Pokud jde o otázky bezpečnosti lidí, je vhodnější používat měřicí techniky, které se osvědčily po desetiletí. Ve vztahu k uzemnění je touto metodou měření odporu pomocí kombinace ampérmetru a voltmetru (doporučeno GOST R 50571.16-2007). Tato metoda se někdy nazývá „třívodičový“ (nebo „třísvorkový“). Existuje také přesnější modifikace nazvaná „čtyřdrátová“ („čtyř-svorková“) metoda. Obvykle lze obě metody implementovat v jednom měřicím přístroji.
Měření zemního odporu metodou ampérmetr-voltmetr
Při provádění měření touto metodou je uzemnění odpojeno od elektrické instalace. Ve vzdálenosti minimálně 20 m od testovaného uzemnění se do země zaryje potenciální kolík. Proudový kolík je vykopán ve vzdálenosti minimálně 40 m od testovaného uzemnění. Kolíky a kostra musí být v jedné linii. Konkrétní doporučení pro vzdálenosti mezi zemí a kolíky se mohou lišit v závislosti na typu země a modelu použitého měřicího zařízení. Tato doporučení jsou zpravidla uvedena v pokynech pro instalaci měření.
Střídavý proud je přenášen do obvodu tvořeného testovanou zemí, proudovým kolíkem a ampérmetrem přes transformátor. V moderních zařízeních se většinou nejedná o sinusoidu o frekvenci 50 Hz, ale o meandr o frekvenci asi 100 – 200 Hz. Tím se kontroluje funkčnost uzemnění při vyšších harmonických a pomáhá částečně omezit vliv rušení. Pomocí voltmetru se měří napětí mezi zemí a potenciálním kolíkem. Dále se na základě Ohmova zákona vypočítá odpor uzemnění pomocí vzorce:
R = U/I,
kde U je napětí mezi uzemněním a potenciálním kolíkem a I je síla proudu v obvodu tvořeném uzemněním, proudovým kolíkem, transformátorem a ampérmetrem.
Častým problémem klasických metod měření zemního odporu je vliv bludných proudů v půdě.
Metoda ampérmetru a voltmetru má v praxi dvě varianty: třívodičové a čtyřvodičové metody, které budou dále diskutovány.
Třívodičový způsob
Svorky pro měření napětí označme jako P1 a P2 a svorky pro měření proudu jako T1 a T2. V reálných měřicích přístrojích mohou mít tyto svorky různá označení.
Třívodičové schéma měření
U třívodičové metody jsou svorky P1 a T1 spojeny propojkou a připojeny jedním vodičem k testovanému uzemnění. Svorka P2 je připojena vodičem k potenciálnímu kolíku a svorka T2 je připojena k aktuálnímu kolíku.
Výhodou třívodičové metody je menší počet vodičů. Nevýhodou je, že odpor vodiče jdoucího k zemi má silný vliv na výsledky měření. K měření zemního odporu se proto obvykle používá třívodičová metoda, jejíž hodnota je samozřejmě vyšší než 5 Ohmů.
Čtyřvodičový způsob
Při vyšších nárocích na přesnost měření se používá čtyřvodičová metoda. Při něm jdou k testovanému uzemnění samostatné vodiče ze svorek P1 a T1, které jsou připojeny pouze přímo na zemnící svorky.
Čtyřvodičové schéma měření
Proud protéká drátem, který jde do T1. Výsledný rozdíl napětí na koncích vodiče zavádí chybu do charakteristiky měření třívodičové metody. Ale u čtyřvodičové metody je bod měření napětí (u zemních svorek) připojen k měřicímu zařízení samostatným vodičem. Tímto drátem protéká zanedbatelně malý proud (ne více než několik miliampérů), takže jeho odpor prakticky nezavádí chyby do měření.
Zvýšení přesnosti měření
Klasická metoda měření zemního odporu je citlivá na nerovnoměrnost vlastností zeminy v různých místech. Pro zlepšení přesnosti měření se proto doporučuje několikrát změnit umístění potenciálního kolíku v krocích přibližně rovných 10 % jeho jmenovité vzdálenosti od země. Rozpětí naměřených hodnot by nemělo být větší než 5 %. Pokud je větší, pak se vzdálenost mezi testovaným uzemněním a kolíky zvětší 1,5krát nebo se změní směr čáry, podél které jsou kolíky umístěny.
