Заземлення в будинку своїми руками: схема контуру землі для мережі 220В

Заземлення є одним з найважливіших елементів в області електротехніки. В заземлюючих провідниках немає напруги, і в них не повинно бути електричного струму, але все ж важливість їх ще більш висока ніж у фазних ліній. У кожній квартирі та приватному будинку пропускаються сотні метрів заземлюючих провідників. З якою метою це роблять і що означає сама суть заземлення? Які ризики, пов’язані з відсутністю заземлення та як електрична мережа 220V може бути заземлена без залучення досвідчених електриків (своїми руками)? Ці та багато інших питань будуть детально розглянуті в цій статті-інструкції.

Що означає заземлення мережі?

Уявіть собі будинок, в якому кожна розетка, кожна лампа, крім фазних і нейтральних проводів, через які підключають електричні компоненти мережі, підключена до проводів заземлення. Ці кабелі зазвичай не впливають на роботу пристроїв.

З’єднання заземлюючих (захисних) проводів зазвичай виконується в домашньому комутаційному (розподільному) щитку, а звідти через один кабель йде безпосередньо до металевого елементу, підключеному до землі.

Яка мета заземлення в будинку?

Заземлення здійснюється з двох причин:

  1. захист — основна причина використання заземлення в домашніх мережах.
  2. робота — для правильного функціонування електричних пристроїв (в будинках всього кілька пристроїв вимагають заземлення для правильної роботи, наприклад, джерела живлення комп’ютера).

Нас в основному цікавить безпека, що породжує інше питання: як штир з заліза закопаний в землю захищає нас від чого-небудь?

Припустимо що земля (грунт, грунт) має електричний потенціал на рівні 0V (це вірно в 99,99% випадків). Тому, якщо закопати провід в землю, тоді не буде ніякого електричного потенціалу у всіх заземлених проводах прокладених в будинку і приєднаних до нього.

Далі через електричні роз’єми підключаємо ці проводи до обладнання. Усередині цих пристроїв захисні (заземлення) провідники зазвичай з’єднані з корпусом (металом) або з будь-яким іншим металевим елементом, який при роботі приладу легко доступний для людини і, отже, не повинен ні в якому разі перебувати під напругою.

Оскільки підключили корпус до землі, потенціал якої дорівнює 0V, корпус матиме такий же потенціал. Якщо корпус має нульовий потенціал і підходить до нього нульовий потенціал — струм не тече, тобто електричний удар не буде загрожувати людині.

Якщо корпус апарата не підключений до заземлювального проводу і всередині з невідомих причин буде пробою — виникне електричний потенціал, і так як він не пов’язаний будь-яким чином з землею (прямо чи опосередковано), йому не нікуди «втекти». Тому ризик очевидний: людина, у якого є електричний потенціал на рівні 0 В, торкаючись корпусу який має потенціал 220 В, фактично стає провідником струму з цим напругою, з усіма наслідками, що випливають.

Разом, в результаті з’єднання всіх пристроїв з землею запобігає довгострокову підтримку електричного потенціалу на корпусах (і інших елементах), які доступні людині при нормальній роботі пристрою. У разі електричного пробою в корпусі де останній заземлений, формування короткого замикання призведе до відключення автоматичного вимикача (не кажучи вже про диференціальному вимикачі струму, якщо такі є) на домашньому розподільчому щитку і відключить харчування перш ніж хтось торкнеться корпусу.

Символи та позначення на схемах

У разі маркування проводів мережі можна зустріти дві основні ознаки маси:

  • PE — маркування захисного провідника (жовто-зелений колір)
  • PEN — позначення нейтрального провідника, який одночасно діє як захисний провідник (синій)

У разі позначення заземлення на принципових схемах ви зіткнетеся з двома:

Загальний символ маси (заземлення)
Символ позначає заземлювальний затискач, який має захисну функцію від ураження струмом

У багатьох пристроях замість вилки живлення з заземленням видно вилка, в якій немає отвору для заземлюючого штиря (пелюстки). Це не означає що пристрій не має захисту від ураження електричним струмом. Корпус приладу зазвичай має так звану паспортну табличку, на якій можна зустріти символ двох квадратів (один всередині іншого).

Це означає що пристрій не має доступних зовнішніх струмопровідних елементів (корпус виконаний з пластика), і тому немає необхідності його заземлити.

