Заземление электрических сетей


Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

 

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» - комбинированный и раздельный.

  • T — заземление.
  • N — подключение к нейтрали.
  • I — изолирование.
  • C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
  • S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

 

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

  • N — функциональный «ноль»;
  • PE — защитный «ноль»;
  • PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» - ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

 

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

 

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное - жизнь человека.

 


Смотрите также:


Смотрите также:

Общие сведения об электрическом заземлении и принципах его работы

Что такое электрическое заземление?

Электрическое заземление - это резервный путь, по которому ток течет обратно в землю, если есть неисправность в системе электропроводки. Он обеспечивает физическое соединение между землей и электрическим оборудованием и приборами в вашем доме.

Электроэнергия в системе электропроводки жилого дома состоит из электронов, протекающих по металлическим проводам цепи, и это электричество всегда ищет кратчайший путь к земле.Итак, если есть проблема с нейтральным проводом, заземление вашей электрической системы обеспечит прямой путь к земле и предотвратит скачки напряжения, которые могут привести к поражению электрическим током.

Как работает электрическое заземление?

В электрической цепи есть активный провод, который подает питание, нейтральный провод, который передает этот ток обратно, и «заземляющий провод», который обеспечивает дополнительный путь для электрического тока, который безопасно возвращается в землю, не создавая опасности для кого-либо. в случае короткого замыкания.Медный проводник подсоединяется от металлического стержня системы электропроводки к набору клемм для заземления в сервисной панели.

Если в системе электропроводки используются электрические кабели, покрытые металлом, то металл обычно служит заземляющим проводом между розетками и сервисной панелью. Однако если в системах электропроводки используется кабель в пластиковой оболочке, то для заземления используется дополнительный провод. Электричество всегда ищет кратчайший путь к земле, поэтому, если есть какая-либо проблема, когда нейтральный провод оборван или прерван, именно заземляющий провод обеспечивает прямой путь к земле.Это прямое физическое соединение позволяет земле действовать как путь наименьшего сопротивления и предотвращать превращение прибора или человека в кратчайший путь.

Важность электрического заземления

  • Защищает от электрических перегрузок

    Время от времени вы можете испытывать скачки напряжения или подвергаться воздействию молнии в экстремальных погодных условиях. Эти события могут вызвать опасно высокий уровень электричества, который может полностью повредить ваши электрические приборы.При заземлении электрической системы все лишнее электричество будет уходить в землю вместо того, чтобы поджаривать подключенные к системе приборы. Техника будет в безопасности и защищена от больших скачков напряжения.

  • Стабилизирует уровни напряжения

    Когда вы заземляете электрическую систему, вам легче распределять нужное количество энергии в нужных местах. Это гарантирует, что цепи не будут перегружены ни в какой момент и не выйдут из строя в результате этого.Землю можно рассматривать как общую точку отсчета для источников напряжения в любой электрической системе. Это помогает обеспечить стабильные уровни напряжения во всей электрической системе.

  • Заземление проводит с наименьшим сопротивлением

    Одна из основных причин, по которой вы должны заземлять свои электроприборы, заключается в том, что земля является отличным проводником и может проводить все избыточное электричество с наименьшим сопротивлением. Когда вы заземляете электрическую систему и подключаете ее к земле, это означает, что вы даете избытку электричества идти куда-то без сопротивления, а не через вас или ваши приборы.

  • Предотвращает серьезные повреждения и смерть

    Если вы не заземлите электрическую систему, вы подвергнете свои приборы и даже свою жизнь большому риску. Когда через какое-либо устройство проходит высокое электричество, оно поджаривается и не подлежит ремонту. Чрезмерное количество электричества может даже вызвать пожар, подвергнув опасности ваше имущество и жизнь ваших близких.

Определение, заземлен ли ток

Вы можете проверить, предназначен ли электрический прибор для заземления или нет.Если устройство оборудовано трехжильным шнуром и трехконтактной вилкой, то третий провод и контакт будут обеспечивать соединение с заземлением между металлическим корпусом устройства и заземлением системы электропроводки.

Чтобы проверить, заземлена ли электрическая система, проверив электрические розетки. Если в розетке три контакта, то в вашей системе должно быть три провода, один из которых будет заземляющим. Чтобы убедиться, происходит ли ток заземления, вы можете выполнить тест на электрическое заземление, как указано ниже.

Проверка электрического заземления

Вы можете следовать этому контрольному списку из 5 шагов, используя устройство для проверки розеток, с полной осторожностью при проверке электрического заземления:

Шаг 1 - Первый признак правильного электрического заземления - это ваша розетка. Если это трехконтактная розетка с U-образным пазом, то можно смело заключить, что это компонент заземления.

Шаг 2 - Вставьте красный щуп тестера цепей в меньший паз розетки.Эта розетка представляет собой горячий провод, который подает питание на ваши приборы.

