстий.

Соединительная перемычка, оборудование. Соединение между двумя или более частями заземляющего проводника оборудования.

Соединительная перемычка, главная. Соединение между заземляющим проводом цепи и заземляющим проводом оборудования на службе.

На рис. 3 показана основная соединительная перемычка, используемая для обеспечения соединения между заземляющим служебным проводником и заземляющим проводником оборудования при обслуживании. Соединительные перемычки могут располагаться по всей электрической системе, но основная соединительная перемычка находится только на сервисе. Основные требования к соединительным перемычкам приведены в NEC 250.28.

Приложение 3. Основная соединительная перемычка, установленная на линии между заземляющим рабочим проводом и заземляющим проводом оборудования.

Соединительная перемычка, система. Соединение между заземляющим проводом цепи и заземляющим проводом оборудования в отдельно выделенной системе.

На рис. 4 показана перемычка системного заземления, используемая для обеспечения соединения между заземляющим проводником и заземляющим проводником (проводниками) оборудования трансформатора, используемого в качестве отдельной системы.

Приложение 4. Системная перемычка, установленная рядом с источником отдельной системы между заземляющим проводом системы и заземляющим проводом(ами) оборудования.

Соединительные перемычки системы расположены рядом с источником отдельно выведенной системы. Системная соединительная перемычка используется в производной системе, если производная система содержит заземляющий проводник. Как и основная соединительная перемычка на сервисном оборудовании, системная соединительная перемычка обеспечивает необходимую связь между заземляющими проводниками оборудования и заземляющим проводником системы, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю. Требования к соединительным перемычкам системы приведены в NEC 250.30(А)(1).

Заземлен. Подключен к земле или к какому-либо токопроводящему телу, которое служит вместо земли.

Эффективное заземление. Преднамеренно соединены с землей через заземляющее соединение или соединения с достаточно низким импедансом и достаточной допустимой нагрузкой по току, чтобы предотвратить нарастание напряжения, которое может привести к неоправданной опасности для подключенного оборудования или людей.

С глухим заземлением. Подключен к земле без установки какого-либо резистора или импедансного устройства.

 Распространенным заблуждением является то, что заземление и соединение — это одна и та же тема. Хотя они связаны, они не одинаковы. Целью этого курса является разъяснение каждой темы.

 Издание 2005 года Национального электротехнического кодекса признает это и изменяет название статьи 250 (ранее называвшееся «Заземление») на «Заземление и соединение», чтобы подчеркнуть, что заземление и соединение являются двумя отдельными понятиями, но не исключают друг друга и, фактически напрямую взаимосвязаны через требования статьи 250.

 Соединение — это соединение двух или более токопроводящих объектов друг с другом с помощью проводника, например провода.

 Заземление, также называемое «заземлением», представляет собой особую форму соединения, при которой один или несколько токопроводящих объектов соединяются с землей с помощью проводника, такого как провод или стержень.

 Надлежащее заземление объектов (проводников) в полевых условиях обычно включает как соединения между объектами, так и конкретное соединение с землей (землей).

Заземление в рамках данного курса означает преднамеренное соединение с землей или другим проводящим телом относительно большой протяженности, которое служит вместо земли.Другое слово для заземления – «заземление». Если мы будем помнить об этом и будем использовать термин «заземление» всякий раз, когда мы используем термин «заземление», это поможет нам понять, что такое заземление (или заземление), а что нет.

Соединение представляет собой соединение токопроводящих частей с целью поддержания общего электрического потенциала и обеспечения электропроводящего пути, который обеспечит электрическую непрерывность и способность безопасно проводить любой ток, который может быть введен. Стандарт IEEE 11:00-1999.

В соответствии со статьей 250.4(A) Национального электротехнического кодекса ниже приведены общие требования к заземлению и соединению заземленных систем. В заземленной системе вторичные обмотки питающего трансформатора могут быть расположены по схеме «звезда» с заземлением общей ветви или по схеме «треугольник» с заземленным отводом по центру или по углу.

Следующие общие требования определяют, для чего требуется заземление и соединение электрических систем. Предписывающие методы, содержащиеся в Статье 250, должны соблюдаться для соблюдения требований к производительности, изложенных в этом разделе.

(1) Заземление электрической системы Электрические системы, которые заземлены, должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, вызванное молнией, скачками напряжения или непреднамеренным контактом с высоковольтными линиями, и чтобы стабилизировать напряжение относительно земли в нормальном режиме. операция.

(2) Заземление электрооборудования Непроводящие токопроводящие материалы, окружающие электрические проводники или оборудование или являющиеся частью такого оборудования, должны быть заземлены таким образом, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

(3) Соединение электрического оборудования Непроводящие токопроводящие материалы, окружающие электрические проводники или оборудование или составляющие часть такого оборудования, должны быть соединены друг с другом и с источником электропитания таким образом, чтобы установить эффективный ток замыкания на землю. дорожка.

(4) Соединение электропроводящих материалов и другого оборудования Электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть соединены
вместе и с источником электропитания таким образом, чтобы обеспечить эффективный путь тока замыкания на землю.

(5) Эффективный путь тока замыкания на землю Электрическое оборудование, проводка и другие электропроводящие материалы, которые могут оказаться под напряжением, должны быть установлены таким образом, чтобы создать постоянную цепь с низким импедансом, облегчающую работу устройства максимального тока или детектора заземления для высокоимпедансные заземленные системы. Он должен быть способен безопасно проводить максимальный ток замыкания на землю, который может быть наложен на него из любой точки системы электропроводки, где может произойти замыкание на землю, к источнику электропитания.Земля не должна рассматриваться как эффективный путь тока замыкания на землю.

Давайте рассмотрим на предыдущей странице общие требования, представленные в Национальных электротехнических нормах и правилах для заземления и соединения, чтобы лучше понять, какие требования удовлетворяются посредством заземления, а какие — посредством методов соединения.

 Требования (1) и (2) относятся к заземлению – в них конкретно упоминается «заземление».

 Требование (1) – это заземление системы или преднамеренное соединение системного проводника заземленной системы с землей.Заявленная цель этого преднамеренного соединения с землей состоит в том, чтобы ограничить напряжение, создаваемое молнией, перенапряжениями в сети или непреднамеренным контактом с линиями более высокого напряжения, и это стабилизирует напряжение относительно земли во время нормальной работы.

 Требование (2) выполняется путем присоединения нетоковедущих металлических предметов к заземляющему проводнику оборудования, который присоединяется к проводнику заземляющего электрода на служебном входе и на стороне нагрузки каждой отдельно производной системы.

 Требования (3), (4) и (5) относятся к выпуску облигаций. Путем соединения всех металлических предметов, которые могут оказаться под напряжением в случае неисправности (и обеспечения заземляющего проводника оборудования, соединенного с этими предметами и с источником), обеспечивается эффективный путь прохождения тока через землю, облегчающий работу устройств защиты от перегрузки по току. Проще говоря, путь тока короткого замыкания должен иметь достаточно низкое сопротивление, чтобы позволить току короткого замыкания достаточно большой величины, чтобы вызвать срабатывание вышестоящего защитного устройства.Соединение также помогает обеспечить безопасность персонала, так что кто-то, касающийся двух частей оборудования одновременно, не получает удар током, становясь путем выравнивания, если они находятся под разными потенциалами. По той же причине, по которой соединение защищает людей, оно защищает и оборудование, уменьшая протекание тока по проводникам питания и передачи данных между частями оборудования с разным потенциалом.

Важно понимать разницу между соединением и заземлением (заземлением). Имейте в виду, что земля (почва) является плохим проводником, и на нее нельзя полагаться как на часть обратного пути тока замыкания на землю — это путь, предназначенный для устранения неисправности.Причина, по которой земля/почва никогда не должна использоваться как часть обратного пути замыкания на землю, связана с ее высоким сопротивлением.

Сопротивление земли примерно в миллиард раз больше, чем у меди (согласно стандарту IEEE 142, раздел 2.2.8), и пропускает только несколько ампер (1-10) обратно к источнику.

Стандарт 142 Института инженеров по электротехнике и электронике гласит: «Самая сложная система заземления, которую только можно разработать, может оказаться неадекватной, если соединение системы с землей не является адекватным и не имеет низкого сопротивления.Отсюда следует, что заземление является одной из наиболее важных частей всей системы заземления. Это также самая сложная часть для проектирования и получения … Для небольших подстанций и промышленных предприятий в целом, по возможности, должно быть получено сопротивление менее 5 Ом ».

Однако с практической точки зрения нельзя полагаться на заземляющий электрод, независимо от того, насколько низкое его сопротивление, для устранения замыкания на землю. Если оборудование эффективно заземлено и соединено, то должен быть предусмотрен путь с низким импедансом (не через заземляющий электрод к земле и через землю обратно к источнику), чтобы облегчить работу устройств перегрузки по току в цепи.В то время как минимальное практическое сопротивление заземляющего электрода является желательным и будет лучше ограничивать потенциал корпусов оборудования над землей, более важно обеспечить путь с низким импедансом для быстрого устранения неисправности для обеспечения безопасности. Для получения наименьшего практического импеданса цепь заземления оборудования должна быть подключена к заземляющему проводнику внутри сервисного оборудования.

Ни заземление, ни система заземляющих электродов не помогают устранить электрические неисправности. Именно соединение металлических предметов с заземляющим проводником оборудования обратно к источнику обеспечивает путь с достаточно низким импедансом, позволяющий устройствам защиты от перегрузки по току срабатывать и устранять неисправности.Если путь замыкания на землю опирается на землю, тока замыкания будет недостаточно (из-за высокого импеданса) для срабатывания защитного устройства
.

Помните закон Ома, V = I x R? Рассмотрим следующий пример. Фазный провод на 120 В преднамеренно подключен непосредственно к земле (если оголенный провод под напряжением был подключен к заземляющему стержню в грязи), а заземляющий стержень имеет сопротивление 25 Ом обратно к заземленному источнику питания (трансформатору). Этот сценарий даст чуть менее 5 ампер (4.8А) тока замыкания на землю. Это преднамеренное соединение с землей не даст достаточного тока короткого замыкания для отключения даже автоматического выключателя на 20 А, поскольку автоматический выключатель на 20 А может непрерывно выдерживать 16 ампер.

Тот же самый высокий импеданс земли, который ограничивает ток короткого замыкания до уровней, меньших, чем требуется для срабатывания защитных устройств, создаст опасное шаговое напряжение или напряжение прикосновения вблизи заземляющего стержня, которое может быть смертельным. За последние годы несколько человек умерло именно из-за этого состояния, когда столбы уличного освещения были заземлены (заземлены) с помощью заземляющих стержней, но не имели заземляющих проводников оборудования, которые служили бы эффективным путем тока замыкания обратно к источнику питания.

Рассмотрим факторы, влияющие на сопротивление систем заземляющих электродов (для обсуждения будем использовать стержни).

