Un dels motius més importants per calcular la connexió a terra i la instal·lació és que protegeix les persones, els aparells de la casa de sobretensions. Si de sobte un llamp colpeja una casa o per alguna raó hi ha una pujada de corrent a la xarxa, però al mateix temps el sistema elèctric està posat a terra, tot aquest excés d'electricitat anirà a terra, en cas contrari, hi haurà una explosió que ho pot destruir tot. al seu pas.
Equip de protecció elèctrica
El creixement del consum d'electricitat en tots els àmbits de la vida, a casa i a la feina, requereix normes clares de seguretat per a la vida humana. Nombrosos estàndards nacionals i internacionals regulen els requisits per a la construcció de sistemes elèctrics per garantir la seguretat de les persones, mascotes i propietats quan s'utilitzen aparells elèctrics.
Els equips de protecció elèctrica instal·lats durant la construcció d'edificis residencials i públics s'han de revisar periòdicament per garantir un funcionament fiable durant molts anys. Les infraccions de les normes de seguretat en els sistemes elèctrics poden tenir conseqüències negatives: amenaça per a la vida de persones, destrucció de béns odestrucció del cablejat.
Les normes de seguretat estableixen els límits superiors següents per al contacte humà segur amb superfícies vives: 36 VAC en edificis secs i 12 VAC en zones humides.
Sistema de connexió a terra
El sistema de presa de terra és un equip tècnic absolutament imprescindible per a cada edifici, per la qual cosa és el primer component d'instal·lació elèctrica que s'instal·la en una nova instal·lació. El terme connexió a terra s'utilitza en enginyeria elèctrica per connectar amb propòsit components elèctrics a terra.
La connexió a terra protectora protegeix les persones de les descàrregues elèctriques quan toquen equips elèctrics en cas d'un mal funcionament. Els pals, les tanques, els serveis públics com ara canonades d'aigua o gasoductes s'han de connectar amb un cable protector mitjançant la connexió a un terminal o una barra de connexió a terra.
Problemes de protecció funcional
La connexió a terra funcional no proporciona seguretat com el seu nom indica, sinó que crea un funcionament ininterromput dels sistemes i equips elèctrics. La connexió a terra funcional dissipa corrents i fonts de soroll als adaptadors de prova de terra, antenes i altres dispositius que reben ones de ràdio.
Determinen els potencials de referència comuns entre aparells i aparells elèctrics i, d'aquesta manera, eviten diferents disfuncions a les cases particulars, com ara la televisió o el parpelleig de la llum. La connexió a terra funcional mai no pot dur a terme tasques de protecció.
Tots els requisits de protecció contra descàrregues elèctriques es poden trobar a les normes nacionals. Establir una terra protectora és vital i, per tant, sempre té prioritat sobre la funcionalitat.
Màxima resistència dels dispositius de protecció
En un sistema segur per a les persones, els dispositius de protecció han d'operar tan aviat com la tensió de falla del sistema assoleixi un valor que pugui ser perillós per a elles. Per calcular aquest paràmetre, podeu utilitzar les dades del límit de tensió anteriors, triar el valor mitjà U=25 VAC.
Els interruptors de circuit de corrent residual instal·lats a les zones residencials normalment no s'activaran a terra fins que el corrent de curtcircuit arriba als 500 mA. Per tant, segons la llei d'Ohm, amb U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 ohms. Per tant, per tal de protegir adequadament la seguretat de les persones i els béns, la terra ha de tenir una resistència inferior a 50 ohms, o terra R<50.
Factors de fiabilitat dels elèctrodes
Segons les normes estatals, els elements següents es poden considerar com a elèctrodes:
- piles o canonades d'acer inserides verticalment;
- tires o cables d'acer posats horitzontalment;
- plaques metàl·liques encastades;
- anells metàl·lics col·locats al voltant dels fonaments o incrustats als fonaments.
Conduccions d'aigua i altres xarxes subterrànies d'enginyeria d'acer (si hi ha acord amb els propietaris).
La connexió a terra fiable amb una resistència inferior a 50 ohms depèn de tres factors:
- Vista terrestre.
- Tipus i resistència al sòl.
- Resistència de la línia de terra.
El càlcul del dispositiu de presa de terra ha de començar amb la determinació de la resistivitat del sòl. Depèn de la forma dels elèctrodes. La resistivitat terrestre r (lletra grega Rho) s'expressa en ohm metres. Això correspon a la resistència teòrica d'un cilindre de terra d'1 m 2, la secció i alçada del qual són 1 m. augmenta). Exemples de resistivitat del sòl en Ohm-m:
- sòl pantanós d'1 a 30;
- terra de loess de 20 a 100;
- humus de 10 a 150;
- sorra de quars de 200 a 3000;
- calcària suau de 1500 a 3000;
- terra herbosa de 100 a 300;
- terra rocosa sense vegetació - 5.
Instal·lació del dispositiu de connexió a terra
El llaç de terra es munta a partir d'una estructura formada per elèctrodes d'acer i tires de connexió. Després de la immersió a terra, el dispositiu es connecta al quadre elèctric de la casa amb un cable o una tira de metall similar. La humitat del sòl afecta el nivell de col·locació de l'estructura.