Výběr měřiče zemního odporu
Doposud se v literatuře pro klasickou metodu měření odporu doporučují přístroje vyvinuté Sověty. Ty už ale neodpovídají moderní realitě, protože od té doby je v našich domácnostech mnohem více elektrických zařízení. Objevila se nová zařízení (například základnové stanice pro mobilní komunikaci), která mají speciální požadavky na uzemnění. Proto má smysl obracet se na produkty předních světových značek. Ale ani zde není vše tak jednoduché – ceny často „kousají“ a mohou existovat rozdíly v domácích a zahraničních standardech.
Nejlepší variantou se jeví měřící zařízení vyráběné v Číně na nejmodernějších technologiích, ale podle specifikací a pod místní značkou ruské společnosti. Například ZhG-4300 (zkratka znamená „Iron Harry“). Toto zařízení umožňuje měřit zemní odpor v rozsahu od 0,05 ohmů do 20,9 kohmů. K dispozici je měření pomocí dvou-, tří- a čtyřvodičových metod. Napětí na svorkách nepřesahuje 10 V, což umožňuje provádět měření s vysokou úrovní elektrické bezpečnosti. Zařízení nejen vyhovuje ruským normám, je zahrnuto ve Státním registru měřicích přístrojů. Zároveň je cena 3krát nižší než cena analogů od známých zahraničních značek.
Jiné metody měření
Jednodušší, ale méně přesná je dvouvodičová metoda měření zemního odporu. Umožňuje rychle získat hodnocení odolnosti, což může být cenné například při provádění oprav. Tato metoda je popsána v samostatném článku (odkaz).
Dalším vývojem klasické metody měření byla tzv. kompenzační metoda. Umožňuje vyladit rušení způsobené bludnými proudy pomocí čistě analogových metod. Nevýhodou tohoto způsobu je složitost nastavování zařízení a vyšší nároky na kvalifikaci obsluhy, takže si nezískal příliš velkou oblibu.
Existuje také rodina bezelektrodových metod měření, které umožňují neodpojit uzemnění od elektrické instalace. Jsou založeny na použití proudových kleští. Metoda založená na použití dvou kleští platí i pro ty, které doporučuje GOST R 50571.16-2007. Nevýhodou této metody je, že ji lze přímo aplikovat pouze na systémy TT a systémy TN uzemněné sítí. Konvenční systémy TN budou vyžadovat krátkodobou propojku mezi neutrálem a zemí, což potenciálně představuje riziko pro elektrickou bezpečnost, takže během měření bude muset být vypnuto napájení celé budovy, kde je zem instalována.
Závěry
A v digitální éře je pro měření zemního odporu hlavní metoda klasická voltmetr-ampérmetr. Při jeho používání bylo nashromážděno mnoho zkušeností, takže jej lze považovat za spolehlivý. Digitální technologie umožňují okamžitě vypočítat hodnotu odporu a okamžitě vidět výsledek na displeji měřicího zařízení. Pomocí moderních technologií je navíc možné výrazně potlačit rušení při měření. Díky tomu lze zvýšit přesnost měření na 1 – 2 %, což umožňuje klasickým metodám úspěšně konkurovat metodám založeným na použití proudových kleští, jejichž chyba je znatelně vyšší.
Měřič uzemnění je nepostradatelným zařízením pro kontrolu a údržbu systémů uzemňovací smyčky. Taková zařízení jsou široce používána nejen během provozu instalací, ale také ve fázi návrhu a instalace. Specialisté s jejich pomocí provádějí geologická měření odporu půdy v místech, kde je plánováno uložení tyčí.
Obdobným způsobem se kontroluje účinnost obvodů ochrany před bleskem. Po zničení kovových konstrukcí se zvyšuje odpor vodičů a přestávají se vyrovnávat se svým hlavním úkolem – uzemňovat živé prvky, které mohou poškodit lidi a zařízení elektrickým proudem.
Co je to
Odpor uzemnění je fyzikální ukazatel velikosti odporu půdy vůči šíření škodlivého elektrického proudu. Přebytečné napětí jde do země přes speciální tyče spojené zvláštním způsobem. Test se provádí v ohmech.
Dávejte pozor! Ideálním ukazatelem je minimální hodnota, to znamená, že čím je nižší, tím více elektrického proudu může ochranný obvod procházet.
