Die meisten Elektrogeräte können ohne vorherige Erdung nicht verwendet werden. Dieses mehrstufige Verfahren erfordert eine sorgfältige Vorbereitung. Im Zuge dieser Vorbereitung muss die Erdungsvorrichtung berechnet werden, um Fehler bei der Auswahl und Installation der Erdungsstruktur zu vermeiden.
Inhalt
- Die Notwendigkeit der Erdung
- Arten von Erdungsstrukturen
- Widerstandsberechnung
Die Notwendigkeit der Erdung
Trotz ihrer Bedeutung ist die Berechnung der Schutzerdung und deren Installation seit relativ kurzer Zeit obligatorisch. Vor einigen Jahrzehnten gab es bei der Stromversorgung von Holzwohngebäuden nur einen Nulldraht und Phase während der Produktion, um die Sicherheit zu gewährleisten, wurden bereits Erdung und Neutralisierung verwendet Ausrüstung. Diese Prozesse basieren auf dem Konzept der Neutralität.
Dieser Begriff ist in der Elektrotechnik üblich, um den Konvergenzort von drei durch einen Stern verbundenen Phasen zu bezeichnen. Zusammen mit dem Erdungspunkt bildet dieser Punkt den fest geerdeten Neutralleiter des Transformators. Um elektrische Geräte zu erden, müssen sie über eine speziell geschweißte Sammelschiene mit dem Neutralleiter verbunden werden. Für Erdungsgeräte
der Neutralleiter muss mit dem Nullbus verbunden sein.
In Wohn- und öffentlichen Gebäuden werden heute Wasser-, Abwasser-, Gasleitungen sowie Verteilerschaltanlagen geerdet. Die Schutzerdung wird durch die Verbindung mit dem Erdmetall, nicht leitenden Strukturen, die mit Strom versorgt werden können, hergestellt. Es wird für Netzwerke benötigt:
- Wechselstrom - bei einer Spannung von 380 V.
- Gleichstrom - bei einer Spannung von 440 V.
In Außenanlagen und Räumen mit erhöhter Gefahr werden Erdungskonstruktionen bei Spannungen über 42 V für Wechselstrom und über 110 V für Gleichstrom installiert. Explosionsgefährdete Räume sind auf jeder Spannungsebene geerdet.
Arten von Erdungsstrukturen
Die Berechnung der Erdung sollte unter Berücksichtigung des Standorts erfolgen. Am Standort kann die Erdungsstruktur sein:
- Tragbar. Der Erdungsschalter wird außerhalb des Bereichs installiert, in dem sich Geräte befinden, die die elektrische Ladung ableiten müssen.
- Kontur. Die Elektroden werden entlang der Kontur des Bereichs mit dem Gerät sowie innerhalb desselben platziert.
Die Erdung von Geräten in geschlossenen Räumen erfolgt durch Verlegen spezieller Leitungen zum Verlegen von Drähten. Wenn sich die elektrische Ausrüstung im Freien befindet, keine Notwendigkeit, Autobahnen auszurüsten, können die Gerätegehäuse über ein Kabel direkt mit der Erdungsschleife verbunden werden.
Als Hauptteile in den Stromkreisen können natürliche und künstliche Erdungselektroden verwendet werden. Der erste Typ umfasst:
-
Metallkörper von Gebäuden, die mit dem Boden verbunden sind; - Bleimäntel von Kabeln, Brunnen, Brunnen;
- unterirdische Metallkommunikation (ausgenommen Rohre von Heizungsleitungen und Autobahnen für explosive und brennbare Stoffe).
Um die Ladung von Schaltanlagen und Umspannwerken auf natürliche Weise abzuleiten, werden meist die Stützen von Ableitungsfreileitungen verwendet. Blitzschutzkabel dienen in solchen Fällen als Verbindungselemente.
Wenn die Möglichkeit der Verwendung natürlicher Erdungselemente fehlt oder nicht das gewünschte Ergebnis liefert, werden sie durch Winkelstahlstangen, Stahlrohre oder Stahlstangen ersetzt.
Alle künstlichen Erdungselektroden müssen bestimmte Abmessungen haben, die bei der Berechnung der Erdschleife berücksichtigt werden sollten. Andernfalls wird ihre Verwendung keine Ergebnisse bringen.
Widerstandsberechnung
Die korrekte Berechnung der Schutzerdung besteht darin, den aktuellen Ausbreitungswiderstand (Rz) genau zu bestimmen, der von vielen Faktoren abhängt (Bodenfeuchte und -dichte, Salzgehalt, Konstruktionsmerkmale der Erdungsvorrichtung, Durchmesser und Eintauchtiefe der angeschlossenen Drähte usw.).
Der Betrieb der Erdschleife ist durch Schrittspannung und Berührungsspannung gekennzeichnet. Damit der Betrieb elektrischer Geräte für den Menschen sicher ist, dürfen diese Parameter die festgelegten Werte nicht überschreiten.
Ihre Verringerung wird erreicht, indem der Widerstand gegen die Stromausbreitung verringert wird. Das Ergebnis einer solchen Abnahme ist eine Abnahme des Stroms, der bei einem Unfall durch den menschlichen Körper fließt.
Bei der Berechnung der Erdung muss ein so wichtiger Indikator wie der Bodenwiderstand berücksichtigt werden. Anhand der PUE-Tabelle können Sie diese für verschiedene Bodenarten erkennen:
- Sand mit unterschiedlichem Grundwasservorkommen.
- Wassergesättigter sandiger Lehm (lamellar und flüssig).
- Plastik und halbfester Ton.
- Lehm.
-
Torf. - Gartenland.
- Chernozem.
- Steuermann.
- Granit.
- Harte Kohle.
- Mela.
- Tonmergel.
- Poröser Kalkstein.
Alle in der Tabelle aufgeführten Bodenarten unterscheiden sich in unterschiedlichen Feuchtigkeitsgraden, was sich auch auf den Endwert des aktuellen Streuwiderstandes auswirkt. Zur genauen Bestimmung wird der spezifische Widerstand mit dem Saisonalitätskoeffizienten multipliziert. Dieser Wert hängt von der niedrigsten Temperatur und der Positionierung der Elektroden (vertikal oder horizontal) ab.
Um den Ausbreitungswiderstand (Rz) zu berechnen, müssen neben dem Bodenwiderstand (ρ) die Länge der Elektrode (l), der Durchmesser des Stabes (d) und die Tiefe der Lage der Mitte bekannt sein Punkt des Masseelektrodensystems (h). Die Beziehung zwischen diesen Werten spiegelt sich in der Formel Rz = ρ / 2πl ∙ (ln (2l / d) + 0,5ln ((4h + l) / (4h-l)) wider.
Wenn die Basis der Erdungsanlage von oben geschweißte vertikale Elektroden (n) sind, ist die Verwendung zweckmäßiger die Formel Rn = Rz / (n Nachbar). Es ist auch leicht, es in einer speziellen Tabelle zu finden.
Unabhängig von der gewählten Formel sollte bei der Berechnung der Schutzerdung der normierte Widerstand der Erdungselektrode berücksichtigt werden (für ein Privathaus, Quelle Strom- oder Umspannwerk), die Abmessungen der Hauptbauteile und Verbindungselemente sowie die Anzahl und Art des Anschließens von Elektroden (in Reihe oder in Form eines geschlossenen) Kontur).
Die Berechnung der Erdschleife ist nur sinnvoll, wenn künstliche Elemente als Erdungselektroden verwendet werden. Es gibt keine Formeln, um den Widerstand von natürlichen Erdungselektroden zu bestimmen.
