Процесс заземления заключается в подключении металлических частей, не находящихся под напряжением, к заземленному нейтральному проводу 3-фазного источника питания. Также используется заземленная розетка 1-фазного генератора. Заземление используется для того, чтобы вызвать короткое замыкание в случае пробоя изоляционного слоя или проникновения тока в ненагруженную часть оборудования. Короткое замыкание вызывает срабатывание автоматического выключателя, перегорание предохранителей или срабатывание других защит. Заземление используется в электроустановках с незаземленной нейтральной точкой.
Основные различия между заземлением и заземляющим устройством
Наиболее важным требованием к любому электроприбору является безопасность использования. Это особенно актуально для оборудования, контактирующего с водой. Без дополнительной защиты даже незначительная проблема с проводкой (прогорание через слой изоляции, пробой между катушками двигателя) опасна. На корпусе поврежденного устройства возникает электрический потенциал. В этом случае человек или животное, прикоснувшиеся к корпусу, могут быть поражены током. Чтобы избежать этого, были разработаны защитные меры, такие как заземление.
Искусственно созданный контакт между электроустановкой и землей называется заземлением. Его цель – снизить напряжение на корпусе электроприбора до безопасного для живых существ уровня. При этом большая часть тока рассеивается на землю. Чтобы система заземления работала эффективно, ее сопротивление должно быть значительно ниже, чем у остальной части цепи. Это требование обусловлено свойствами электрического тока, который всегда выбирает наименьшее сопротивление на своем пути.
Предостережение. Заземление используется только в электрических сетях с изолированной нейтралью.
При использовании системы заземления с относительно высоким сопротивлением ток короткого замыкания иногда недостаточен для срабатывания защитных устройств. Поэтому другой задачей системы заземления является увеличение тока короткого замыкания.
Типы заземляющих устройств:
- Молниезащита. Обратные импульсные токи, поступающие в систему в результате ударов молнии. Используется в молниеотводах и разрядниках.
- Эксплуатационные. Предназначены для поддержания нормальной работы электроустановок. Используется как в нормальных, так и в аварийных ситуациях.
- Защитная. Для защиты людей и животных от поражения электрическим током, вызванного обрывом фазных проводников.
Технические варианты систем заземления
Существует несколько схем подключения с различными типами защитных и рабочих проводников:
Тип заземления обозначается первой буквой в обозначении:
- I – токоведущие части не касаются заземления;
- T – нейтральная точка источника питания заземлена.
Способ заземления открытых проводников обозначается второй буквой:
- N – прямой контакт между точкой заземления и источником питания;
- T – прямой контакт с точкой заземления.
После тире следуют буквы, указывающие на способ эксплуатации защитного PE-проводника и проводника рабочей нейтрали N:
S – работа проводников обеспечивается одним PEN-проводником;
C – имеется несколько проводников.
Система TN
Система TN включает в себя подсистемы TN-C, TN-S и TN-C-S. Самая старая из этих подсистем, TN-C, используется в 3-фазных четырехпроводных сетях и 1-фазных двухпроводных сетях. Такие сети обычно встречаются в старых зданиях. Несмотря на свою простоту и относительную дешевизну, она не обеспечивает достаточного уровня безопасности и поэтому не подходит для новых зданий.
Подсистема TN-C-S используется при реконструкции старых зданий. Она важна там, где сервисный и защитный проводник соединяются в точке входа. Использование TN-C-S необходимо при преобразовании системы, когда в старом здании устанавливается компьютерное или телекоммуникационное оборудование. Это переходный тип между TN-C и современной подсистемой TN-S. TN-C-S – это относительно безопасная и доступная система заземления.
Отличие подсистемы TN-S от других типов заключается в расположении рабочего и нейтрального проводников. Они устанавливаются отдельно, а защитный проводник PE соединяет все проводящие части электрической системы. Чтобы избежать дублирования, создается трансформаторная подстанция, оснащенная первичным заземлением. Дополнительным преимуществом трансформаторной станции является то, что длина кабеля, идущего от кабельного ввода электроприбора до заземляющего проводника, может быть уменьшена.
Что такое заземление
Заземление – Метод защиты пользователя от поражения электрическим током при подаче напряжения на корпус электроприбора в результате аварии. Заземление – это соединение корпуса электроустановки или электроприбора с землей.
Заземление осуществляется с помощью заземлителя. Оно состоит из заземлителя и заземляющего электрода. Заземляющий электрод находится непосредственно в земле. Заземляющий электрод подключается к любой точке установки или сети.
На рисунке провод заземления (PE) подключен к заземляющему электроду и к рабочей нейтрали (N).
Существует несколько систем заземления:
- Система TN с описанными выше схемами TN-C, TN-S и TN-CS. В этих системах нейтральный проводник заземлен сплошным образом.
- Система TT. Токопроводящие части установки и нейтральный проводник заземлены по отдельности.
- Система IT. Токопроводящие части установки заземлены, нулевой проводник не заземлен.
Если произойдет авария и электричество попадет в корпус, предохранители сработают под воздействием земли. Если предохранители не сработают, большая часть электричества уйдет в землю. Это защищает людей от опасного для жизни поражения электрическим током.
Заземление используется в промышленности и в быту.
Читайте также: Заземление электрических розеток дома и на даче
В чем практическая разница между заземлением и заземлителем?
