Como calcular o aterramento – casos domésticos necessários para um dispositivo de proteção eficaz

Como calcular o aterramento

A questão do aterramento de equipamentos elétricos domésticos parece, para a maioria das pessoas comuns, secundária e opcional, porque há pouco tempo, a instalação de um fio de aterramento nem era prevista na fiação elétrica das casas. Atualmente, o número de eletrodomésticos em cada família aumentou significativamente, o consumo de energia aumentou, o que significa que a carga na rede elétrica aumentou. Ignorar o óbvio seria o auge da irresponsabilidade; portanto, os requisitos modernos de segurança elétrica regulam as regras segundo as quais todos os eletrodomésticos com capacidade superior a 1,3 kW estão sujeitos a aterramento protetor. Assim, mesmo que o aterramento não seja previsto inicialmente, ele deve estar equipado com recursos próprios, o que, em primeiro lugar, prevê o cálculo do aterramento. É importante para quem encontrou um problema semelhante entender a essência do que está acontecendo, porque se o cálculo de aterramento for realizado on-line por um programa em um computador, esse cálculo não adicionará entendimento aos princípios básicos da engenharia elétrica a um usuário simples. O usuário responsável pela vida e saúde de seus entes queridos, sem dúvida, se beneficiará das informações abaixo. Isso ajudará a estabelecer-se na necessidade de um arranjo de aterramento, que acabará por evitar momentos desagradáveis ​​e perigosos durante a operação de aparelhos elétricos na vida cotidiana. Considere as fórmulas de cálculo necessárias, tente entender as especificidades do problema com mais detalhes.

 

Conteúdo

• Exemplo de operação do programa
• Cálculo de resistência do solo
• Cálculo de loop de terra

 

Durante a operação de dispositivos elétricos, uma voltagem aparece em sua carcaça condutora devido à passagem de corrente através dos enrolamentos de transformadores ou motores elétricos. Mesmo que o gabinete não tenha uma conexão direta com a linha de energia, é gerada tensão, causada pelo campo eletromagnético de tais correntes. Para desviar a tensão do corpo do aparelho, ele deve ser conectado ao terra, ou seja, terra..

Considere um cálculo de aterramento do computador – um exemplo do trabalho do programa Elcut.

Exemplo de operação do programa

Como você pode ver, o programa executa o cálculo de aterramento com maestria, mas primeiro você precisa entender os recursos do programa.

Considere a viabilidade técnica do aterramento como um exemplo da operação de televisores e protetores contra surtos modernos. As televisões modernas possuem dispositivos de desligamento de emergência por sobretensão; é necessário aterramento para garantir sua operação; caso contrário, o dispositivo não responderá a exceder os parâmetros de tensão permitidos, o que causará danos a um dispositivo caro. Os protetores contra surtos para conectar computadores também exigem um dispositivo de aterramento para uma operação eficiente; caso contrário, o filtro funcionará como um simples cabo de extensão.

Além da necessidade técnica de aterramento, há uma tarefa mais importante – a operação segura de aparelhos elétricos. Para maior clareza, consideramos uma situação comum: o refrigerador está próximo da bateria, o aparelho não está adequadamente aterrado e uma pequena voltagem apareceu no gabinete, cerca de 50-100 V, um adulto que toca no gabinete pode nem sentir algum desconforto, mas se o gabinete Se o aparelho for tocado por uma criança, ao tocar (acidental ou intencionalmente) uma bateria de aquecimento central, ela ficará entre um condutor aterrado (bateria) e uma fonte de tensão (geladeira), como resultado, o circuito elétrico será fechado através do corpo da criança. A passagem de corrente pelo corpo de uma criança pode levar a consequências irreversíveis; portanto, o dispositivo de aterramento de proteção deve ser levado muito a sério.

Nos prédios modernos, o aterramento não é difícil. A fiação nessas casas já inclui um fio de aterramento, colocado paralelamente à linha de energia. Para a operação segura de aparelhos elétricos, basta instalar e conectar corretamente uma tomada de três pinos.

