Если вы планируете построить или купить собственный дом, вам необходимо будет позаботиться о безопасности использования электропроводки. Ни для кого не секрет, что в подавляющем большинстве частных домов и квартир, где уже имеется электропроводка, полностью отсутствует заземление, или же оно выполнено с нарушением соответствующих правил безопасности.
В данном уроке мы расскажем умельцам о том, как правильно изготовить и выполнить его внутренний монтаж для соединения с общей системой энергоснабжения жилья. Ниже будет наведена схема наружного и внутреннего контуров заземления, перечислены все необходимые материалы и подробно описан расчет данной системы.
Что собой представляет контур заземления
В целом устройство заземления представляет собой несколько соединенных между собой проводников, которые расположены в горизонтальной плоскости. Данная конструкция располагается рядом со зданием и выглядит как большая геометрическая фигура, составленная из электродов. Для чего же предназначен и как правильно провести монтаж контура заземления, а также какие функции он должен выполнять? Давайте перечислим основные задания, для которых изготовляется такое устройство:
- Обеспечение безопасности жильцов и защита их от поражения электрическим током.
- Защита бытовой техники и бытовых приборов от скачков сетевого напряжения.
- Устройство защиты здания или помещения от удара молнией.
- Сопротивление растеканию электрической энергии.
Вот для этих четырех основных функций и необходимо провести точный расчет, а также монтаж заземляющего контура. Схема его сборки очень проста и понятна даже школьнику, а основной расчет состоит из определения длины и сечения электродов, которые будут закопаны в грунт. Теперь приступим непосредственно к монтажу данного изделия.
Как собрать внутренний контур заземления своими руками
Для изготовления контура чаще всего используется стальная арматура, уголки и стальные трубы, которые выполняют функцию заземления. Их длина может составлять до 3 метров. После того, как выполнен необходимый расчет, трубы забивают в грунт, используя для этого кувалду. Иногда сверху контур заливается бетоном, однако делать это не рекомендуется, поскольку со временем может возникнуть необходимость в замене отдельных элементов. Если устройство залить бетоном, то отремонтировать его будет уже невозможно.
Как указывает схема, концы труб сверху соединяются стальной полосой, толщина которой должна составлять не менее 4 миллиметров. Сооружая контур заземления, укладывать куски полосы нужно в предварительно выкопанные траншеи, примерно на 0,5 – 1 метр ниже уровня грунта, после чего их нужно соединить с трубами используя сварочный аппарат. Тут уже точный расчет ни к чему, просто необходимо надежно приварить все стальные элементы.
С целью экономии места возле здания все эти группы можно расположить по периметру вокруг фундамента или же по периметру усадьбы. Монтаж контура заземления можно без проблем выполнить собственноручно, на это уйдет совсем немного времени. К готовому контуру, который образует геометрическую фигуру, подключаются все розетки и бытовые приборы, которые расположены внутри здания. Особенно данная схема важна для трехфазной сети с напряжением 380 вольт.
Характеристики контура заземления: что на них влияет
Прежде, чем начать забивать трубы и выкапывать траншеи под контур заземления, необходимо предварительно провести некоторые измерения и сделать расчет характеристик почвы, поскольку от ее сопротивления будет в целом зависеть сопротивление и надежность заземления. Данный показатель взаимосвязан с указанными ниже свойствами и факторами:
- Максимальная глубина погружения контура заземления.
- Состояние и химические характеристики земельного настила.
- Тип грунта (чернозем, глина и пр.) и его влажность.
- Материал, из которого изготовлены элементы контура.
- Общее число заземляющих групп и количество электродов в каждой из них.
Самым идеальным вариантом для расположения контура заземления считается чернозем, суглинки и глинистый грунт. При этом необходимо помнить, что на поверхности скал и каменных покровов сооружать заземление категорически запрещается, так как камень часто проводит ток, имея достаточно низкое собственное сопротивление.
Расчет контура и его принципиальная схема
Перед тем для частного дома, обязательно нужно ознакомиться с элементарными расчетами и общей схемой конструкции:
- Расстояние от того места, где входят в дом электрические кабеля, до устройства АС контура должно составлять не менее 50 метров. Такая дистанция является самым оптимальным вариантом для установки горизонтальных и вертикальных электродов. Также не рекомендуется покрывать поверхность стальных электродов краской или битумными веществами, поскольку это существенно ухудшит электрические характеристики заземления.
- Для определения размеров и сечения электродов контура заземления мы предлагаем воспользоваться специальной таблицей, в которой указаны различные значения в зависимости от материала. Таблица значительно упростит расчет.
- Вся конструкция контура собирается из стальных уголков и ленты, которые соединяются между собой дуговой электросваркой. Во время приваривания элементов конструкции заземления необходимо проверять прочность их крепления.
Порядок изготовления и установки в грунт замкнутого контура прост и понятен. Сначала необходимо выкопать ров необходимой глубины (обычно 70-80 см). В том случае, если общая мощность потребления электроэнергии всеми приборами в доме достаточно большая, глубину траншеи лучше увеличить до 1,0-1,2 метра. Конфигурация рва должна напоминать правильный равносторонний треугольник, стороны которого составляют 1 метр. Перед тем, как начать копать ров, лучше разметить его форму на поверхности грунта.
По углам треугольной траншеи забываются, как уже было описано, трубы или уголок. От глубины их погружения будет зависеть сопротивление контура заземления. Желательно, чтобы длина забитых стальных труб составляла не менее 2 метров. При высокой жесткости грунта лучше воспользоваться буром, а не кувалдой. К торчащим концам труб крепятся стальные полосы контактно-дуговой сваркой. На этом сооружение заземления можно считать завершенным. Теперь необходима только проверка контура заземления для определения его сопротивления.
Несколько полезных советов, которые необходимо учесть при монтаже контура заземления своими руками:
- Концы труб или уголков, которые будут вбиваться в грунт, желательно заострить при помощи , что позволит облегчить их погружение в землю.
- Верхние концы уголков после забивания должны выступать над поверхностью дна траншеи на 20-30 см. Это необходимо для их более легкого соединения полосой.
- Готовый сваренный контур необходимо соединить с шиной заземления внутри дома, используя кабель большого сечения, и надежно зажать клеммы для хорошего контакта.
