Как рассчитать контур заземления для частного дома

В этой статье:

Расчёт заземления и его особенности

> Советы электрика > Расчёт заземления и его особенности

Важнейшей функцией заземления является электробезопасность. Перед его установкой в частном доме, на подстанции и в других местах необходимо произвести расчёт заземления.

Как выглядит заземление частного дома

Электрический контакт с землёй создаёт погруженная в грунт металлическая конструкция из электродов вместе с подключёнными проводами – всё это представляет собой заземляющее устройство (ЗУ).

Места соединения с ЗУ проводника, защитного провода или экрана кабеля называются точками заземления. На рисунке ниже изображено заземление из одного вертикального металлического проводника длиной 2500 мм, вкопанного в землю.

Его верхняя часть размещается на глубине 750 мм в траншее, ширина которой в нижней части составляет 500 мм и в верхней – 800 мм.

Проводник может быть связан сваркой с другими такими же заземлителями в контур горизонтальными пластинами.

Вид простейшего заземления помещения

После монтажа заземлителя траншея засыпается грунтом, а один из электродов должен выходить наружу. К нему подключается провод над поверхностью земли, который идет к шине заземления в электрощите управления.

При нахождении оборудования в нормальных условиях на точках заземления напряжение будет нулевым. В идеальном случае при коротком замыкании сопротивление ЗУ будет равно нулю.

При возникновении в заземлённой точке потенциала, должно произойти его зануление. Если рассмотреть любой пример расчёта, можно увидеть, что ток короткого замыкания Iз имеет определенную величину и не может быть бесконечно большим. Грунт обладает сопротивлением растекания тока Rз от точек с нулевым потенциалом до заземлителя:

Rз = Uз/ Iз, где Uз – напряжение на заземлителе.

Решение задачи правильного расчёта заземления особенно важно для электростанции или подстанции, где сосредоточено много оборудования, работающего под высоким напряжением.

Величина Rз определяется характеристиками окружающего грунта: влажностью, плотностью, содержанием солей.

Здесь также важными параметрами являются конструкции заземлителей, глубина погружения и диаметр подключённого провода, который должен быть таким же, как у жил электропроводки.

Минимальное поперечное сечение голого медного провода составляет 4 мм2, а изолированного – 1,5 мм2.

Если фазный провод коснётся корпуса электроприбора, падение напряжения на нём определяется величинами Rз и максимально возможного тока. Напряжение прикосновения Uпр всегда будет меньше, чем Uз, поскольку его снижают обувь и одежда человека, а также расстояние до заземлителей.

На поверхности земли, где растекается ток, также существует разность потенциалов. Если она высокая, человек может попасть под шаговое напряжение Uш опасное для жизни. Чем дальше от заземлителей, тем оно меньше.

Величина Uз должна иметь допустимое значение, чтобы обеспечить безопасность человека.

Снизить величины Uпр и Uш можно, если уменьшить Rз, за счёт чего также уменьшится ток, протекающий через тело человека.

Если напряжение электроустановки превышает 1 кВ (пример – подстанции на промышленных предприятиях), создаётся подземное сооружение из замкнутого контура в виде рядов металлических стержней, забитых в землю и соединённых сваркой между собой при помощи стальных полос. За счёт этого производится выравнивание потенциалов между смежными точками поверхности.

Безопасная работа с электросетями обеспечивается не только за счёт наличия заземления электроприборов. Для этого ещё необходимы предохранители, автоматические выключатели и УЗО.

Заземление не только обеспечивает разность потенциалов до безопасного уровня, но и создаёт ток утечки, которого должно хватать для срабатывания защитных средств.

Соединять с заземлителем каждый электроприбор нецелесообразно. Подключения производят через шину, расположенную в квартирном щитке. Вводом для неё служит провод заземления или провод РЕ, проложенный от подстанции к потребителю, например, через систему TN-S.

Расчёт заземляющего устройства

Расчёт заключается в определении Rз. Для этого необходимо знать удельное сопротивление грунта ρ, измеряемое в Ом*м. За основу принимают его средние значения, которые сводят в таблицу.

Определение удельного сопротивления грунта

ГрунтУдельное сопротивление р, Ом*мГрунтУдельное сопротивление р, Ом*м

Песок при глубине залегания вод менее 5 м	500	Садовая земля	40
Песок при глубине залегания вод менее 6 и 10 м	1000	Чернозем	50
Супесь водонасыщенная (текучая)	40	Кокс	3
Супесь водонасыщенная влажная (пластинчатая)	150	Гранит	1100
Супесь водонасыщенная слабовлажная (твердая)	300	Каменный уголь	130
Глина пластичная	20	Мел	60
Глина полутвердая	60	Суглинок влажный	30
Суглинок	100	Мергель глинистый	50
Торф	20	Известняк пористый	180

Из приведённых в таблице значений видно, что значение ρ зависит не только от состава грунта, но и от влажности.

Кроме того, табличные величины удельных сопротивлений умножают на коэффициент сезонности Kм, учитывающий промерзание грунта. В зависимости от низшей температуры (0С) его значения могут быть следующими:

от 0 до +5 — Kм =1,3/1,8;
от -10 до 0 — Kм =1,5/2,3;
от -15 до -10 — Kм =1,7/4,0;
от -20 до -15 — Kм =1,9/5,8.

Значения коэффициента Kм зависят от способа заложения заземлителей. В числителе приведены его значения при вертикальном погружении заземлителей (с заложением вершин на глубине 0,5-0,7 м), а в знаменателе – при горизонтальном расположении (на глубине 0,3-0,8 м).

На выбранном участке ρ грунта может существенно отличаться от средних табличных значений из-за техногенных или природных факторов.