Шаг 3 - Вставьте черный щуп в большую прорезь розетки, которая является нейтральной. Это завершит вашу схему.

Шаг 4 - Проверьте световой индикатор. Он загорится, если розетка заземлена, и если она не загорится, поменяйте местами черный и красный щупы. Если индикатор не отображается ни в одном тесте на электрическое заземление, значит, розетка не заземлена и ее использование небезопасно.

Шаг 5 - Повторите все 4 шага во всех розетках вашего дома, чтобы убедиться, что каждая розетка надежно заземлена. В большинстве старых домов был проведен большой ремонт и ремонт, поэтому не все торговые точки могли быть переделаны.

Испытание электрического заземления очень важно для повышения уровня электробезопасности в вашем существующем жилом помещении и гарантирует, что все ваши электрические установки безопасны и остаются безопасными в течение всего срока их службы.

Не используйте трехконтактную розетку с неисправной проводкой, так как это может вызвать пожар.Вызовите сертифицированного электрика и немедленно устраните проблему. У нас есть обширный инвентарь предохранительных выключателей, электропитания и материалов, которые могут значительно снизить риск коротких замыканий и пожаров. Позвоните нам по телефону (800) 458-9600 и поговорите напрямую с нашими специалистами по продажам.

D&F Liquidators обслуживает потребности в строительных материалах для электротехники более 30 лет. Это международная клиринговая палата площадью 180 000 квадратных метров, расположенная в Хейворде, Калифорния.Он хранит обширный инвентарь электрических разъемов, фитингов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводов, предохранительных выключателей и т. Д. Он закупает свои электрические материалы у ведущих компаний по всему миру. Компания также ведет обширный инвентарь взрывозащищенной продукции и современных решений в области электрического освещения. Поскольку компания D&F закупает материалы оптом, она занимает уникальное положение, предлагая конкурентоспособную структуру цен. Кроме того, он может удовлетворить самые взыскательные запросы и отгрузить материал в тот же день.

.

Электрическое заземление - методы и типы заземления

Электрическое заземление - компоненты, методы и типы заземления - Установка электрического заземления

Электрическое заземление, заземление, методы заземления, типы заземления, компоненты заземления и его характеристики Что касается электрического заземления для электрических установок.

Что такое электрическое заземление?

Для соединения металлических (проводящих) частей электрического прибора или установок с землей (землей) называется Заземление или Заземление .

Другими словами, соединение металлических частей электрических машин и устройств с пластиной заземления или заземляющим электродом (который находится во влажной земле) через толстый проводящий провод (который имеет очень низкое сопротивление) в целях безопасности известен как Заземление .

«Заземление», скорее, означает подключение части электрического оборудования, такой как металлическое покрытие, клемма заземления розеток, опорные провода, которые не проводят ток на землю.Заземление можно назвать соединением нейтральной точки системы электроснабжения с землей, чтобы избежать или минимизировать опасность во время разряда электрической энергии.

Полезно знать

Разница между заземлением, заземлением и соединением

Позвольте мне устранить путаницу между заземлением, заземлением и соединением.

Заземление и Заземление - это те же термины, которые используются для заземления. Заземление - это обычно слово , используемое для заземления в стандартах Северной Америки , таких как IEEE, NEC, ANSI и UL и т. Д., В то время как Заземление используется в европейских стандартах , странах Содружества и Великобритании, таких как IS и IEC и т. Д.

Слово Соединение используется для соединения двух проводов (а также проводов, труб или приборов вместе. Соединение известно как соединение металлических частей различных машин, которые, как считается, не пропускают электрический ток при нормальной работе. машин, чтобы вывести их на одинаковый уровень электрического потенциала.

Почему важно заземление?

Основная цель заземления состоит в том, чтобы избежать или минимизировать опасность поражения электрическим током, пожара из-за утечки тока на землю по нежелательному пути и гарантировать, что потенциал токоведущего проводника не поднимется относительно земли, чем это предусмотрено. изоляция.

Когда металлическая часть электроприборов (части, которые могут проводить или пропускать электрический ток) вступает в контакт с проводом под напряжением, возможно, из-за неисправности установки или повреждения изоляции кабеля, металл заряжается и статический заряд накапливается на это .Если человек прикоснется к такому заряженному металлу , получится сильный шок.

Чтобы избежать таких случаев, системы электропитания и части приборов должны быть заземлены, чтобы переносить заряд непосредственно на землю. Вот почему нам необходимо электрическое заземление или заземление в электрических установках.

Ниже приведены основные потребности заземления.