- Чтобы в местах сваривания сталь не подвергалась коррозии, их необходимо тщательно зачистить и покрыть влагозащитным веществом (краской, битумом).
Монтаж заземляющего контура необязательно проводить исключительно своими силами. Наоборот: и расчет, и установку произвести значительно проще, проконсультировавшись с электриками, обслуживающими участок. Таким образом, гораздо проще получить дельные советы по составу грунта и особенностям устройства заземления.
Сооружение внешнего контура не представляет никакой сложности в монтаже, просто требует физических усилий и умения работать со сварочным аппаратом, а также . А вот необходимые манипуляции с электрощитом далеко не всегда так просты. На этом этапе полезно и выгодно пригласить специалиста, который заодно проверить работу всей системы и составит необходимые документы.
Заземление в частном доме совсем недавно стало обязательным требованием, предъявляемым к электросетям – раньше его оборудовали только на производственных и других объектах высокой мощности. Однако, благодаря техническому прогрессу, количество домашних электроприборов постоянно увеличивается. Это привело не только к использованию трехфазных сетей в бытовых целях, но и к необходимости организации правильного заземления. Рассмотрим, как сделать заземление в частном доме или на даче, как произвести необходимые расчеты своими руками.
Зачем нужен контур защитного заземления
Сегодня мы используем в своих домах и квартирах все больше электрического оборудования и, несмотря на общее стремление технологий к экономичности и экологичности, некоторые из них обладают довольно большой потребляемой мощностью. К таким устройствам можно отнести стиральные машины, водонагревательные бойлеры, микроволновки, электрические плиты, полы с подогревом и др. По проводам, проложенным к этим устройствам, идет ток высокого напряжения и силы, поэтому нарушение изоляции может стать причиной самых серьезных последствий, вплоть до фатального исхода. Именно для предотвращения таких случаев необходимо правильно организовать защитное заземление.
Итак, защитное заземление представляет собой преднамеренное соединение всех непроводящих ток частей и конструкций электрооборудования с землей. При этом важно, что на них при нормальном функционировании сети не подается напряжение. Это (подача нагрузки) может произойти в случае нарушения герметичности изоляции и контакта с токоведущими частями.
Для более подробного описания обратимся к курсу физики, который все изучали в школе. Итак, одной из главных свойств электрического тока – способность течь в сторону меньшего сопротивления. Как раз это и происходит когда на проводах или токоведущих конструкциях оборудования нарушается изоляция. Таким образом, может появиться «пробой на корпус» — контакт кабеля с металлическим корпусом (поскольку его сопротивление (ну, практически) равно нулю). Человек или домашнее животное, прикоснувшееся к такому устройству, испытает на себе удар электрическим током.
Защитное заземление обеспечивает безопасность человека в данной ситуации. Его работа основывается на том же самом свойстве тока — течь к потребителю с более низким сопротивлением. Тело человека (и других существ) всегда обладает небольшим сопротивлением (эта величина непостоянна), а сопротивление Земли всегда равно нулю. Соответственно, «выбирая» между двумя этими объектами, ток будет течь в Землю. Однако на практике сопротивление монтируемого заземления не бывает нулевым – это связано с тем, что материалы, с помощью которых создается контур, имеют своё сопротивление. Отсюда вытекает одно из главных требований к создаваемому заземлению – его сопротивление должно быть настолько низким, чтобы при замыкании сети человеком, через него прошел ток с допустимыми параметрами, а остальная его часть ушла на контур.
Конструкция контура
Процесс сборки и присоединения заземляющего контура проводится абсолютно одинаков, вне зависимости от того, используется трехфазная сеть с напряжением 380 В, или однофазная – на 220 В. Чаще всего контур заземления конструируют путем закапывания в землю нескольких электродов, соединенных между собой (схема их соединения и называется контуром). Обычно монтируется «квадрат» или «треугольник», но есть и другие варианты. Иногда незамкнутый контур, получаемый в результате последовательного соединения электродов. Выбор того или иного способа зависит от размера здания, территории, и удобства расположения – иногда даже прибегают к созданию прямоугольного контура по периметру защищаемого здания. После соединения (чаще всего – сварки) заземляющих электродов между собой их подключают с помощью специального кабеля к распределительному электрическому щитку.
Контур нельзя располагать произвольно – чтобы правильно его установить, необходимо соблюдать определенные правила и требования. Так, например, запрещено закапывать контур слишком далеко или близко к дому – он должен залегать на расстоянии не меньше 1-2 метров от здания и не дальше 10 метров.
Большое значение имеет и глубина залегания электродов, которая варьируется в зависимости от характера и структуры грунта, отдаленности грунтовых вод. Точно известно, что контур можно закладывать на глубине ниже уровня промерзания земли – то есть, не меньше 80 см (на большей части России). В зависимости от насыщенности грунта водой, регулируется дальнейшее углубление – если она залегает высоко, то и электроды необходимо прокладывать выше к поверхности, а если же воды нет и земля малонасыщенная, контур будет необходимо забивать как можно глубже (или выполнить заземление другим способом).
Контур из черного металлопроката
Электроды для заземляющего контура как правило изготавливают своими руками из стержней черного металла. Для этой задачи неплохо подходит металлопрокат в виде стальной трубы, уголка, гладкой арматуры и двутавра. Фигурное исполнение проката не оказывает влияния на функциональные показатели схемы, поэтому выбирать его следует исходя из того, насколько удобно будет забивать. Как показывает практика, чаще всего обращаются именно к стальному уголку из-за его доступности – такой материал можно найти практически в каждом гараже или на даче.
Впрочем, один из критериев выбора все-таки есть – нужно брать прокат с площадью сечения не меньше 1,5 см2. Количество забиваемых стержней, устройство контура и его схема могут определяться и опытным путем, однако лучше, конечно, провести необходимые расчеты. Самым распространенным способом соединения является треугольник. Такая схема требует забивать стержни-электроды в вершинах треугольника. Для соединения их между собой можно использовать такой же уголок или металлическую полосу.
Стержни необходимо располагать между собой на расстоянии от 1,2 м, эта величина также должна выбираться исходя из сопротивления грунта. Приложенная ниже схема позволит вам приблизительно определить, какое сопротивление имеют различные слои грунта, перед тем, как выполнять своими руками монтаж заземления на даче, в загородном или частном доме.