Hi ha una relació inversa entre la longitud de la barra d'armadura i el nivell de les aigües subterrànies. La distància màxima des del lloc de construcció oscil·la entre 1 i 10 m. Els elèctrodes per al càlcul de la connexió a terra haurien d'entrar al sòl per sota de la línia de congelació del sòl. Per a les cases rurals, el circuit es munta amb productes metàl·lics: canonades, reforç llis, angle d'acer, biga en I.
La seva forma s'ha d'adaptar per a una entrada profunda al terra, l'àrea de la secció transversal del reforç és de més d'1,5 cm2. El reforç es col·loca en fila o en forma de diverses formes, que depenen directament de la ubicació real del lloc i de la possibilitat de muntar un dispositiu de protecció. Sovint s'utilitza l'esquema al voltant del perímetre de l'objecte, però el model de connexió a terra triangular segueix sent el més comú.
Malgrat que el sistema de protecció es pot fer de manera independent utilitzant el material disponible, molts constructors d'habitatges compren kits de fàbrica. Tot i que no són barats, són fàcils d'instal·lar i duradors d'ús. Normalment, aquest kit consta d'elèctrodes de coure d'1 m de llarg, equipats amb una connexió roscada per al muntatge.
Càlcul de ratxa total
No hi ha cap regla general per calcular el nombre exacte de forats i dimensions de la banda de terra, però la descàrrega del corrent de fuga depèn definitivament de l'àrea de la secció transversal del material, de manera que per a qualsevol equip, la mida de la franja de terra es calcula a partir del corrent que transportarà aquesta franja.
Per calcular el bucle de terra, primer es calcula el corrent de fuga i es determina la mida de la cinta.
Per a la majoria d'equips elèctrics, com ara transformadors,generador dièsel, etc., la mida de la banda de terra neutra ha de ser tal que pugui gestionar el corrent neutre d'aquest equip.
Per exemple, per a un transformador de 100 kVA, el corrent de càrrega total és d'uns 140 A.
La tira connectada ha de poder transportar almenys 70A (corrent neutre), cosa que significa que una tira de 25x3 mm és suficient per transportar el corrent.
Per posar a terra la caixa s'utilitza una tira més petita, que pot transportar un corrent de 35 A, sempre que s'utilitzin 2 fosses de terra per a cada objecte com a protecció de seguretat. Si una tira es torna inutilitzable a causa de la corrosió, que trenca la integritat del circuit, el corrent de fuga flueix per l' altre sistema, proporcionant protecció.
Càlcul del nombre de tubs de protecció
La resistència de posada a terra d'una sola vareta o tub d'elèctrode es calcula segons:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
On:
ρ=Resistència de terra (ohmímetre), L=Longitud de l'elèctrode (metre), D=Diàmetre de l'elèctrode (metre).
Càlcul de terra (exemple):
Calculeu la resistència de la barra aïllant de terra. Té una longitud de 4 metres i un diàmetre de 12,2 mm, una gravetat específica de 500 ohms.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Registre (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
La resistència de connexió a terra d'una sola vareta o elèctrode de tub es calcula de la següent manera:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
On:
ρ=Resistència de terra (ohmímetre), L=Longitud de l'elèctrode (cm), D=Diàmetre de l'elèctrode (cm).
Definicióestructura de connexió a terra
El càlcul de la connexió a terra d'una instal·lació elèctrica comença amb la determinació del nombre de tubs de connexió a terra amb un diàmetre de 100 mm i 3 metres de llarg. El sistema té un corrent de falla de 50 KA durant 1 segon i una resistivitat de terra de 72,44 ohms.
Densitat de corrent a la superfície de l'elèctrode de terra:
Rossa. densitat de corrent admissible I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Rossa. densitat de corrent admissible=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
La superfície d'un diàmetre és de 100 mm. Tub de 3 m=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Rossa. corrent dissipat per una canonada de terra=densitat de corrent x àrea de superfície de l'elèctrode.
Màx. corrent dissipat per una canonada de terra=889,419x 0,942=838 A, Nombre de tubs de terra necessaris=Corrent de falla / Màx.
Nombre de canonades de terra necessàries=50.000/838=60 peces.
Resistència del tub de terra (aïllat) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Resistència de la canonada de terra (aïllada) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / canonada
Resistència total de 60 peces de terra=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Resistència de la banda de terra
Resistència de la banda de terra (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / pes))
A continuació es mostra un exemple de càlcul de la connexió a terra del bucle.
Calculeu una tira de 12 mm d'ample, 2200 metres de llarg,enterrat a terra a una profunditat de 200 mm, la resistivitat del sòl és de 72,44 ohms.
