Как работает заземление: принципы функционирования и обеспечение электробезопасности

Всем известно, что электричество – это неотъемлемый атрибут современного человека. Без использования электроэнергии невозможно включить чайник, чтобы попить чая или кофе, разогреть еду в микроволновке или посмотреть телевизор. Несмотря на незаменимость электричества, не стоит забывать и о его коварстве. Очень много неприятных случаев бывает при ударе током, бывают даже летальные ситуации.

Приветствую дорогие друзья и читатели сайта «Электрик в доме». Многие ощущали на себе неприятный удар током, когда случайно касались оголенного провода. Но в быту встречаются ситуации, когда человека может ударить током, даже если он дотрагивается к безобидному с виду бытовому прибору. Почему так происходит?

Как правило, такое случается, когда повреждается внутренняя изоляция и прибор не имеет заземления. В этом материале постараемся простым языком объяснить читателю, что такое заземление, как работает заземление и для чего оно необходимо.

От чего защищает заземление?

Основное предназначение заземления в электрической сети – это защита. Для работы электрических приборов в электропроводке предусмотрено два провода: фазный и нулевой.

Защита, которую обеспечивает заземление заключается в подключении третьего проводника, соединенного непосредственно с заземлителем который в свою очередь соединен с контуром заземления. Благодаря заземлению можно не беспокоиться о том, что возникшая по вине неисправности бытового прибора аварийная ситуация приведет к удару электрическим током кого либо из окружающих.

Друзья давайте разберемся, какие аварийные ситуации могут возникнуть и в чем заключается принцип работы защитного заземления?

Опасность поломки электрического прибора заключается в том, что его корпус может оказаться под напряжением, тем самым сделав его опасным. Такое обстоятельство может возникнуть в том случае, если повреждается внутренняя изоляция. Например, когда провода прибора со временем ссыхаются или плавятся, и соприкасается с металлическим корпусом бытового прибора.

Визуально заметить такую аварийную поломку невозможно, однако достаточно дотронуться к электроплите или стиральной машинке, удар током пройдет незамедлительно.

У многих после таких ситуаций возникает вопрос: как работает заземление, и может ли оно эффективно защитить. Сила такого удара может быть разной в зависимости от состояния человека и окружающих условий.

Что произойдет, если корпус не соединен с заземлением? Сама по себе такая поломка ничего собой не представляет. Стиральная машинка с пробитым корпусом как работала, так и будет работать. Она будет отлично выполнять свои функции, пока вы к ней не дотронетесь.

Все дело в том, что человек больше чем на 70% состоит из воды и является прекрасным проводником электричества. Когда вы стоите на полу или прикасаетесь к стене, то ваше тело может послужить проводником. При прикосновении к поврежденному корпусу ток начнет протекать через ваше тело в землю.

Конечно, можно избежать удара током, если одеть резиновые перчатки или обувь, но в доме так никто не ходит. Если у вас в доме нет заземления, и прибор бьется током, следует помнить, что даже невысокое напряжение может привести к плачевным обстоятельствам.

Величина в 50 мА уже является опасной для человека. Такое маленькое значение тока может привести к фибрилляции сердца и даже к смертельному случаю.

Для того чтобы не беспокоиться за свою жизнь и здоровье семьи важно, чтобы в доме было подключено заземление. В этом случае опасный потенциал, имеющийся на корпусе прибора, будет уходить в землю, защищая вас от удара. В этом заключается принцип работы заземления. К тому же дополнительно заземлению рекомендуется устанавливать УЗО, которое отключит поврежденное оборудование при малейших утечках.

Принцип работы заземления

После того как приборы будут заземлены пробой внутренней изоляции нам не страшен. Если по каким-то причинам корпус прибора окажется под напряжением, возникнет короткое замыкание между фазой и заземлением. В результате чего сработает автоматический выключатель. Благодаря правильно установленному заземлению и срабатыванию автомата, человека не ударит током.

Однако здесь есть некоторые нюансы электротехники. Не всегда при пробое напряжения на корпус может выбить автомат и в таких случаях прекрасным помощником станет устройство защитного отключения.

Как работает заземление электрооборудования

Что касается жителей частного сектора, то в основном, на этих районах электричество на участки подводится воздушными линиями электропередач. Как правило, это двухпроводные линии, которые состоят из фазного и нулевого провода. В нашей стране линии электропередач оставляют желать лучшего, ведь на одном кабеле, идущем по основной линии, может быть много скруток.