 Сопротивление электрода (разница всего в несколько миллиомов между различными обычно используемыми материалами и размерами – IEEE Std 142-1982). Сопротивление электрода зависит от материала стержня и площади поверхности стержня. Площадь поверхности стержня зависит от диаметра стержня.

 Площадь стержня по отношению к поверхности почвы (незначительный фактор – обычно только доли ома – если стержень вбит в уплотненный грунт и не является рыхлым – IEEE Std 142-1982) Различия в размерах и материалах заземляющих стержней делают небольшая заметная разница в сопротивлении электрода (однако материал стержня играет роль в ожидаемом сроке службы стержня).

 Контактное сопротивление между стержнем и окружающим грунтом. Если стержень забивается в уплотненный грунт, то сопротивление между стержнем и окружающим грунтом не является существенным фактором (более подробно это обсуждается в разделе о глубоко забитых заземляющих стержнях).

 Сопротивление грунта, окружающего электрод (самый большой фактор). В правильно установленной системе заземляющих электродов сопротивление грунта является ключевым фактором, определяющим, каким будет сопротивление заземляющего электрода и на какую глубину необходимо ввести стержень, чтобы получить низкое сопротивление заземления.
Удельное сопротивление грунтов зависит от глубины от поверхности, типа концентрации растворимых химических веществ (минералов и растворенных солей) в грунте, содержания влаги и температуры грунта. Другими словами, удельное сопротивление определяется электролитом в почве. Сопротивление 5/8-дюймового заземляющего стержня для типичных типов почвы согласно IEEE 142-1982 представлено ниже:

Вот несколько удивительных фактов:

Согласно этой таблице IEEE 142-1992, в двух из четырех категорий почв не обеспечивали в среднем сопротивления 25 Ом и менее! Это распространенный опыт во многих районах с песчаной почвой.

Наличие поверхностных вод не обязательно указывает на низкое удельное сопротивление (IEEE Std 142-1982).

Недавний проект ярко иллюстрирует истинность этого утверждения. Почва на мелиоративном сооружении всегда была влажной. Инженеры-электрики, исследующие проблемы заземления на объекте, наивно полагали, что постоянное присутствие воды (из-за высокого уровня грунтовых вод) гарантирует низкое удельное сопротивление почвы и что отдельных заземляющих стержней или, возможно, параллельных заземляющих стержней будет достаточно для создания заземления с низким сопротивлением. (заземление).Однако все было наоборот. Дальнейшее исследование показало, что высокий уровень грунтовых вод был связан с потоком подземных вод. Через это место буквально протекала река, которая была частью гидрологии района. Почва была очень песчаная.

Со временем любые растворимые минералы, которые существовали, были растворены и унесены медленно текущей водой, оставив песок и дистиллированную воду — превосходные изоляторы!

Это открытие радикально изменило направленность исследования заземления на площадке и последующих корректирующих действий, заставив инженеров учитывать расслоение почвы.

Обычные методы заземления, которым в течение последних сорока лет обучали производителей заземления и испытаний заземления, основаны на предполагаемом однородном состоянии почвы. Традиционные методы породили эмпирические правила, которые стали приняты многими инженерами в качестве стандартной практики. Одна из таких практик заключалась в том, что как удвоение глубины заземляющего стержня, так и установка двух параллельных заземляющих стержней были одинаково эффективными методами снижения сопротивления стержня (стержней) земле.Эти эмпирические правила предполагают, что почва однородна — что почва остается того же типа и удельного сопротивления по мере того, как вы углубляетесь. На практике многие районы имеют слоистую, а не однородную почву.

Как ответственные инженеры, мы должны помнить, что практика использования параллельных заземляющих стержней, иногда соединенных по схеме треугольника, которая была разработана с использованием методов, предполагающих наличие однородных почвенных условий, может быть не лучшей практикой для слоистых почвенных условий.

Мы рассмотрим это более подробно в следующем разделе.

Что может служить заземляющим электродом?

Помните: заземляющий электрод является средством выполнения двух из пяти требований к заземлению и соединению, перечисленных в Национальном электротехническом кодексе.

(1) Заземление электрической системы Электрические системы, которые заземлены, должны быть подключены к земле таким образом, чтобы ограничить напряжение, вызванное молнией, перенапряжениями в сети или непреднамеренным контактом с высоковольтными линиями, и чтобы стабилизировать напряжение относительно земли во время Нормальная операция.

(2) Заземление электрооборудования Непроводящие токопроводящие материалы, окружающие электрические проводники или оборудование или являющиеся частью такого оборудования, должны быть заземлены таким образом, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом в качестве заземляющих электродов могут использоваться следующие электроды, и если их несколько, они должны быть соединены вместе:

 Подземная металлическая водопроводная труба (NEC 250.52 (A)(1))

 Металлический каркас конструкции (NEC 250.52 (A)(2))

 Заземляющий электрод в бетонном корпусе (также известный как заземление UFER) (NEC 250.52 (A)(3))

 Кольцо заземления (NEC 250.52 (A)(4))

 Заземляющий стержень (NEC 250.52 (A)(5))

 Пластины заземления (NEC 250.52 (A)(6))

В Национальном электротехническом кодексе подробно описаны конкретные требования к установке для каждого типа электрода.

Два или более заземляющих электрода, которые эффективно соединены друг с другом, должны рассматриваться как система с одним заземляющим электродом.

Рассмотрим различные места, где требуется заземление (имеется в виду преднамеренное соединение или подключение к системе заземления). Национальный электротехнический кодекс требует следующее:

Служебный вход — Статья 250.24 (A) NEC требует, чтобы в системе электропроводки в помещении, питаемой от заземленной сети переменного тока, проводник заземляющего электрода был подключен к заземленному служебному проводнику (также называемому нейтральным проводником). проводник). Статья 250.24 (A) (1) требует, чтобы соединение было выполнено в любой доступной точке от стороны нагрузки ответвления или боковой линии обслуживания до клеммы или шины включительно, к которым заземленный проводник (нейтральный) подключен в услуге. средства отключения.Это переводится в одно из трех местоположений, как показано ниже:

Отдельно выделенные системы – Обратитесь к разделу VI для обсуждения отдельно выделенных систем заземления.

Металлические водопроводные и другие металлические трубопроводы, которые могут оказаться под напряжением – 250.104 (A) и (B) требуют, чтобы система металлических водопроводных труб была соединена с системой заземления в любом из следующих мест: корпус сервисного оборудования, заземляющий проводник в сети, к проводнику заземляющего электрода или к заземляющим электродам.В то время как металлические водопроводные трубы должны быть соединены с землей, другие системы металлических трубопроводов должны быть соединены с землей (заземлены)
только в том случае, если они могут оказаться под напряжением, то есть там, где внутри оборудования существуют механические трубопроводы и электрические соединения (например, газовые приборы). .

Structural Metal – 250.104 (C) требует наличия оголенного конструкционного металла, который соединен между собой для образования металлического каркаса здания, не заземлен преднамеренно и, вероятно, окажется под напряжением, должен быть соединен с землей либо в корпусе сервисного оборудования, либо в заземленном проводнике на сервисе. , к проводнику заземляющего электрода или к заземляющим электродам.

Если система переменного тока (AC) подключена к заземляющему электроду в здании или сооружении, тот же электрод должен использоваться для заземления корпусов проводников и оборудования в или на этом здании или сооружении. Если отдельные линии, фидеры или ответвления питают здание и должны быть подключены к заземляющему электроду (электродам), следует использовать один и тот же заземляющий электрод (электроды). Это делается для того, чтобы все металлические предметы в конструкции имели один и тот же потенциал земли (земли).

Какое сопротивление заземления требуется? Позволил?

Если вас спросили: «Сколько Ом сопротивления относительно земли требуется для заземления системы в соответствии с Национальными электротехническими нормами (NEC)?» Что бы вы сказали? А) 25 Ом? Б) 10 Ом? В) 100 Ом? Или D) Можно ли сказать, что NEC не устанавливает минимальные требования?

Если бы вы ответили D) вы были бы правы! Как ни трудно в это поверить, в Национальном электротехническом кодексе не указано минимальное сопротивление заземления для заземления системы.

Рассмотрим статью NEC 250-56

250.56 Сопротивление стержневых, трубчатых и пластинчатых электродов:

быть дополнен одним дополнительным электродом любого из типов, указанных в 250.52(A)(2) — (A)(7). При установке нескольких стержневых, трубчатых или пластинчатых электродов в соответствии с требованиями настоящего раздела расстояние между ними должно составлять не менее 1,8 м (6 футов).

 FPN: Эффективность параллельного соединения стержней длиннее 2.5 м (8 футов) улучшается за счет расстояния более 1,8 м (6 футов).

Обратите внимание, что NEC говорит, где «Один электрод…». Также обратите внимание, что он не требует повторных испытаний и подключения дополнительных стержней или стержней дополнительной длины до тех пор, пока не будет достигнуто сопротивление 25 Ом или менее. Эта статья NEC позволяет подрядчику управлять двумя стержнями, расположенными на расстоянии 6 футов друг от друга, без проведения наземных испытаний и заканчивать работу!

Многие районы имеют слоистую (имеется в виду слоистую) песчаную почву. Наиболее чистым песком является кварц, двуокись кремния (SiO2).Диоксид кремния представляет собой высококачественный электрический изолятор, который обычно используется в качестве барьерного материала при имплантации или диффузии примесей, для электрической изоляции полупроводниковых устройств, в качестве компонента металлооксидно-полупроводниковых (МОП) транзисторов или в качестве межслойного диэлектрика при многоуровневой металлизации. структуры, такие как многокристальные модули
. Песок — хороший изолятор; это НЕ хороший заземляющий материал.

Чтобы выйти из условий слоистого песчаного грунта, необходимо вбить заземляющие стержни глубже через слой песка (какой бы он ни был) и в более проводящий грунт.

Размещение нескольких параллельных стержней в песчаной почве практически бесполезно, если требуется соединение с землей с низким сопротивлением — вы должны проникнуть ниже слоя песка.

Национальные электротехнические нормы и правила содержат две таблицы, относящиеся к размерам заземления и соединения.

 Таблица 250.66 Заземляющий проводник для систем переменного тока

 Таблица 250.122 Минимальные размеры заземляющих проводников оборудования для заземления дорожки и оборудования.

Таблица 250.66 Проводник заземляющего электрода для систем переменного тока

Примечания:
1.При использовании нескольких комплектов служебных проводников, разрешенных в 230.40, Исключение № 2, эквивалентный размер наибольшего служебного проводника должен определяться наибольшей суммой площадей соответствующих проводников каждого комплекта.
2. При отсутствии служебных проводников сечение заземляющего электрода определяется эквивалентным сечением наибольшего служебного проводника, необходимого для обслуживания нагрузки.

Таблица 250.122 Минимальный размер заземляющих проводников оборудования для заземляющей дорожки и оборудования

Примечание:
При необходимости соблюдать 250.4(A)(5) или (B)(4), сечение заземляющего проводника оборудования должно быть больше, чем указано в этой таблице.
*См. ограничения по установке в 250.120.