Когда проводятся ориентировочные расчёты, для одиночного вертикально заземлителя Rз ≈ 0,3∙ρ∙ Kм.

Точный расчёт защитного заземления производят по формуле:

Rз = ρ/2πl∙ (ln(2l/d)+0.5ln((4h+l)/(4h-l)), где:

l – длина электрода;
d – диаметр прута;
h – глубина залегания средней точки заземлителей.

Для n вертикальных электродов, соединённых сверху сваркой Rn = Rз/(n∙ Kисп), где Kисп – коэффициент использования электрода, учитывающий экранирующее влияние соседних (определяется по таблице).

Расположение заземляющих электродов

Современные системы заземления

Формул расчёта заземления существует много. Целесообразно применять метод для искусственных заземлителей с геометрическими характеристиками в соответствии с ПУЭ. Напряжение питания составляет 380 В для трёхфазного источника тока или 220 В однофазного.

Нормированное сопротивление заземлителя, на которое следует ориентироваться, составляет не более 30 Ом для частных домов, 4 Ом – для источника тока при напряжении 380 В, а для подстанции 110 кВ – 0,5 Ом.

Для группового ЗУ выбирается горячекатаный уголок с полкой не менее 50 мм. В качестве горизонтальных соединительных перемычек используется полоса сечением 40х4 мм.

Определившись с составом грунта, по таблице выбирается его удельное сопротивление. В соответствии с регионом, подбирается повышающий коэффициент сезонности Kм.

Выбирается количество и способ расположения электродов ЗУ. Они могут быть установлены в ряд или в виде замкнутого контура.

Замкнутый контур заземления в частном доме

При этом возникает их экранирующее влияние друг на друга. Оно тем больше, чем ближе расположены заземлители. Значения коэффициентов использования заземлителей Kисп для контура или расположенных в ряд, отличаются.

Значения коэффициента Kисп при разных расположениях электродов

Расположение электродов в ряд

Количество заземлит. n (шт.)	Отношение расстояния между заземлителями к их длине
1	2	3
2	0.85	0.91	0.94
4	0.73	0.83	0.89
6	0.65	0.77	0.85
10	0.59	0.74	0.81
20	0.48	0.67	0.76
Расположение электродов в ряд
Количество заземлит. n (шт.)	Отношение расстояния между заземлителями к их длине
4	0.69	0.78	0.85
6	0.61	0.73	0.8
10	0.56	0.68	0.76
20	0.47	0.63	0.71

Влияние горизонтальных перемычек незначительно и в оценочных расчётах может не учитываться.

Примеры расчёта контура заземления

Для лучшего освоения методов расчёта заземления лучше рассмотреть пример, а лучше – несколько.

Пример 1

Заземлители часто делают своими руками из стального уголка 50х50 мм длиной 2,5 м. Расстояние между ними выбирается равным длине – h=2.5м. Для глинистого грунта ρ = 60 Ом∙м. Коэффициент сезонности для средней полосы, выбранный по таблицам, равен 1,45. С его учётом ρ = 60∙1,45 = 87 Ом∙м.

Для заземления по контуру роется траншея глубиной 0,5 м и в дно забивается уголок.

Размер полки уголка приводится к условному диаметру электрода:

d = 0.95∙p = 0.995∙0.05 = 87 Ом∙м.

Глубина залегания средней точки уголка составит:

h = 0,5l+t = 0.5∙2.5+0.5 = 1.75 м.

Подставив значения в ранее приведённую формулу, можно определить сопротивление одного заземлителя: R = 27.58 Ом.

По приближенной формуле R = 0.3∙87 = 26.1 Ом. Из расчёта следует, что одного стержня будет явно недостаточно, поскольку по требованиям ПУЭ величина нормированного сопротивления составляет Rнорм = 4 Ом (для напряжения сети 220 В).

Количество электродов определяется методом приближения по формуле:

n = R1/(kиспRнорм) = 27,58/(1∙4) = 7 шт.

Здесь вначале принимается kисп = 1. По таблицам находим для 7 заземлителей kисп = 0,59. Если подставить это значение в предыдущую формулу и снова пересчитать, получится количество электродов n = 12 шт. Затем производится новый перерасчёт для 12 электродов, где опять по таблице находится kисп = 0,54. Подставив это значение в ту же формулу, получим n = 13.

Таким образом, для 13 уголков Rn = Rз/(n*η) = 27,58/(13∙0,53) = 4 Ом.

Пример 2

Нужно изготовить искусственное заземление с сопротивлением Rнорм = 4 Ом, если ρ = 110 Ом∙м.

Заземлитель изготавливается из стержней диаметром 12 мм и длиной 5 м. Коэффициент сезонности по таблице равен 1,35. Ещё можно учесть состояние грунта kг. Измерения его сопротивления производились в засушливый период. Поэтому коэффициент составил kг =0,95.

На основе полученных данных за расчётное значение удельного сопротивления земли принимается следующая величина:

ρ = 1,35∙0,95∙110 = 141 Ом∙м.

Для одиночного стержня R = ρ/l = 141/5 = 28,2 Ом.

Электроды располагаются в ряд. Расстояние между ними должно быть не меньше длины. Тогда коэффициент использования составит по таблицам: kисп = 0,56.

Находим число стержней для получения Rнорм = 4 Ом:

n = R1/(kиспRнорм) = 28,2/(0,56∙4) = 12 шт.

После монтажа заземления производятся измерения электрических параметров на месте. Если фактическое значение R получается выше, ещё добавляются электроды.

Если рядом находятся естественные заземлители, их можно использовать.

Особенно часто это делается на подстанции, где требуется самая низкая величина R. Оборудование здесь используется максимально: подземные трубопроводы, опоры линий электропередач и др. Если этого недостаточно, добавляется искусственное заземление.