Порывы ветра, падающие ветки и осадки могут в любой момент оборвать силовой кабель и если у вас в доме не установлена система защиты в виде заземления и устройства УЗО, то пострадать может не только владелец дома, но и вся его техника. Здесь установка заземления особенно актуальный вопрос.

Сегодня можно самостоятельно создать хорошую защиту для дома и создать заземление собственными руками, обеспечивая сохранность приборов и здоровья домочадцев.

Правильно изготовленная и установленная система защиты сможет уберечь электроприборы даже в момент обрыва линии идущей к дому. В настоящее время индивидуальная работа заземления дома в совокупности с УЗО считается популярными средствами защиты от удара током в собственном доме.

Работа заземления в частном секторе

В данном разделе разберем, как работает заземление на примере частного дома. Схема питания дома, изображенная на рисунке состоит из воздушной линии. Воздушная линия – двухпроводная, наиболее часто встречающаяся в частном секторе. Состоит из двух проводов фазного (на рисунке обозначен красным цветом) и нулевого (синего цвета). Нулевой провод является нулевым рабочим и защитным одновременно. То есть совмещенным проводником. В электротехнической литературе обозначается как PEN проводник.

Для того чтобы разделить этот проводник на два независимых рабочий и защитный, во вводном щите дома делается специальное ответвление на заземляющий контур. После этого с вводного щита выходит два нулевых проводника которые имеют разное назначение. Один из них рабочий ноль, который служит для работы приборов. Другой защитный ноль — заземляющий проводник, должен иметь желто-зеленую маркировку и обозначение PE.

В «Правилах Устройства Электроустановок» такая система заземления обозначается как TN-C-S. Внутренняя электропроводка дома должна быть трехпроводной, то есть фаза, ноль и заземление. Все розетки в доме должны быть соответственно с заземляющим контактом. В этом случае корпус потенциально опасного прибора будет подключен к защитному проводнику через заземляющий контакт розетки. В зону риска особенно входит так называемая мокрая техника это водонагреватели, насосы, посудомоечные и стиральные машинки.

Если в ходе эксплуатации фазный провод в результате пробоя изоляции соприкасается с корпусом прибора (для примера это корпус холодильника), то между фазным проводом (красным) и заземляющим (желто-зеленым) произойдет замыкание, в результате чего отключится силовой автомат.

Мнимая защита или неправильное заземление

Бывают ситуации, когда заземление может быть опасным. Это при условии НЕПРАВИЛЬНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ. Друзья сейчас рассмотрим случай неправильного подключения заземления и сравним его со случаем рассмотренным выше.

На рисунке изображена схема неправильного заземления. Суть его заключается в подключении заземляющего проводника (провода заземления в электропроводке) к нулевому рабочему. Нулевой провод же заземлен на подстанции, почему же от него не заземлиться? К сожалению, встречаются специалисты в нашей отрасли, которые совершают такие ошибки.

В чем заключается опасность? В исправном состоянии техника будет работать без нареканий, все электрические приборы будут выполнять свою работу. Друзья давайте теперь рассмотрим другую ситуацию когда нулевой провод на линии был оборван в результате сильного ветра, при этом красный все еще остался целым.

При замыкании фазного провода на корпус в этом случае короткого замыкания не возникнет, так как заземляющий провод, который одновременно является и нулевым рабочим оборван по пути к дому, разности потенциалов между фазным и заземляющим проводом нет, и короткого замыкания не произойдет. Отсюда не сложно догадаться, что автоматический выключатель не отключится, так как ему просто не на что реагировать (нет тока короткого замыкания).

Из этого следует, что корпус холодильника, находясь под опасным напряжением, будет ждать свою жертву. Сила удара током в этой ситуации будет напрямую зависеть от того какая соприкосаемость человека с землей. Чем лучше контакт, тем сильнее ударит.

В некоторых случаях удар током через корпус прибора может быть фатальным, чтобы не случилось неприятностей нужно знать, как работает заземление в доме.

К примеру, вы прикасаетесь к пробиваемой электрической водогрейке и одновременно беретесь за водопроводную трубу. Также опасно браться за корпус прибора, который находится под напряжением при этом стоять босым на бетонных полах. Такой пол может служить проводником.