Эти таблицы были созданы в отчете комитета IEEE «Руководство по безопасности при заземлении подстанций переменного тока». В отчете комитета обсуждалась обоснованность размеров заземляющих проводников, указанных в таблицах, исходя из типичной длины проводника 100 футов и падения напряжения на проводнике исходя из этой 100-футовой длины. [Руководство по Национальному электротехническому кодексу — Грегори Биралс — Институт проектирования электротехники].Для длин более 100 футов «минимальный размер», указанный в таблице, может быть недостаточным для устранения неисправности или проведения тока короткого замыкания, подверженного этому.

С практической точки зрения, длина проводов заземляющих электродов редко превышает 100 футов, и на Таблицу 250.66 можно положиться почти без исключений.

Заземляющие проводники оборудования, с другой стороны, часто имеют длину более 100 футов, то есть всякий раз, когда длина ответвленной цепи или фидера с заземляющим проводником оборудования, с которым они установлены, превышает 100 футов.В этих ситуациях минимальный проводник заземления оборудования, указанный в таблице 250.122, не будет достаточным для проведения и/или устранения ожидаемых токов повреждения.

Опытные инженеры-электрики и специалисты по проектированию знакомы с необходимостью увеличения размеров проводников для длинных ответвленных цепей и фидерных проводников для решения и смягчения проблем с падением напряжения. Статья 250.122 (B) предписывает также увеличить длину заземляющего провода оборудования.

250.122 (B) Увеличенный размер. При увеличении размера незаземленных проводников размеры заземляющих проводников оборудования, если они установлены, должны быть увеличены пропорционально площади незаземленных проводников в милах окружности.

Заземляющие проводники оборудования на стороне нагрузки от сервисных отключающих устройств и устройств перегрузки по току имеют размер в зависимости от размера фидера или устройств защиты от перегрузки по току перед ними.

В случае увеличения размера незаземленных проводников цепи (под напряжением, линейных проводников) для компенсации падения напряжения или по любой другой причине, связанной с правильной работой цепи, заземляющие проводники оборудования должны быть пропорционально увеличены.

Пример:

240-вольтовая, однофазная, 250-амперная нагрузка питается от 300-амперного выключателя, расположенного в щите на расстоянии 500 футов.«Обычная» цепь (не увеличенная для ограничения падения напряжения) будет состоять из медных проводников сечением 250 тыс. кмил с медным проводом заземления оборудования 4 AWG. Если сечение проводников было увеличено до 350 тыс. смил из соображений падения напряжения, каков минимальный размер заземляющего проводника оборудования на основе требования пропорционального увеличения?

Решение

ШАГ 1.

Рассчитайте отношение размеров проводов увеличенного размера к проводникам нормального сечения:

ШАГ 2.

Рассчитайте площадь поперечного сечения проводника заземления оборудования увеличенного размера, умножив соотношение размеров на площадь поперечного сечения проводника заземления оборудования стандартного размера, взятого из таблицы 250.122 для защитного устройства на 250 А (необходимо использовать следующее большее или 300 А). Таблица 250.122 указывает, что подходит медный провод номер 4 AWG. Согласно главе 9, таблице 8 Национального электротехнического кодекса – свойства проводника
(см. стр. 21), заземляющий проводник 4 AWG имеет площадь поперечного сечения 41 740 круговых мил.

Отношение размера x круговых мил проводника заземления

1,4 x 41 740 круговых милов = 58 436 круговых милов

ШАГ 3.

Определите размер проводника заземления нового оборудования.

Опять же, обращаясь к главе 9, таблице 8, мы находим, что 58 436 круговых мил больше, чем 3 AWG. Следующий больший размер составляет 66 360 круговых милов, что преобразуется в медный проводник заземления оборудования 2 AWG.

Для данного сценария обычный заземляющий проводник оборудования указан в таблице 250.122 для цепи на 250 А будет медным заземляющим проводником № 4 AWG. В этом случае заземляющий провод оборудования должен быть увеличен до медного заземляющего проводника № 2 AWG, чтобы соответствовать требованиям статьи 250.122 (B) NEC. Цель этого требования к увеличению размера состоит в том, чтобы обеспечить проводник, который имеет адекватное сечение для передачи и отвода ожидаемых токов КЗ.

НЭК гл. 9 Таблица 8

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом (NEC) нейтральный проводник и проводник заземления оборудования должны быть соединены на главной сервисной панели и вторичной стороне отдельной системы (подробнее об этом ниже).NEC разрешает наличие только одной связи между нейтралью и землей в каждой отдельной системе. Неправильные дополнительные соединения нейтрали и земли являются относительно распространенной проблемой, которая не только создает опасность поражения электрическим током для обслуживающего персонала, но также может ухудшить работу электронного оборудования. Неправильное соединение нейтрали и заземления в розетках можно обнаружить с помощью тестера проводки и заземления, предназначенного для этой цели.

Вольтметр также можно использовать для определения наличия неправильных соединений в розетках.Измерение напряжения между нейтралью и землей на выходах может указывать на напряжение в диапазоне от милливольт до нескольких вольт при нормальных условиях эксплуатации и в зависимости от нагрузки, длины цепи и т. д. Однако показание 0 В может указывать на наличие поблизости нейтрали. – грунтовая связь. Чрезмерный ток на заземлении оборудования в распределительных щитах также указывает на возможность соединения заземления нейтрали со стороны нагрузки. Визуальный осмотр нейтральной шины внутри щитов необходим для проверки расположения этих дополнительных и неправильных соединений.

Если в отдельно созданной системе существует более одного соединения нейтраль-земля, это приводит к тому, что нейтральный и заземляющий проводники преднамеренно соединяются (или соединяются) в двух местах. Это создает параллельное соединение, в котором ток нейтрали делится на часть, возвращающуюся на нейтраль, а остальная часть возвращается к источнику через путь заземления оборудования в соответствии с законом Ома (ток будет делиться пропорционально, чтобы пройти по пути наименьшего сопротивления с напряжением падение по каждому параллельному пути одинаково).На рисунке ниже представлены два варианта предотвращения протекания нежелательного тока в системе заземления (и соединения).

Отдельно производные системы — это системы, которые не имеют прямого соединения между выходными и входными проводами питания. Это трансформаторы без прямого соединения между первичной нейтралью системы и вторичной нейтралью, только системы ИБП, которые включают изолирующие трансформаторы, тем самым образуя новый нейтральный провод системы (примечание: все системы ИБП не являются отдельно производными системами), и генераторные установки, которые соединяют к системе электропроводки здания через 4-полюсный безобрывный переключатель являются отдельными системами, поскольку они имеют отдельную нейтраль, которая не имеет прямого соединения с нейтралью сети (из-за 4-го полюса безобрывного переключателя).Двигатель – генераторные установки, применяемые с 3-полюсными системами передачи, имеют прямое соединение с нейтралью системы электроснабжения, не являются отдельно производными системами и не могут иметь заземление нейтрали на двигатель-генераторной установке. [IEEE Std 1100-1999]

Существует много дискуссий об изолированных или выделенных заземлениях, связанных с чувствительным электронным оборудованием. Статья 250.96 (B) Национального электротехнического кодекса разрешает изолировать электронное оборудование от кабелепровода таким же образом, как оборудование, подключаемое шнуром и вилкой, изолируется от кабелепровода.

250,96 (B) Изолированные цепи заземления. Если это необходимо для снижения электрических помех (электромагнитных помех) в цепи заземления, корпус оборудования, питаемый ответвленной цепью, разрешается изолировать от кабельного канала, содержащего цепи, питающие только это оборудование, с помощью одного или нескольких перечисленных неметаллических фитингов кабельного канала, расположенных на точка крепления кабелепровода к корпусу оборудования. Металлический кабельный канал должен соответствовать положениям настоящей статьи и должен быть дополнен внутренним изолированным заземляющим проводником оборудования, установленным в соответствии с 250.146(D) для заземления корпуса оборудования.

FPN (ПРИМЕЧАНИЕ ПЕЧАТНЫМ ПЕЧАТОМ): Использование изолированного заземляющего проводника оборудования не снимает требования к заземлению системы кабельных каналов.

Ключом к этому методу заземления электронного оборудования является всегда обеспечение того, чтобы изолированный заземляющий проводник, независимо от того, где он заканчивается в системе распределения, был подключен таким образом, чтобы создать эффективный путь для тока замыкания на землю (через соединение), как требуется NEC 250.4(А)(5).

Хотя использование изолированных заземляющих проводников оборудования может быть полезным для уменьшения электромагнитных помех, очень важно, чтобы требование к изолированному заземлению НЕ приводило к соединению с заземлением, которое изолировано, изолировано или иным образом не подключено к системе заземляющих электродов здания. Такой изолированный заземляющий стержень (соединение с землей) нарушит NEC 250.50.

250.50 Система заземляющих электродов Все заземляющие электроды, как описано в 250.52(A)(1)–(A)(6), имеющиеся в каждом обслуживаемом здании или сооружении, должны быть соединены вместе для формирования системы заземляющих электродов.

Причина, по которой изолированный заземляющий стержень (т. е. тот, который не соединен с другими заземленными или заземленными электродами) запрещен и что NEC требует, чтобы отдельные заземляющие электроды были соединены вместе, заключается в уменьшении разности потенциалов между ними из-за удар молнии или случайный контакт с линиями электропередач. Системы молниезащиты, связи, радио и телевидения, а также системы кабельного телевидения ВСЕ должны быть соединены вместе, чтобы свести к минимуму потенциальные различия между системами.Отсутствие взаимного соединения (или соединения) всех заземляющих компонентов может привести к серьезному поражению электрическим током и пожару.

Например, для установки кабельного телевидения, показанной на рис. 250.39, предположим, что ток индуцируется в линии электропередачи импульсным перенапряжением или ближайшим ударом молнии, так что мгновенный ток в 1000 ампер возникает по линии электропередачи к источнику питания. линия заземления. Такая величина тока не является чем-то необычным при таких обстоятельствах — она может быть и часто бывает значительно выше.Также предположим, что заземление питания имеет сопротивление 10 Ом, что является очень низким значением в большинстве случаев (одиночный заземляющий стержень в обычном грунте имеет сопротивление относительно земли около 40 Ом).

Экспонат 250.39 Установка кабельного телевидения, не соответствующая Кодексу, иллюстрирующая, почему необходимо соединение между различными системами. Ампер × 10 Ом).Этот потенциал в 10 000 вольт будет существовать между системой кабельного телевидения и электрической системой
, а также между заземленным проводником в кабеле кабельного телевидения и заземленными поверхностями в стенах дома, такими как водопроводные трубы (которые подключены к заземлению). по которому проходит кабель. Этот потенциал также может появиться у человека, держащего одну руку на кабеле кабельного телевидения, а другую — на металлической поверхности, подключенной к заземлению (например, на радиаторе или холодильнике).

