Das Konzept und Wirkprinzip der Schutzerdung

In Betrieb befindliche elektrische Geräte müssen geerdet werden. Je nach Verwendungszweck kann es funktionierend oder schützend sein. Der erste dient dem korrekten Betrieb der Geräte und der zweite dem Schutz von Personen. Das Funktionsprinzip von einem und dem zweiten ist unterschiedlich.

Die wichtigsten Ziele und Ziele der Erdung

Der Boden ist in der Lage, den elektrischen Strom zu neutralisieren, da der Grad seiner Spannung Null ist. Der Widerstand ist der Hauptindikator für ein Erdungsgerät, anhand dessen seine Qualität und Fähigkeit zur Erfüllung seines Zwecks beurteilt werden kann. Der spezifische Widerstand hängt von der Zusammensetzung des Bodens, dem Vorhandensein von Chemikalien ab - sauer oder alkalisch, Feuchtigkeit, Lockerheit. Je nach Beschaffenheit des Bodens kann es für den korrekten Betrieb der Erdungsgeräte erforderlich sein, ein spezielles Erdungsset zu verwenden oder den Boden komplett auszutauschen.

Erdung ist der Anschluss eines Geräts, einer elektrischen Installation oder eines Teils des Netzwerks an eine Erdungsvorrichtung. Es ist eine Erdungselektrode und Erdungsleiter, durch die der Strom in den Boden fließt und neutralisiert wird.

Es können mehrere Erdungsschalter vorhanden sein. In einem verteilten Schema befinden sie sich entlang des Umfangs des Objekts, dessen Stromnetz gesichert werden muss. Der leitfähige Teil (Erdungsschalter) besteht in der Regel aus Metall. Ihnen werden Erdungselektroden zugeführt, die direkten Bodenkontakt haben.

Die Erdungsvorrichtung wird entlang der Schleife montiert. Eine Erdschleife ist eine Reihe von Elektrodenleitern, die in den Boden getrieben werden. Ihre Länge beträgt 3 Meter, sie befinden sich in geringem Abstand voneinander. Als Verbindung dient ein horizontaler Metallstreifen, der in geringer Tiefe - bis zu 1 Meter - in den Boden gelegt wird. Die Verbindung zu den Elektroden erfolgt durch konventionelles Schweißen. Bei speziellen Erdungssets werden Geräteteile durch ein Gewinde verbunden, was die Arbeitseigenschaften in keiner Weise beeinträchtigt.

In folgenden Fällen ist eine Arbeitserdung erforderlich:

• Geräte vor statischer Aufladung schützen. Natürliche Prozesse wie Blitze können den in einem Stromkreis fließenden Strom beeinflussen und Geräte beschädigen. Im Erdreich eingebaute Elektroden leiten überschüssigen Strom ab.
• Schutz des Netzes vor Kurzschlüssen.
• Überspannungsschutz.

Ein Beispiel für eine Arbeitserde ist ein Blitzableiter, der mit den Elektroden verbunden ist. Besonders wichtig bei Generatoren, Transformatoren.

Schutzerdungsprinzip

Die Schutzerdung ist eine Reihe von Maßnahmen zum Schutz von Geräten und Personen, die damit arbeiten. Es wird verwendet, um elektromagnetische Störungen durch ein in der Nähe befindliches Gerät zu eliminieren sowie Störungen beim Einschalten des Stromkreises zu neutralisieren.

Blitzschutz

Die Luftumgebung ist ein Abschnitt mit hohem Widerstand, aber die Entladung hat eine Leistung, die diesen Widerstand übersteigt, und bricht sie daher ab.Auf seinem Weg von der oberen Atmosphäre zum Boden wählt der Blitz die Bereiche mit dem geringsten Widerstand aus - Nassbereiche, Mauern, Bäume und Wassertropfen. Dies erklärt die Tatsache, dass die Entladungen oft in den Baum fallen - er hat weniger Widerstand als die Luft um ihn herum. Beim Eintritt in ein Gebäude fließt der Strom auch durch die Bereiche mit dem geringsten Widerstand – das sind Metallrohre, Elektrogeräte oder deren Metallteile, feuchte Wände. Wenn das Gerät nicht geerdet ist, kann es tödlich sein, es während des Ladevorgangs zu berühren.

Wenn ein Blitzableiter auf dem Dach installiert wird, dringt die Ladung in ihn ein, wandert dann in den Boden und wird neutralisiert. Es ist wichtig, dass sich keine Ströme in das Objekt ausbreiten, daher haben die Materialien, die für die Erdung verwendet werden, einen geringen Widerstand. Nach den Regeln sollte es 4 Ohm nicht überschreiten. Der Blitzableiter selbst muss mit den Elektroden im Boden verbunden werden.

Überspannungsschutz

Elektronische Geräte reagieren empfindlich auf Überspannungen oder starke elektrische Installationen, die in ihrem Umkreis betrieben werden. Ein plötzlicher Blitzeinschlag in der Nähe kann die Elektronik beschädigen.

