Pokud se zeptáte obyčejného člověka, proč je potřeba uzemnění, odpověď bude asi tato: „Aby se předešlo úrazu elektrickým proudem“. Výše uvedená formulace správně charakterizuje účel tohoto zařízení, je však neúplná.
Kromě ochrany lidského těla před úrazem elektrickým proudem má uzemnění další funkce, o kterých bude pojednáno níže. Nejprve musíte porozumět významu tohoto termínu dešifrováním definice uvedené v jedné z nejdůležitějších knih v profesi elektrikáře, která se nazývá „Pravidla pro stavbu elektrických instalací“, zkráceně PUE:
Pro obyčejného člověka tato suchá formulace znamená málo, takže níže bude význam každého slova popsán krok za krokem.
Obsah
- Vysvětlení pojmů
- Účel uzemnění
- Kombinovaná ochrana uzemňovacích zařízení a pojistek
- Uzemnění a uzemnění v napájecích systémech
- Samozemněný ochranný vodič
- Uzemněné neelektrické zařízení
- Použití uzemňovacích zařízení v rádiových zařízeních
- Definice pojmu
- Požadavky na uzemnění
- Proč je člověk zasažen elektrickým proudem?
- Jak funguje uzemnění
- K čemu se používají RCD a difavtomatov?
Vysvětlení pojmů
Mnoho lidí si pod pojmem uzemnění představí kovový kolík zakopaný v zemi, z něhož vede drát k elektrickému panelu.
Kovová konstrukce uložená v zemi je ve skutečnosti uzemňovací vodič a kombinace uzemňovacího vodiče a vodičů k němu připojených se nazývá uzemňovací zařízení (GD).
Obrázek ukazuje součásti uzemnění
Jak je patrné z definice PUE, uzemnění je především proces, jehož implementace by měla zajistit elektrickou ochranu osob a zařízení.
Když mluvíme o uzemněném zařízení jako ochraně před poškozením, máme na mysli ochranné uzemnění. Pojem “elektrické připojení” znamená připojení pomocí vodičů.
Síťový bod může být bodem spojení s nabíječem jak vodiče s proudem, tak ochranného drátu, štítu nebo pancíře kabelu.
zemnicí vodič nebo bod připojení nabíječky k zemní smyčce
Elektroinstalace je soubor přístrojů, strojů, zařízení, staveb, staveb, prostor určených k výrobě, přeměně, rozvodu a přenosu elektřiny, jakož i k přeměně na jiné druhy energie.
Účel uzemnění
Výše popsaná terminologie zatím neodpovídá na otázku, proč je nutné uzemnění, ale přibližuje nás k pochopení podstaty věcí. Je intuitivně jasné, že napětí na uzemněných bodech zařízení v normálním stavu se bude rovnat nule.
Odolnost některých půd
Ideální uzemnění musí mít nekonečně malý odpor nabíječky, aby byl zajištěn pokles napětí na nulu při nekonečně velkých hodnotách procházejících proudů.
Jinými slovy, ideální uzemnění zajišťuje, že veškeré potenciály vznikající v uzemněném bodě jsou neutralizovány. V praxi závisí odpor uzemnění (velmi důležitá charakteristika) na kontaktní ploše zemnící elektrody, povaze okolních půd, jejich vlhkosti, slanosti a hustotě.
Důležitou roli hraje také průřez zemnících vodičů, který by podle PUE neměl být menší než 6 mm². Pokles napětí na uzemněném kovovém těle elektrického spotřebiče, když je k němu zkratován fázový vodič, bude záviset na odporu uzemnění a maximálním možném proudu v obvodu.
Je tedy třeba zajistit, aby se potenciálový rozdíl mezi uzemněným elektrickým zařízením a zemí snížil na úroveň, která je bezpečná pro život a zdraví.