Фактическое напряжение, вероятно, во много раз превышает расчетные 10 000 вольт, поскольку были приняты чрезвычайно низкие (ниже нормальных) значения как для сопротивления заземления, так и для тока.Однако большинство изоляционных систем не рассчитаны на то, чтобы выдерживать даже 10 000 вольт. Даже если система изоляции выдержит скачок напряжения в 10 000 вольт, она, вероятно, будет повреждена, а пробой системы изоляции приведет к искрению.

Такая же ситуация была бы, если бы бросок тока был в кабельном телевидении или в телефонной линии. Единственная разница будет заключаться в задействованном напряжении, которое будет зависеть от индивидуального сопротивления заземления заземляющих электродов.

Решение состоит в том, чтобы соединить две системы заземляющих электродов вместе или соединить оболочку кабеля кабельного телевидения с заземлением, что именно требуется Кодексом.Когда одна система поднимается выше потенциала земли, вторая система поднимается до того же потенциала, и между двумя системами заземления отсутствует напряжение.

Экспонат 250.40 Установка кабельного телевидения, соответствующая 250.94.

Ниже приведены примеры реальных случаев, когда отдельные основания или предметы, которые должны быть заземлены (заземлены), были изолированы друг от друга (не соединены между собой):

 Женщина заметила «покалывание» электричества во время принятия душа. Расследование показало, что между сливом душа и ручками душа присутствовало электрическое напряжение.Тот факт, что женщина была босиком с мокрыми руками (как люди часто бывают в душе!), способствовал тому, что она заметила разницу в напряжении. Было обнаружено, что причиной проблемы являются паразитные напряжения, создаваемые воздушной распределительной линией. Разница в напряжении была между колодцем и септической системой. Решение состояло в том, чтобы соединить сливную и водопроводную трубы вместе.

 Владелец бизнеса жаловался на постоянные сбои компьютерного модема и компьютера. Коммунальная компания установила, что сбои произошли одновременно с нарушениями электроснабжения (замыканиями на землю) на одном из основных фидеров, обслуживающих объект.Расследование показало, что телефонная, водопроводная и электрическая площадки были электрически изолированы (не связаны друг с другом). Надлежащее соединение (взаимосоединение) систем устранило дальнейшие проблемы с этим заказчиком.

[Примеры взяты из статьи «Заземление энергосистем: практическая точка зрения», номер документа PCIC-2002-xx Джон П. Нельсон, член IEEE]

Термин «заземление Ufer» назван в честь консультанта, работающего в США. Армия во время Второй мировой войны. Техника г.Придуманный Уфером вариант был необходим, потому что на участке, нуждающемся в заземлении, не было грунтовых вод и мало осадков. Пустынное место представляло собой серию хранилищ бомб в районе Флагстаффа, штат Аризона.

Принцип работы Уфера прост. Это очень эффективно и недорого для установки во время нового строительства. В грунте Ufer используются агороскопические свойства бетона. Бетон быстро впитывает влагу и очень медленно ее теряет. Минеральные свойства бетона (известь и другие) и присущее им значение pH означают, что в бетоне есть запас ионов для проведения тока.Почва вокруг бетона «легируется» бетоном. В результате рН почвы повышается и снижает то, что обычно составляет 1000 Ом-метров в почвенных условиях (трудно получить хорошее заземление). Имеющаяся влага (бетон отдает влагу очень медленно) в сочетании с «легированной» почвой является хорошим проводником для электрической энергии или тока молнии.

Эффект почти такой же, как при химической обработке почвы вокруг электрода. Авторы статьи IEEE 1969 года пришли к выводу после обширных испытаний такой электродной системы: «.. . Сети арматурных стержней из … бетонных оснований обеспечивают приемлемо низкое сопротивление заземления, с устойчивостью к току короткого замыкания и импульсным током, подходящим для всех типов конструкций и заземления цепей. . . . Не последними преимуществами арматурной системы являются ее доступность и низкая стоимость». [Фаган и Ли, «Использование арматурных стержней, заключенных в бетон, в качестве заземляющих электродов», Конференция нефтяной и химической промышленности, 1969 г.]

Методы Уфера используются в фундаментах зданий, бетонных полах, радио- и телевышках, анкерных проволочных анкерах башен, осветительных приборах. столбы и др.Медная проволока плохо работает в качестве заземления «уфер» из-за pH-фактора бетона (обычно +7pH). Использование стальной арматуры в качестве основания «Уфер» работает хорошо, и бетон не отслаивается и не отслаивается, как это было с медью. Использование медной проволоки, привязанной к арматурным стержням, находящимся вне бетона, не вызывает ни одной из этих проблем.

Минимальное количество арматуры, необходимое для предотвращения проблем с бетоном, зависит от:

1. Типа бетона, его состава, плотности, удельного сопротивления, фактора pH и т. д.

2. Площадь поверхности бетона, контактирующая с грунтом.

3. Удельное сопротивление грунтов и содержание грунтовых вод.

4. Размер и длина арматурного стержня, проволоки или пластины.

5. Величина тока разряда молнии.

На следующей диаграмме показана проводимость тока молнии на фут арматуры (армирующего стержня). Учитывается только внешний арматурный стержень. Арматура в центре нижнего колонтитула или фундамента в этом расчете не учитывается. В нижнем колонтитуле траншеи можно учитывать только арматуру по бокам и внизу нижнего колонтитула.

Г-н Уфер не знал, что он обнаружил, пока не экспериментировал с проводами различной длины в бетоне. Сегодняшний информированный инженер извлекает выгоду из открытия г-на Уфера и связывает стержни стальной арматуры в здании или другом фундаменте с электрическим заземлением здания. При соединении с электрическим заземлением, строительной сталью и т. д. армированный пол и фундамент здания становятся частью системы заземления здания. Результатом является значительно улучшенная система заземления с очень низким общим сопротивлением относительно земли.

Если бы одного заземления Ufer было достаточно, производители заземляющих стержней разорились бы. Но одной только земли Ufer недостаточно. Немногие здания, даже строящиеся сегодня, построены с учетом преимуществ земли Уфер. Часто можно увидеть использование «заземления Ufer» на военных объектах, компьютерных залах и других сооружениях с очень специфическими характеристиками заземления. Это не распространено на большинстве промышленных предприятий, офисных зданий и жилых домов. Сегодня более распространенным является заземление в соответствии с минимальными национальными и местными электротехническими нормами.Это будет включать в себя один или несколько приводных заземляющих стержней, подключенных (связанных) к нейтральному проводу ввода электрических служб.

В 2005 году NEC был пересмотрен, чтобы четко требовать включения UFER или электрода в бетонном корпусе (теперь в 250.52 (A) (3)), в систему заземляющих электродов для зданий или сооружений, имеющих бетонное основание или фундамент без менее 20 футов площади поверхности, непосредственно соприкасающейся с землей. Это требование распространяется на все здания и сооружения с фундаментом и/или фундаментом высотой 20 футов и более толщиной 1/2 дюйма.или более электропроводящая арматурная сталь или 20 футов или более голой меди не менее 4 AWG.

Заземляющие стержни бывают разных форм, но чаще всего для заземления электрических служб используются заземляющие стержни из оцинкованной стали. Пожалуйста, помните, что лучший день для заземляющего стержня (удельное сопротивление) — это день его установки. Коррозия, остекление и т. д. — все это факторы, снижающие эффективность заземляющих стержней.

Заземляющие стержни в целом делятся на один из следующих размеров; 1/2”, 5/8”, 3/4” и 1”.Они изготавливаются из стали с покрытием из нержавеющей, оцинкованной или медной стали и могут быть изготовлены из твердой нержавеющей или мягкой (неокрашенной) стали. Их можно приобрести в виде секций без резьбы или с резьбой, которые различаются по длине. Наиболее распространенные длины 8 и 10 футов. Некоторые из них будут иметь заостренный конец, другие будут иметь резьбу и могут быть соединены вместе, образуя более длинные стержни при движении.

Эффективность 1-дюймового заземляющего стержня по сравнению с 1/2-дюймовым заземляющим стержнем минимальна при измерении сопротивления. Стержни большего размера выбираются для более сложных почвенных условий.Глинистые или каменистые условия часто диктуют использование силовых приводов, подобных ударному приводу, используемому механиками при работе с вашим автомобилем. Как правило, они электрические или пневматические. Силовые приводы при использовании с тяжелыми 1-дюймовыми заземляющими стержнями будут работать на большинстве почв.

1-дюймовый плакированный медью стержень по сравнению с 1/2-дюймовым медным стержнем в тех же почвенных условиях дает улучшение производительности примерно на 23%. Площадь поверхности 1/2-дюймового стержня составляет 1,57 по сравнению с 1-дюймовым стержнем с площадью поверхности 3,14 (3,14 x .5 = 1,57 и 3,14 х 1 = 3,14). Таким образом, при удвоении площади поверхности вы получаете улучшение производительности примерно на 23%.

Покрытие заземляющих стержней предназначено для защиты стали от коррозии. Большинство думает, что покрытие (медь на стальном стержне) предназначено для увеличения проводимости стержня. Это помогает в проводимости, но основная цель оболочки — уберечь стержень от ржавчины.

Не все плакированные заземляющие стержни одинаковы, и важно, чтобы плакированный стержень имел достаточно толстую оболочку.Высококачественные стальные заземляющие стержни промышленного качества с медным покрытием могут стоить немного дороже, но они стоят небольших дополнительных затрат.

Когда заземляющий стержень вбивается в каменистую почву, он может поцарапать покрытие, и стержень заржавеет. В сухом состоянии ржавчина не является проводником, на самом деле она является хорошим изолятором. Когда он влажный, он все еще не обладает такой проводимостью, как медь на стержне. Можно проверить рН почвы, и это должно определить тип используемой удочки. В почвах с высоким pH следует использовать только высококачественные плакированные стержни.Если почва очень кислая, лучшим выбором будут нержавеющие стержни. Одним из самых популярных заземляющих стержней является заземляющий стержень из оцинкованной стали.

Этот стержень используется с медными и алюминиевыми проводниками для формирования служебного входа в большинстве зданий и домов. Это плохой выбор для удельного сопротивления грунта с течением времени. Соединение между заземляющим стержнем и проводником выполняется над или под поверхностью земли и в большинстве случаев подвержено постоянному воздействию влаги. В наилучших условиях соединение двух разнородных материалов со временем приведет к коррозии и повышению сопротивления.

При соединении разнородных материалов происходит электролиз. Если алюминий используется с медью, которая не покрыта лужением, алюминий будет топтать медь, оставляя меньшую площадь поверхности для контакта, и соединение может ослабнуть и даже привести к возникновению дуги. Любой резкий удар или толчок может привести к разрыву соединения. При установке в грунт не рекомендуется использовать луженую проволоку. Олово, свинец, цинк и алюминий являются более анодными, чем медь, и они исчезнут в почве.При подключении над поверхностью почвы в электрораспределительном щите допустима луженая проволока.