Als Beispiel: Bei einem Gewitter kann es zu einer Überladung des Kupferkabels kommen, das die Häuser verbindet und durch das der Strom fließt. Die Ladung kann mit zunehmender Größe das Kabel zerstören. In diesem Fall wird an der Stromleitung ein SPD installiert - ein Impulsüberspannungsschutzgerät, damit die überschüssige Ladung in den Boden abgeleitet wird.

Menschen schützen

Instrumentenkoffer, alle Metallelemente sind stromleitend. Wenn Sie ein ungeerdetes Gerät berühren, das sich elektrostatisch aufgeladen hat, können Sie einen schweren Schlag erleiden. Dies betrifft vor allem das Herz-Kreislauf- und Nervensystem. Gummischuhe, gummierte Handschuhe und ein absolut trockener Raum helfen, die Auswirkungen zu reduzieren, aber in der Wohnung oder im Büro laufen Menschen selten in Gummistiefeln. Durch Anschließen des dritten Kabels an das Gehäuse der Geräte und anschließendes Anschließen an die Elektroden kann der überschüssige Strom in den Boden geleitet werden.

In alten Privat- und Mehrfamilienhäusern wurden keine Erdungsmaßnahmen durchgeführt, daher stellen alle Elektrogeräte eine potentielle Gefahr für Personen dar.

Selbstgebaute Geräte können so aussehen: Ein Draht wird mit dem Körper des Gerätes verbunden, der auf die Straße gebracht und mit einem in den Boden getriebenen Metallprodukt (Rohr, Ecke, Eimer, Armaturen) verbunden wird. Diese Produkte sind im Gegensatz zum menschlichen Körper gute Stromleiter, so dass der Strom das Metall auswählt und in den Boden gelangt.

Der Unterschied zwischen Arbeitserdung und Schutz

Arbeits- und Schutzerdung dürfen gemäß den Sicherheitsvorschriften nicht mit dem Wasserkreislauf kombiniert werden. Elektrische Entladungen können durch atmosphärische Entladungen beschädigt werden und die Schutzerdung funktioniert nicht.

Beim funktionalen (Arbeits-)Erdungsschema sind alle stromführenden Strukturen mit im Boden installierten Elektroden verbunden. Für den korrekten Betrieb der Arbeitserdung werden auch Sicherungen verwendet, die die Spannung selbst aufnehmen und ausfallen.

Eine Funktionserdung ist gegeben, wenn den Geräten, die das Gerät schützen, die Anweisungen und Anforderungen des Herstellers beigefügt sind.

An eine Schutzerdungseinrichtung werden höhere Anforderungen gestellt, da sie wichtigere Aufgaben hat: Menschenleben zu retten.

Die zuverlässigste Erdung ist im Stromkreis des Hauses gegeben. Die Kabel, die in jede Steckdose passen, müssen dreiadrig sein. Der dritte Leiter ist geerdet und leitet statische Elektrizität ab und verhindert außerdem das Eindringen von Kurzschlüssen und Blitzen in das Gebäude.

Anforderungen an die Schutzerdung

Damit Erdungsanlagen ihre Funktion erfüllen können, müssen sie bestimmten Parametern und den Anweisungen des Geräteherstellers entsprechen.

Nuancen, die die Funktionalität beeinflussen:

• Bodenbeständigkeit aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften. Nasser Ton, Graphitspäne, Torf, Salzwiesen oder Meerwasser leiten den Strom am besten. Schlimmer noch - trockener Sand oder hartes Gestein - Granit, Schotter, Quarz, Asphalt, Beton.
• Der Kontaktbereich der Erdungselektrode mit dem Boden. Je größer die Fläche, desto günstigere Bedingungen für den Stromfluss werden geschaffen, desto schneller geschieht es. Sie können die Fläche vergrößern, indem Sie mehr Elektroden entlang der Gebäudekontur installieren. In diesem Fall werden sie mit einer Stahlplatte zu einer Einheit zusammengefügt. Wenn Sie eine Elektrode vergrößern, vergrößert sich auch die Gesamtfläche. Die Installation einer vertikalen Metallkontur hilft, die Fläche zu vergrößern, wenn die unteren Bodenschichten mehr Widerstand haben als die oberflächlichen.

Da es schwierig ist, einen idealen Bodenwiderstand zu erreichen, werden Geräte basierend auf seinen Eigenschaften entwickelt. Jede Elektroinstallation hat ihre eigenen Normen für den Widerstand von Erdungsgeräten. Beispielsweise sollte bei einem Umspannwerk mit einer Spannung von mehr als 100 kW der Widerstand nicht mehr als 0,5 Ohm betragen und bei einem Heimnetzwerk mit TT-System sowie der Verwendung einer automatischen Abschaltung bis zu 500 Ohm.

Erdungsschalter aus Metall sollten nicht mit Farben und Lacken bedeckt werden. Manchmal wird ein unterirdischer Teil eines Gebäudes mit Metallkonstruktionen als Erdungsgerät verwendet - elektrisch leitfähiger Beton mit Bewehrung im Inneren. Gasmetallrohre können nicht verwendet werden, um das Erdungsproblem zu lösen.