Kombinovaná ochrana uzemňovacích zařízení a pojistek
Uzemnění samo o sobě přirozeně nemůže zajistit bezpečný lidský život, i kdyby bylo ideální – koneckonců pak v elektrických obvodech elektrických zařízení dojde při poškození izolace vodičů vedoucích proud ke zkratu, který nevyhnutelně povede k požár, pokud nejsou přijata dodatečná ochranná opatření typ použití pojistek a jističů.
Proto kromě snížení potenciálového rozdílu na bezpečnou hodnotu musí uzemnění zajistit dostatečný svodový proud pro fungování jističů a pojistek.
Vzhledem k tomu, že nulový vodič elektrické sítě má poměrně nízký odpor a navíc je uzemněn jak v trafostanici, tak opět podél trasy, poskytuje kombinace uzemnění a uzemnění krytů zařízení nejlepší výsledky a zajišťuje rychlou odezvu ochrana v případě poruchy izolace.
Uzemňovací systém tn-cs
Pokud je zemní odpor dostatečně vysoký, jistič nemusí během krátké doby fungovat. V tomto případě je nutné použít proudový chránič, který okamžitě reaguje na velmi malé svodové proudy.
Uzemnění a uzemnění v napájecích systémech
Je nerentabilní uzemňovat každé těleso elektrického spotřebiče a není možné zajistit správnou kvalitu zemnící elektrody za různých podmínek.
Proto se uzemnění elektrických zařízení a domácích spotřebičů provádí pomocí elektrického vedení, které má v závislosti na systému ochranný zemnící vodič PE (chránit zem). Existují pouze tři takové napájecí systémy s uzemňovacím vodičem:
TN znamená uzemněný neutrál, S – oddělený, C – kombinovaný. V systému TN-C se ochranné funkce, které musí být provedeny uzemněním, provádějí uzemněním krytů elektrických spotřebičů pomocí vodiče PEN.
Toto schéma není bezpečné, proto bylo zrušeno a nahrazeno napájecími systémy TN-S a TN-CS, které poskytují bezpečnější elektrickou ochranu pomocí dodatečného zemnícího vodiče PE.
Uzemnění elektrických sítí bytového domu podle těchto schémat by mělo být prováděno výhradně odborníky.
Samozemněný ochranný vodič
Odpovědí na otázku, jak provést uzemnění sami, bude systém TT, kde není třeba provádět práce na oddělení PEN, stačí instalovat samostatné uzemňovací zařízení a připojit jej na sběrnici PE.
Protože odpor podomácku vyrobené zemnící elektrody bude větší než uzemnění plus uzemnění, předpokladem je použití proudového chrániče, který bude reagovat na výsledný svodový proud a vypne napájení.
Na neoficiální úrovni se můžete dohodnout s energetickými službami na samostatném oddělení vodiče PEN na vstupním rozvaděči soukromého domu.
V tomto případě je hlavní zemnící sběrnice uzemněna a uzemněna, následuje rozdělení PEN na pracovní N a ochranný PE vodič.
Při provádění takových elektrických instalací byste měli vždy pamatovat na důležité pravidlo – je nepřijatelné používat komunikační potrubí jako uzemňovací zařízení, což může být smrtelné pro členy rodiny i sousedy. Zemnící elektroda je vyrobena z válcovaného kovu různých tvarů profilů a instalace se provádí elektrickým svařováním.
Plakátový průřez vodičů, zemnící materiál
Rozhodně byste se měli poradit s odborníkem a následně jej požádat o změření odporu výsledné zemnící elektrody, který by neměl přesáhnout 30 Ohmů.
Uzemněné neelektrické zařízení
Pojem ochranné uzemnění se nevztahuje pouze na elektrická zařízení. Velmi často se uzemňují kovové konstrukce, které v zásadě nemají s elektrotechnikou nic společného a nepřicházejí do styku s kabelovou izolací, která se může poškodit.
Například ocelová zábradlí nadjezdů a galerií musí být uzemněna, stejně jako různá potrubí a dokonce i kovová vana v koupelně. Nabízí se rozumná otázka: proč je nutné tyto konstrukce uzemňovat, když jejich funkce zdaleka nevyužívají elektřinu?