Имейте в виду, что в статье 250.64 Национального электротехнического кодекса указано, что алюминиевые или покрытые медью алюминиевые заземляющие проводники не должны соприкасаться с почвой или бетоном и должны быть подключены не менее чем на 18 дюймов выше конечного уровня при использовании вне помещений.

Другим способом решения проблемы коррозии швов является использование шовного герметика для предотвращения образования мостиков влаги между металлами.Наиболее популярными соединениями являются частицы меди или графита, внедренные в состав консистентной смазки. Использование аналогичного материала является лучшим решением, поскольку даже шовные герметики могут потерять свою эффективность, если их не поддерживать, но их использование предпочтительнее сухого шва. Соединительные компаунды работают путем внедрения частиц в металлы с образованием первичного соединения с низким сопротивлением без воздуха, когда они находятся под давлением. Это давление обеспечивается затяжкой зажима на проводнике и стержне.

Проблема разнородного материала не возникает в плакированных медью стальных стержнях.Из всех вариантов по разумной цене стальной плакированный медью стержень с медным проводником — ваш лучший выбор. Если бы деньги не были проблемой, золотой проводник и заземляющий стержень были бы идеальными, но вряд ли экономически практичными.

Ведомый стержень по сравнению со стержнем с обратной засыпкой намного лучше. Плотность ненарушенного грунта намного выше, чем даже уплотненного грунта. Соединение почвы со стержнем является ключом к производительности стержня.

Одним из интересных аспектов проводников заземляющих электродов является необходимость их физической защиты.Если для защиты проводника заземляющего электрода используется стальная труба или муфта, то на каждом конце муфты должны быть предусмотрены средства, чтобы сделать ее электрически непрерывной с проводником. Этого можно добиться, установив соединительную перемычку на каждом конце муфты и подключив ее к муфте, оборудованию и заземляющему электроду на каждом конце. Причина, по которой этот метод важен, заключается в том, что в условиях тяжелых повреждений муфта стального кабелепровода создает эффект дросселирования (индуктивность муфты создает магнитное поле, противодействующее изменениям тока), и сопротивление системы заземления резко увеличивается.Из-за этого лучше использовать неметаллическое покрытие соответствующего класса (таблица 80, если оно подвержено повреждениям) для физической защиты, когда это возможно.

Установка заземляющих стержней не представляет сложности, но необходимо соблюдать соответствующие процедуры и проверять работоспособность полученных стержней.

Установка заземляющих стержней глубиной более 10 футов сопряжена с рядом проблем. Должны использоваться секционные стержни (обычно длиной 10-12 футов), которые соединяются вместе для достижения желаемой глубины.Муфта имеет больший диаметр, чем стержень, и поэтому образует отверстие больше, чем сам стержень. Это создает пустоту сцепки, ограничивающую контакт грунта с поверхностью стержня дополнительных секций. Только первая секция будет поддерживать полный контакт стержня с почвой.

Ручное забивание стержней с помощью кувалд, трубоукладчиков и других средств не может обеспечить достаточную силу для проникновения в твердые грунты. Механические или механические драйверы необходимы для глубоко забитых стержней.

Материал стержня и конструкция муфты должны выдерживать усилие, необходимое для прохода через твердый грунт.

Из-за экстремальных усилий, необходимых для привода более длинных стержней, муфты винтового типа механически выходят из строя. Резьба срывается, что приводит к плохому контакту стержня с стержнем. Муфта с коническим шлицем/сжатием оказалась самой надежной муфтой.

Для поддержания полного контакта стержня с почвой можно вводить смесь бентонита натрия (природная глина) в полость муфты при установке стержней. Это обеспечивает проводящий материал между поверхностью стержня и почвой по всей глубине стержня.Для типичного 60-футового заземляющего стержня требуется от 2 до 5 галлонов бентонита.

У более длинных и глубоких стержней есть и обратная сторона: соединенные стержни могут изгибаться при контакте с более плотной почвой. В одном проекте подрядчику требовалось соединить и завести 100-футовый заземляющий стержень, чтобы достичь сопротивления 5 Ом в условиях слоистого песчаного грунта. Когда подрядчик соединил и загнал пятую 10-футовую секцию стержня, было замечено, что «заостренный конец» заземляющего стержня проходит под автомобилем на ближайшей стоянке.[Deep Earth Grounding vs. Shallow Earth Ground, Computer Power Corporation, Мартин Д. Конрой и Пол Г. Ричард — http://www.cpccorp.com/deep.htm]

Эффективность заземляющих стержней снижается из-за состояния грунта. токами молнии, физическими повреждениями, коррозией и т. д., и их следует регулярно проверять на устойчивость. То, что земля была хорошей в прошлом году, не означает, что она такая же и сегодня.

Проверьте его с помощью метода тестирования падения потенциала или метода клещей при условии, что установка подходит для измерения сопротивления заземления с использованием метода клещей (см. следующий раздел для обсуждения инструментов и методов тестирования).

Измерение сопротивления заземления может быть выполнено только с помощью специально разработанного оборудования. В большинстве приборов используется принцип падения потенциала переменного тока (AC), циркулирующего между вспомогательным электродом и тестируемым заземляющим электродом. Показание в омах представляет собой сопротивление заземляющего электрода окружающей земле. Некоторые производители испытательного оборудования недавно представили тестеры сопротивления заземления с клещами, которые также будут обсуждаться.

Принцип измерения сопротивления заземления (падение потенциала – измерение по трем точкам)

Разность потенциалов между стержнями X и Y измеряется вольтметром, а ток, протекающий между стержнями X и Z, измеряется амперметром (см. рис. 13). )

По закону Ома E = IR или R + E / I, тогда можно получить сопротивление заземляющего стержня R. Если E = 20 В и I = 1 А, то:

R = E / I = 20 / 1 = 20

При использовании тестера заземления нет необходимости проводить все измерения.Тестер заземления будет измерять напрямую, генерируя собственный ток и отображая сопротивление заземляющего электрода.

Положение вспомогательных электродов при измерении

Целью точного измерения сопротивления относительно земли является размещение вспомогательного токового электрода Z на достаточном расстоянии от тестируемого заземляющего электрода, чтобы вспомогательный потенциальный электрод Y находился за пределами эффективного площадь сопротивления как заземляющего электрода, так и вспомогательного токового электрода.Лучший способ узнать, находится ли вспомогательный потенциальный стержень Y за пределами областей эффективного сопротивления, — это переместить его между X и Z и снять показания в каждом месте. Если вспомогательный потенциальный стержень Y находится в зоне эффективного сопротивления (или в обеих, если они перекрываются, как на рис. 14), при его смещении полученные показания будут заметно отличаться по значению. В этих условиях невозможно определить точное значение сопротивления относительно земли.

С другой стороны, если вспомогательный потенциальный стержень Y расположен за пределами областей эффективного сопротивления (рисунок X), то при перемещении Y вперед и назад изменение показаний будет минимальным.Снятые показания должны быть относительно близки друг к другу и представлять собой наилучшие значения сопротивления заземления X. показания должны быть нанесены на график так, чтобы убедиться, что они лежат в области «плато», как показано на рис. 15. Эта область часто упоминается как как «площадь 62%».

Измерение сопротивления заземляющих электродов (метод 62 %)

Метод 62 % был принят после графического рассмотрения и после реальных испытаний. Это наиболее точный метод, но он ограничен тем фактом, что тестируемая наземная часть представляет собой единое целое.

Этот метод применяется только тогда, когда все три электрода расположены на прямой линии, а заземление представляет собой один электрод, трубу или пластину, как показано на рис. 16.

Обратите внимание на рис. заземляющего электрода X и вспомогательного токового электрода Z. Области сопротивления перекрываются. Если бы показания снимались путем перемещения вспомогательного потенциального электрода Y по направлению к X или Z, то разница показаний была бы велика, и невозможно было бы получить показания в пределах разумного диапазона допуска.Чувствительные области перекрываются и постоянно увеличивают сопротивление по мере удаления Y от X.

Теперь рассмотрим рисунок 18, где электроды X и Z расположены на достаточном расстоянии друг от друга, так что области эффективного сопротивления не перекрываются. Если мы нанесем на график измеренное сопротивление, мы обнаружим, что измерения выравниваются, когда Y находится на 62% расстояния от X до Z, и что показания по обе стороны от исходного значения Y (62%), скорее всего, будут в пределах диапазона. установленную полосу допуска.Этот диапазон допустимых значений определяется пользователем и выражается как 90 141 процент от начального показания +/- 2 %, +/-5 %, +/-10 % и т. д.

Расстояние между вспомогательными электродами

X и Z могут быть указаны, так как это расстояние зависит от диаметра испытанного стержня, его длины, однородности испытанного грунта и, в частности, эффективных площадей сопротивления. Однако приблизительное расстояние можно определить по следующей таблице, которая дана для однородного грунта и электрода диаметром 1 дюйм (для диаметра ½ дюйма уменьшите расстояние на 10 %).

Измерение сопротивления заземления клещами

В отличие от метода падения потенциала (трехточечный), который требует отсоединения тестируемого заземляющего стержня или системы от энергосистемы, этот метод измерения требует соединения между тестируемым стержнем и соединения коммунальной сети со стороны линии с землей. В результате метод дает возможность измерять сопротивление без отключения заземления. Он также предлагает преимущество, заключающееся в том, что он включает соединение с землей и общее сопротивление заземления.

Принцип действия

Обычно заземленную систему общей распределительной линии можно смоделировать в виде простой базовой схемы, как показано на рис. 29, или эквивалентной схемы, показанной на рис. 30. трансформатора, по цепи протекает ток I, который может быть представлен следующим уравнением:

Суть этого в том, что заземляющий электрод для типичной заземленной электрической системы i параллелен заземляющим стержням и стыковым заземлениям на каждом трансформаторе. и полюс, который находится на стороне линии услуги, для которой вы проверяете землю.Все параллельные заземления выше по течению становятся очень, очень малым параллельным сопротивлением по сравнению с сопротивлением стержня, на который вы опираетесь (R _x ).

Если R _x и R ₁ , и R ₂ …. все примерно одинаковой величины и n большое число (например, 200), тогда R _x будет намного меньше, чем

Например, если R _x , R ₁ , R ₂ , R ₃ и т. д.… все 10 Ом и n = 200, тогда:

к ним), то эквивалентное сопротивление боковых стержней линии (.05 Ом) пренебрежимо мал по отношению к измеряемому сопротивлению заземления (10 Ом).

E/I = Rx установлен. Если I определяется при постоянной величине E, можно получить измеренное сопротивление заземляющего элемента. См. снова рисунки 29 и 30. Ток подается на специальный трансформатор через усилитель мощности через генератор постоянного напряжения 1,7 кГц. Этот ток обнаруживается детектирующим ТТ. На частоте 1,7 кГц сигнал усиливается фильтрующим усилителем. Это происходит до аналого-цифрового преобразования и после синхронного выпрямления.Затем он отображается на жидкокристаллическом дисплее.