Модульные системы
Безусловно, если делать контур заземления своими руками, нужно будет проводить сварочные работы, самому вычислять показатели сети и размеры контура, обеспечивать надежность соединения частей схемы. Для того чтобы избавить от лишних хлопот тех, кому они не по душе, или просто облегчить процесс монтажа, в продаже можно найти модульные заземляющие системы со всеми необходимыми составляющими.
Система комплектуется набором стальных стержней с медным покрытием. Их диаметр составляет 14мм, а длина – до 150 см, а на концах нарезана специальная резьба, тоже покрытая медью. На нее накручивается специальная латунная муфта, позволяющая соединить два стержня между собой. На нижний конец крайнего стержня накручивается конусовидная муфта-наконечник, для облегчения забивания. Примечательно, что эти выпускается несколько типов этих наконечников для различных грунтов. Помимо перечисленных компонентов, набор включает в себя специальные зажимы для металлических полос и стержней. Антикоррозийная защита частей конструкции обеспечивается с помощью специальной пасты, которой необходимо покрывать все узлы и элементы.
Модульные системы для заземления обладают рядом характерных преимуществ:
- последовательное соединение множества стержней позволяет поместить электроды на глубину до 50 метров;
- благодаря использованию нержавеющей стали с медным напылением в качестве материала стержни устойчивы к коррозии и обладают повышенным сроком службы;
- схема заземления с помощью модульной системы, при необходимости, может быть размещена в пределах одного квадратного метра, что очень удобно, например, на даче;
- монтаж не требует использования профессионального оборудования.
Для того чтобы организовать электрическую безопасность на даче и провести заземление в частный или загородный дом, можно воспользоваться готовой системой или сделать контур своими руками. При правильном монтаже обе этих схемы будут работать эффективно и безопасно. Поэтому выбор должен осуществляться исходя из финансовых или личных предпочтений и особенностей ландшафта и планировки. Главное – провести правильные расчеты заземления.
Расчет
Для расчета заземления существует два способа. Мы сначала рассмотрим тот, в котором не требуется работать с формулами и цифрами. Однако учтите, что он подходит только для тех, кто планирует своими руками изготавливать контур заземления.
Итак, для примера, мы варим треугольный контур из стальных стержней (гладкая арматура) длиной в 3 метра. Забиваем их в землю на расстоянии 1,5-2 метра друг от друга и соединяем металлическими полосками. После этого берем омметр или мультиметр и замеряем сопротивление. Согласно правилам электротехнических установок (ПУЭ) заземляющий контур должен иметь сопротивление в пределах 4-10 Ом, при этом – чем меньше, тем лучше. Если сопротивление собранной схемы не соответствует этим требованиям, необходимо забить дополнительные электроды и соединить их с уже готовыми.
Такой способ послемонтажного расчета позволяет довольно часто обойтись без предварительных замеров и вычислений. Металлический треугольник с размерами, описанными в примере, достаточно часто будет «попадать» сопротивлением в допустимые рамки. Даже если это значение будет выше 4 Ом (но, конечно, ниже 10 Ом), схема будет удовлетворять требованиям к заземлению на даче, в бане или небольшом загородном доме.
Расчет по формулам
Однако сконструированный контур может и не подойти из-за особенностей материала, земли или других причин. И процесс «достраивания» может занять немало времени, да и значительно усложнить схему. В такой ситуации, конечно, предпочтительнее было бы знать требования заранее. Кроме того, знание расчетного сопротивления необходимо при покупке модульной системы заземления.
Для вычислений нам понадобится узнать сопротивление стержней, длину горизонтального заземления (периметр треугольника) и сопротивление грунта.
Сопротивление одного вертикального электрода-заземлителя находится по следующей формуле:
где, R – сопротивление электрода, Ом; ρ экв – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом*м; L – длина электрода, м; d – диаметр электрода, м; T – расстояние от середины стержня до поверхности, м.
Хорошо. Только, чтобы совершить расчеты, нам необходимо знать удельное сопротивление грунта. Для этого можно воспользоваться следующей таблицей:
Если же мы имеем дело с неоднородным грунтом, следует рассчитывать сопротивление заземления по другой формуле:
где, Ψ – сезонный климатический коэффициент; ρ 1 , ρ 2 – удельное сопротивление грунта (1 – верхний слой, 2 – нижний); H – толщина верхнего слоя; t – глубина забивания электрода.
Сезонный коэффициент заземления можно найти в следующей таблице, исходя из климатической зоны нахождения здания.
Формула для нахождения количества электродов без учета сопротивления заземления:
где, n 0 – количество электродов; R н – нормируемое сопротивление заземления.
Полученное значение необходимо округлять до целого в большую сторону. Для нахождения длины электродов-заземлителей существуют две специальные формулы:
Lr = a * (n 0 – 1 ); — при расположении в ряд;
Lr = a ; — при расположении замкнутым контуром.
а – расстояние между электродами
На сопротивление контура влияют также токи вертикальных электродов, поэтому, чем дальше они будут расположены друг от друга, тем меньше будет сопротивление контура. По этой причине рекомендуется размещать друг от друга на расстоянии, равном их длине.
Монтаж
Итак, перейдем непосредственно к описанию того, как выполнить заземление в частном, загородном доме или на даче своими руками. Для самостоятельной сборки заземляющего контура в загородном доме, садовом участке или на даче нам понадобится стальной уголок, прут или труба, а для стержней – оцинкованные электроды. Иногда вместо них применяют электропроводной бетон.
Как уже было сказано, для забивания стержней модульные системы комплектуются специальными коническими наконечниками, облегчающими прохождение штыря в земле.
Диаметр наконечника несколько больше диаметра прута, что значительно облегчает вбивание в грунт по сравнению с просто заострённым болгаркой нижним концом.
Забивать их можно и вручную – с помощью кувалды или молота, а также инструментом – необходим ударный перфоратор или отбойный молоток с силой удара примерно 20 Дж и специальной головкой. В модульных системах соединения электродов и заземляющим проводником выполняются с помощью специальных зажимов. При самостоятельном монтаже можно просто сварить их между собой.