Естественное заземление на даче через арматуру фундамента

Устройство размещается внутри фундамента, где шина для подключения выводится наружу.

Любой приведённый пример можно использовать как алгоритм расчёта. При этом для оценки правильности может быть применена онлайн-программа.

Как выглядит онлайн-программа, с помощью которой можно рассчитать заземление

Ошибки монтажа.

Как должен выглядеть знак заземления?

Избежать ошибок в монтаже заземляющего устройства поможет это видео.

Самостоятельные расчёты заземления являются оценочными. После его монтажа следует произвести дополнительные электрические измерения, для чего приглашаются специалисты. Если грунт сухой, нужно использовать длинные электроды из-за плохой проводимости. Во влажном грунте поперечное сечение электродов следует брать как можно больше по причине повышенной коррозии.

Источник: https://elquanta.ru/sovety/raschjot-zazemleniya-osobennosti.html

Делаем контур заземления в частном доме своими руками: основные расчетные операции

Буквально три десятилетия назад строительство зданий практически не сопровождалось какими-либо мероприятиями по эффективной защите от поражения электротоком.

Теперь все изменилось – распределительные щиты стали объемнее, в них установлены десятки защитных автоматов и УЗО. Причиной такой модернизации стали электроустановки и бытовые приборы, которые в огромном количестве присутствуют в каждой усадьбе.

Одновременно они являются потенциальными первопричинами опасности, поэтому к теме электробезопасности следует подходить ответственно.

Комплекс заземляющих мероприятий

Любой собранный контур заземления в частном доме своими руками должен соответствовать строительным нормам. А они требуют для защиты человека применения хотя бы единственной из перечисленных мер:

Выравнивание потенциалов.
Понижение напряжения.
Применение проводов с двойной изоляцией.
Установка УЗО.
Использование разделительных трансформаторов.
Организация заземляющего устройства.

Без сомнения, вопрос безопасности должен решаться комплексно, с применением всех возможных способов, но электрозащита должно быть в любом случае. Фактически методика заключается в соединении корпусов электроаппаратуры с грунтом. В приватном домостроении сделать надежное заземление не сложно, поскольку почва рядом, и свободная площадь всегда найдется.

Некоторые ошибочно полагают, что труба или штырь, забитые в почву, способны полноценно работать заземляющим фактором. Но это не так, только система элементов с определенными параметрами способна эффективно функционировать в общей электрической цепи.

Делаем своими руками качественный контур заземления в частном доме: как работает система

Неисправный электроприбор потенциально является источником угрозы здоровью человека, потому что на его остове может оказаться напряжение. После прикосновения к устройству, ток моментально проходит через тело и устремляется в землю, оказывая разрушающее действие на организм. Не всегда защитные аппараты вовремя реагируют и отключают сеть.

Прежде, чем организовать устройство заземления в частном доме своими руками, важно понять, почему ток направляется в землю. Суть в том, что она обладает существенной электроемкость.

Если электротоку предоставить другой, более доступный путь, то он пойдет по нему, а не сквозь организм человека.

Для этого подойдет проводник с сопротивлением не более 4 Ом, а при утечке тока УЗО моментально отключит аварийный участок.

По этой причине все электроагрегаты и оборудование имеют контакт для подсоединения заземляющего проводника, проводка формируется трехжильным проводом. У всей современной быттехники металлический корпус соединен с одним из контактов сетевой вилки. Даже осветительные приборы нужно заземлять, не говоря уже о системах резервного электроснабжения и распределительных щитах.

Везде, где присутствует переменное напряжение величиной свыше 42 В или постоянное – более 110 В, обязательно наличие заземляющего контура. Важно отметить, что схема способна не только обезопасить людей, но и выполняет ряд дополнительных функций:

Стабилизация работы электроустановок.
Защита аппаратуры от перенапряжения.
Снижение сетевых помех и электромагнитных излучений.

Устройство заземляющего контура

Выполненный своими руками контур заземления в коттедже или частном доме состоит из стержней и заземляющих проводников. Последние представляют собой любую часть устройства, соединяющие электроагрегат с заземлительной линией. Это могут быть и жилы проводов желтого цвета, и элементы внутренних и наружных контуров, и специальная шина щитка.

В качестве заземлителя выступает электрод, контактирующий с почвой. В зависимости от особенностей реализации защитного электрозаземления существует два вида заземлителей:

Естественные.
Искусственные.

Если следовать указаниям ПУЭ, то предпочтение следует отдавать первому виду. В приватном домостроении естественными устройствами могут быть:

Броня силового кабеля.
Трубы для прокладки электропроводов.
Всевозможные стойки из металла, например, элементы забора.
Железобетонные заглубленные элементы постройки в виде ферм, колонн и фундаментов.

Искусственные сооружения используются в случаях, когда импеданс естественных заземлителей не отвечает нормативам, о которых поговорим ниже.

Расчет устройства правильного заземления в частном доме своими руками: основные этапы

Проводимость элементов заземляющей системы – это основной параметр. Задача состоит в том, чтобы правильно подобрать сопротивление электродов. Этот показатель не должен превышать допустимые показания:

8 Ом – для сети 127 В.
4 Ом – для сети 220 В.
2 Ом – для линейного напряжения однофазного переменного тока 380 В.

Для трехфазной сети показания остаются те же – два, четыре и восемь Ом, но соответственно для напряжений 660, 380 и 127 В.

От чего зависит сопротивление заземляющего приспособления

Ответ прост – от удельного электросопротивления почвы и площади соприкосновения электрода с грунтом. Чем объемнее заземлитель, тем меньше импеданс, тем больше тока поглощает земля. Все расчетные формулы для устройства защитного заземления в частном доме своими руками учитывают площадь поверхности штыря и глубину его установки.