Как работает узо с заземлением

Чувствительность системы заземления, а соответственно и электробезопасность можно повысить установив в электрощите устройство защитного отключения (УЗО). Данный прибор реагирует на утечку тока и отключается при ее появлении тем самым обестачивая технику с поврежденной изоляцией. УЗО срабатывает даже в тех случаях если происходит малейшая утечка тока.

В реальности утечка тока может происходить как через заземленный корпус прибора, так и через тело человека (если заземления в доме отсутствует), что менее приятно. На рисунке показана ситуация когда ток проходит через тело человека.

К примеру, человек касается корпуса неисправного прибора, корпус которого не заземлен. В момент прикосновения через человека начинает протекать ток, и УЗО реагируя на него мгновенно отключится. Продолжительность удара током для человека в этом случае будет равна времени отключения УЗО. Обычно она равняется десятым долям секунды.

Незначительное и кратковременное воздействие тока в большинстве случаев приносить незначительный вред, человек получает болевые неприятные ощущения и испуг, который проходит уже через несколько минут.

Казалось бы идеальный вариант защиты, но не все так гладко. Даже такая система защиты имеет свои недостатки:

• если прибор не имеет заземления, то, следовательно, УЗО не сможет зафиксировать утечку, а понять поломку можно будет только после пусть небольшого, но удара током;
• по сути УЗО — это сложный электронный прибор, который не может сработать моментально, для отключения требуется время, следовательно, защита только с помощью УЗО может оказаться слишком медленной.
• за счет высокой стоимости на УЗО домовладельцы, как правило, экономят и покупают устройства низкого качества либо устанавливают одно УЗО на весь дом, а в этом случае сложно гарантировать своевременное срабатывание.

Не стоит использовать устройства УЗО сомнительного качества и малоизвестных брендов. Ответственность за свою защиту, каждый человек несет самостоятельно, поэтому покупать нужно только оригинальный и сертифицированный товар. В настоящий момент рынок переполнен электрооборудованием различных производителей и нужно ответственно относиться, к такой покупке.

Друзья мы с вами рассмотрели принцип работы заземления, и что может произойти при неправильном способе заземления. Основное преимущество такой схемы подключения заключается в том, что у нее имеется свой индивидуальный контур заземления и в случае обрыва провода на линии электропередач он не сможет никак повлиять на работоспособность.

Важно! Не стоит думать, что если у дома есть заземление, то не нужно использовать УЗО. Даже при малейшей утечке прибор может зафиксировать проблему и отключить поврежденный участок сети, обеспечив безопасность и здоровье человека.

Электричество – это друг и враг человека, поэтому чтобы не произошло чего-то непредвиденного необходимо правильно делать электропроводку, и знать, как работает заземление в доме. Если нет знаний и опыта работы с электричеством, то такую работу лучше доверить профессионалам, которые все сделают, не только быстро, но и качественно с учетом всех норм и требований.

Как работает тестирование системы заземления

Система заземления в типичном доме состоит из проводников заземления оборудования и заземляющего электрода, которые подключены к общей точке соединения с нейтралью от входящей мощности, заземляющего соединения с телефонной компанией, кабеля ТВ, спутниковая антенна, газ и водопровод.

Закон Ома

Электричество всегда возвращается к источнику по пути наименьшего сопротивления. Закон Ома гласит, что электрический ток в проводнике между двумя точками пропорционален напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению. Можно также сказать, что напряжение между двумя точками прямо пропорционально току, протекающему через проводник, и его сопротивлению. Предположим, что межфазное замыкание происходит в оборудовании, которое находится на конце 50-футового ответвленного проводника 18 AWG, питающего 120 В при 10 А. По проводнику заземления оборудования будет протекать ток короткого замыкания 10 А, пока автоматический выключатель не разомкнется. Согласно закону Ома, на проводнике возникает напряжение между местом повреждения и окончанием источника. При сопротивлении 6,385 Ом на 1000 футов сопротивление 50-футового заземляющего проводника оборудования 18 AWG между неисправностью и источником составляет 0,319.Ом. Напряжение или потенциал прикосновения между двумя точками будет 3,19 В.