Dosažení ideálních hodnot je však téměř nemožné. Nulový indikátor zaručuje úplnou absorpci přebytečných elektronů půdou. Ale protože je prakticky nemožné dosáhnout příznivých podmínek ve skutečnosti, byly vyvinuty speciální normy pro různé typy budov.
Jmenovité hodnoty byly získány výpočtem a experimentem, proto jsou považovány za optimální pro vytvoření ochranného obvodu proti přepětí. Pro domácí elektrickou síť s napětím 220V a 380V nesmí odpor zemnící periferie překročit 30 Ohmů. V opačném případě hrozí nebezpečí vznícení elektroinstalace, poškození domácího vybavení a způsobení úrazu elektrickým proudem ostatním. Pokud se v prostorách používají napájecí jednotky, například elektrické ohřívače nebo serva, pak by hodnota neměla překročit 10 Ohmů.
Proč je nutné měřit uzemnění?
Princip činnosti ochranných uzemňovacích smyček je založen na hlavní kvalitě elektrického toku elektronů – procházet vodiči s co nejmenší reakční silou. Průměrný odpor lidského těla je 1 kOhm. V souladu s pravidly pro uspořádání elektrických instalací nemůže jmenovitá hodnota zemního odporu tento indikátor překročit. Podle norem jsou přijatelné 4 ohmy.
Hlavním cílem ochranné periferie je odstranit nahromaděné potenciály z lidského těla a zabránit poškození. Na těle vadného zařízení se například v důsledku porušení izolace hromadí záporné elektrony, které jsou připraveny projít jakýmkoli materiálem. Když se ruka dotkne pouzdra, vrhnou se do země skrz jeho tělo. Pokud je velikost proudu malá, může člověku uniknout pouze nepříjemný pocit a šok, ale při vysokých proudech nad 100 mA může napětí způsobit nevratné změny v těle.
Proč potřebujete zkontrolovat uzemnění?
Poznámka! Uzemnění může snížit riziko zranění na minimum. Proud bude protékat materiály s menším odporem, než je lidský.
Z tohoto důvodu je nutné pravidelně kontrolovat bezpečnostní obvod, zda odpovídá stanoveným normám. Toto jednoduché preventivní opatření může pomoci předejít zranění a smrti. V případě, že zařízení pro měření zemního odporu vykazuje překročení vypočtených hodnot, je nutný zásah specialistů, kteří jsou schopni ochranný obvod opravit a dát do pořádku.
Podmínky pro měření
Při měření zemního odporu se používá technika pro stanovení úbytku napětí v ampérech. Vodičem prochází proud požadované síly a změna se zaznamená. Dále vzorec vypočítá reakční koeficient, který se rovná podílu proudu na pokles napětí. Tato metoda se nazývá metoda ampérmetr-voltmetr.
Jako měřidlo se používají běžné domácí spotřebiče, jako je multimetr. K tomu je vytvořen umělý obvod z proudové (pomocné) elektrody a zemnící elektrody (potenciální tyče). Tímto prvkem může být kus kování nebo kovová trubka. Prochází jimi elektřina potřebné velikosti. Jako generátor může fungovat svařovací stroj nebo jiné transformátory, jejichž vinutí nejsou vzájemně propojena.
Důležité! Je nutné vytvořit proud požadované velikosti, schopný překonat odpor půdy.
Potenciální elektroda je potřebná k zaznamenání poklesu napětí, když proud protéká zemnicím prvkem. Je umístěn ve stejné vzdálenosti od proudové elektrody a ovládacího prvku, ale musí být v přístupné zóně nulového potenciálu. Dále se výpočtem podle Ohmova zákona určí geologická odolnost půdy.
Tato metoda je dobrá pro použití v soukromém domě, ale domácí multimetr není schopen generovat požadované napětí. A obvod bude fungovat, pokud obvodem poteče pouze proud požadované hodnoty. Proto existují specializovaná zařízení, která mohou poskytnout přesné výsledky.
Výše byla popsána jednoduchá metoda skládající se z jedné potenciální elektrody. Existuje také složitá metoda, která zahrnuje několik klínů propojených do jednoho jediného řetězce. Drát mezi nimi tvoří obrys.
Obvod pro měření odporu
Zařízení
Jak bylo uvedeno výše, multifunkční testery nejsou příliš vhodné pro profesionální měření, protože dávají přibližné výsledky a nejsou schopny generovat napětí požadované hodnoty. Pro získání přesných indikátorů se používají známé M-416, MS-08 a další moderní zařízení.