Обратите внимание, что покраска, смазка или какая-либо другая консервация заземлителей запрещена – это снижает их проводимость. Учитывая негативное воздействие коррозии, приводящее к постепенному утончению стержней, необходимо брать прутья с небольшим запасом. Эти размеры указаны в ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и составляют 6 мм в диаметре — для оцинкованного прута, 10 мм – для прута из черного металла, 48 мм2 (площадь в поперечнике) — для проката с прямоугольным сечением. Стенки труб и полок прямоугольной стали должны иметь толщину не меньше 4 мм.
Для соединения электродов между собой можно также использовать пруты, трубы и уголок. С помощью них заземление прокладывается от контура до распределительного электрощита. Размеры данных материалов также имеют определенные нормативы. Прутья должны быть в толщину не менее 5 мм, площадь сечения прямоугольной стали – от 24 мм2, с толщиной стенок не меньше 2,5 мм.
Безусловно, монтаж заземления потребует прокладывать заземляющие провода непосредственно по частному дому, даче или другому зданию, электробезопасность которого требуется осуществить. К внутренним заземляющим проводам также выдвигают специальные требования – их сечение должно быть равным площади сечения фазной жилы, но больше нормативного минимума (диаметр поперечника):
- 1,5 мм – для изолированного медного;
- 2,5 – для изолированного алюминиевого;
- 4 мм – для медного без изоляции;
- 6 мм – для алюминиевого без изоляции.
Коммутация всех проводников заземления с контуром должна проводиться с помощью специальной PE (Protection Earth ) шины из электротехнической бронзы, которая должна быть установлена в электрощитке.
Одной из самых распространенных ошибок, совершаемых при подключении электроприборов к заземляющему контуру своими руками, является нарушения порядки их подсоединения. Обратите внимание, что оно должно всегда проводиться параллельно – от каждого устройства на щиток должен идти отдельный заземляющий провод.
При последовательном подключении или подключении на одну площадку шины, аварийные устройства будут «тянуть», создавая таким образом помехи. Такое нарушение правил подключения электроприборов называется электромагнитной несовместимостью. Из-за нее возникает высокая опасность для жизни во время устранения аварии.
Раньше при строительстве домов никто не делал заземление, да и не было особой необходимости в этом. В настоящее время, с появлением множества электрических устройств, таких как газовый котел, электронагреватель, стиральная машина, холодильник, компьютер и т.д. тема заземления стала весьма актуальной. Чтобы понять, как сделать заземление своими руками, необходимо разобраться для начала в принципе его работы. Именно с этим мы и ознакомимся в данной статье, а еще и с тем, как произвести монтаж контура заземления.
Заземление представляет собой особую проводку, которая соединяет различные электрические аппараты в доме с заземляющим устройством. Главной целью такого мероприятия является повышение безопасности.
Для чего необходимо заземление :
- оно исключит поражение электрическим током человека, прикоснувшегося к корпусу электрического аппарата;
- обеспечит нормальное функционирование электрических устройств, поскольку при их изготовлении учитывается наличие заземления;
- уменьшит электромагнитные излучения большой частоты;
- уменьшит количество помех в электросети.
Как сделать заземление
Нам понадобится трехжильная проводка в большом количестве, металлические стержни, сварочный аппарат. Работы по устройству заземления делятся на 3 категории:
- установка собственно заземляющего устройства;
- работы по монтажу проводки с жилой заземления;
- монтаж фурнитуры, учитывая наличие заземления.
По европейским нормам все розетки должны быть заземлены, поскольку современные бытовые приборы оснащены специфическими штепселями с заземляющими «усиками».
Чтобы принять решение, как сделать заземление своими руками, необходимо учесть, какие приборы будут подключаться в обязательном порядке в заземленную розетку. К ним относятся:
- Электрические устройства, которые генерируют динамические процессы: стиральные машины, электромясорубки, кухонные комбайны. Иными словами, все приборы, имеющие электродвигатель, потенциально таят в себе угрозу пробоя фазы на их корпус.
- Высокомощные силовые устройства. Сегодня даже обычные электрочайники можно отнести к этой категории.
- Все электронные устройства. В случае компьютеров, которые вырабатывают статическое электричество, заземление защитит не только человека, но и предохранит саму машину от повреждений.
Отсюда делаем вывод, что заземление просто необходимо в ванной, на кухне, а также в местах подключения компьютерной техники. Там, где будут подключаться не очень мощные приборы, розетки могут быть обычными. Хотя, большинство хозяев предпочитают сделать безопасными все розетки в доме, как того требуют европейские стандарты.
По европейским нормам все розетки должны быть заземлены
Выбор заземляющих электродов
Для заземляющих электродов, в целях экономии, чаще всего используется сталь, хотя неплохо было бы применять медь или сталь в медной оболочке. Важнейший критерий выбора заземляющего электрода – площадь поперечного сечения. Если используем угловой или прямоугольный профиль, площадь сечения не должна быть менее 150 кв.мм. При использовании трубы из стали минимальная толщина стенок — 3,5 миллиметров, диаметр – 32 миллиметра. Длина заземляющих электродов должна быть никак не меньше двух метров. На заземлителях не должны присутствовать какие-либо покрытия, которые бы ухудшали электрический контакт (краски и пр.)
Устройство контура заземления
Заземляющее устройство является на самом деле достаточно простой конструкцией. Для нее понадобятся три заземляющих электрода. Вбиваем их в землю, придавая форму равностороннего треугольника (длина каждой стороны не меньше 1,2 м). Прежде чем погрузить в почву электроды необходимо выполнить подготовительные земляные работы. Далее работы по устройству заземления следуют в таком порядке:
Ввод в здание проводки с заземлением
Дело практически завершено: мы сделали заземляющее устройство. Теперь необходимо организовать проводку, чтобы довести заземление до самого распределительного щитка. Для этого понадобится трехжильный провод. Наиболее долговечными считаются медные монолитные жилы.
Трехжильные провода применяют, как правило, когда есть необходимость в особой конфигурации системы освещения, для установки разводки от выключателя. Именно такие провода нужны и для заземления. Заменяем ими обычные монолитные жилы. Теперь к розетке выводим не только фазу и ноль, но еще и землю.