Увага! Наявність штепселя без отвору на штирі заземлення не є ознакою того, що пристрій має належний захист від ураження електричним струмом. Про це свідчить тільки зазначений вище символ.

Електричні мережі і схеми заземлення

Коли мова заходить про домашніх електроустановках, є чотири основні схеми розводки мережі. І основна відмінність між ними полягає якраз в способі заземлення:

  1. Мережа харчування без заземлення (TN-C).
  2. Мережа з окремою заземляющей установкою в ?? квартирі / будинку. У домашньому щитку нейтральні і захисні провідники з’єднані один з одним (TN-CS).
  3. Мережа живлення з окремою заземляющей установкою, заземленою в тому ж місці що і нейтральна точка трансформатора (TN-S).
  4. Мережа з окремою заземляющей установкою заземленою в іншому місці, ніж нейтральна точка трансформатора (TT).

Детальніше пояснимо це на базі першої обговорюваної мережевий системі.

Мережа без заземлення TN-C

Ось схема, на якій будемо базуватися в усіх наступних прикладах. Припустимо є трансформатор, тобто елемент, розташований поруч з квартирою будинку, який забезпечує електроенергією цей і сусідні будинки. Для простоти встановимо тут однофазний трансформатор замість трифазного.

Через обмотку трансформатора напруга подається на фазовий провід (коричневий). Синій — нейтральний провід — підключений з іншого боку обмотки і також заземлений на трансформаторі (це так звана нейтральна точка). В результаті електричний потенціал на нейтральному провіднику дорівнює 0V, а напруга між фазним і нейтральним проводами залежить тільки від електричного потенціалу створюваного трансформатором.

Ми спростили креслення до максимуму і видалили всі елементи, які розташовані між трансформатором і побутовим приладом (прямокутник це пралка), тобто запобіжники, вимикачі струму, роз’єми і так далі. Оскільки нейтральний провідник (N) також має захисну функцію (PE), тут він позначається абревіатурою PEN.

Є пральна машина з якої виводяться три дроти:

  • фазний і нейтральний провідники, що використовуються для живлення двигуна і електроніки пристрою
  • захисний провідник, підключений всередині пральної машини до її корпусу

Чому ж з пральної машини виходять 3 дроти, а в цьому мережевому підключенні всього два? Ви знайдете відповідь на малюнку підключення проводів в гнізді і більш детально в статті про електричної розетки.

Система мережі 220V TN-C найчастіше зустрічається в старих радянських будинках, де концепція захисного елемента була неактуальна.

Спочатку можете подумати, що оскільки нейтральний провідник заземлений, навіщо ще захисний провідник який також повинен бути заземлений? Тому що якщо нейтральний провідник буде обірваний з якої-небудь причини, наприклад через перегрів і згоряння, сам пристрій відключиться, так як електричний ланцюг буде перервана, але через відсутність заземлення нейтрального провідника є ймовірність, що через пральну машину (або будь-який включене в 220V пристрій) напруга на фазовому проводі з’явиться і на нейтральному провіднику. Оскільки фаза з’явиться на нейтральному проводі, воно буде і на захисному кабелі, підключеному до корпусу пральної машини, що є смертельною загрозою.

Мережі з окремою заземляющей лінією TN-CS

Тут в домашньому комутаторі щитку нейтральні і захисні провідники з’єднані один з одним (TN-CS).

Деяке поліпшення — це впровадження електричної схеми по системі TN-CS. Припустимо є всього два дроти до квартири, але в домашньому комутаторі нейтрально-захисний провідник (PEN) можна розділити на два (так звана точка поділу), нейтральний провід і захисний. Що це дає з точки безпеки?

Перш ніж відповісти на це питання, на наведеному вище малюнку подивіться на дві клемні колодки в домашньому електрощитку. Всі захисні провідники підключені до однієї, а все нейтральні — до іншої. В системі TN-CS саме тут дроти PE підключені до N провідникам.

Якщо обрив нейтрального провідника відбувається до точки поділу, то напруга через фазний провідник і пристрій, входить в нейтральний, а звідти — до захисного провідника.

Але якщо пошкодження нейтрального провідника відбувається після точки розділення, тобто десь в квартирі / будинку, незалежно від того де відбувається збій на захисному провіднику і, отже, на корпусах пристроїв не буде небезпечного електричної напруги.