К примеру, чтобы вычислить параметры одиночного заземлителя круглого профиля, используют следующую формулу:

В расчетах удельное сопротивление почвы выступает основным параметром. Чем оно ниже, тем выше будет проводимость у контура и эффективнее защитные свойства.

Основные цифры находятся в специальных таблицах, но фактические показатели грунта играют базовую роль:

Температура.
Плотность.
Водный баланс.
Глубина промерзания.
Концентрация химических веществ.

Кроме этого, на разной глубине картина может поменяться, обычно, чем глубже, тем приемистее сам грунт по току. При минусовых температурах сопротивление почвы возрастает по причине замерзания влаги. Поэтому длина заземляющих штырей должна быть больше, чем глубина промерзания в регионе.

Поскольку по формуле получают только необходимые базовые данные, сопротивление грунта и всей конструкции следует исследовать практическим методом. Делается это просто – еще на стадии монтажных работ. Устанавливая электроды, проверяют проводимость контура, если сопротивление большое, то увеличивают количество штырей или их заглубление.

Важно! Электрозащита должна функционировать в любой период года, поэтому и проверять ее нужно при неблагоприятных условиях. Если такой возможности не существует, то применяют особые коэффициенты для конкретной местности.

Расчет системы из нескольких электродов

В случае, когда в частном доме своими руками собирается контур заземления, включающих несколько электродов, то процедура расчетов несколько иная:

Вычисление сопротивления для каждой единицы.
Суммирование итоговых показателей.
Использование «коэффициента использования».

Расчет производится по формуле:

Некоторые вопросы может вызвать «Ки» — коэффициент использования, отображающий эффект взаимного влияния близко расположенных электродов. Дело в том, что при излишнем приближении штырей, зоны рассеивания токов начинают пересекаться.

Иными словами, чем ближе друг к другу установить отдельные заземлители, тем больше сопротивление системы. В грунте вокруг каждого электрода формируется рабочая область с радиусом равным его длине. Отсюда, идеальным расстоянием между электрозаземлителями будет их длина в почве (L), умноженная на два.

Для расчета количества заземляющих штырей используют следующую формулу:

Схема расположения стержней необязательно должна иметь вид треугольника, хотя это самая популярная конфигурация контура. Если для обустройства определена узкая полоса земельного участка, то электроды можно расположить в линию и последовательно соединить.

Несколько рекомендаций по монтажу

То, что заземляющее устройство должно присутствовать даже при организации электропроводки деревянного дома, уже ни у кого не вызывает раздумий. Другой вопрос – как его реализовать.

Выделяют два типа устройства своими руками заземления в частном доме, которые различаются технологией монтажа и материалами. Один из них представляет собой самодельную систему из металлопроката, второй – заводскую модульную конструкцию. Фирменные наборы дороги, но технологичны и обладают рядом достоинств:

Изделия поставляются в комплексе и разработаны на промышленном оборудовании.
Практически не требуют никаких земляных и сварочных работ.
Возможность заглубиться в землю на десятки метров, что позволяет получить стабильно низкое сопротивление устройства.

Для тех, кто решил самостоятельно реализовать электрозащитную конструкцию, мастера приготовили несколько полезных советов:

Металлические стержни нельзя окрашивать или вообще консервировать какими-либо методами, это снижает их проводимость.
Фактор коррозии следует учитывать еще на стадии выбора сечения заземлителя, его берут с запасом, чтобы быть уверенным в долговечности сооружения. Минимально допустимые сечения: для оцинкованного электрода – 6 мм, для прута из черного металла – 10 мм.
Толщина стен труб или полок профильной стали должна быть не менее 4 мм.
Сечение заземляющего проводника внутри помещения должно быть равным сечению фазной жилы в разводке домашнего электроснабжения.
Заземлитель следует монтировать на расстоянии не менее одного метра от фундамента здания.
Для облегчения установки стержня в грунт, его нужно заострить. К примеру, на металлическом уголке срезают полки под углом, трубу обрезают наискось, а прут затачивают.

Источник: https://stroimass.com/ustroistvo-zazemleniya-v-dome.html

Как рассчитать контур заземления. Расчет контура заземления во всех подробностях

Прошли те времена, когда застройщики и не слыхали о контуре заземления. Сейчас они прекрасно знают, что нужно думать о своей безопасности, о защите многочисленного оборудования, в приобретение которого были вложены немалые деньги. Чтобы заземляющий контур максимально эффективно выполнял свои функции, его нужно грамотно рассчитать. Все, о чем пойдет речь ниже, как раз и посвящено решению этого вопроса.

Исходные для расчета контура заземления

Заземление призвано осуществлять главнейшее назначение: снизить напряжение до такой степени, чтобы при контактировании с корпусом электроприборов, оно не составляло угрозы для обитающих в жилище. Конфигурацию и сопротивление контура заземления дома определяют:

длиной и числом электродов;
длиной диапазона, на котором они располагаются по отношению друг к другу. Замерив электрод по длине и взяв от результата 2,2 части, получим расстояние, меньше которого не допускается;
глубиной установки электродов, а регламентируется она 70 см и не меньше;
электропроводящими свойствами земли на этом конкретном участке.

Поэтому в расчете будут участвовать эти исходные.

Материал, требуемый для устройства контура заземления

Прежде чем начинать расчет контура заземления, необходимо продумать из чего он будет создаваться и затем выполнять расчет для выбранного материала. Контур заземления устраивают из:

труб со стенками минимум 0,35 см;
арматуры или круга. Подходит прокат диаметром не менее 1,6 см;
металлического уголка с полками не тоньше 0,4 см.