Заземление розетки трехжильным проводом — фаза, ноль и земля
Выводим в стаканы всех розеток по три провода, придерживаясь при этом цветовой маркировки, чтобы знать точно, какой провод – земля. Ведь не столь существенно перепутать фазу с нулем, важно не перепутать фазу с землей, поскольку розетка в этом случае не будет работать. Аккуратно скручиваем во всех имеющихся распределительных коробках «землю» с «землей» и смотрим, чтобы везде заземление шло отдельной жилой.
Проводка разведена, переходим к монтажу фурнитуры. Но сначала проверим, надежно ли наше заземление.
Проверка надежности заземления
Сделав монтаж заземления своими руками, необходимо протестировать систему. Лучше всего для этих целей было бы использовать измеритель сопротивления заземления. Но, поскольку вряд ли у домашнего мастера окажется столь сложное оборудование, проверку заземления можно осуществить следующим способом:
- берем переносную лампу накаливания (от 100 Вт) и подключаем один контакт к заземлению, а другой – к фазе;
- лампа ярко загорится, если заземление своими руками выполнено добротно. Если лампа не загорится или просто будет гореть тускло, это будет означать, что заземление имеет высокое сопротивление из-за некачественных электрических контактов во всех узлах;
- чтобы устранить высокое сопротивление, зачищаем хорошо все проволоки, трубки, зажимные механизмы, одним словом – все, что играет роль посредника между землей и имеющимся в розетке контактом заземления.
Краткий план действий
Подытожив подробно описанные выше операции, можно составить краткий план действий для организации заземления собственными руками:
- Изготовление заземляющего устройства в виде треугольного металлического каркаса с ребром в 1 метр. В каждый угол треугольника приваривают пруты длиной 1,5м.
- Погружение заземляющего устройства в почву: каркасом к верху, штырями – к низу.
- Приваривание к устройству металлической планки, с помощью которой заземление подключается к счетчику.
- Выполнение в доме проводки из трехжильного провода, подводка лишней жилы к заземляемым розеткам.
- Подключение этой жилы «к земле» на счетчике.
- Установка розеток с присоединением «усиков» заземления к подведенной дополнительной жиле.
- Еще один важный момент — организация молниезащиты здания (это тема для отдельного разговора).
Видео: линейный контур заземления
Как видим, сделать заземление дома своими руками довольно просто, важно только действовать в соответствии с указанными рекомендациями и соблюдать технологию. Зато вы самостоятельно обеспечите свой дом хорошей электропроводкой с надежным заземлением, избегая лишних затрат. Ну, а если вам все же не дают покоя сомнения, пригласите знакомого электрика, чтобы проверил, все ли вы сделали правильно.
Правильно сделанный контур заземления в частном доме убережёт вас от поражения электрическим током при пробое изоляции на корпус прибора
При пробое изоляции питающего провода на металлическом корпусе незаземлённого прибора появляется потенциал. Если дотронуться к такому устройству, то можно получить удар током. В лучшем случае вас немного «пощипает», а в худшем – получите серьёзные травмы, несовместимые с жизнью.
Почему же человек попадает под напряжение? Ток идёт по пути наименьшего сопротивления. А стремится он в землю, поскольку она имеет большую электроёмкость. Поэтому при контакте с неисправным прибором ваше тело (имеющее сопротивление порядка 1 кОм) становится единственным проводником. Но что, если «предложить» току более лёгкий путь, соединив корпус оборудования с землёй металлическим проводником меньшего сопротивления? В этом случае большая часть заряда пойдёт уже по нему.
Помимо обеспечения безопасности, заземление позволяет:
- стабилизировать работу электроустановок;
- защитить устройства от скачков напряжения;
- уменьшить сетевые помехи, а также интенсивность электромагнитных излучений повышенной частоты.
Важно: Заземлять нужно всех потребителей, работающих от сетей напряжением более 42 В переменного и 110 В постоянного тока.
Устройство
Контур заземления состоит из двух элементов: самого заземлителя и проводников. Последними называют любые части устройства, которые соединяют электрооборудование с контуром. Как правило, это кабеля с жёлто-зелёной изоляцией и шина, расположенная в распределительном щите (РЩ). К заземлителю относятся электроды и другие элементы цепи, непосредственно контактирующие с грунтом и обеспечивающие растекание электрического заряда.
Заземлители бывают естественными и искусственными. В первом случае роль заземляющего устройства выполняют заглублённые части строительных конструкций зданий, а во втором специально сделанный проводник. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), предпочтение нужно отдавать естественным заземлителям. Например, в частном доме это может быть:
- обсадная труба скважины;
- металлические трубопроводы;
- броня силовых кабелей;
- всевозможные металлические конструкции на улице, к примеру, забор;
- заглублённые железобетонные части постройки (колоны и фундаменты).
Если сопротивление естественных заземлителей меньше установленных норм, то разрешено применять искусственные. Именно о них сегодня и пойдёт речь.
Как правильно рассчитать
В первую очередь следует определить проводимость заземлителя. То есть надо выбрать электрод так, чтобы сопротивление контура было в пределах нормы. Согласно положениям ПУЭ, максимальные значения сопротивления растеканию заземлителей следующие:
- 2 Ом – для линейного напряжения 660/380 В источника трёхфазного/однофазного тока;
- 4 Ом – для 380/220 В;
- 8 Ом – для 220/127 В.
Проводимость защитной конструкции зависит от площади её контакта с землёй, а также удельного сопротивления грунта. Чем больше размеры штырей (электродов), тем больше площадь их поверхности и, следовательно, выше проводимость и эффективность контура. При этом для достижения хороших характеристик заземляющего устройства правильнее увеличивать длину электродов, а не поперечное сечение. Это очень актуально при создании контура в твёрдых почвах, таких как песчаник, скалистый грунт и прочих.
Так, для определения проводимости одного электрода круглого сечения используется следующая формула:
R1 = ρ(ln(2L/d) + 0,5ln(4T+L)/(4T-L))/2ПL,
где d и L – диаметр и длина электрода, T – половина глубины заложения штыря, ln – натуральный логарифм, П – постоянная (3,14), ρ – удельное сопротивление грунта (Ом×м).
Удельное сопротивление грунта также является важным параметром. Чем он больше, тем хуже будет проводимость контура заземления. Величину удельного сопротивления для определённого типа грунта можно узнать в общедоступных таблицах.