  • Для защиты жизни людей, а также обеспечения безопасности электрических устройств и приборов от тока утечки.
  • Для поддержания постоянного напряжения в исправной фазе (при отказе какой-либо одной фазы).
  • Для защиты электрических систем и зданий от освещения.
  • Для выполнения функций обратного проводника в системе электрической тяги и связи.
  • Во избежание риска возгорания в электрических установках.
Различные термины, используемые в электрическом заземлении
  • Земля: Надлежащее соединение между электрическими установками через проводник с заглубленной пластиной в земле известно как Земля.
  • Заземленный: Когда электрическое устройство, прибор или системы электропроводки соединены с землей через заземляющий электрод, это называется заземленным устройством или просто «заземленным».
  • С твердым заземлением: Когда электрическое устройство, прибор или электрическая установка подключаются к заземляющему электроду без предохранителя, прерывателя цепи или сопротивления / сопротивления, это называется «глухозаземленным».
  • Заземляющий электрод: Когда проводник (или токопроводящая пластина) закопан в землю для системы электрического заземления.Известно, что это электрод земли. Заземляющие электроды бывают различной формы, например, токопроводящая пластина, токопроводящий стержень, металлическая водопроводная труба или любой другой проводник с низким сопротивлением.
  • Провод заземления : Провод заземления или токопроводящая полоса, соединяющая электрод заземления и электрическую систему и устройства, называемые проводом заземления.
  • Заземляющий проводник: Проводник, который подключается между различными электрическими устройствами и приборами, такими как распределительный щит, различные вилки и приборы и т. Д.Другими словами, провод между заземляющим проводом и электрическим устройством или прибором называется проводником заземления. Он может иметь форму металлической трубы (полностью или частично), металлической оболочки кабеля или гибкого провода.
  • Дополнительный главный заземляющий провод : Провод, подключенный между распределительным щитом и распределительным щитом, т.е. этот провод относится к вспомогательным основным цепям.
  • Сопротивление заземления: Это полное сопротивление между электродом заземления и землей в Ом (Ом).Сопротивление заземления - это алгебраическая сумма сопротивлений проводника заземления, провода заземления, заземляющего электрода и земли.
Точки, которые необходимо заземлить

Заземление в любом случае не выполняется. Согласно правилам IE и нормам IEE (Института инженеров-электриков),

  • Штырь заземления 3-контактных розеток осветительных и 4-контактных вилок питания должен быть надежно и постоянно заземлен.
  • Все металлические корпуса или металлические покрытия, содержащие или защищающие любые линии электропитания или устройства, такие как трубы GI и кабелепроводы, содержащие кабели VIR или ПВХ, выключатели в железной оболочке, распределительные щиты с предохранителями и т. Д., Должны быть заземлены (заземлены).
  • Рама каждого генератора, стационарных двигателей и металлических частей всех трансформаторов, используемых для управления энергией, должна быть заземлена двумя отдельными, но разными соединениями с землей.
  • В трехпроводной системе постоянного тока средние проводники должны быть заземлены на электростанции.
  • Фиксирующие провода, предназначенные для воздушных линий, необходимо заземлить, подключив хотя бы одну жилу к заземляющему проводу.

Связанное сообщение: Тестирование электрических и электронных компонентов и устройств с помощью мультиметра

Компоненты системы заземления

Полная система электрического заземления состоит из следующих основных компонентов.

  • Провод заземления
  • Вывод заземления
  • Электрод заземления
Компоненты системы электрического заземления
Этот провод заземления
или провод заземления 9000 9000 система заземления, которая соединяет все металлические части электроустановки, например кабелепровод, каналы, коробки, металлические корпуса переключателей, распределительных щитов, переключателей, предохранителей, регулирующие и управляющие устройства, металлические части электрических машин, такие как двигатели, генераторы, трансформаторы и металлический каркас, на котором установлены электрические устройства и компоненты. как заземляющий провод или провод заземления, как показано на рис.

Сопротивление заземляющего проводника очень низкое. Согласно правилам IEEE, сопротивление между клеммой заземления потребителя и проводом непрерывности заземления (на конце) не должно превышать 1 Ом. Проще говоря, сопротивление заземляющего провода должно быть меньше 1 Ом .

Размер заземляющего проводника или провода заземления зависит от размера кабеля , используемого в электрической цепи .

Размер заземляющего проводника

Площадь поперечного сечения непрерывного заземляющего проводника не должна быть меньше половины площади поперечного сечения самого толстого провода, используемого при установке электропроводки .

Обычно размер неизолированного медного провода, используемого в качестве проводника заземления, составляет 3SWG. Но имейте в виду, что не используйте менее 14SWG в качестве заземляющего провода. Медная полоса также может использоваться в качестве заземляющего проводника вместо неизолированного медного провода, но не используйте ее, пока производитель не порекомендует ее.

Провод заземления или заземляющее соединение

Провод, соединяющий провод заземления и заземляющий электрод или пластину заземления, называется заземляющим стыком или «проводом заземления».Точка, где встречаются провод заземления и заземляющий электрод, называется «точкой соединения», как показано на рисунке выше.