Связующим звеном между электродами служит полоса стальная с размерами 0,4х1,2 см. Заземляющие электроды размещают:

в ряд;
треугольником;
наподобие квадрата или иной геометрической фигуры.

Что мы должны иметь по окончании расчета сопротивления контура заземления

Выполнение расчета контура заземления — это не вопрос теории, плодом наших усилий будет ответ на вполне практические вопросы:

сколько же заземляющих стержней будет размещено в монтируемом нами контуре;
для полосы, соединяющей их, мы найдем длину.

Главнейший параметр при расчете контура заземления — это его сопротивление. В ПУЭ на этот счет есть такие указания:

для электросети с напряжением 220 В — 8 Ом;
с напряжением 380 В — 4 Ом.

Формула, по которой будем рассчитывать, имеет вид: R= R0/ ηв*N:

R0 здесь обозначает сопротивление отдельно взятого электрода;
R — сопротивление в целом;
ηв — коэффициент, характеризующий востребованность электрической цепи, другими словами — коэффициент использования заземлителей;
N — количество электродов в контуре заземления.

А вот формула, по которой мы определим сопротивление одного составляющего электрической цепи:

где:

ρэкв — обозначает удельное сопротивление грунта эквивалентное. Измеряется в Ом*м. Определить его можно из таблицы. Подходит она в том случае, если грунт однородный;

L — длина заземляющего стержня. Чем больше ρэкв, тем больше L . Если грунт такой, что электроды, длину которых мы рассчитали,в него не войдут, то выход в увеличении их количества;
d — диаметр электрода;
Т — длина промежутка земля-середина электрода.

При этом последние 3 значения берем в м. Если грунт имеет неоднородное строение и состоит из 2 слоев, то придется делать расчет по формуле:

В этой формуле: Ψ — коэффициент сезонный климатический; удельное сопротивление 1 и 2 слоя земли обозначается соответственно ρ1 и ρ2; символом Η обозначено толщину 1 слоя; t — глубина траншеи, которую необходимо вырыть под электрод. Значение Ψ найдем, воспользовавшись таблицей:

Устройство контура заземления при данных обстоятельствах выполняется при опускании стержней на всю толщу 1 слоя и частичном задействовании второго.

Рассчитываем нужное количество стержней

Для того чтобы узнать, сколько же стержней нам потребуется, определим из ниже приведенной таблицы Rн, т.е. сопротивление нормируемое:

Если параллельно расположенный элемент не брать во внимание, то количество стержней определяется так:

берем сопротивление R0;
умножаем его на коэффициент климатический сезонный Ψ;
делим произведение на нормируемое сопротивление Rн.

n0 = R0/ Ψ х Rн. Теперь уделим внимание параллельному заземлителю. Вот так выглядит формула для определения его сопротивления:

Для вычислений потребуются данные о длине стержня. Для заземлителей, расположенных в ряд и по контуру, формулы разные. В 1 случае Lг определим так:

от найденного ранее n0, отнимаем 1;
умножаем полученное на a — промежуток между стержнями.

Во 2 случае Lг = a . Теперь у нас есть все данные для определения сопротивления стержней, расположенных перпендикулярно к земле — Rв, учитывая горизонтальные заземлители. Для этого:

умножаем сопротивление горизонтального заземлителя Rг на нормируемое сопротивление Rн;
затем находим разницу между Rг и Rн;
умножаем первый результат на второй.

Осталось подставить полученное в формулу и найти общее количество заземлителей:

здесь:

ɳв — коэффициент использования. На его значение влияет пролет между электродами. В случае, если в качестве заземляющих электродов выбраны трубы выстроенные в одну линию и объединенные полосой, то значение коэффициента можно выбрать из таблицы;

n — количество заземляющих электродов;
если в результате получится число дробное, то результат округлим в сторону большую.

Измерение контура заземления

Чтобы полностью удостовериться в безупречной работе заземления, необходимо произвести измерения контура заземления, для чего существуют специально предназначенные для этого приборы. Своевременно проведенные измерения помогут:

эксплуатировать электроприборы, не опасаясь поражения электрическим током;
своевременно выявить слабые параметры и характеристики, ведь могут измениться характеристики грунта или вдруг заржавеет какой-то элемент.

Контур заземления, схема которого приведена ниже, подходит идеально для частного дома.

https://www.youtube.com/watch?v=6MIOsXp7Tso

Опыт показывает, что для среднестатистического особняка достаточно 3 электродов, которые в плане создают равнобедренный треугольник со сторонами 120 см.

О заземлении и его составляющих доступным языком, вы узнаете из этого видео:

Источник: http://gid-str.ru/kak-rasschitat-kontur-zazemleniya

Контур заземления частного дома: монтаж, расчеты, проверка

Безопасная работа электропроводки частного дома во многом зависит от наличия контура заземления – он способствует отведению блуждающих токов и защищает все домашние электроприборы от статического напряжения. Кроме того, отвечает за безопасность человека и защищает его от поражения электрическим током.

Контур заземления частного дома, хотя и является сложной системой, требующей проведения специальных расчетов, все же в исполнении он представляет собой довольно простую конструкцию, изготовить которую самостоятельно не представляет никакого труда. Предлагаем вместе с сайтом stroisovety.

org подробно изучить устройство и принципы самостоятельного монтажа контура заземления.

Контур заземления частного дома фото

Как рассчитать контур заземления

Расчет заземляющего контура необходим для того, чтобы правильно определить его сопротивление и форму, на которые влияют несколько факторов – это размеры и количество заземляющих электродов, расстояние между ними и электропроводность грунта. Именно эти факторы необходимо взять в учет при расчете контура заземления.