Чем ниже удельное сопротивление грунта, тем лучше будет контур
Это интересно: С наступлением холодов сопротивление земли резко увеличивается. Причиной тому становится замёрзшая вода, ведь лёд является диэлектриком. Поэтому в областях с вечномёрзлыми грунтами глубина заложения заземлителей должна быть больше, чем в широтах с более тёплым климатом.
При монтаже контура заземления, состоящего из нескольких электродов, расчёт немного меняется. Сначала определяется сопротивление каждого отдельного штыря по вышеуказанной формуле. Потом полученные показатели суммируются с учётом так называемого «коэффициента использования». Расчётная формула здесь такая:
R = R1/(KN), где R – общее сопротивление контура, N – количество электродов, К – коэффициент использования, R1 – сопротивление одного штыря.
Величина К зависит от расстояния между электродами. Причём чем дальше друг от друга расположены штыри, тем больше будет этот коэффициент. Электрики же рекомендуют располагать электроды на расстоянии в 2,2 от их длины. В этом случае К может принимать следующие значения:
- при использовании двух электродов – 0,9–0,92;
- трёх – 0,85–0,88;
- пяти – 0,79–0,83.
Для определения глубины заложения стержней нужно воспользоваться формулой:
N = R1/KR, где R – полученное ранее проектное сопротивление контура, R1 – сопротивление одного штыря, К – коэффициент использования.
Что касается горизонтальных частей, соединяющих штыри в один контур заземления, то их проводимость здесь не рассчитана
Выбор схемы контура для частного дома
Контур заземления, выполненный по схеме «треугольник», является самым надёжным
Существует много схем контуров заземления и самая популярная из них – это расположение электродов треугольником (замкнутая схема). Штыри вбивают в землю в трёх вершинах равносторонней фигуры и поверху соединяют между собой горизонтальной полосой. Главное достоинство такой схемы заключается в том, что при неисправности одного из заземлителей контур будет продолжать функционировать.
Штыри можно вбить и в один ряд (линейная схема). Этот вариант используется в том случае, если для монтажа заземления выделена одна узкая полоса земли. Колы соединяются между собой одной или двумя металлическими шинами. С одной стороны, монтаж этой схемы выполнить гораздо проще, так как не нужно рыть три траншеи. Однако такая вариация контура является менее надёжной. Дело в том, что при выходе из строя хотя бы одной горизонтальной перемычки эффективность работы всей системы резко ухудшается.
Выбор остаётся за вами, но из двух вышеуказанных схем лучше отдать предпочтение замкнутой конфигурации контура заземления. Если же вы решите делать заземления по линейной схеме, то добавьте несколько электродов и горизонтальных полос. Это повысит надёжность контура.
Материалы и инструменты для самостоятельного изготовления
В качестве электродов используйте стуржни из материалов с высокой электрической проводимостью
Выполнив расчёт и выбрав схему контура заземления, можно перейти к покупке материалов. Для создания констуркции своими руками понадобятся:
- пруты из чёрной стали диаметром 16 миллиметров или более – вертикальные электроды;
- стальная полоса (шина) сечением 5×40 миллиметров – горизонтальный заземлитель;
- медный провод с сечением минимум 10 квадратных миллиметров – соединение контура с распределительным щитом;
- болты диаметром 10 мм;
- чёрная краска для наружных работ или мастика.
Важно: Строительная арматура не подходит для использования в качестве стержней заземления. Дело в том, что наружный слой таких прутьев калёный, поэтому электрический ток распределяется по сечению неравномерно. А это, в свою очередь, приводит к разрушению металла. Кроме того, арматура подвержена коррозии.
Количество и размеры материалов выбираются в соответствии с расчётными данными.
Помимо этого, нам понадобятся следующие инструменты и оборудование:
- лопата (разработка грунта);
- сварочный аппарат (соединение элементов контура);
- болгарка (обрезка материалов);
- плоскогубцы (загиб горизонтальной полосы);
- кувалда и перфоратор желательно со специальной насадкой под прутья (забивка вертикальных электродов).
Ход работы (с фото)
Выбор места и разработка грунта
Ройте траншеи под контур недалеко от дома. Так, вам не придётся рыть длинную траншею к постройке
В первую очередь надо выбрать место, где будет располагаться контур заземления. Чтобы максимально сократить объём работ и расход материалов, монтаж заземляющего устройства следует выполнять рядом с домом здания.
После выбора места выполняются земляные работы. Берём лопату и копаем траншеи. В нашем случае их будет три, то есть делаем контур по схеме «равносторонний треугольник». Глубина и ширина траншеи должны быть более полуметра, а длина – соответствовать расчёту. Также необходимо прокопать выемку от ближайшей вершины треугольника к силовому щиту.
Сборка контура заземления
Если грунт неоднородный, то для забивания штырей используйте перфоратор
- Сначала подготавливаем вертикальные заземлители. Нарезаем их при помощи болгарки в соответствии с расчётными данными. Затем концы штырей стачиваем под конус. Делается это для того, чтобы электрод легче входил в землю.
- Затем нарезаем стальную полосу. Длина каждого отрезка должна быть чуть больше стороны треугольника (примерно на 20–30 сантиметров). Концы полос желательно заранее обогнуть плоскогубцами для плотного контакта со штырями при проведении сварочных работ.
- Берём подготовленные штыри и забиваем их в вершинах треугольника. Если земля песчаная и электроды легко заходят, то можно обойтись кувалдой. Но если плотность грунта большая или часто попадаются камни, то придётся использовать мощный перфоратор или даже бурить скважины. Стержни забиваем так, чтобы они выступали над основанием траншеи примерно на 20-30 сантиметров.
- Далее берём металлическую полосу 40×5 миллиметров и прихватываем её сваркой к штырям. В итоге у вас получится контур в виде равностороннего треугольника.
- Теперь делаем подвод контура к зданию. Для этого также используем полосу. Её нужно вывести и зафиксировать у стены (по возможности вблизи распределительного щита).
Хорошо приварите болт к шине, так как от качества контакта зависит сопротивление контура заземления
Полезный совет: Защитите сварочные швы от коррозии. Покрасьте места соединений элементов контура и вывод шины у здания чёрной краской для наружных работ. Остальные части заземляющего устройства закрашивать нельзя!