Фильтр-усилитель используется для отсекания как тока утечки на коммерческой частоте, так и высокочастотного шума. Напряжение определяется катушками, намотанными вокруг трансформатора тока, которое затем усиливается, выпрямляется и сравнивается компаратором уровней. Если зажим на ТТ не закрыт должным образом, а на ЖК-дисплее появляется индикация ОТКРЫТО или ОТКРЫТО.

Точность клещей на тестере сопротивления заземления хороша для многих сценариев, но имеет свои ограничения.Например, если условия заземления со стороны линии неизвестны (на этом основывается теория работы тестера с клещами) или если в системе электроснабжения не имеется большого количества заземлений со стороны линии (заземления стыков столбов), то трехточечный Падение потенциального теста должно быть выполнено.

Прежде чем использовать и полагаться на данные любого измерительного оборудования, убедитесь, что оно было откалибровано и сертифицировано. Если вы этого не сделаете, данные, которые он предоставляет, могут быть бесполезными.

Это обсуждение методов проверки сопротивления заземления было взято из материалов, не защищенных авторскими правами, из рабочей тетради AEMC Instruments «Понимание испытаний сопротивления заземления», выпуск 6.0.

Введение в заземление для обеспечения электромагнитной совместимости

Надлежащее заземление является важным аспектом проектирования электронных систем как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения электромагнитной совместимости. Заземление играет решающую роль в определении того, что произойдет в случае непреднамеренных неисправностей, электрических переходных процессов или электромагнитных помех. Надлежащие стратегии заземления также позволяют инженерам более эффективно контролировать нежелательные излучения.

С другой стороны, неправильное заземление может подорвать безопасность и электромагнитную совместимость продукта или системы.За последние несколько десятилетий плохое заземление стало основной причиной отказов систем, связанных с электромагнитной совместимостью.

Разработка хорошей стратегии заземления — довольно простой процесс. Таким образом, может возникнуть вопрос, почему так много систем неправильно заземлены. Ответ прост: инженеры часто путают понятие заземления с другим важным понятием, током возврата. Тот факт, что проводники обратного тока в цифровой электронике часто обозначаются как заземление или GND, может сбивать с толку. Когда проводники обратного тока рассматриваются как заземляющие проводники (или когда заземляющие проводники используются для обратного тока), в результате часто возникают проблемы с электромагнитной совместимостью.

Определение земли

Хорошая стратегия заземления начинается с четкого понимания цели заземления. Прежде всего, земля служит опорным нулевым напряжением цепи или системы. Это хорошо понимали несколько десятилетий назад. В 1992 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) определил заземление следующим образом [1],

4.152 – заземление. (1) Соединение корпуса оборудования, рамы или шасси с объектом или конструкцией транспортного средства для обеспечения общего потенциала.(2) Соединение электрической цепи или оборудования с землей или с каким-либо проводящим телом относительно большой протяженности, которое служит вместо земли.

Было хорошо известно, что земля является опорным потенциалом и что заземляющие проводники обычно не являются проводниками с током.

Рисунок 1: 110-вольтовая розетка в США

В США 110-вольтовые заземленные розетки имеют три клеммы, как показано на рис. 1. Горячая клемма имеет номинальный потенциал 110 В (среднеквадратичное значение) и подает ток питания.Нейтральная клемма имеет номинальный потенциал 0 Vrms и действует как возврат силового тока. Клемма заземления также имеет номинальный потенциал 0 В (среднеквадратичное значение), но при нормальных условиях ток не проходит. Клеммы нейтрали и заземления подключены к проводам, которые идут обратно к одной и той же точке в распределительной коробке (точке, которая электрически соединена с землей снаружи здания).

Поскольку нулевой и заземляющий провода проходят в одном месте, они электрически взаимозаменяемы.На самом деле, если бы они были электрически закорочены в розетке с одним проводом, подсоединенным обратно к сервисной коробке, было бы трудно обнаружить какую-либо разницу. Так зачем прокладывать два провода вместо одного? Простой ответ заключается в том, что заземление и возврат тока — это две отдельные функции, которые обычно несовместимы. Значительные токи, протекающие в проводнике, могут помешать ему быть надежным опорным потенциалом.

Возможно, самое важное, что нужно сделать для заземления с точки зрения безопасности и ЭМС, это то, что заземление не является обратным током.Земля и текущая отдача — очень важные понятия, но это не одно и то же. Земля НЕ является путем возврата токов к их источнику. Земля по существу является эталоном нулевого напряжения для цепей и систем изделия. Концепция заземления играет решающую роль в проектировании с точки зрения безопасности и электромагнитной совместимости.

Важность заземления для безопасности

Важной частью проектирования безопасных электрических изделий и систем является знание того, где и когда могут появиться небезопасные напряжения на различных проводящих поверхностях.С точки зрения безопасности заземление является эталоном нулевого напряжения, а напряжение на каждом другом проводнике представляет собой разницу между его напряжением и заземлением. Для зданий эталоном земли обычно является земля под зданием (или буквально «земля» под зданием). Это удобно, потому что земля относительно велика, и все крупные металлические конструкции (например, водопровод и кабели, проходящие через границу здания) легко соединяются или привязываются к земле.

Площадка под застройку, как правило, представляет собой металлические стержни, вбитые в землю возле входа в энергосистему.Эти стержни соединены с коробкой выключателя, от которой заземление распределяется на все розетки по нетоковедущим проводам. Они также связаны с любым металлом, который распределяется по всему зданию, например, водопроводными трубами или строительной сталью.

Приборы или электрические изделия со значительной открытой металлической поверхностью обычно должны заземлять металл на заземляющий провод, чтобы гарантировать, что он не может достичь небезопасного потенциала по сравнению с любым другим заземленным металлом в здании.Если возникает неисправность, вызывающая короткое замыкание между силовым проводником и оголенным металлом, заземляющее соединение с коробкой выключателя обеспечивает потребление большого количества тока. Это приводит к размыканию автоматического выключателя и обесточиванию прибора.

Рис. 2. Схема, иллюстрирующая основные операции GFCI.

Важно отметить, что этот метод обеспечения безопасности продуктов зависит от надежного соединения заземления сетевой розетки с блоком выключателя.В старых розетках может отсутствовать клемма заземления, и даже в новых розетках с неправильной проводкой может отсутствовать заземление. По этой причине во многих продуктах используются конструкции, в которых для безопасной работы не требуется заземление. Изделия с двойной изоляцией спроектированы таким образом, чтобы исключить короткое замыкание силового соединения на оголенный металл, либо за счет исключения оголенного металла, либо за счет обеспечения срабатывания автоматического выключателя в случае любого короткого замыкания.

Также растет число электротехнических изделий со встроенными устройствами прерывания цепи замыкания на землю (GFCI).GFCI работают, обнаруживая дисбаланс тока между проводами питания и возврата питания. При первых признаках дисбаланса тока, превышающего безопасный порог, GFCI отключает питание.

Защитное заземление может совпадать или не совпадать с заземлением ЭМС, но заземление для обеспечения безопасности может быть важным фактором, который следует учитывать при проектировании с учетом ЭМС. Например, в медицинских изделиях и промышленных устройствах управления заземление схемы часто требуется изолировать от заземления шасси по соображениям безопасности.Это представляет собой уникальную задачу проектирования для инженеров по электромагнитной совместимости, которые обычно хотят видеть все большие металлические объекты хорошо связанными на высоких частотах.

Важность заземления для ЭМС

Проблемы с электромагнитной совместимостью

часто возникают из-за наличия двух больших металлических объектов с разным потенциалом. Потенциальная разница всего в несколько сотен микровольт между любыми двумя резонансными проводниками может привести к тому, что продукт превысит пределы излучаемых помех. Точно так же напряжения, индуцированные между двумя плохо соединенными проводниками, могут привести к проблемам с помехоустойчивостью.

Заземление — это в основном искусство определения эталона с нулевым напряжением и соединения металлических объектов или цепей с этим эталоном через бестоковое соединение с низким импедансом. Надлежащая стратегия заземления ЭМС гарантирует, что большие металлические конструкции не будут перемещаться относительно друг друга, что приведет к непреднамеренным помехам или проблемам с помехоустойчивостью. Соединение металлических предметов для поддержания их одинакового потенциала и привязка всех внешних соединений к одному и тому же заземлению с нулевым напряжением — это ключевой шаг к обеспечению электромагнитной совместимости большинства продуктов.

Наземные сооружения

Почти все электронные устройства и системы имеют заземленную структуру. В зданиях это провода заземления, водопровод и металлоконструкции. В автомобилях и самолетах это металлическая рама или шасси. В большинстве компьютеров это металлическая опорная конструкция и/или корпус.

Структура заземления служит в качестве местного эталона нулевого напряжения. Нельзя позволять чему-либо крупному и металлическому приобретать потенциал, значительно отличающийся от структуры земли.Обычно это достигается путем приклеивания всех крупных металлических объектов к основанию на интересующих частотах. Это также может быть достигнуто путем достаточной изоляции крупных металлических объектов и обеспечения отсутствия возможного источника, который может вызвать возникновение потенциала между ними.

Рис. 3. Спутник с двумя солнечными батареями.

Например, рассмотрим спутник, показанный на рис. 3. Его наземная конструкция представляет собой металлический корпус, в котором находится большая часть электроники.Чтобы передать какую-либо значительную электромагнитную мощность на спутник или вывести его из него, необходимо было бы установить напряжение между наземной конструкцией и чем-то еще, имеющим значительную электрическую величину. На частотах ниже нескольких сотен мегагерц единственными проводниками значительного электрического размера (кроме наземной конструкции) являются две решетки солнечных панелей и, возможно, любые провода, соединяющие эти решетки с цепями внутри спутника.

Присоединение массивов солнечных панелей к корпусу в точках, где они находятся в непосредственной близости, гарантирует, что значительные напряжения не появятся между большими проводниками, которые могут непреднамеренно служить передающими или принимающими антеннами для шума.Соединительные провода также должны быть связаны с заземляющей конструкцией. Как правило, это достигается с помощью шунтирующих конденсаторов, чтобы установить связь на шумовых частотах, позволяя токам мощности и сигнала протекать без ослабления.

Стратегия заземления, примененная к спутнику в этом примере, может использоваться практически с любым другим устройством или системой, имеющей наземную структуру. Основная философия заключается в том, что сама наземная конструкция представляет собой половину непреднамеренной антенны.Излучаемая связь может возникнуть только в том случае, если между заземляющей конструкцией и другим проводящим объектом значительного электрического размера возникает напряжение. Связывание всех объектов значительного электрического размера с наземной конструкцией предотвращает их непреднамеренное превращение в другую половину антенны.

Эта стратегия заземления важна не только для соблюдения требований к излучаемым помехам и помехоустойчивости, она также играет ключевую роль в удовлетворении требований к кондуктивным помехам и помехоустойчивости, когда структура заземления является как опорным нулевым напряжением, так и предпочтительным путем для потенциально мешающих шумовых токов.

