סוגי ומערכות הארקה TN-S, TN-C, TN-C-S, IT במתקני חשמל, הפצת מוליכים הארקה

הארקה היא מרכיב מרכזי באספקת חשמל בטוחה למבני תעשייה, אזרחים ומגורים. עקרון הפעולה מבוסס על הולכה של זרם חשמלי מהדיור הנמרץ של היחידה, מתקן חשמל, אינסטלציה או אלמנט מוליך אחר לאורך הנתיב של הקטן ביותר הִתנַגְדוּת.

הצורך והסוגים של מערכות הארקה

תפקידו העיקרי הוא להגן על אנשים ובעלי חיים מפני התחשמלות. בעת חישוב מעגלים חשמליים, ערך של 1,000 נלקח כאינדיקטור סטנדרטי להתנגדות של גוף האדם. אוהם (במציאות, מעל 3,000. אוֹם). התנגדות המעגל חייבת להיות גדולה מ-4 אוהם. במקרה זה, פעולתו של זרם חשמלי ממזערת תחושות לא נעימות לאדם בצורה של עקצוץ, ולגמרי יבטל השלכות שליליות חמורות על הגוף, כולל טראומטיות חמורות או קטלניות תוֹצָאָה.

הארקת מגן מתייחסת למבנים חשמליים מורכבים הזקוקים לניטור, בדיקה ומניעה מתמידים. תשומת לב מיוחדת מוקדשת לבדיקת רמת ההתנגדות.

הגנה על מתקנים חשמליים מפני הופעת מתח במקומות לא מתוכננים כתוצאה מהתמוטטות בידוד, הפרה של תרשים חיבור המעגל החשמלי מתבצעת הארקה או תת-מינו - הארקה.

1. הארקה משתמשת בעקרון של הפחתת הפרש הפוטנציאלים בין מוצר מוליך לבין האדמה עצמה לרמה בטוחה. כולל עיצובים מוליכים בודדים או מרובים. לרוב, מעגל מיוחד נוצר מהאלקטרודות, המותקן במקום בטוח. כבלים המונחים באדמה מובאים אליו מהמבנה.
2. אפס. זהו מעגל חשמלי שבו המתח מגוף המתקן החשמלי מופנה למרכזייה או למכשיר השנאי. בו, במקום מוליך הארקה מגן, משתמשים בליבת אפס עובדת. בניגוד להארקה, הארקה במהלך נפילות מתח פתאומיות (מגע של אדם בחוטים חשופים, גוף המכשיר, שהתברר באופן בלתי צפוי תחת מתח) גורם לקצר במעגל החשמלי עם קרע מיידי שלו דרך מפסקים הנקראים התקני ניתוק מגן (ZOU).

כאשר מפתחים מעגל חשמלי, לא ההתנגדות של אדם נלקחת בחשבון, אלא הערך המרבי של הזרם שהוא יכול לעבור בבטחה דרכו בעצמו. כאשר נוגעים במכשיר תחת מתח של 220 וולט, תדר של 50 הרץ, הזרם המרבי לא יעלה על 0.22 A. האינדיקטור 0.5 A הוא קטלני לבני אדם. אפס משמש בבניינים רב קומות, שכן יש קשיים ביצירת לולאות קרקע. בבניינים נמוכים ובמתקני תעשייה קטנים (סדנאות, בתי מלאכה, תחנות שירות) ניתנת עדיפות להארקה.

צורות של מבנים

הארקת מגן היא מעגל חשמלי מיוחד המחבר בתי מגורים ואלמנטים מוליכים אחרים של יחידות תעשייתיות וביתיות עם מבנה הארקה. בנוסף להבטחת בטיחותם של אנשים ובעלי חיים, יש צורך בהארקה כדי להגן על החפצים עצמם. כל מוטות הברקים סגורים למעגל הארקה משותף לבית. התקנה לא נכונה של המבנה מובילה לשריפות (20% מכלל השריפות). הארקה מונעת פעולת חירום של גנרטורים ויחידות אחרות. המרכיבים העיקריים של המעגל הם אלקטרודות הארקה. הם טבעיים ומלאכותיים

אלמנטים טבעיים

הנפוץ ביותר, שכן השימוש בהם יעיל מבחינה כלכלית. אלו כוללים:

• מוצרי מתכת או בטון מזוין למבנים תעשייתיים ואזרחיים, חוות, ציוד מעליות, צינורות מוליכים לכבלים. התנאי העיקרי הוא המגע שלהם עם הקרקע;
• צנרת, צינורות מוצרים, מערכות ביוב, עמודים, בורות מים שנחפרו באדמה, אביזרים, מערכות ניקוז. התנאי העיקרי הוא היעדר חומרים דליקים, נפיצים, דליקים;
• פסי רכבת, נדני כבל עופרת, יסודות של גשרי מתכת, מנהרות.