Начнем по порядку, и для начала определимся, для какого материала необходимо производить расчет. Монтаж контура заземления может выполняться из разного материала, но в основном это:

металлический уголок;
труба;
арматура.

Монтаж контура заземления своими руками фото

Чтобы эти изделия служили на благо вашей безопасности как можно дольше, к их сечению выдвигают некоторые требования.

Труба – вне зависимости от диаметра, она должна иметь толщину стенок не менее 3,5мм.
Уголок – опять же, не зависимо от ширины полок, толщина металла не должна быть меньше 4мм.
Арматура или круглый прокат должен быть диаметром не менее 16мм.
Размеры полосы, служащей для связки заземляющих электродов, должны составлять 4х12мм.

При всем этом используемом материале длина заземляющих электродов составляет 1,5-2м.

Расчет контура заземления

Сопротивление контура заземления рассчитывается отдельно для каждого элемента системы, после чего суммируется. Как правило, расчетные данные значительно отличаются от фактических. Это связанно с тем, что в зависимости от глубины, удельное сопротивление уменьшается.

Рассчитать сопротивление заземляющего контура можно по формуле R= R1/ Kи*N,

в данном случае R1 – это сопротивление одного электрода, Ки – коэффициент использования, характеризующий нагрузку электрической цепи, и N – количество заземляющих электродов.

Расчет контура заземления нужен для того, чтобы определить количество необходимых электродов. Ленивым людям все расчеты можно осуществить с помощью компьютерной программы «Электрик v.6.6».

Как сделать контур заземления своими руками

Как монтировать контур заземления своими руками

Определив количество необходимых электродов, можно приступать к монтажу заземления. Следует понимать, что установить эти электроды можно разными способами – линейным или в виде какой-либо фигуры.

Наиболее распространенная схема контура заземления – это треугольник, но здесь необходимо учитывать возможности пространства приусадебного участка.

Если места хватает, то лучше расположить электроды квадратом или треугольником, если нет, то придется разместить их в линию. По большому счету это не очень важно.

Траншея для контура заземления частного дома фото

Итак, копаем траншею в виде необходимой формы на глубину 0,7м и забиваем вертикальные электроды. Расстояние между электродами примерно должно равняться их длине – если монтировать замеляющий контур в виде треугольника или квадрата, то эта величина должна характеризовать длину их граней. Забивать электроды необходимо так, чтобы в канаве они выступали на высоту 0,2м.

Ну а дальше все просто – вооружаемся сварочным аппаратом и стальной полосой. Задача заключается в том, чтобы соединить между собой все имеющиеся электроды. Здесь выдвигаются повышенные требования к сварке. Полосы и электрод необходимо сварить сплошным швом во всех возможных местах, а чтобы свести на нет процесс коррозии металла, выступающие электроды и полосу нужно покрыть слоем грунтовки.

Прежде чем закапывать получившуюся конструкцию, устройство контура заземления необходимо подключить к домашней электропроводке. Для этого также понадобится прокопать траншею и провести металлическую полосу вплоть до распределительного щитка, где и выполняется его непосредственное подключение.

Контур заземления своими руками

Проверка контура заземления частного дома

Но и это еще не все – чтобы избежать лишней земельной работы, нужно выполнить проверку контура заземления.

По большому счету, проверку контура и замеры его сопротивления должны проводить соответствующие организации, на что выдавать определенный сертификат соответствия.

Но в случае самостоятельного контроля воспользуйтесь прибором под названием «клещи» – с его помощью можно провести вычисления, не прибегая к разрывам цепи и использованию сложной устаревшей техники с множеством электродов.

Проверка контура заземления частного дома

Пользоваться таким прибором не сложно – устанавливаете переключатель в режим измерения сопротивления, замыкаете клещи вокруг стальной полосы заземления, после чего прибор выдает показания, которое согласно всем нормам не должно превышать 4Ом.

Только после такой проверки на соответствие нормам сделанный своими руками контур заземления можно закапывать. Не забудьте качественно уплотнить грунт. Проливать водой его не стоит – просто по мере подсыпания земли ее нужно хорошенько утрамбовывать. Со временем почва даст усадку и при необходимости можно будет выполнить дополнительную подсыпку.

Когда можно закапывать контур заземления частного дома

Подключение контура заземления к распределительному щитку своими руками

Задаваясь вопросом, как сделать контур заземления, нельзя упускать из виду процесс его подключения к внутренней цепи электропитания. Это соединение должно быть надежным и долговечным.

Как правило, стальную полосу, идущую от контура, связывают со щитком медной жилой сечением не менее 6 квадратов.

К полосе кабель подключается с помощью болта, оснащенного гайкой и двумя шайбами, а к щитку – специальной шиной с клеммами, к которой и подключаются отдельные ветви заземляющих проводов внутренней электропроводки дома.

Подключение контура заземления к распределительному щитку

Теперь вы знаете, как делается контур заземления частного дома и, вооруженные теорией, можете приступать к практике. Главное помните, что все должно делаться как можно качественнее, а соединения выполняться самым надежным способом.

Автор статьи Юрий Пановский

Источник: https://stroisovety.org/kontur-zazemleniya-chastnogo-doma/

Контур заземления в частном доме своими руками: схема, расчет, монтаж

Современный частный дом оснащен большим количеством бытовых электрических приборов. Для подключения их к сети питания необходимо выполнить заземление исходя из соображений безопасности. Из данной статьи вы сможете узнать, как правильно сделать контур заземления в частном доме своими руками.

Что такое заземление?

Так называется специально выполненное соединение с землей элементов электрооборудования. Его основным предназначением является гарантированная защита от воздействия электрического тока при выходе из строя бытового прибора.