Заземляющий провод - это последняя часть системы заземления, которая подключается к заземляющему электроду (который находится под землей) через точку заземления.

В заземляющем проводе должно быть минимальное количество стыков, а также они должны быть меньше по размеру и прямые по направлению.

Как правило, медный провод можно использовать в качестве заземляющего провода, но медная полоса также используется для установки на высоких площадях, и она может выдерживать высокий ток короткого замыкания из-за большей площади, чем у медного провода.

Жестко вытянутый неизолированный медный провод также используется в качестве заземляющего провода. В этом методе все заземляющие проводники подключаются к общим (одной или нескольким) точкам подключения, а затем заземляющий провод используется для подключения заземляющего электрода (заземляющей пластины) к точке подключения.

Для увеличения запаса прочности при установке в качестве заземляющего провода используются два медных провода для соединения металлического корпуса устройства с заземляющим электродом или пластиной заземления. Т.е. если мы используем два заземляющих электрода или заземляющие пластины, то будет четыре заземляющих провода.Не следует учитывать, что два заземляющих провода используются как параллельные пути для протекания токов повреждения, но оба пути должны работать должным образом, чтобы пропускать ток повреждения, поскольку это важно для большей безопасности.

Размер провода заземления

Размер или площадь провода заземления не должны быть меньше половины самого толстого провода, используемого в установке.

Наибольший размер провода заземления - 3SWG , минимальный - не менее 8SWG .Если используется провод 37 / .083 или ток нагрузки составляет 200A от напряжения питания, то рекомендуется использовать медную ленту вместо двойного заземляющего провода. Способы подключения заземляющего провода показаны на рис.

Примечание: мы опубликуем дополнительную статью о размере Земной плиты с простыми вычислениями ... Оставайтесь на связи.

Электрод заземления или заземляющая пластина

Металлический электрод или пластина, закапываемая в землю (под землей) и являющаяся последней частью системы электрического заземления.Проще говоря, последняя подземная металлическая (пластинчатая) часть системы заземления, которая связана с заземляющим проводом, называется заземляющей пластиной или заземляющим электродом.

В качестве заземляющего электрода можно использовать металлическую пластину, трубу или стержень, который имеет очень низкое сопротивление и безопасно переносит ток короткого замыкания на землю.

Размер заземляющего электрода

В качестве заземляющего электрода можно использовать как медь, так и железо.

Размер заземляющего электрода (в случае меди)

2 × 2 (два фута шириной и длиной) и толщиной 1/8 дюйма.. Т.е. 2 ’x 2’ x 1/8 ″ . ( 600x600x300 мм )

В случае железа

2 ′ x2 ′ x ¼ ” = 600x600x6 мм

Рекомендуется закапывать заземляющий электрод во влажную землю. Если это невозможно, налейте воду в трубу GI (оцинкованное железо), чтобы обеспечить влажность.

В системе заземления установите заземляющий электрод в вертикальное положение (под землей), как показано на рис. Кроме того, нанесите слой порошкообразного угля и извести толщиной 1 фут (около 30 см) вокруг пластины заземления (не путайте с электродом заземления и пластиной заземления, поскольку они оба являются одним и тем же).

Это действие позволяет увеличить размер заземляющего электрода, что обеспечивает лучшую целостность цепи в земле (система заземления), а также помогает поддерживать влажность вокруг пластины заземления.

P.S: Мы опубликуем пример расчета размеров заземляющего электрода… Оставайтесь на связи.

Полезно знать:

Не используйте кокс (после сжигания угля в печи для выделения всех газов и других компонентов оставшиеся 88% углерода называют коксом) или каменный уголь вместо древесного угля (древесный уголь), потому что это вызывает коррозию пластины заземления.

Т.к. уровень воды в разных районах разный; поэтому глубина установки заземляющего электрода также различается в разных областях. Но глубина для установки заземляющего электрода должна быть не менее 10 футов (3 метра) и должна быть ниже 1 фут ( 304,8 мм ) от постоянного уровня воды.

Двигатели , Генератор , Трансформаторы и т. Д. Должны быть подключены к заземляющему электроду в двух разных местах.

Размер пластины заземления или электрода заземления для небольшой установки

При небольшой установке используйте металлический стержень (диаметр = 25 мм (1 дюйм) и длина = 2 м (6 футов) вместо пластины заземления для системы заземления. Металлическая труба должна быть На 2 метра ниже поверхности земли. Для поддержания влажности поместите 25 мм (1 дюйм) угольно-известковую смесь вокруг пластины заземления.

Для эффективности и удобства вы можете использовать медные стержни от 12,5 мм (0,5 дюйма) до 25 мм. (1 дюйм) в диаметре и 4 м (12 футов) в длину.Обсудим способ установки стержневого заземления.