Все сварные соединения должны быть окрашены, так как эти места больше всего подвержены разрушению
После монтажа контура защитного заземления дома засыпаем траншеи однородным грунтом без строительного мусора и щебня. Рекомендуется для этих целей применять плотные однородные мелкозернистые составы.
Видео-инструкция по монтажу контура заземления
Соединение со щитом
Чтобы подключить контур к электрощиту, нужно использовать медный провод сечением 10 квадратных миллиметров. Один его конец прикрутите к выводу заземлителя, а другой заведите в здание и прикрутите к силовому щиту. Кстати, если РЩ расположен в доме, то для заведения заземления можно использовать ту же полосу, а болтовой переход выполнить уже внутри помещения.
В частном доме контур заземлния подключается по схеме TN-C-S или TT
Здесь также стоит обратить внимание на схему подключения контура к щитку. В частных домах электропитание зачастую осуществляется воздушными линиями (ВЛ) по системе заземления TN–C. В этой схеме нейтраль от источника и защитный проводник объединены. То есть к щитку подходит фазный провод (L) и совмещённый «ноль» и «земля» (PEN-проводник). Поэтому, при подключении контура к электроустановке систему TN–C нужно переделать на TN–C–S, в которой PEN проводник разделён на нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. В этом случае к потребителю будут приходить уже три провода: «фаза», отдельно «ноль» и «земля».
Но как же подключить дом к заземляющему устройству по системе TN–C–S? Делается это довольно просто. Чтобы получить трёхжильную электропроводку с отдельным защитным проводником нужно в РЩ выполнить следующие действия:
- Установите в щитке металлическую шину (её можно приобрести в любом магазине электротоваров). Затем соедините её медным проводом с корпусом РЩ. Это будет заземляющая шина РЕ.
- Подключаем к шине РЕ совмещённый РЕN проводник, идущий от источника питания.
- Затем делаем перемычку между заземляющей шиной и нулевым рабочим проводником N, шина которого должна быть изолирована от распределительного щита.
- В конце подключаем фазный провод на отдельную шину, которая также не связана с корпусом РЩ.
Подключить здание к контуру можно и другим способом – по системе ТТ. В этом случае не нужно ничего разделять. Фазный провод подключается к изолированной шине, а совмещённый PEN проводник от источника питания садится на вторую отдельную шину и считается «нулём». Ну а корпус щита соединяется с заземляющим устройством. Таким образом, при подключении контура по схеме ТТ, он электрически не связывается с PEN проводником. Единственным недостатком такого подключения является необходимость установки дополнительных защитных устройств, например, УЗО.
Измерение сопротивления заземления
Измерение сопротивления растеканию заземлителя осуществляется посредством поверенного прибора Ф4103-М1
После монтажа и подключения контура нужно обязательно проверить, защитит ли он вас от поражения электрическим током. Для этого следует провести измерения сопротивления растекания тока и металлосвязи.
Как отмечалось ранее, в соответствии с ПУЭ 1.7.101 сопротивление заземляющего устройства в любое время года не должно превышать 2, 4, 8 Ом при линейных напряжениях 660, 380, и 220 В источника трёхфазного тока либо 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Чтобы измерить сопротивление контура, нужен специальный прибор Ф4103-М1. Стоит он дорого, поэтому покупать его нет смысла. Гораздо проще пригласить сотрудников из энергоуправления или электролаборатории, которые снимут замеры и выдадут паспорт и протокол на заземляющее устройство. Если сопротивление контура будет превышать норму, то придётся забивать дополнительные штыри.
Измерение сопротивления металлосвязи позволяет определить наличие цепи между заземлительными и заземляющими элементами. Этот параметр измеряется микроомметром Ф4104-М1. В соответствии с ПТЭЭП п. 28.5, переходное сопротивление не должно быть более 0,05 Ом. Если сопротивление металлосвязи будет выше нормы, то придётся проверить все болтовые и сварочные соединения элементов контура.
Что касается периодичности проверки состояния заземляющих устройств, то она определяется графиком планово-профилактических работ. Его утверждает техничский руководитель потребителя. В соответствии с п. 2.7.9. ПТЭЭП, визуальный осмотр наружных частей заземлителей нужно проводить не реже чем раз в полгода. А осмотр с выборочным вскрытием земли – раз в 12 лет.
Важно: Сопротивление контура должно быть ниже нормы круглый год, поэтому заземлитель желательно проверять при засухе или заморозках (когда удельное сопротивление грунта увеличивается).
Самые распространённые ошибки при выполнении работ
Ошибки, которые нельзя допускать при обустройстве контура защитного заземления в частном доме:
- Если вы решили обратиться за помощью к монтажникам, то нужно убедиться в том, что они используют только подходящие материалы. Дело в том, что многие организации стараются сэкономить на электродах и вкапывают в землю штыри с малой проводимостью, например, ржавую арматуру. А это, как вы уже знаете, сильно ухудшает защитные свойства контура либо вовсе делает его бесполезным.
- Устройство заземления на большом расстоянии от постройки. Контур не представляет опасности для человека, поэтому его следует устанавливать поближе к дому. И желательно, чтобы заземлитель располагался в самом влажном месте. Ведь вода улучшает проводимость, что приводит к более быстрому замыканию цепи и мгновенному срабатыванию защитной аппаратуры.
- Соединение контура заземления с молниезащитой. Если в вашем распределительном щите не установлено устройство УЗИП, которое размыкает цепь в случае прихода сверхзаряда, то большой ток от молниеприёмника может вывести из строя электрооборудование или сам РЩ.
Контур защитного заземления – обязательная мера безопасности при использовании электрических приборов в частном доме. Если вы решили делать заземление самостоятельно, то выполняйте все работы в соответствии с вышеуказанными правилами и рекомендациями. При этом не забывайте о технике безопасности при работе со сваркой и энергоустановками.
Обычные жильцы многоквартирных домов и частных особняков имеют слабое представление о том, что такое заземление. Конечно, слышали о нем все, но лишь очень немногие понимают его устройство и представляют принцип работы. Обычно это люди строительных профессий.