Odpověď zní, že nebezpečné potenciály mohou vzniknout nejen v důsledku selhání izolace. Výboj blesku ve vzdálenosti stovek metrů má velmi velký elektromagnetický efekt, při kterém se na kovových površích indukuje nebezpečný potenciálový rozdíl.
Princip ochrany před bleskem proti sekundárním projevům blesku (primární je přímý zásah) spočívá v tom, že pomocí systému vyrovnání potenciálu (EPS) připojeného k uzemnění stékají proudy indukované ve vodičích do země. SUP instalovaný v koupelně také chrání před statickou elektřinou, která vzniká při tření molekul vody v proudu.
Systém vyrovnání potenciálu
Přepětí vyvolané bleskem i statickým přepětím může dosáhnout několika kilovoltů, což stačí k jiskření, které je kriticky nebezpečné pro potrubí a sklady kapalných, plynných, prašných hořlavých, hořlavých, výbušných látek.
Proto jsou regulační požadavky na uzemnění pro takové objekty maximální.
Použití uzemňovacích zařízení v rádiových zařízeních
V elektronice se uzemnění používá k potlačení vlivu elektromagnetického rušení, chrání elektronické obvody před nimi umístěním do uzemněného pouzdra, které funguje jako stínění.
Podobné stínění se také provádí u citlivých vodičů pomocí kabelového opletu. Nezaměňujte však uzemnění s pojmem „zem“, což znamená podmíněné přijetí nulového potenciálu v některém uzlu obvodu.
V rádiové přenosové technice slouží uzemnění ke zlepšení radiační účinnosti stacionární antény, čehož je dosaženo zvýšením kapacity mezi vysílačem a protizávažím (zem).
Uzemnění je důležitou součástí elektrického systému, ale není potřeba všude. Proč potřebujete uzemnění v zásuvce a co to dává – přečtěte si publikaci.
Definice pojmu
Stručně a jednoduše řečeno:
Základy je zařízení, které chrání osobu před úrazem elektrickým proudem, pokud jsou všechna elektrická zařízení připojena k zemi. V nouzové situaci se nebezpečné napětí „steče“ do země.
ochrana – hlavní účel uzemnění. Spočívá v připojení dalšího, třetího zemnícího vodiče k elektroinstalaci, která je připojena k zařízení, jako je zemnící elektroda. Ten má zase dobrý kontakt se zemí.
Uzemnění může být provozní nebo ochranné podle zamýšleného účelu. Ta pracovní je potřebná pro normální fungování elektroinstalace, ochranná je potřebná pro zajištění elektrické bezpečnosti (zabránění úrazu elektrickým proudem).
Uzemnění (zemní elektroda) obvykle vypadá jako tři elektrické tyče zaražené do země ve stejných vzdálenostech od sebe, umístěné v rozích rovnostranného trojúhelníku. Tyto tyče jsou navzájem spojeny kovovým páskem. Možná jste viděli takové tyče poblíž domů a budov.
Možná jste si také všimli, že na stěnách mnoha budov, uvnitř nebo venku, jsou upevněny kovové pásy, někdy natřené žlutými a zelenými střídavými pruhy – jedná se o zemnící sběrnici, je také připojena k zemnící elektrodě. Aby nedošlo k vytažení zemnícího vodiče z každé elektrické instalace, je zapotřebí zemnící sběrnice.
Třetí vodič je obvykle připojen k rámu elektrických zařízení, poskytující ochranu před nebezpečným napětím. V kabelech má většinou menší průřez než sousední „pracovní“ vodiče a jinou barvu izolace – žlutozelenou.
Požadavky na uzemnění
Požadavky na ochrannou zemní smyčku jsou následující:
- Veškerá elektroinstalace musí být uzemněna, včetně kovových dveří elektroskříní a rozvaděčů.
- Odpor uzemňovacího zařízení by neměl překročit 4 Ohmy v elektrických instalacích s uzemňovacím neutrálem.
- Je nutné použít systémy vyrovnání potenciálu.