Три важных момента, касающихся наземных сооружений:

1. Заземляющая конструкция должна быть хорошим проводником на интересующих частотах, но она не должна быть электрически малой. Иногда вы можете услышать, как кто-то выдвигает аргумент, что земля не существует на высоких частотах, потому что земля является эквипотенциальной поверхностью, а потенциал в двух точках на поверхности, отстоящих друг от друга на четверть длины волны, не одинаков. Этот аргумент необоснован, потому что наземные структуры не обязательно являются эквипотенциальными поверхностями в этом смысле.Фактически вся концепция однозначно определяемой разности потенциалов между двумя удаленными точками разваливается на высоких частотах.

   Земля служит в качестве защитного заземления для большинства систем распределения электроэнергии, даже несмотря на то, что земля, безусловно, не является электрически малой при частоте 50 или 60 Гц. Неважно, что потенциал земли в Лос-Анджелесе не такой, как в Нью-Йорке. Заземляющие конструкции служат местными эталонами нулевого напряжения. Они не должны быть электрически малы.

2. Наземная конструкция не должна закрывать электронику.Наземная конструкция не является защитным ограждением. Это просто что-то большое и металлическое, которое служит локальным эталоном нулевого напряжения для всего остального большого и металлического.

3. Наземная структура не может пропускать преднамеренные токи (по крайней мере, на интересующих нас амплитудах и частотах). Токи, протекающие по проводнику или в проводнике, вызывают обтекание проводника магнитным потоком. Магнитный поток, обволакивающий проводник, индуцирует в нем напряжение. На высоких частотах это напряжение потенциально может управлять одной частью заземляющей конструкции относительно другой части.

Наземные сооружения могут пропускать токи с частотами и амплитудами, которые не влияют на их эффективность в качестве наземных сооружений. Например, в большинстве автомобилей рама автомобиля используется в качестве пути обратного тока для фар и некритических датчиков, работающих на очень низких частотах. Это не ухудшает способность рамы служить в качестве заземляющей конструкции на более высоких частотах.

Важно отметить, что, хотя заземляющая конструкция не может пропускать преднамеренные токи, ожидается, что она будет пропускать токи короткого замыкания и токи наведенного шума.Фактически правильное использование заземляющей конструкции зависит от ее способности проводить непреднамеренные токи с достаточно низким импедансом для контроля непреднамеренных напряжений.

Заземляющие проводники

Заземляющие проводники представляют собой соединения (например, винты, болты, прокладки, провода или металлические ленты), которые соединяют крупные металлические предметы с заземляющей конструкцией. Как и наземные сооружения, заземляющие проводники не проводят преднамеренных токов. Их функция заключается в удержании напряжения между двумя металлическими конструкциями ниже критического значения.

Заземляющие проводники должны иметь достаточно низкий импеданс (т. е. сопротивление плюс индуктивное сопротивление), чтобы гарантировать, что их импеданс, умноженный на максимальный ток, который они могут пропускать, будет ниже минимального напряжения, которое может привести к проблеме ЭМС. Например, предположим, что экран экранированной витой пары соединен с заземляющей конструкцией через штырь разъема длиной 1 см, как показано на рис. 4. По витой паре передается псевдодифференциальный сигнал со скоростью 100 Мбит/с с синфазным шумом. ток 0.3 мА при 100 МГц. Напряжение, воздействующее на экран кабеля относительно платы, примерно равно току, возвращающемуся в экран, умноженному на эффективную индуктивность соединения экрана. Предполагая, что эффективная индуктивность контакта разъема составляет приблизительно 10 нГн (т. е. 1 нГн/мм), напряжение, воздействующее на экран кабеля относительно заземляющей конструкции, составляет приблизительно 2 милливольта. Во многих ситуациях этого достаточно, чтобы превысить предел излучаемых излучений на частоте 100 МГц, и необходимо будет предпринять шаги для уменьшения синфазного шума или уменьшения индуктивности соединения заземляющего проводника.

Рис. 4. Витая пара с экраном, подключенным к заземляющей конструкции.

Гальваническая коррозия

Когда заземляющее соединение выполняется путем соединения двух плоских металлических поверхностей болтами, сопротивление соединения может быть более важным, чем индуктивность. Это особенно верно, когда интерфейс между ними подвергается коррозии.

Потенциал гальванической коррозии является мерой того, насколько быстро разнородные металлы будут подвергаться коррозии при контакте.Коррозия зависит от наличия электролита, такого как вода; а скорость коррозии зависит от многих факторов, включая свойства электролита.

Рисунок 5. Анодные индексы для обычных металлов.

В таблице на рис. 5 рядом с их названиями указаны анодные индексы для нескольких распространенных металлов. Этот параметр является мерой электрохимического напряжения, которое будет возникать между металлом и золотом. Чтобы найти относительное напряжение пары металлов, их анодные показатели вычитаются, как указано на графике.В зависимости от окружающей среды соединения между материалами с разницей напряжения более 0,95 В обычно требуют покрытия или прокладок для сохранения целостности соединения с течением времени.

Земля против текущего возврата

Как указывалось в начале этой главы, заземление и возврат тока — две совершенно разные функции. К сожалению, многие проводники обратного тока помечены как «земля» в реальных продуктах. Это создает большую путаницу, поскольку правила, относящиеся к земле, применяются к текущим доходам, и наоборот.

Например, частичная схема платы на рис. 6 имеет четыре разных заземления. Один компонент работает с сигналами или мощностью, которые относятся к трем из этих оснований. Очень маловероятно, что разработчику этой схемы нужны были четыре разных источника нулевого напряжения. На самом деле четыре заземления соединены перемычками, что указывает на намерение разработчика иметь один опорный нулевой вольт.

Рис. 6. Частичная схема с четырьмя заземлениями.

Компоновка платы, показанная на рис. 7, показывает слой с двумя изолированными цепями, помеченными «GND» и «AGND».Изоляция заземления затрудняет поддержание одинакового потенциала всех крупных металлических объектов в системе. Как правило, это следует делать только тогда, когда это необходимо из соображений безопасности. Так почему же эти «основания» изолированы?

Рис. 7. Один слой макета платы с двумя заземлениями.

В двух приведенных выше примерах причина, по которой «земляные» сети были изолированы, заключается в том, что на самом деле они не были землей. Они были обратными проводниками для силовых или сигнальных токов.Дизайнерам не нужны изолированные ссылки с нулевым напряжением. Они изолировали проводники обратного тока, пытаясь избежать связи с общим импедансом.

Около 50 лет назад, когда цифровые схемы только начинали внедряться в такие продукты, как радиоприемники и высококачественное звуковое оборудование, разработчики электроники быстро поняли, что цифровой шум может быть связан с аудиосхемами, если они используют одни и те же обратные проводники тока. . Например, рассмотрим простую плату, показанную на рис. 8а.Он имеет два цифровых компонента, цифро-аналоговый (D/A) преобразователь и усилитель для усиления аналогового сигнала перед его отправкой с платы через разъем. Несимметричный цифровой сигнал между двумя цифровыми компонентами использует заземляющий слой в качестве обратного пути. На частотах в килогерц и ниже ток, возвращающийся на плоскость, распространяется с распределением, приблизительно представленным зелеными линиями на рисунке 8b. Низкочастотный ток, возвращающийся из усилителя в цифро-аналоговый преобразователь, следует по пути, примерно показанному синими линиями на рисунке 8b.

Рис. 8. Простая плата смешанных сигналов слева (а) и примерное распределение обратного тока на заземляющем слое (б).

Очевидно, что в текущем распределении много совпадений. Это приводит к связи с общим импедансом, потому что токи в одной цепи имеют общее сопротивление заземления с токами в другой цепи. Если бы общее сопротивление заземляющего слоя было порядка 1 мОм, а цифровые токи были порядка 100 мА, то напряжение, индуцируемое в аналоговых цепях, было бы порядка 100 мкВ.

Пятьдесят лет назад инженеры, разрабатывающие звуковые схемы, заметили, что напряжения, индуцируемые в звуковых цепях из-за связи с общим сопротивлением от цифровых схем, часто были неприемлемыми. Люди могли слышать цифровой шум в акустическом сигнале.

Очевидным решением было изолировать обратные токи цифрового сигнала от обратного тока аналогового сигнала. В то время платы с более чем двумя слоями не были распространены, поэтому популярный подход заключался в том, чтобы зазорить текущую обратную плоскость.Пример этого показан на рисунке 9.

Рис. 9. Плата смешанных сигналов с зазором в токоотводной плоскости слева (а) и примерным распределением обратного тока на заземляющей плоскости (б).

Поскольку низкочастотные токи не могут протекать через зазор, токи перенаправляются по обе стороны от зазора. Это снижает плотность цифрового обратного тока в области плоскости, используемой в основном аналоговыми токами, и значительно уменьшает связь общего импеданса.

На относительно простых двухслойных платах 1960-х и 1970-х годов зазор между «земляной» плоскостью между аналоговыми и цифровыми цепями часто был эффективным способом устранения неприемлемых перекрестных помех из-за общей связи импеданса. К сожалению, это сработало настолько хорошо, что в конце концов люди пришли к выводу, что между цифровыми и аналоговыми цепями всегда должен быть зазор между заземляющими слоями. Так родилось правило проектирования, а дизайнеры плат любят правила проектирования. Пятьдесят лет спустя многие разработчики плат по-прежнему придерживаются этого правила проектирования, хотя оно уже не имеет смысла.На самом деле, лучшим правилом проектирования современных плат является отсутствие зазоров между аналоговыми и цифровыми цепями в плоскости заземления.

Чтобы проиллюстрировать, почему это так, рассмотрите схему платы на рис. 10. Она имеет те же компоненты, что и в предыдущем примере, и, как и в предыдущем примере, имеет зазор между плоскостью заземления между аналоговой и цифровой схемой. Однако в этом случае зазор окружает аналоговую схему с трех сторон.

Рис. 10. Ужасная схема смешанной сигнальной платы слева (а) и гораздо лучшая альтернативная схема справа (б).

График обратных токов, как это было сделано в предыдущем примере, иллюстрирует превосходную изоляцию между цифровыми и аналоговыми обратными токами. Но предыдущие графики обратных токов не учитывали все токи в плоскости. Обратите внимание, что имеются четыре цифровые дорожки, соединяющие цифро-аналоговый преобразователь с одним из цифровых компонентов. Эти сигналы также требуют обратных токов. Эти токи должны проходить от контакта заземления цифро-аналогового компонента к контакту заземления цифрового компонента.Раньше этот путь был коротким и несущественным, но теперь разрыв вынуждает эти токи разделять ту же область плоскости, что и аналоговые токи. Вместо того, чтобы улучшить ситуацию, этот разрыв потенциально может сделать ее намного хуже.

Правильное определение зазора между аналоговой и цифровой схемой имеет решающее значение. Часто было трудно определить правильное место для разрыва пятьдесят лет назад. В современных платах высокой плотности зазоры между плоскостями, как правило, являются неработоспособным и совершенно ненужным решением несуществующей проблемы.