Риск и опасность электрических токов

Ток, проходящий через тело человека, создает потенциал, который может по-разному воздействовать на человека. Это может ощущаться как легкое покалывание, вызывающее ожог тканей, фибрилляцию желудочков или смерть. Человеческое тело имеет сопротивление, которое колеблется от 100 000 до 300 Ом в зависимости от поверхности кожи, которая мозолистая, мягкая, сухая, влажная или потная. Предположим, что такая же неисправность произошла в части оборудования без заземляющего проводника оборудования или заземления. И человек одной рукой касается токопроводящего корпуса оборудования, а другой касается строительной стали. Сенсорный потенциал, который может развиться при прохождении через руки человека, составляет 116,81 В. Ток определяет физиологические воздействия на организм. В этом примере человек будет испытывать эффект от 1,2 мА до 389мА тока, протекающего через тело. Человек может едва воспринимать ток или ощущать некоторое покалывание при токе 1,2 мА до фибрилляции желудочков или смерть при токе 389 мА.

В первом примере источник 120 В/10 А пойдет по пути наименьшего сопротивления через заземляющий провод оборудования и подвергнет персонал воздействию потенциала 3,19 В на токопроводящей поверхности корпуса. При напряжении 3,19 В ток, который может протекать через человека, составляет от 0,03 мА до 10,6 мА. Человек может почувствовать ток, достаточный для того, чтобы среагировать и отпустить прикосновение при силе 10,6 мА. Во втором примере человек, подвергшийся воздействию потенциала 116,81 В, может быть безвредным или смертельным.

При любом сбое оборудования или грозе возникший сбой или наведенные токи будут распространяться по любому токопроводящему пути, такому как оборудование, телефон, телевизионные приставки или краны, подвергая опасности находящихся поблизости людей. Электрическое подключение оборудования и служб к общей точке соединения обеспечивает путь наименьшего сопротивления для короткого замыкания или наведенных токов в обход человеческого тела, когда они возвращаются к источнику. Как видно во втором примере, заземляющий проводник оборудования снижает потенциалы прикосновения на 97%.

Все мы знаем, что основная цель заземления — защитить персонал от поражения электрическим током. Система заземления работает, обеспечивая ток короткого замыкания или индуцированный молнией обратный путь с низким сопротивлением вместо высокого сопротивления прикосновения/человеческого тела. В правильно заземленной системе неисправность оборудования возвращает ток на панель выключателя через заземляющий провод оборудования. Неисправность на стороне линии панели использует нейтральный провод на фидерной линии и заземляющий электрод в качестве возврата к трансформатору общего назначения. Наведенные токи во время грозы будут использовать все электрические соединения с общей точкой соединения и заземляющим электродом, чтобы вернуться на землю. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о тестировании систем заземления сегодня.

Электрическое заземление Факты и информация

Современные дома заполнены различными типами электроприборов. Эти устройства значительно облегчают жизнь и делают ее более комфортной.

Однако при использовании этих электроприборов важно предпринимать некоторые профилактические меры, чтобы их можно было безопасно использовать. Электрическое заземление играет большую роль в предотвращении нежелательных поражений электрическим током.

Самым большим преимуществом надлежащего заземления является то, что оно помогает безвредно передать утечку избыточного электричества на землю.

Это делается с помощью специальной проводки и других сложных устройств, которые составляют основу любого решения по электрическому заземлению.

Как работает электрическое заземление

Проще говоря, электрическое заземление — это не что иное, как соединение электрооборудования и его систем электропроводки с землей. Это делается с помощью провода или другого вида электрического проводника.

Это необходимо для предотвращения риска поражения электрическим током, опасного для жизни. Это происходит при утечке электричества в области неизолированных приборов.

При наличии надлежащего электрического заземления ток утечки безвредно проходит через системы электропроводки в землю.

Автоматические выключатели и их функции

Большинство современных марок электроприборов имеют автоматические выключатели. Основная задача этих автоматических выключателей — предотвратить любое короткое замыкание или какую-либо другую серьезную проблему с протеканием тока.

Однако, несмотря на то, что сегодня в электроприборы встроены эти средства защиты, даже небольшая утечка тока может привести к серьезным травмам человеческого тела.

Было обнаружено, что утечки тока даже в один ампер достаточно, чтобы привести к смертельным травмам.

Для обеспечения безопасности каждого очень важно иметь хорошо продуманное электрическое заземление.

Хотя нет сомнений в том, что он играет большую роль в защите от таких ударов, следует помнить о некоторых важных моментах.

Как сделать надежное электрическое заземляющее устройство

Любое электрическое заземляющее устройство можно считать надежным только тогда, когда оно имеет все необходимые детали.

Например, комплектоваться ящиками, площадками сервисных панелей и прочими подобными устройствами.