Как уже упоминалось выше, основная функция заземления и заземляющего устройства – защита человека от поражения электрическим током при повреждении изоляции и подаче напряжения на корпус электроприбора или электроустановки. Эти методы защиты работают по-разному.
Обозначение заземления на электрических схемах и электрооборудовании
При использовании заземления пробой изоляции и приложение тока к корпусу вызывает короткое замыкание. Чтобы заземление защищало людей от поражения электрическим током, предохранитель должен работать.
Заземление защищает людей от поражения электрическим током более надежным способом. Если произойдет пробой изоляции и на корпус будет подан ток, сработает предохранитель и напряжение будет отключено. Если предохранитель не сработает и человек прикоснется к корпусу, заземление отведет большую часть тока на землю.
Заземление обеспечивает двойную защиту от поражения электрическим током.
Заземление имеет еще одно важное отличие от заземления. Помимо функции защиты или предотвращения электротравмы, оно снимает электрический потенциал с корпуса электрооборудования. Это необходимо для нормальной работы чувствительного оборудования, такого как измерительные приборы, микрофоны, динамики и т.д.
Читайте также: Что нужно знать об электропроводке и использовании электроприборов в ванной комнате
Схема электропроводки
Как упоминалось выше, заземление основано на индуцировании короткого замыкания, когда фаза достигает металлического корпуса электроустановки, который соединен с землей. При увеличении тока подключается защитный механизм, который отключает электропитание.
Согласно правилам устройства электроустановок, если линия неисправна, она должна быть автоматически отключена. Время отключения регулируется до 0,4 секунды (для сети 380/220 В). Для отключения используются специальные кабели. Например, в случае однофазной проводки используется третий провод кабеля.
Важно, чтобы петля фаза-ноль имела низкое сопротивление для обеспечения правильного заземления. Это обеспечит срабатывание защиты в требуемое время.
Заземление должно выполняться только квалифицированным электриком.
На схеме ниже показано, как работает система:
Область применения
Защитное заземление используется в четырехпроводных установках мощностью до 1 кВт в следующих случаях:
- В установках с незаземленной нейтральной точкой в сетях TN-C-S, TN-C, TN-S с проводниками типа N, PE, PEN;
- в сетях постоянного тока с заземленной центральной нейтральной точкой;
- в сетях переменного тока с тремя фазами и заземленной нейтралью (220/127, 660/380, 380/220).
Сети 380/220 допустимы во всех конструкциях, где заземление электроустановок обязательно. Нет необходимости подключать заземление в жилых помещениях с сухими полами.
Электрооборудование 220/127 используется в специализированных помещениях, где существует повышенный риск поражения электрическим током. Такая защита необходима для использования на открытом воздухе, где требуется заземление металлических конструкций, к которым могут прикасаться рабочие.
Экранирование
Теперь перейдем к вопросу заземления. Согласно определению этого термина, заземление – это преднамеренное соединение токопроводящих, но не находящихся под напряжением частей приборов и оборудования с глухой нейтральной точкой (трехфазные трансформаторы), отводом источника питания (однофазный трансформатор), средней точкой источника постоянного тока.
Это означает, что корпус любого оборудования, подключенного к электросети, должен быть дополнительно подключен к нейтральной точке источника питания.
В случае систем TT и IT заземление не применяется, так как для заземления нагрузок используется отдельный контур.
Читайте также:
Что такое автоматический выключатель остаточного тока, для чего он нужен, схемы и как его подключить
Проводник защитной нейтрали (PE) используется для формирования нейтрального провода, который подключается к нейтральному проводу источника.
Но ПУЭ тут же поясняет, что рабочий проводник (N) может использоваться и как защитный, а значит, PEN-проводник также может быть использован для формирования нейтрального проводника.
В чем же разница?
Получается, что заземление, по сути, такое же, как и заземление, выполняемое системой TN, но при более детальном рассмотрении между ними есть различия.
Первое заключается в том, что в случае заземления подключенный нейтральный проводник PEN (системы TN-C и TN-C-S) и проводник PE (система TN-S) выступают в качестве посредника между оборудованием и контуром заземления трансформатора.
Это означает, что существует источник питания, рядом с которым закопан контур, и вместе они соединены.
Проводка от источника идет к потребителю (помещению), где разветвляется для обеспечения питания всех приборов и оборудования.
Для заземления этих устройств (для защиты) используется та же проводка, а именно нулевые проводники и цепь трансформатора.
Читайте также:
Две фазы в розетке, причины и что делать, решение проблемы
С другой стороны, заземление подключается не к контуру, а непосредственно к нейтральному проводу трансформатора.
А поскольку в обоих случаях используется один и тот же проводник – нейтральный (при соединении – PEN-проводник, при разделении – PE-проводник), то заземление и выравнивание потенциалов конструктивно одинаковы.
Во-вторых, каждый из них работает по-разному, хотя структура одна и та же.
В случае заземления, если на оголенных участках сети появляется опасный потенциал, он отводится на землю через высокоомный контур заземления.
С другой стороны, заземление работает прямо противоположным образом. Когда фаза соприкасается с землей, подключенной к нейтральному проводнику, ток резко возрастает из-за низкого сопротивления, т.е. возникает короткое замыкание, которое приводит к срабатыванию автоматических выключателей, устройств остаточного тока или расплавлению предохранителей.