Комплект заземления

В продаже можно встретить специальные комплекты заземления, цена которых около 4 600 рублей. Также можно приобрести отдельные комплектующие для монтажа, стоят они недорого.

К примеру, стальной стержень (электрод) длиной 1,5 м обойдется в 500 рублей, муфта – 200 рублей, соединительная шина – 850 рублей.

Каждый комплект заземления имеет соответствующую инструкцию по монтажу, которая учитывает специфику всех изделий.

Однако большинство требуемых элементов можно изготовить самостоятельно. К тому же выбор материалов довольно широкий. Нужно лишь знать требования, которые к ним предъявляются.

Вертикальный заземлитель

Уголок 50х50х5 мм.
Трубопровод диаметром не менее 32 мм, при этом толщина стенки должна быть 3,5 мм и выше.

Данные электроды можно использовать при объемах потребления электроэнергии не более 15 кВт.

Горизонтальный заземлитель

Проволока из стали сечением не менее 10 мм2.
Полосовая сталь 40х4 мм.

Проводники

В качестве проводников можно использовать металлическую полосу, стальную проволоку или медный провод. К примеру, провод СИП с жилами соответствующего сечения и без изоляции. При укладке в траншее – не менее 25 мм2, при открытой прокладке – не менее 16 мм2.

Заглубление электрода – не менее 1,5 м.
Расстояние между отмосткой здания и заземляющим контуром – не менее 1 м.
Расстояние между вертикальными стержнями – не менее 1,5 м.

Монтаж контура заземления должен выполняться ближе к дому, с учетом расстояний, указанных выше. Длина соединительной «линии» в таком случае будет минимальной, что позволит сократить расход материала. А главное, в дальнейшем он не будет препятствовать ведению хозяйственной деятельности – прокладке инженерных коммуникаций, разбивке клумб.

Расчет

Произвести точный расчет не под силу человеку, не обладающему глубокими познаниями.

Так как для расчета используется сложная форма, в которой содержится множество коэффициентов, характеризующих свойства грунта, влажность почвы, а также климатические условия зоны.

Эти коэффициенты можно получить только посредством сложных дополнительных анализов и расчетов, что требует определенной квалификации и, соответственно, будет недешево стоить.

По этой причине рассмотрим, как сделать контур заземления в частном доме своими руками более простым способом. С учетом того, что бытовое оборудование работает в определенном диапазоне сопротивления контура, в котором он будет нормально функционировать.

Монтаж

Контур заземления в частном доме своими руками сделать не так уж и просто. Этот процесс довольно трудоемкий и включает в себя следующие этапы:

Начинать работу следует с рытья траншеи. Необходимо отступить на 1 м от стены здания и приступить непосредственно к процессу. Глубина траншеи должна быть 0,5-0,75 м, иметь вид треугольника, большая сторона которого 2,5-3 м.
При покупке уголка не стоит экономить, как уже говорилось ранее, следует выбирать уголок 50х50х5 мм. Так как конструкции меньшего размера прослужат недолго. В общей сложности потребуется 3 метра уголка. Чтобы он легче входил в землю, необходимо болгаркой срезать один из его концов. Затем уголки посредством кувалды забиваются практически на всю длину по вершинам треугольника, они должны выступать над поверхностью земли примерно на 10 см.
Выполняя контур заземления в частном доме своими руками, на следующем этапе нужно объединить в единую цепь три электрода. Для этого потребуется металлическая полоса шириной 50 мм и толщиной 5 мм, а также электросварка. Эта полоса соединит уголки, которые стоят по вершинам треугольника. Ее необходимо приварить к ним в доступных местах. Швы следует проваривать по всей длине. Очень важно покрыть эти места краской, чтобы в результате воздействия блуждающих токов и ржавчины сварной шов не разрушился.
Устройство контура заземления на данном этапе завершается, остается лишь завести его внутрь помещения и проверить.

Как завести в дом?

Контур заземления соединяется с электрическим щитом посредством металлической полосы, которая использовалась для соединения электродов, следующим образом:

Потребуется выкопать траншею.
Контур заземления (схема ниже) и полоса привариваются друг к другу.
После этого полосу необходимо дотянуть до электрического щита.
Для дальнейшего подключения шины заземления к электрическому щитку допускается использовать медную жилу.
Затем к заземляющей шине приваривается винт и соединяется с медной жилой. К винту посредством двух шайб и гаек подключается медный кабель, который собирает все заземляющие провода дома.

Проверка контура заземления

Для точного измерения сопротивления контура потребуется специальное оборудование. При его отсутствии можно воспользоваться народным способом, который позволит определить работоспособность получившегося контура.

Необходимо взять мощный потребитель (от 2 кВт) и присоединить его таким образом: к фазе в квартире — один конец питающего провода, к заземлению — другой, и прибор должен заработать.

После чего следует в этой сети измерить напряжение при выключенном и включенном оборудовании.

Незначительная разница напряжения (5-10V) свидетельствует о том, что вы сделали правильный контур заземления, который полностью готов к эксплуатации.

Если же тест показал существенную разницу напряжения, то потребуется добавить еще электродов. От вершины треугольника в любую сторону прокапывается еще одна траншея длиной 2,5 м и на ее конце в грунт забивается дополнительный уголок, который связывается с полосой, и заново осуществляется проверка. Если все нормально, то контур заземления (схема выше) можно считать готовым.

Подключать проводники к металлическим трубопроводам любых инженерных коммуникаций.
Покрывать лакокрасочными составами элементы схемы.
Использовать для подключения заземления «нулевой» провод.
Располагать горизонтальные заземлители и соединители наверху (наземная прокладка используется в редких случаях).