Resistència de la banda de terra (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
A partir de la resistència total anterior de 60 peces de canonades de terra (Rp)=0,133 ohms. I això es deu a la franja de terra rugosa. Aquí la resistència neta de terra=(RpxRe) / (Rp + Re)
Resistència neta=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Impedància de terra i nombre d'elèctrodes per grup (connexió en paral·lel). En els casos en què un elèctrode és insuficient per proporcionar la resistència de terra requerida, s'ha d'utilitzar més d'un elèctrode. La separació dels elèctrodes hauria de ser d'uns 4 m. La resistència combinada dels elèctrodes paral·lels és una funció complexa de diversos factors com el nombre i la configuració de l'elèctrode. Resistència total d'un grup d'elèctrodes en diverses configuracions segons:
Ra=R (1 + λa / n), on a=ρ / 2X3,14xRxS
On: S=Distància entre la tija d'ajust (metre).
λ=Factor que es mostra a la taula següent.
n=Nombre d'elèctrodes.
ρ=Resistència de terra (ohmímetre).
R=Resistència d'una sola vareta en aïllament (Ω).
| Factors per a elèctrodes paral·lels en línia | |
| Nombre d'elèctrodes (n) | Factor (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3,15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Per calcular la connexió a terra d'elèctrodes espaciats uniformement al voltant d'un quadrat buit, com ara el perímetre d'un edifici, s'utilitzen les equacions anteriors amb un valor de λ extret de la taula següent. Per a tres varetes situades en un triangle equilàter o en una formació en L, el valor λ=1, 66
| Factors per a elèctrodes quadrats buits | |
| Nombre d'elèctrodes (n) | Factor (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
El càlcul de la presa de terra protectora del bucle per a quadrats buits es realitza segons la fórmula del nombre total d'elèctrodes (N)=(4n-1). La regla general és que les barres paral·leles s'han d'espaiar almenys el doble per aprofitar al màxim els elèctrodes addicionals.
Si la separació dels elèctrodes és molt més gran que la seva longitud i només uns quants elèctrodes estan en paral·lel, la resistència de terra resultant es pot calcular mitjançant l'equació habitual de resistència. A la pràctica, la resistència efectiva de terra normalment serà superior a la calculada.
Normalment, una matriu de 4 elèctrodes pot millorar entre 2,5 i 3 vegades.
Una matriu de 8 elèctrodes acostuma a donar una millora d'entre 5 i 6 vegades. La resistència de la barra de terra original es reduirà un 40% per a la segona línia, un 60% per a la tercera línia, un 66% per a la quarta.
Exemple de càlcul d'elèctrodes
Càlcul de la resistència total d'una barra de terra 200 unitats en paral·lel, a intervals de 4m cadascuna, i si estan connectades en un quadrat. La vareta de terra és 4metres i un diàmetre de 12,2 mm, resistència superficial 500 ohms. En primer lloc, es calcula la resistència d'una sola barra de terra: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 ohms.
A continuació, la resistència total de la barra de terra en una quantitat de 200 unitats en paral·lel: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (línia paral·lela)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 ohms.
Si la barra de terra està connectada a una zona buida 200=(4N-1), Ra (en un quadrat buit)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146/200)=1, 61 Ohm.
Calculadora de terra
Com podeu veure, el càlcul de la connexió a terra és un procés molt complex, utilitza molts factors i fórmules empíriques complexes que només estan disponibles per a enginyers formats amb sistemes de programari complexos.
L'usuari només pot fer un càlcul aproximat mitjançant serveis en línia, per exemple, Allcalc. Per a càlculs més precisos, encara heu de contactar amb l'organització de disseny.
La calculadora en línia Allcalc us ajudarà a calcular de manera ràpida i precisa la presa de terra protectora en un sòl de dues capes format per un sòl vertical.
Càlcul dels paràmetres del sistema:
- La capa superior del sòl és sorra molt humida.
- Coeficient climàtic- 1.
- La capa inferior del sòl és sorra molt humida.
- Nombre de connexió a terra vertical - 1.
- Profunditat del sòl superior H (m) - 1.
- Longitud de la secció vertical, L1 (m) - 5.
- Profunditat de la secció horitzontal h2 (m)- 0,7.
- Longitud de la tira de connexió, L3 (m) - 1.
- Diàmetre de la secció vertical, D (m) - 0,025.
- Amplada del prestatge de la secció horitzontal, b (m) - 0,04.
- Resistència elèctrica del sòl (ohm/m) - 61.755.
- Resistència d'una secció vertical (ohm) - 12.589.
- Longitud de la secció horitzontal (m) - 1.0000.
Resistència de connexió a terra horitzontal (ohm) - 202.07.
S'ha completat el càlcul de la resistència de protecció de terra. La resistència total a la propagació del corrent elèctric (Ohm) - 11.850.
La terra proporciona un punt de referència comú per a moltes fonts de tensió en un sistema elèctric. Una de les raons per les quals la connexió a terra ajuda a mantenir una persona segura és que la terra és el conductor més gran del món i l'excés d'electricitat sempre pren el camí de menor resistència. En posar a terra el sistema elèctric de casa, una persona permet que el corrent entri a terra, cosa que salva la seva vida i la dels altres.
Sense un sistema elèctric a casa correctament connectat a terra, l'usuari posa en risc no només els electrodomèstics, sinó també la seva vida. És per això que a cada casa és necessari no només crear una xarxa de connexió a terra, sinó també controlar-ne anualment el rendiment mitjançant instruments de mesura especials.