Методы и типы электрического заземления

Заземление можно выполнить разными способами. Ниже описаны различные методы, применяемые для заземления (внутри дома или на заводе и другом подключенном электрическом оборудовании и машинах).

Пластинчатое заземление:

В системе пластинчатого заземления пластина из меди с размерами 60 см x 60 см x 3,18 мм (т.е. 2 фута x 2 фута x 1/8 дюйма ) или оцинкованного железа (GI) размером 60 см x 60 см x 6,35 мм (2 фута x 2 фута x ¼ дюйма) закапывают вертикально в землю (земляная яма), высота которой не должна быть меньше 3 м. (10 футов) от уровня земли.

Для правильной системы заземления выполните шаги, указанные выше в (Введение в заземляющую пластину), чтобы поддерживать влажность вокруг заземляющего электрода или пластины заземления.

Заземление трубы:

Гальванизированная сталь и перфорированная труба утвержденной длины и диаметра укладываются вертикально во влажную почву в такой системе заземления.Это самая распространенная система заземления.

Размер используемой трубы зависит от силы тока и типа почвы. Размер трубы обычно составляет 40 мм (1,5 дюйма) в диаметре и 2,75 м (9 футов) в длину для обычной почвы или больше для сухой и каменистой почвы. Влажность почвы будет определять длину трубы, которую предстоит заглубить, но обычно она должна составлять 4,75 м (15,5 фута).

Стержневое заземление

это тот же метод, что и заземление труб.Медный стержень диаметром 12,5 мм (1/2 дюйма) или 16 мм (0,6 дюйма) из оцинкованной стали или полый участок 25 мм (1 дюйм) трубы GI длиной более 2,5 м (8,2 фута) закапывают в землю вертикально вручную или с помощью пневмомолота. Длина электродов, встроенных в почву, снижает сопротивление земли до желаемого значения.

Система заземления с медными стержневыми электродами
Заземление через Waterman

В этом методе заземления трубы водовода (оцинкованные GI) используются для заземления.Обязательно проверьте сопротивление труб GI и используйте зажимы заземления, чтобы минимизировать сопротивление для правильного заземления.

Если в качестве заземляющего провода используется многожильный провод, очистите концы жил провода и убедитесь, что он находится в прямом и параллельном положении, которое затем можно плотно подсоединить к трубе гидросистемы.

Заземление из ленты или проволоки:

При этом методе заземления зачищайте электроды сечением не менее 25 мм x 1.6 мм (1 дюйм x 0,06 дюйма) закапывают в горизонтальные траншеи минимальной глубиной 0,5 м. Если используется медь с поперечным сечением 25 мм x 4 мм (1 дюйм x 0,15 дюйма) и размером 3,0 мм, 2 , если это оцинкованное железо или сталь.

Если используются круглые проводники, их поперечное сечение не должно быть слишком маленьким, скажем, менее 6,0 мм 2 , если это оцинкованный чугун или сталь. Длина проводника, закопанного в землю, обеспечит достаточное сопротивление заземления, и эта длина не должна быть меньше 15 м.

Общий метод установки электрического заземления (шаг за шагом)

Обычный метод заземления электрического оборудования, устройств и приборов следующий:

  1. Прежде всего, выройте яму 5x5 футов (1,5 × 1,5 м) около 20-30 футов (6-9 метров) в земле. (Обратите внимание, что глубина и ширина зависят от характера и структуры грунта).
  2. Закопайте подходящую медную пластину (обычно 2 x 2 x 1/8 дюйма (600 x 600 x 300 мм) в этой яме в вертикальном положении.
  3. Надежный заземляющий провод через гайки с двух разных мест на пластине заземления.
  4. Используйте два провода заземления с каждой пластиной заземления (в случае двух пластин заземления) и закрепите их.
  5. Для защиты стыков от коррозии нанесите смазку вокруг них.
  6. Собрать все провода в металлическую трубу от заземляющего электрода (ов). Убедитесь, что труба находится на высоте 1 фута (30 см) над поверхностью земли.
  7. Чтобы поддерживать влажность вокруг земной плиты, поместите 30-сантиметровый слой порошкообразного древесного угля (древесного угля) и смеси извести вокруг земной плиты вокруг земной плиты.
  8. Используйте болты с гайкой и гайкой, чтобы плотно подсоединить провода к опорным плитам машин. Каждая машина должна быть заземлена в двух разных местах. Минимальное расстояние между двумя заземляющими электродами должно составлять 10 футов (3 м).
  9. Провод заземления, который соединяется с корпусом и металлическими частями всей установки, должен быть плотно подключен к заземляющему проводу. Обязательно используйте непрерывность, используя тест на непрерывность.
  10. Наконец (но не в последнюю очередь) протестируйте всю систему заземления с помощью тестера заземления.Если все идет по планировке, то яму засыпьте землей. Максимально допустимое сопротивление заземления составляет 1 Ом. Если оно больше 1 Ом, увеличьте размер (не длину) заземляющего провода и проводов заземления. Держите внешние концы труб открытыми и время от времени поливайте воду, чтобы поддерживать влажность вокруг заземляющего электрода, что важно для лучшей системы заземления.
Спецификация SI для заземления