Краще рішення при використанні цього типу схеми — це заземлення точок поділу. Незалежно від місця пошкодження нейтрального провідника, на PE-провіднику чи не з’явиться напруга. Проблема в тому, що заземлення точки з’єднання клемного блоку PE і N іноді складно реалізувати, особливо в багатоповерхових житлових будинках.

Мережа з окремим заземлювальним контуром TN-S

Ця мережа заземлена в тому ж місці, що і нейтральна точка трансформатора (TN-S).

Така мережева система має три дроти що йдуть від самого трансформатора до пристрою. Нейтральні і захисні провідники заземлені в одному місці на трансформаторі. При цьому електричний струм протікає в нейтральному провіднику під час нормальної роботи. Однак в захисному провіднику (коли всі в порядку) крім нульового потенціалу струм не тече по всій довжині.

Пошкодження нейтрального провідника в будь-якому місці ніяк не впливає на захисний провід, за винятком того, що електрообладнання перестає працювати. Людям нічого не загрожує.

Мережа харчування з окремим заземленням TT

Мережа з окремою лінією, заземленою в місці відмінному від нейтральної точки трансформатора (TT).

Схема електричної мережі TT з точки зору безпеки дуже схожа на систему TN-S. Різниця лише в тому, що захисний провідник (з синьою втулкою) виводиться з захисною клемної колодки, яка заземлена в зовсім іншому місці, ніж нейтральна точка трансформатора. Ця мережева система часто використовується в будинках з однією сім’єю, де заземлення робиться для кожного будинку окремо.

Для прикладу розімкніть нейтральний провідник. Це не робить ні найменшого впливу на захисну лінію.

Як швидко перевірити якість заземлення

Припустимо ви недавно купили квартиру в старому будинку і хочете замінити лампу в люстрі з металевим корпусом, який пам’ятає часи Великої Вітчизняної. У вас немає (або ви не знаєте про неї) контуру заземлення. Як дізнатися чи немає на корпусі лампи небезпечного електричного потенціалу?

Спочатку торкніться корпусу люстри долонею протягом секунди. Якщо є навіть невеликий електричний потенціал, ви відчуєте це, але частка секунди не становить загрози для здоров’я людини.

Загалом потрібно бути обережним в таких справах. Пристрої з металевим корпусом є всюди (наприклад, холодильники, пральні машини, бойлери), незалежно від року спорудження будівлі в якому ми знаходимося.

Способи створення заземлення

Всі електричні компоненти заземлені таким чином, що вони фізично пов’язані з землею (ґрунтом). Відразу попередимо, що виводити заземлення з дому і встромляти прямо на землю не є хорошим і ефективним рішенням. Провід заземлення повинен бути з’єднаний з чимось, що буде мати набагато більшу площу контакту з землею і стійко до змін вологості і температури протягом десятиліть. Цей елемент називається електрод заземлення.

Поверхня контакту з грунтом важлива коли справа доходить до опору заземлення. Чим нижче опір — тим краще (швидше електричний потенціал при проблемах дорівнюватиме нулю).

В даний час існує декілька популярних рішень для виготовлення земляних електродів, згадаємо кілька з них:

  • Залізний стрижень на кілька метровий засунутий в землю, що закінчується зверху з’єднанням для приєднання заземлювального провідника. Довжина стрижня залежить від типу грунту. Чим нижче електричний опір землі, тим коротше може бути стрижень. У багатьох випадках використання такого типу заземлюючого електрода може бути недостатнім через занадто малою поверхні контакту з землею і, як наслідок, високого електричного опору.
  • Використання стрічки зі сталі. Оберніть навколо будинку близько 80-100 см під землею. В одному місці вона з’єднується з основним заземлювальним провідником, виведеним з електричної системи за допомогою роз’єму.
  • Підключення заземлювального провідника до стрижня, який виходить від залізобетонного підстави будівлі. Тобто з’єднання землі з фундаментом, який має велику площу контакту з землею і, крім того, не вимагає додаткових витрат на установку. Просто потрібно подумати про це на стадії будівництва будинку.

Підсумки та побажання

Звичайно на цьому тема не вичерпана. Ми не згадали поперечні перерізу захисних провідників, основних стрижнів заземлення, рівняння і формули … Але для початку цього достатньо і в скарбничку ваших знань уже надійшло чимало корисної інформації.

Ссылка на основную публикацию