אלקטרודות הארקה מלאכותיות

נעשה שימוש בצינורות ומוטות פלדה. מוצרי נחושת יעילים יותר מכיוון שיש להם התנגדות נמוכה. עם זאת, המתכת משמשת לעתים רחוקות בשל עלותה הגבוהה. סגסוגות אלומיניום מיוחדות מחליפות פלדה. למעשה, מדובר בחומרים מרוכבים מורכבים בעלי חוזק מוגבר, גבוה פי 5 מאלה של מוצרי פלדה בגודל דומה. הם אינרטיים להשפעות של סביבה אגרסיבית, אינם נלחמים, אינם יוצרים תנאים להתפתחות מיקרואורגניזמים (עובש, פטריות). הם מוליכים זרם חשמלי היטב.

גורמים המשפיעים על בחירת המערכת

הארקה היא תכונה חובה לפעולה של צרכני חשמל, ללא קשר לכוחם ולמטרתם הפונקציונלית. הם יכולים להיות מיוצגים על ידי מתקנים תעשייתיים גדולים, כלי מכונות, מנועים חשמליים, מנגנוני הרמה, מנופים או מכשירי חשמל ביתיים: מקררים, מכונות כביסה, מכונות קפה, מכונות גילוח חשמליות. עקרון הארקה למערכות זהה. בטיחות העבודה איתם מוסדרת בבירור על ידי "כללים להתקנת מתקני חשמל" (PUE).

המסמך מדגיש כי המדד העיקרי המאפיין את נכונות ואיכות התכנון וההתקנה של הארקה הוא ההתנגדות של המעגל כולו. הנוסחה להגדרתו מורכבת. זה חייב לקחת בחשבון גורמים רבים, כולל סוג הקרקע, החומר של האלמנטים המבניים של המבנה, אזור האינטראקציה של המכשיר עם האדמה, החתך של הכבל המחבר, תכונות המוליכות של הליבה.

מידע כללי וייעוד

במסמכים רגולטוריים, ניתנים אינדיקטורים עיצוביים בסיסיים למערכות עם מוליכים הארקה מלאכותית. עבור אלקטרודות טבעיות, זה כמעט בלתי אפשרי לחשב זרמי פיזור, התנגדות ואינדיקטורים אחרים. הם אינדיבידואליים לכל מקרה ספציפי.

כל מערכות הארקה מלאכותיות מסווגות באמצעות ייעודי אותיות. הם מאושרים על ידי הנציבות האלקטרוטכנית הבינלאומית ומשמשים ב-PUE. האות T (מהצרפתית terre - ground) פירושה קרקע, I (isole) - בידוד, N (neute) - חיבור עם חוט ניטרלי, C (משולב) - שילוב של חוטים פונקציונליים ונייטרליים, S (מופרד) - הפרדה של אלה חוטים.

מערכת TN משמשת לחיבור עיוור של האפס של השנאי או לוח החשמל לאדמה. הנייטרלי חיוני לתגובה המהירה של ממסר ההגנה. מוליכים פונקציונליים ומגנים של חיבורי כבלים מחוברים אליו.

אלמנטים מוליכים של צרכני חשמל: תאים, מסכים, שקעים, מתגים מחוברים לחוט נייטרלי יחיד במגע עם הנייטרלי. בנוסף למקור מוצק, נעשה שימוש בסכימות הארקה עם ניטרליות מבודדות (מערכות IT).

סוגי הארקה במתקני חשמל

בפרקטיקה של חשמל ביתי וזרים, מערכות ההארקה הבאות הפכו נפוצות.

מערכת TN-S

מעגל בטיחות רשת חשמלי אמין במיוחד. מספק הגנה איכותית לאדם מפני התחשמלות. הוא אינו מושפע מרטט בתדר גבוה של מכונות גילוח חשמליות, מקדחות, שואבי אבק, מכונות כביסה, מכשירי עיסוי חשמליים. המערכת אינה צריכה לבדוק לעתים קרובות את לולאות הקרקע.