Ниже приведены различные спецификации относительно заземления, рекомендованные индийскими стандартами.Вот несколько;

  • Заземляющий электрод нельзя располагать (устанавливать) близко к зданию, система заземления которого заземляется, на расстоянии не менее 1,5 м.
  • Сопротивление заземления должно быть достаточно низким, чтобы протекание тока было достаточным для срабатывания защитных реле или срабатывания предохранителей. Это значение непостоянно, так как оно меняется в зависимости от погоды, потому что оно зависит от влажности (но не должно быть меньше 1 Ом).
  • Заземляющий провод и заземляющий электрод будут из одного материала.
  • Заземляющий электрод всегда следует размещать в вертикальном положении внутри земли или ямы, чтобы он мог контактировать со всеми различными слоями земли.

Связанные сообщения:

Опасности незаземления системы питания

Как подчеркивалось ранее, заземление обеспечивается в порядке

  • Во избежание поражения электрическим током
  • Во избежание риска возгорания в результате тока утечки на землю через нежелательный путь и
  • Чтобы гарантировать, что ни один из проводников с током не поднимется до потенциала по отношению к общей массе земли, чем его проектная изоляция.

Однако, если чрезмерный ток не заземлен, приборы будут повреждены без помощи предохранителя. Следует отметить, что на их генерирующих станциях происходит заземление чрезмерного тока, поэтому по заземляющим проводам ток очень мал или отсутствует вообще. Следовательно, это означает, что нет необходимости заземлять какой-либо из проводов (токоведущих, заземляющих и нулевых), содержащихся в ПВХ. Заземлить токоведущий провод катастрофически.

Я видел человека, убитого просто потому, что провод под напряжением был отрезан от верхней опоры и упал на землю, пока земля была влажной.Чрезмерный ток заземляется на генерирующих станциях, и если заземление вообще неэффективно из-за короткого замыкания, на помощь придут прерыватели замыкания на землю. Предохранитель помогает только тогда, когда передаваемая мощность превышает номинальную мощность наших приборов, он блокирует ток от достижения наших приборов, сгорая и защищая наши приборы в процессе.

В наших электроприборах, если чрезмерные токи не заземлены, мы испытаем сильный ток. Заземление в электроприборах происходит только тогда, когда возникает проблема, и оно должно спасти нас от опасности.Если в электронной установке металлическая часть электроприбора вступает в прямой контакт с проводом под напряжением, что может быть вызвано, возможно, неисправностью установки или иным образом, металл будет заряжен и на нем будет накапливаться статический заряд.

Если вы случайно прикоснетесь к металлической части в этот момент, вас поразит удар. Но если металлическая часть прибора заземлена, заряд будет передаваться на землю, а не накапливаться на металлической части прибора. Ток не проходит через заземляющие провода в электроприборах, он протекает только при возникновении проблем и только для направления нежелательного тока на землю, чтобы защитить нас от сильного удара.

Кроме того, если провод под напряжением случайно (в неисправной системе) касается металлической части машины. Теперь, если человек коснется этой металлической части машины, то через его тело будет протекать ток на землю, следовательно, он будет поражен электрическим током, что может привести к серьезным травмам, вплоть до смерти. Вот почему так важно заземление?

Электрическое заземление ... Продолжение следует ...

Пожалуйста, подпишитесь ниже, если вы хотите получить следующий пост о Заземление / заземление , например:

  • Рассчитайте сечение заземляющего проводника, заземления Свинцовые и заземляющие электроды для различных электрических устройств и оборудования, таких как двигатели, трансформаторы, домашняя электропроводка и т. Д., Путем простых расчетов
  • Цепь заземления и ток замыкания на землю
  • Защита системы заземления и дополнительных устройств, используемых в системе заземления / заземления
  • Пункты, которые следует запомнить при обеспечении заземления
  • Важные инструкции по правильной системе заземления
  • Правила электроснабжения относительно заземления
  • Как проверить сопротивление заземления с помощью тестера заземления
  • Как проверить сопротивление контура заземления с помощью амперметра и вольтметра
  • Многократное защитное заземление
  • И многое другое….

Похожие сообщения:

.

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Проектирование системы заземления в сети подстанции

Введение в сеть заземления подстанции

In высокого и среднего напряжения [1] Подстанции с воздушной изоляцией ( AIS ) электромагнитное поле , , которое вызывает статические заряды оголенных кабелей и проводов, а также атмосферные условия ( скачков ), индуцируют напряжения на обесточенных частях установки, которые создают разности потенциалов между металлическими частями и землей, а также между разными точками земли .