Существует как минимум три причины, по которым в современных конструкциях плат нет необходимости в зазоре между заземляющими пластинами:

1. Цифровые и аналоговые сигналы работают на гораздо более высоких частотах, чем 50 лет назад. На частотах выше примерно 100 кГц обратные токи на заземляющем слое ограничиваются областями непосредственно под сигнальными дорожками. Поскольку они не расходятся по плоскости, зазоры на плоскости не улучшают изоляцию между цепями.

2. Даже на частотах кГц и ниже, , сопротивление заземляющих слоев печатной платы составляет менее 1 мОм/квадрат . Это означает, что «шумные» схемы, сбрасывающие ток в амперах на землю, способны индуцировать только милливольты (в худшем случае) напряжения в других цепях, находящихся в той же плоскости. Существует относительно немного ситуаций, когда такой уровень шумовой связи может быть проблемой.

3. В тех ситуациях, когда нельзя допустить миллиомную связь, гораздо лучше изолировать возврат на другом слое .Например, лучшим решением проблемы соединения в нашем предыдущем примере было отсутствие зазора между плоскостями. На рис. 10b показано, как возврат аналогового тока с использованием трассы на верхнем слое позволяет полностью избежать распространенной проблемы связи импеданса. В платах с большим количеством аналоговых и цифровых возвратов, которые должны быть изолированы на низких частотах, обычно необходимо соединить их на высоких частотах, чтобы предотвратить проблемы с излучаемыми помехами. Маршрутизация изолированных возвратов по соседним слоям значительно упрощает установление между ними хорошего высокочастотного соединения.

Обратите внимание, что дорожка возврата аналогового тока на рис. 10b соединена с плоскостью возврата цифрового тока одним переходным отверстием, расположенным рядом с контактом заземления D/A. Через переходное отверстие не проходят аналоговые или цифровые обратные токи. Его единственная функция состоит в том, чтобы гарантировать, что аналоговые и цифровые схемы имеют один и тот же опорный нулевой уровень напряжения. Другими словами, переходное отверстие является заземляющим проводником, тогда как плоскость и дорожка являются проводниками обратного тока.

Одноточечное и многоточечное заземление

Предположим, что аналоговая трасса обратного тока на рис. 10b имеет два сквозных соединения с плоскостью цифрового обратного тока, как показано на рис. 11.Теперь аналоговый обратный ток имеет два возможных пути. Он может вернуться по следу или может вернуться на плоскости. Ток будет разделяться в соответствии с сопротивлением каждого пути, позволяя значительному количеству аналогового тока возвращаться на плоскость. Аналогично, некоторый цифровой ток будет протекать по трассе возврата аналогового тока. Изоляция разрушается, и снова вводится связь по общему импедансу.

Рис. 11. Добавление второго соединения между двумя изолированными токоотводами может означать, что они больше не изолированы на низких частотах.

Вообще говоря, два пути обратного тока не изолированы на низких частотах, если они соединены более чем в одной точке. Переходное соединение на рисунке 10b является примером заземления в одной точке. Одноточечное заземление является важной концепцией ЭМС, хотя проектировщики часто неправильно понимают ее, поскольку не проводят должным образом различия между токоотводами и заземляющими проводниками.

Рис. 12. Заземление в одной точке.

На рис. 12 показана концепция одноточечного заземления.Изолированные цепи или системы подключаются к одной точке через нетоконесущие заземляющие проводники. На рис. 13 показана другая реализация, в которой заземляющие проводники соединяются более чем в одной точке, но все они по-прежнему относятся к одной точке. Одним из примеров этого является заземление в зданиях. Каждое заземленное устройство имеет выделенный проводной путь к электросети здания, но параллельные пути создаются сантехническими соединениями или изделиями, внешние металлические поверхности которых находятся в электрическом контакте.Подключение заземляющих проводников более чем в одной точке не снижает эффективность схемы заземления.

Рис. 13. Еще одна реализация одноточечного заземления.

Хотя одноточечное заземление является важной концепцией для обеспечения того, чтобы изолированные цепи имели одинаковое опорное значение нулевого напряжения, оно не работает, если по заземляющим проводникам проходят сигнальные или силовые токи. Например, на рисунке 14 средняя и правая цепи не изолированы.Токи, возвращающиеся от нагрузки к источнику средней цепи, теперь могут возвращаться через предназначенный синий проводник или проходить по дополнительному соединению с правой цепью и обратно в среднюю цепь через «одноточечное» заземление.

Рис. 14. Это НЕ одноточечное заземление.

Путь на Рисунке 14 от одноточечного соединения к среднему контуру, правому контуру и обратно к одноточечному соединению иногда называют контуром заземления.Заземляющие контуры часто считаются несовместимыми с заземлением в одной точке и часто упоминаются как источник общей связи импеданса; но это неправильно. На рис. 13 показан контур заземления, и это по-прежнему хорошая реализация заземления в одной точке. Контур заземления на рис. 14 включает сегмент, который вообще не заземлен. Синий проводник в средней цепи можно назвать «землей» на схеме платы, но это проводник обратного тока.

Как правило, контуры заземления подходят, если все проводники в контуре действительно являются проводниками заземления.Если один или несколько проводников в петле являются низкочастотными проводниками с обратным током, то все проводники в петле будут нести часть этого обратного тока. Это может облегчить связь по общему импедансу.

На рис. 15 показан еще один пример неправильного применения концепции заземления в одной точке. Этот пример был взят из инструкции производителя по применению, в которой клиентам рекомендуется компоновка драйвера трехфазного двигателя. Идея заключалась в том, чтобы обеспечить, чтобы все три фазы имели такое же опорное нулевое напряжение, как и двигатель.Реализация требовала вернуть все коммутационные токи и ток двигателя в одну и ту же точку.

Рис. 15. Одноточечный обратный ток (плохая идея).

Конечно, это не точечное заземление. Это текущая доходность в одной точке. Хотя все проводники помечены как заземление на схеме и на топологии платы, они не являются заземлением. Они являются проводниками обратного тока.

Отправка всех коммутационных токов в одну точку схемы в основном гарантирует, что индуктивность соединения будет выше, чем она была бы в противном случае.Это гарантирует, что будет высокий общий импеданс, а также взаимная индуктивность между фазами. Это также гарантирует, что ни одна из фаз или двигатель не будут иметь одинаковое опорное нулевое напряжение.

По сути, важно помнить, что заземление в одной точке является важной стратегией обеспечения того, чтобы изолированные цепи и устройства имели одинаковый опорный нулевой уровень напряжения. С другой стороны, обратные токи в одной точке часто являются основной причиной значительных проблем электромагнитной связи.

Рис. 16.Многоточечная земля.

Альтернативой стратегии одноточечного заземления является стратегия многоточечного заземления. Пример этого показан на рисунке 16. Вместо одной точки земля определяется локально. По сути, это концепция наземной структуры, описанная ранее.

Обычно в системах, использующих заземляющую структуру, цепи и модули, которые не изолированы от заземляющей конструкции, соединяются более чем в одной точке. Простой пример этого показан на рисунке 17.

Рис. 17. Гибридная стратегия заземления.

В этом случае соединение между средней и правой цепями позволяет низкочастотным обратным токам протекать по заземляющей конструкции. На этих частотах структуру правильнее было бы описать как структуру с возвратом тока. При разработке стратегии заземления важно понимать, что проводящая конструкция может выполнять функцию заземления на одних частотах и ​​функцию обратного тока на других.

Например, в автомобиле средняя и правая цепи на рис. 17 могут представлять модуль управления тормозами и датчик скорости вращения колеса соответственно. Каждый из них заземлен на раму транспортного средства, чтобы соответствовать требованиям по излучению и излучениям на высоких частотах, но ни один из модулей не позволяет высокочастотным токам возвращаться на раму. Так что на высоких частотах рама представляет собой многоточечную заземляющую структуру.

На более низких частотах критически важные коммуникации будут выполняться с использованием дифференциальных сигналов, чтобы не допустить токов сигналов в кадр (и токов кадров в сигналы).Однако основания питания не обязательно должны быть изолированы. Силовые токи, поступающие в модули по питающим 12-вольтовым проводам, возвращались бы к аккумулятору по всем доступным путям. Таким образом, на низких частотах (например, постоянный ток – кГц) рама представляет собой не заземляющую структуру, а структуру с возвратом тока. Силовой ток в амперах, протекающий по раме из-за одного модуля, может индуцировать 100 милливольт на заземлении других модулей, но на большинство модулей не повлияют сотни милливольт на очень низких частотах.

Предположим, схема слева на рис. 17 представляет собой распределение мощности на стартер двигателя внутреннего сгорания. Эта цепь может потреблять сотни ампер тока во время запуска двигателя. Возврат этих токов на раму транспортного средства может привести к неприемлемому уровню шума в модулях, использующих раму в качестве обратного проводника силового тока. В этом случае может быть принято решение изолировать обратку от стартера и соединить ее с рамой в одной точке.

Стратегии заземления

Возможно, самое важное, что нужно сделать в отношении стратегий заземления, будь то для ЭМС или безопасности, заключается в том, что разрабатываемый продукт должен иметь такое заземление. Проблемы обычно возникают, когда заземляющий проводник рассматривается как проводник с обратным током или проводники с обратным током рассматриваются как заземляющие проводники.

Надлежащие стратегии возврата тока обычно сосредоточены на обеспечении путей с низкой индуктивностью для высокочастотных токов и поддержании контроля над путями низкочастотных токов.

Надлежащие стратегии заземления сосредоточены на определении и защите источника нулевого напряжения для каждой цепи и системы.

Одним из методов отслеживания того, служат ли проводники в первую очередь для функции заземления или для функции возврата тока, является их соответствующая маркировка. Например, назовите соединение с заземляющей структурой «заземление шасси» или «Шасси-GND», но используйте термин «цифровой возврат» или «D-RTN» для обозначения плоскости на печатной плате, основной функцией которой является возврат цифровых токов. к их источнику.Половина успеха в разработке хорошей стратегии заземления заключается в том, чтобы правильно распознать и сохранить целостность истинных оснований.

Еще одним важным аспектом любой стратегии заземления является определение структуры заземления. На системном уровне наземной конструкцией всегда является металлический корпус или каркас, если таковой имеется. На уровне платы, если плата соединяется с рамой, заземление платы должно быть там, где происходит это соединение. Если рамы нет или нет близости к раме, заземление платы обычно должно быть определено на одном из контактов разъема (часто на входе питания 0 вольт).

Вообще говоря, все крупные металлические объекты (например, кабели, большие радиаторы, металлические опоры и т. д.) должны быть прикреплены к заземляющей конструкции. Если это невозможно, они должны быть достаточно изолированы от наземной конструкции, чтобы гарантировать отсутствие значительных нежелательных взаимодействий. Медицинские изделия и многие высоковольтные системы требуют строгой изоляции между рамой или шасси и любыми токоведущими цепями.