Naquelas casas onde aterramento do circuito de saída Não foi fornecido durante a construção, pode ser feito com suas próprias mãos, se o escudo com balcões estiver na entrada da escada. Em tal blindagem, um fio terra ou zero (dependendo do esquema de fonte de alimentação da casa – quatro ou cinco fios) é conectado à carcaça de metal da blindagem; para conectar a ela, você só precisa encontrar um terminal livre na carcaça. Nesse caso, a regra deve ser observada – cada fio terra deve ser conectado com um parafuso separado.

Mas é improvável que seja possível organizar o aterramento no antigo “Khrushchev”, é proibido o uso de um fio neutro para fins de aterramento, para isso é necessário um eletrodo de aterramento separado. Como condutores de aterramento, podem ser usadas estruturas condutoras naturais que têm contato direto com o solo e dispositivos especialmente criados chamados condutores de aterramento artificiais. O aterramento natural pode ser: reforço da fundação, tubulações de água (exceto para o sistema de aquecimento), a bainha metálica externa dos cabos blindados (exceto alumínio). Dispositivos de aterramento artificiais são verticais e horizontais. Ou seja, para ser produzido sob a forma de barras de metal lançadas ao solo, soldadas por uma tira condutora ou sob a forma de eletrodos de metal colocados horizontalmente no solo, abaixo do nível de congelamento do solo.

Cálculo de resistência do solo

Para um dispositivo de aterramento eficaz, é necessário fazer cálculos preliminares, o principal parâmetro numérico do circuito de aterramento é sua resistência, as regras modernas da instalação elétrica regulam seu valor não mais que 8 Ohms em uma rede com tensão de 220 V e 4 Ohms com tensão de 380 V. Esses parâmetros da resistência do circuito devem ser observados durante todas as temporadas. Naturalmente, com uma tensão mais baixa, é permitido um maior valor de resistência, pois a tarefa de aterramento é garantir a segurança das pessoas em contato com o alojamento da instalação em caso de tensão de fase.

Com menos resistência ao aterramento, uma parte menor do potencial elétrico aparecerá no gabinete do dispositivo. A medição da resistência de aterramento é realizada por medidores especiais.

Cálculo de loop de terra

Cálculo de loop de terra feita com base na medição da resistividade do solo, é uma característica que determina o nível de condutividade elétrica da terra. A resistência específica do solo depende de sua densidade, composição química e mecânica, temperatura e umidade. Pode-se observar que este indicador diferirá significativamente sob diferentes condições climáticas e em diferentes épocas do ano, portanto, os maiores indicadores de resistividade sazonal são tomados para cálculos.

O cálculo da resistência de um sistema vertical de eletrodo de aterramento único é realizado de acordo com a fórmula:

Onde:

R₁ – resistência calculada de uma única haste (Ohm)

∏ – constante (3,141592)

ρ – resistividade do solo (Ohm • m)

L – comprimento da haste do solo (m)

Em é o logaritmo natural

T é a distância do meio da haste à superfície da terra (m)

d é o diâmetro da haste (m)

Para calcular a resistência do eletrodo terra composto por várias hastes idênticas e localizadas na mesma profundidade, a seguinte fórmula é usada:

Onde:

R é a resistência calculada do eletrodo terra que consiste em várias hastes

R₁ é a resistência de uma única haste (Ohm)

K₁ – coeficiente de influência mútua de eletrodos

N é o número de hastes no aterramento

O coeficiente de influência mútua dos eletrodos depende da distância entre os eletrodos, lembre-se de que não deve ser menor que o seu comprimento. A distância ideal é 2,2 vezes o comprimento das hastes. A conexão das hastes em um eletrodo de aterramento de vários eletrodos é feita por uma tira de metal com uma seção transversal de 150 mm2.

Como pode ser visto pelas fórmulas acima, a resistência geral do eletrodo terra depende da resistência específica do solo e do comprimento dos eletrodos, ou seja, quanto maior a resistência elétrica do solo, mais longos os eletrodos no eletrodo terra. Se a natureza do solo não permitir a condução de eletrodos longos, eles devem ser usados ​​em grandes quantidades e em rochas muito pedregosas, pode ser necessário o uso de aterramento horizontal ou eletrolítico.