Подобные ситуации могут возникать при коротких замыканиях между токоведущими частями установки и токоведущими частями , например, в коротком замыкании фазы на землю .

Эти разности потенциалов дают начало ступенчатому потенциалу и потенциал касания или комбинации обоих , которые могут привести к циркуляции электрического тока через тело человека , что может причиняют вред людям .

Напряжение прикосновения ( E t ) можно определить как максимальную разность потенциалов, которая существует между заземленной металлической конструкцией, к которой можно прикоснуться рукой, и любой точкой земли при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между металлической конструкцией и точкой на земле составляет 1 м.

Шаговое напряжение ( E s ) определяется как максимальная разность потенциалов, которая существует между ножками при протекании тока повреждения.

Обычно считается, что расстояние между ножками составляет 1 м.

Частным случаем ступенчатого напряжения является передаваемое напряжение ( E trrd ) : когда напряжение передается на подстанцию ​​или с подстанции от или к удаленной точке, внешней по отношению к месту подстанции.

Другие концепции: :

  • Повышение потенциала земли ( GPR ): Максимальный электрический потенциал, который может получить сеть заземления подстанции относительно удаленной точки заземления, предположительно находящейся под потенциалом удаленной земли.Это напряжение, GPR, равно максимальному току сети, умноженному на сопротивление сети.
  • Напряжение сети ( E м ): Максимальное напряжение прикосновения в пределах ячейки сети заземления.
  • Напряжение прикосновения металл к металлу ( E мм ): Разница потенциалов между металлическими объектами или конструкциями в пределах подстанции, которые могут быть перекрыты прямым путем из рук в руки или из рук в руки контакт.

На схеме на Рисунке 1 показаны явления, упомянутые выше .

Рисунок 1 - Напряжение прикосновения, шага и передаваемое напряжение

Для минимизации допустимых значений от до из токов, проходящих через тело человека , до обеспечения электробезопасности для человек, работающих в пределах или рядом с установка , а также до ограничить любые возможные электрические помехи стороннему оборудованию , AIS должен быть снабжен заземлением (или заземлением ) системой , к которой все металлические не находящиеся под напряжением части к установке должны быть подключены , такие как металлические конструкции , заземлители, разрядники для защиты от перенапряжений, корпуса распределительных щитов и двигателей, рельсы трансформаторов и металлические ограждения .

Поскольку заземление влияет на уровни перенапряжения энергосистемы и ток короткого замыкания , а также на определение систем защиты, система заземления должна быть спроектирована таким образом, чтобы гарантировать надлежащую работу защитных устройств, таких как защитное реле и перенапряжения. разрядники .

Проектирование и конструкция системы заземления должны гарантировать, что система будет работать в течение ожидаемого срока службы установки, и поэтому должны учитывать будущие дополнения и максимальный ток короткого замыкания для окончательной конфигурации.

Система заземления состоит из ячеек скрытого в земле медного кабеля , с дополнительных заземляющих стержней , и должна быть рассчитана, рекомендуется использовать IEEE Std. 80-2000 .

Важные формулы для проектирования системы заземления сети подстанции

Поперечное сечение подземного кабеля следует рассчитывать в соответствии со значением тока короткого замыкания фазы на землю , но это обычное явление использовать для этой цели трехфазный ток короткого замыкания .

Для этого расчета необходимо использовать следующую формулу : Где:

  • I ” K1 - ток короткого замыкания между фазой и землей [ A ]
  • t с - продолжительность неисправности [ с ]
  • Δθ - максимально допустимое повышение температуры [ ° C ] - для неизолированной меди Δθ = 150 ° C

В соответствии со стандартом IEEE максимально допустимого шага и потенциала прикосновения и максимально допустимого тока через тело человека ( I hb ) и сопротивления сети заземления ( R g ) рассчитываются по формулам:

Максимально допустимый потенциал шага

Максимально допустимый потенциал прикосновения

Максимально допустимый ток через человека body

Сопротивление земной сети

Где:

  • C s - коэффициент снижения характеристик поверхностного слоя и рассчитывается по формуле:
  • t s - продолжительность разлом [ с ]
  • ρ с - удельное сопротивление материала поверхности [ Ом. м ] типичное значение для мокрого щебня / гравия: 2,500 Ом м
  • ρ - удельное сопротивление земли под материалом поверхности [ Ом . м ]
  • h с - толщина материала поверхности [ м ]
  • A - площадь, занимаемая наземной сеткой [ м 2 ]
  • l T - общая скрытая длина проводника, включая заземляющие стержни [ м ]

Если не используется защитный поверхностный слой, то C s = 1 и ρ s = ρ

Эти расчеты обычно выполняются с использованием специального программного обеспечения .

Сеть заземления подстанции

На Рисунке 2 показан пример сети заземления.