הרעיון המרכזי של השיטה הוא שמוליך נייטרלי משולב מורכב PEN המחובר לנייטרלי משמש להגנה. בכניסה. PEN מחולק לאפס מגן PE ו-N עובד אפס. המערכת מאבדת את תכונות ההגנה שלה אם ה-PEN ניזוק בקטע מתחנת המשנה ועד לכניסה לבניין. לכן, מסמכים רגולטוריים דורשים שימוש באמצעים נוספים לשיפור הבטיחות התפעולית של המנצח.

מערכת TN-C

הנפוץ ביותר, אך פוחת בהדרגה בפופולריות עקב התיישנות. מעגל ההארקה נעשה בתחנת משנה שנאי. הליבה האפסית מהמעגל לצרכן מסופקת באמצעות חוט PEN יחיד. עם אספקת חשמל חד פאזי של המבנה, נעשה שימוש בחיווט חשמלי דו-חוטי (פאזה ואפס). עם תלת פאזי - ארבע ליבות (3 פאזות ואפס). שקעים אינם מוארקים.

האפשרות היחידה קשורה לשימוש הארקה הגנה על בני אדם ובעלי חיים מפני התחשמלות קיימת, אך אינה אמינה. הפופולריות של המערכת נובעת מהקלות ההתקנה שלה. התקנת מערכת TN-C במבנים ובתים בהקמה אסורה.

מערכת TN-C-S

משודרג מסוג TN-C. מאפיין ייחודי הוא שמוליך ה-PEN בדרכו לצרכן מחולק לשני מרכיבים: ליבת N אפס ואפס PE מגן. בדרך כלל פעולה זו מתבצעת במתג (פאנל חשמלי), שבו מותקנים פסי אפס ומגן מגן. הם מחוברים על ידי מגשר. האוטובוס המגן מחובר ללולאת הארקה.

עם חיווט חד פאזי, כבל עם שלוש ליבות (פאזה, אפס והגנה) כלול בדירה או בבית פרטי. עבור תלת פאזי, כבל חמש ליבות (3 פאזות, N ו-PE). זה מאפשר התקנה של שקעים עם מסופי הארקה. מוליך המגן מבטיח את בטיחותם של מתקנים חשמליים.

עבודת האפס משמשת להעברת חשמל לצרכן. ל-TN-C-S יש סיכויים טובים לשימוש במדינות חבר העמים, שכן בעלי בתים רבים, מסיבות כלכליות, אינם יכולים להתקין את TN-S.

מערכת IT

תוכנית מיושנת, אבל לא מיושנת. הוא משמש בתנאים הדורשים אבטחה מוגברת של אספקת החשמל: מכרות, מכרות, כימיקלים, מפעלי עיבוד גז. הצטברות או שחרור פתאומי של גזים דליקים אפשריים במפעלים אלו. הארקה עם ניטרלי מבודד מבטלת ניצוצות.

הם משמשים בדרך כלל ברשתות עם מתחים של עד 1,000. V. המאפיין העיקרי הוא היעדר הבדל פוטנציאלי בין משטחים מוליכים לבין הארקה מקומית. זרמים נמוכים מאפשרים להתקנה להמשיך לפעול עם הארקה חד פאזית.

אבל המערכת הכוללת לא מאוד אמינה. התקני הגנת זרם סטנדרטיים (OCP) אינם ניתנים ליישום בו. תוכניות בטיחות הן מורכבות ודורשות מעורבות מתמדת של המפעיל.

מערכות הארקה TN-C-S ובעיקר TN-S יעילות ביותר. PUE בלבד הם מותרים להתקנה במתקנים תעשייתיים ובמשקי בית פרטיים. שאר הסכימות עם נייטרלי מבוסס מוצק משמשות כתופעות שיוריות. המשאבים התפעוליים שלהם קטנים.

הסיכון להתמוטטות בידוד או תקלה אחרת גבוהה. זה עולה עם הגדלת עומס הזרם מהצרכנים. חימום חשמלי, משאבות, מכונות חשמליות ומתקנים הופכים נפוצים יותר ויותר. במגזר הפרטי נעשה שימוש בחשמל לעסקים קטנים ובינוניים (חוות חקלאיות, מיני מפעלים לייצור חומרי בניין, תחנות שירות). דרישות גבוהות יותר מוטלות על הארקה. יש לתת עדיפות למערכות מלאכותיות, שכן הנורמות בהן מוסדרות בבירור.