1. Прежде чем приступить к работе, рекомендуется составить временную схему контура, которую желательно сохранить. Ведь со временем многое забывается, и чтобы впоследствии не гадать, где проходит соединитель и в каком месте заложены электроды, под рукой всегда будет схема контура.

2. Электроды допускается размещать не только по вершинам треугольника. Их можно расположить по дуге, на линии. Важно, чтобы общее сопротивление системы заземления не превышало 3 Ом (цепь напряжения до 500 В) и 4 Ом (до 1 кВт). При необходимости данный показатель уменьшается посредством установки еще 1-2 стержней.

3. Если сделать замер самостоятельно не представляется возможным, то для абсолютной уверенности в качестве монтажа схемы, желательно пригласить специалиста. Данная услуга в среднем обойдется в 400-500 рублей.

Очень часто эту услугу энергетики буквально навязывают, убеждая, что данный вид работ имеют право осуществлять только лицензированные организации. Однако ни в одной нормативной документации нет указаний о запрете на самостоятельную установку контура.

Естественно, что монтаж можно заказать у энергетиков, принять готовую работу и заплатить за нее. Но если вы уверены в собственных силах, почему бы не смонтировать контур заземления самостоятельно.

Источник: http://fb.ru/article/215276/kontur-zazemleniya-v-chastnom-dome-svoimi-rukami-shema-raschet-montaj

Как рассчитать контур заземления для частного дома?

Чтобы обезопасить частный дом в комплексе энеробезопасности используют такой важный элемент, как защитное заземление.

Оно необходимо для того чтобы отстранять электрический ток в грунт по специальным заземляющим стержням, а также по электродам (горизонтальным и вертикальным) или как их еще называют заземлителям. Число заземленных элементов, их габариты и дистанция между ними полностью зависят от сопротивления.

Чтобы его установить производятся специальные расчетные работы. В этой статье мы расскажем, как выполнить расчет заземления для частного дома, предоставив все необходимые формулы.

Что важно знать?

Заземление дома необходимо для того чтобы снизить напряжение соприкосновения до неопасного показателя. Благодаря ему потенциал направляется в землю и защищает человека от поражения электрическим током. В ПУЭ указывается, что частный дом должен иметь сопротивление растекания при трехфазном питании 4 и 8 Ом (первое значение при 380 В, второе – 220 В), а при однофазном – 2 и 4 Ом.

Электроды изготавливаются из меди, оцинкованной и черной стали. Профили сечения указаны на рисунке ниже:

Методика расчета

Расчет делается исходя от того, какое заземление используется. В формуле указывается количество используемых заземлителей, их длину и толщину. Также все зависит и от параметров грунта, который окружает частный дом.

Существует несколько вариантов установки заземлителей. Это такие методы, как:

Вертикальный. Делиться на два подвида: тот, что устанавливают у поверхности и тот, что монтируют с заглублением (предпочтительно на 70 см).
Горизонтальный. Делиться на два подвида: с установкой по поверхности грунта и в траншее (предпочтительно 50 – 70 см).

Заземление включает в себя горизонтальные и вертикальные стержни, расчет которых осуществляется отдельно. В зависимости от длинны стержня, берется дистанция между ними, т. е. размер а должен быть кратен размеру L. Пример: а = 1xL; а = 2xL.

Формула, по которой делается расчет одиночного вертикального стержня, который не закапывается в почву, выглядит следующим образом:

где:

p – удельное сопротивление почвы;
l – длина заземлителя;
D – диаметр электрода.

Примечание: если заземление имеет угловой профиль с шириной b, то d = 0.95b.

Расчет заземлителя, который монтируют с углублением на 70 см (h = 0,7 м) в землю, производится по следующей формуле:

Горизонтальное заземление у поверхности рассчитывается по формуле:

Примечание: формула предоставлена для прямоугольного и трубного профиля с шириной полки b, для полосы считать d нужно с учетом d= 0.5b.

Расчет электрода, который располагается в траншее 70 см (h = 0,7 м), производится по следующей формуле:

Для полосы шириной b необходимо считать d =0,5 b.

Расчет суммарного сопротивления заземлителя осуществляется следующим образом:

где:

n – численность вертикальных заземлителей;
Rв и Rг – сопротивления заземленных элементов;
nв – коэффициент употребления заземлителей.

Этот коэффициент берется из таблицы:

Методом коэффициента использования можно определить, какое воздействие проявляют друг на друга токи растекания с заземлителей при их разнообразном размещении. Например, если их объединить параллельно, то токи растекания электродов имеют взаимное действие на каждый элемент. Поэтому при минимальной дистанции между элементами, сопротивление заземленного контура будет значительно больше.

Заземление происходит по нескольким схемам расположения электродов. Самой распространенной считается схема в виде треугольника. Но это не обязательная конфигурация электродов. Также их можно разместить в одну линию или последовательно по контуру. Такой вариант удобен в том случае, когда для обустройства системы был выделен небольшой узкий участок на земле.

Дополнительно вы можете проверить результат, воспользовавшись онлайн-калькулятором для расчета заземления!

Заземляющий проводник соединяет с электрическим щитом сам контур конструкции. Ниже приведены схемы:

Частный дом требует серьезный расчетов для надежной электробезопасности. Поэтому чтобы не допустить ошибки в интернете существуют специальные программы для расчета заземления, с помощью которых можно точно и быстро рассчитать нужные значения!

На видео ниже наглядно демонстрируется пример расчетных работ в программе Электрик:

Вот по такой методике производится расчет заземления для частного дома. Надеемся, предоставленные формулы, таблицы и схемы помогли вам самостоятельно справиться с работой!

Наверняка вам будет интересно:

Источник: https://samelectrik.ru/kak-rasschitat-kontur-zazemleniya-dlya-chastnogo-doma.html