Рисунок 2 - Сеть заземления

Наиболее подходящие методы для соединения соединений сети заземления: :

a.) Экзотермическая сварка

Рисунок 3 - Экзотермическая сварка

Экзотермическая сварка - это процесс постоянного соединения проводников , в котором используется расплавленного металла и формы , который основан на химической реакции между оксидами металла ( проводник ) и воспламеняющимся алюминиевым порошком , что выступает в роли топлива , с выделением тепловой энергии .Эта химическая реакция представляет собой пиротехнический состав , известный как термит .

Необходимо гарантировать, что количество экзотермических сварок, выполненных с каждой формой, не будет превышать указаний производителя.

b .) Разъем C :

с использованием гидравлического обжимного инструмента и матриц с размером , подходящим для размера разъемов .

Рисунок 4 - Соединитель C и обжимной инструмент

Рядом с блоками управления автоматических выключателей, переключателей и разъединителей необходимо установить металлический эквипотенциальный мат , подключенный к системе заземления , аналогично показанный на рисунке 5.

Рисунок 5 - Металлический эквипотенциальный мат

Полезно знать:

[1] При U n номинальное напряжение сети: HV - U n ≥ 60 кВ ; MV - 1 кВ n ≤ 49,5 кВ .

Об авторе: Мануэль Болотинья
- Диплом в области электротехники - Энергетика и энергетические системы (1974 - Высший технический институт / Лиссабонский университет)
- Магистр электротехники и вычислительной техники (2017 - Faculdade de Ciências e Tecnologia / Nova University of Lisbon)
- старший консультант по подстанциям и энергосистемам; Профессиональный инструктор

Похожие сообщения:

.

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

Скачать PDF-версию

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

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

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

Вот тогда и начались проблемы.

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

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

На самом деле, если сложить, проблем было совсем немного:

  • Обмен данными со станком с ЧПУ останавливался в середине программы или вообще не запускался. Так много для лучшего управления машиной.
  • ЭЛТ-экраны
  • будут мерцать или искажаться. Может быть, неприятная проблема, но знак того, что впереди еще больше неприятностей.
  • Символы в программах могут отсутствовать или изменяться.
  • Порты на компьютерной стороне серверного блока перестали работать. Нет порта, нет связи; нет связи, нет производства.
  • Коммуникационные платы в станках с ЧПУ сгорят, и их придется заменить. Платы стоят недешево; эти затраты быстро увеличивались.
  • Если кабель RS-232 упирается в конкретную машину, другие машины не работают. Поддерживая кабель веревкой, машины работали. Это было решение Руба Голдберга.Многие специалисты по обслуживанию думали, что мистер Стайлз зря теряет время. «Они думали, что я сошел с ума», - сказал Стайлз. «Мне сказали, что быстро исправить с помощью строки невозможно, но это был лишь один из многих шагов, которые я предпринял в процессе устранения, чтобы найти проблему, и, по крайней мере, на данный момент это сработало».
Вернуться к началу

Множество плохих предложений

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

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

    ЭТО ПРЕДЛОЖЕНИЕ НЕ ТОЛЬКО ОПАСНО, ЭТО ЯВЛЯЕТСЯ НАРУШЕНИЕМ NEC, И СЛЕДУЮЩЕЕ ЭТО БУДЕТ НЕЗАКОННЫМ! К сожалению, ПРАКТИКА ОТКЛЮЧЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЙ - ЧАСТО В ЦЕЛЯХ СТАНКОВ С ЧПУ.

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

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

Дополнительный заземляющий стержень на одном из станков с ЧПУ McAfee обведен кружком. Этот и другие дополнительные заземляющие стержни были отключены от машин, чтобы исключить повреждающие токи контура заземления. Затем машины были должным образом подключены к системе заземления здания по рекомендации PowerEdge Technologies, Inc. В этом случае использовалось экзотермически связанное соединение, обведенное кружком, но также могли использоваться одобренные механические соединители из меди или медного сплава. Компания PowerEdge Technologies заменила существующую систему заземления из алюминия, разъемы которой подверглись коррозии, на медь №4 / 0 AWG, чтобы обеспечить длительную надежность.Вернуться к началу

В поисках улик

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

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

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

Наконец-то настоящий эксперт

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

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

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

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

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

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

Вернуться к началу

Решение основано на меди

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

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

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

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

Вернуться к началу

Заземление и шум сетевого сигнала

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

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

Проблемы, с которыми столкнулась McAfee Tool & Die Inc., являются хрестоматийным примером того, что может случиться, когда чувствительное электронное оборудование неправильно заземлено. Проблемы возникают, когда токи контура заземления индуцируются в заземляющих проводниках, соединяющих различные части оборудования.Например, рассмотрим ситуацию, изображенную ниже.

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

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

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

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

Вернуться к началу

Принципы

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

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

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

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

.

Смотрите также