Но иногда даже у самых простых обывателей возникает необходимость устроить в своем доме заземление. При кажущейся сложности вопроса сделать заземление в частном доме своими руками достаточно просто. Потребуется, конечно, какая-никакая помощь, но ничего сверхсложного или невыполнимого.
Как сделать заземление дома своими руками
В любом частном доме почти круглосуточно работает большое количество бытовой техники, периодически включается и выключается свет в комнатах, и все это обуславливает солидную суммарную мощность потребления электрической энергии. В целях обеспечения ППБ и безопасности пользования электросетями в доме обязательно должно быть заземляющее устройство.
Принцип работы заземления доходчиво описан в видео. Чтобы сделать заземление сети в 220в, необходимо соорудить так называемый заземляющий контур. Он представляет собой провод, который подсоединяется к главной заземляющей шине на электрощите и выводится к заземляющему устройству, которое заглублено в грунт возле дома (фото).
От главной заземляющей шины отходят заземляющие кабеля ко всем электроприборам и точкам электропитания в доме. Таким образом, заземление устраняет любые негативные процессы, которые теоретически (а зачастую и практически) могут происходить внутри электропроводки и приборов, которые используются в вашем доме.
Ситуаций подобного рода может быть множество: открытая фаза, образование блуждающих токов, короткое замыкание и пр. Заземление как раз и устраняет любые последствия таких аварийных ситуаций и выводит ток через заземляющее устройство в землю. Схема заземления представлена на фото.
Как сделать заземляющий контур
Заземляющее устройство, или заземляющий контур, представляет собой несколько металлических штырей (электродов), которые соединены между собой с одного конца, а другим концом заглублены в грунт. Обычно электроды «в домашних условиях» изготавливаются из арматуры или угловой стали. Реже – из труб. Как изготовить, забить в землю и соединить между собой такие штыри, можно посмотреть в видео.
Заземляющий контур чаще всего имеет форму квадрата или треугольника (схема). Электроды должны быть не короче 2,5 метров. Ребра заземляющего контура должны либо равняться, либо быть кратными им. Например, если длина электрода равна 2,5 метрам, то ребра контура должны равняться либо 2,5, либо 5 метрам. Оптимальная длина штырей-электродов – 2,5-3 метра.
Соответственно, заземляющий контур может обладать следующими параметрами: его стороны должны соотноситься либо как 2,5 х 2,5, либо как 3 х 3. Квадрат иногда делают несколько больше (4 х 4 м). Электроды желательно заострить с одного конца. Так их будет легче забивать в землю. Свариваются штыри между собой в контур только после заглубления их в землю.
Процесс установки заземляющего контура выглядит так:
1. Сначала рядом с домом нужно выкопать траншею по форме будущего контура (квадратную или треугольную). Ее глубина должна равняться 70-80 см.
2. Нарезаем арматуру на равные по длине штыри 2,5-3 м. Забиваем их по углам траншеи, как на видео. Обязательно оставляем над землей небольшие части электродов.
3. Вершины электродов соединяются между собой стальными полосами. Сделать это можно при помощи сварки.
4. К одному из углов приваривается стальная полоса, которую необходимо довести до стены здания.
5. К концу стальной полосы при помощи все той же электросварки нужно приварить болт.
6. К приваренному таким образом болту крепится выходящий из дома заземляющий кабель 220 В. Крепление можно выполнить следующим образом: кабель свернуть в петлю и просто надеть на болт. Сверху на него надевается гайка с шайбой и сильно затягивается.
7. После этого траншею с заземляющим контуром нужно просто засыпать землей.
8. Кабель подводится, как уже было сказано ранее, к заземляющей шине в распределительном щите.
Обратите внимание: Сечение проводника должно быть более 75 кв. мм. Только в этом случае заземление будет эффективным и прослужит долго.
Альтернативный метод
Есть еще один — более современный — метод обустройства заземления в частном доме. Для него используется не сваренный из частей квадратный или треугольный контур, а один-единственный длинный электрод (фото). Этот способ называется модульно-штыревым, потому что заземляющий электрод представляет собой очень длинный (6, 10 и более метров) штырь, состоящий из отдельных модулей.
По вполне понятным причинам забить целиком такой длинный электрод в грунт просто невозможно. Именно поэтому модули заглубляются поочередно, один за другим присоединяясь друг к другу (видео). Стандартная длина модуля – 1,5 м. Изготавливается он из стального бруса (D = 17-25 мм), покрытого медью. Медь обладает антикоррозийными свойствами.
Каждый такой модуль заканчивается заостренным стальным наконечником, который помогает забивать его в землю. С другой стороны модуля располагается латунная муфта, в которую вставляется следующий модуль.
Таким образом, каждый модуль нашего длинного электрода забивается в грунт перфоратором, после чего к открытой его части (муфте) присоединяется следующий модуль. И так сегмент за сегментом, пока весь электрод на будет утоплен в землю.
Последовательность работ:
1. В земле выкапывается небольшая яма 0,3 х 0,3 м. Глубина = 0,3 м.
2. На модуль с одной стороны надевается наконечник из стали. Этим концом штырь погружается в землю.
3. На другой его конец надевается муфта.
4. Чтобы легче было работать перфоратором, в муфту можно вкрутить болт с круглой шляпкой.
5. Штырь заглубляется в землю на 1,2 м. Над поверхностью земли остается небольшой кусок штыря с муфтой.
6. Из муфты удаляется болт.
7. Затем в нее заливается немного антикоррозийной пасты и вставляется следующий модуль. После этого вся история повторяется.
8. Самый последний модуль забивается достаточно глубоко. Его муфта должна располагаться прямо над поверхностью грунта.
9. Ее нужно открутить и заменить на латунный зажим.
10. К зажиму присоединяется стальная полоса (30 х 5 мм), которую вполне успешно может заменить стальной трос (D = 10 мм). Место соединения нужно заизолировать прорезиненной лентой.
11. Затем яма засыпается.
Такой модульно-штыревой контур продается в готовом виде. Загляните в любой магазин стройматериалов. Можно убедиться, что устройство такого заземления довольно простое. Единственная рекомендация: обязательно правильно подбирайте длину штыря-электрода. Он должен быть заглублен в почву ниже уровня ее промерзания (это 6-8 модулей в среднем).