Gemäß den Regeln für die Installation von Elektroinstallationen unterliegt die Erdung:

• Netze mit Spannungen über 380 V.
• Extrem gefährliche Installationen im Freien.

Teile des Geräts, die geerdet und geerdet werden sollen:

• Gehäuse für elektrische Geräte.
• Sekundärwicklung des Transformators.
• Elektrische Geräteantriebe.
• Verteiler, Schrankrahmen.
• Ausrüstung Metallkonstruktionen.
• Kabelmantel aus Eisen.

Wenn die Spannung 42 VAC oder 110 VDC nicht überschreitet, ist keine Erdung erforderlich.

Haushaltserdung

Die meisten Unfälle im häuslichen Umfeld sind mit dem Berühren des Geräts verbunden, das eine Beschädigung der Isolierung aufweist. Der menschliche Körper ist in diesem Fall ein Stromleiter. Elektrokochfelder, Wasch- und Spülmaschinen, Heizkörper, Mikrowellenherde, Boiler, PCs, Geschirrspüler – all dies sind Metallkonstruktionen, die Strom gut leiten und ohne Erdung gesundheitsschädlich sein können.

Ein Kurzschluss ist ein Kontakt zwischen den Phasen- und Neutralleitern im Netzwerk, der zum Auslösen des Notschutzes und zum Trennen des Geräts von der Stromversorgung führt. Meistens tritt kein Kurzschluss auf, sondern ein Leckstrom, der sich im Gehäuse von Haushaltsgeräten ansammelt. Dies kann zu einem Stromschlag führen.

Aus Sicherheitsgründen müssen Steckdosen mit Schutzkontakten installiert werden. An die Steckdose muss ein dreiadriges Kabel angeschlossen werden. Bei einem Zweileiter- und Dreileitersystem wird die Erdung auf unterschiedliche Weise ausgestattet - von einer Anschlussdose oder einer Schalttafel.

Gas-, Wasser- oder Fernwärmerohre können nicht als Erdungselektrode verwendet werden.

Erdungsbetrieb bei elektrischen Störungen

Unter Geräteausfall versteht man eine Beschädigung der Isolation und das Auftreten einer Phase im Gerätegehäuse. Wenn Teile des Geräts unter Spannung stehen, aber keinen Schutz in Form von Erdung und RCDs haben, kann eine Person, die sich der Gefahr nicht bewusst ist, einen elektrischen Schlag bekommen.

Bei der zweiten Option ist der Leckstrom möglicherweise nicht signifikant, das Geräteschutzgerät reagiert nicht auf Spannung und schaltet das Gerät nicht aus. Die Person kann einen leichten Schlag erhalten.

Wenn das Gehäuse nicht geerdet ist, aber der RCD installiert ist, funktioniert es in 0,02 Sekunden, nachdem eine Person das Gerätegehäuse berührt hat. Diese Zeit reicht nicht aus, um der Gesundheit zu schaden.

Der sicherheitstechnisch effektivste Stromkreis ist das Vorhandensein einer Erdung und eines RCD. Bei einem Leckstrom und dessen Übergang zur Erde reagiert der RCD und schaltet das Gerät ab.

So werden die Parameter der Haupterdungselemente berechnet

Die Berechnung der Parameter der Erdungsvorrichtung erfolgt nach den Formeln. Die Anfangselemente sind:

• Bodenwiderstand in diesem Bereich;
• Länge, Dicke, Durchmesser der Elektroden sowie deren Anzahl.

In der Praxis gibt es in allen Fällen Abweichungen vom geplanten Arbeitsplan, da der Bodenindikator genauer analysiert werden muss. Dies ist fast unmöglich: Auf 100 Quadratmetern müssen etwa 100 Miniminen bis zu 10 m tief gebohrt werden, um die Bodenschichten, ihre Zusammensetzung und die Aufnahme von Elementen - Ton, Kalkstein, Sand und andere - zu beurteilen and Komponenten.

Die Installation von Erdungsgeräten erfolgt nach dem Hauptprinzip der Erdung: das Vorhandensein eines Sicherheitsfaktors mit gemittelten Werten der Parameter. Je geringer der erzielte Widerstand, desto besser für alle Elektrogeräte und Personen.

Installation von Erdungsschaltern

Vertikale Elektroden erfüllen ihre Funktionen effizienter, da sie in größeren Tiefen installiert werden können. Bei horizontaler Verlegung in geringer Tiefe erhöht sich der Widerstand, insbesondere im Winter, wenn die oberen Bodenschichten durchfrieren.

Für Elektroden werden Stifte verwendet, deren Länge mehr als 1 Meter (normalerweise 1,5 m) beträgt. Solche Konstruktionen lassen sich einfach mit einem herkömmlichen Hammer in den Boden einschlagen, die Verbindung erfolgt in einer horizontalen Ebene mit mindestens 0,5 m Tiefe.