Přišli jsme na to, co je uzemnění, nyní si promluvme o tom, proč je to potřeba.
Proč je člověk zasažen elektrickým proudem?
Podívejme se na dvě typické situace, kdy jste v šoku:
- Pračka dělala svou práci správně, a když jste ji chtěli vypnout, měli jste pocit, že vás její tělo „svírá“. Nebo ještě hůř, když jste se toho dotkli, dostali jste vážný otřes.
- Rozhodli jste se vykoupat, pustili vodu, popadli kohoutek a ucítili jste stejný účinek elektřiny – brnění nebo silnou ránu.
Obě situace lze vyřešit připojením uzemnění k pouzdrům spotřebičů a všem kovovým částem v koupelně a instalací RCD nebo diferenciálního jističe na vstupu elektřiny do domu nebo skupiny spotřebitelů.
Jak funguje uzemnění
Nejprve pojďme zjistit, proč se na těle pračky nebo jiného elektrického zařízení objevilo nebezpečné napětí. Všechno je docela jednoduché – izolace vodičů se z nějakého důvodu zhoršila nebo byla poškozena a poškozená oblast se dotýká kovového pláště některé části zařízení.
Pokud nemáte uzemnění nebo zemnící spojení, pouzdro poškozeného zařízení pro elektrický obvod není nic, dokud se ho samozřejmě nedotknete. Přistoupíte k zařízení, postavíte se na podlahu, podlaha má, i když slabá, určitý kontakt se zemí. Když se dotknete těla, začne vámi proudit proud do země. Aby proud tekl, je zapotřebí rozdíl potenciálů a potenciál fázového vodiče je vždy větší než potenciál země. Ukázalo se, že svým tělem zkratujete fázový vodič k zemi.
I tak malé hodnoty jako 50 mA jsou pro člověka nebezpečné – takový proud může vést k fibrilaci komor a smrti.
Princip uzemnění je tedy následující: pouzdra všech elektrických spotřebičů jsou připojena k uzemňovací elektrodě a navíc je instalován RCD. Pokud se na rámu objeví nebezpečné napětí, země vždy přitáhne nebezpečný potenciál k bezpečnému zemnímu potenciálu a napětí „steče“ do země.
K čemu se používají RCD a difavtomatov?
Snadné uzemnění zařízení – to je dobré, ale ještě lepší je poskytnout dodatečnou ochranu. Za tímto účelem přišli s proudovým chráničem (RCD) a diferenciálními jističi.
Difamat – jedná se o zařízení, které ve svém pouzdře kombinuje RCD a klasický jistič, takže ušetříte místo v elektrickém panelu.
RCD – reaguje pouze na svodové proudy. Princip jeho činnosti je tento: porovnává velikost proudu procházející fází a nulovým vodičem; pokud část proudu protekla k zemi, okamžitě reaguje vypnutím obvodu. Vyznačují se citlivostí od 10 do 500 mA. Čím je proudový chránič citlivější, tím častěji se spustí, a to i při menších netěsnostech, ale neměli byste instalovat proudový chránič, který je pro váš domov příliš hrubý.
Princip činnosti chráněného obvodu jednoduše:
Když fáze narazí na kryt uzemněného elektrického zařízení, začne proudit mezi fázovým vodičem a krytem. Poté RCD zaznamená, že fázovým vodičem prošel proud, část proudu byla někam odeslána a menší proud se vrátil nulovým vodičem, načež je tento obvod bez napětí. Tímto způsobem jste chráněni před úrazem elektrickým proudem.
Pokud instalujete proudový chránič do dvouvodičového elektrického obvodu bez zemnícího vodiče a je zde možnost úniku proudu někde, bude fungovat až poté, co se tohoto místa dotknete a proud vámi poteče k zemi. V tomto případě budete také v bezpečí.
Všechny akce popsané v tomto článku můžete provést sami, ale jak jsme již řekli, bude lepší, když je provedou kvalifikovaní elektrikáři, kteří znají všechna pravidla pro instalační práce, stejně jako bezpečnostní opatření.