Zařízení se dělí na:
Princip činnosti indukčních testerů je založen na kompenzační technice. Vyznačují se spolehlivostí a trvanlivostí. Značnou nevýhodou takových zařízení je však nedostatečná přesnost dělicí stupnice. Jsou odolné vůči vnějšímu rušení a snadno se obsluhují. Proces kalibrace zařízení je založen na nastavení odporu na absolutní nulu. Taková zařízení jsou navržena pro práci s hodnotami od 0,1 do 1500 ohmů.
Elektronické testery jsou lepší než analogové v přesnosti a funkčnosti. Pokud je ale uvnitř elektronika, je citlivá na vnější rušení, které může nejen ovlivnit konečné výsledky měření, ale také poškodit samotné zařízení. Vyžadují proto opatrnější a šetrnější zacházení. Třída přesnosti elektronických testerů je mnohem vyšší než u indukčních. Přístroje ukazují výsledky až na desetiny a setiny jednotek, což je v některých případech velmi důležité.
Měřič značky M-416 je navržen pro měření od 0,1 Ohm do 1 kOhm. Provozní napětí ze zdrojů zařízení se pohybuje od 3,8 V do 4,5 V. Vzhledem k tomu, že indikátor je ručička, je důležité, aby zařízení zůstalo vodorovně. Před zahájením testování je proto nutné jej položit na rovnou plochu. Dále nastavte přepínač do polohy 5 Ohm a pomocí posuvné rukojeti přibližte šipku co nejblíže k nule. V tomto případě musí stupnice posuvníku přesně ukazovat značku měření rovnající se 5 ohmů. Odchylky 0,35 jednotek jsou povoleny.
Po dokončení kalibrace se obvod odpojí od zemnících vodičů. Při testování musí být zařízení umístěno vedle řídicího zemnicího vodiče. To pomůže snížit chybu měření způsobenou přenosovým odporem. Pomocná zemnící tyč a sonda jsou instalovány ve vzdálenosti 10 a 20 metrů. Tyče musí být ponořeny do hloubky 500 mm.
Je třeba je zatlouct rovnoměrnými a jasnými údery, aby se zabránilo kývání. To také pomůže odstranit další chybu přechodového odporu mezi zeminou a kovem. U půd s vysokými hodnotami přístroj zobrazí přibližné výsledky. Pro zvýšení přesnosti a snížení chyb je oblast kolem tyčí zalévána.
Elektronické zařízení IS-10 je určeno k testování odolnosti zemnících konstrukcí a kovových spojů podle schématu 2x, 3x a 4x pomocí sond. Pro měření konkrétních hodnot odporu půdy umožňuje zařízení zadávat údaje o vzdálenosti mezi řídicími elektrodami. Rozsah vzdáleností je od 1 do 10 metrů. Obsluha je má možnost samostatně zadat do menu přístroje. Při zohlednění zadaných parametrů se výsledek zobrazí na obrazovce jako 1 Ohm na 1 metr.
Zařízení umožňuje pracovat s proudem 250 mA a frekvencí 124 Hz. Pomocí knoflíku uživatel nastaví nominální hodnoty, se kterými hodlá pracovat: 1 až 999 mOhm, od 1 do 9 Ohmů, od 10 do 99 Ohmů, od 100 do 999 Ohmů a od 1 kOhm do 9 kOhmy. Přesnost odečtů jsou setiny jednotek s chybou 3 %.
Na rozdíl od M-416 má tester IS-10 monochromatickou obrazovku z tekutých krystalů. Elektronická náplň přístroje je vybavena vestavěnou pamětí, kde je uloženo až 64 výsledků měření. K dispozici je ochranný obvod proti nesprávnému zapojení, který nedovolí jeho spálení při vysokých proudech, včetně ochrany proti náhlému výskytu napětí. Pouzdro přístroje je nárazuvzdorné a splňuje stupeň ochrany proti prachu, vlhkosti a otřesům IP 42.
CA 6412
Tester CA 6412 představuje novou generaci rodiny měřicích proudových kleští. Tělo přístroje je vyrobeno ze speciálního materiálu, který umožňuje jeho použití v nepříznivých podmínkách. Každá část zkušební hlavy je umístěna v uzavřeném pouzdru, které jim poskytuje potřebnou pevnost při práci na složitých předmětech. Výrobce vybavil zařízení dodatečnou ochranou proti silným vibracím, otřesům, vlhkosti a prachu.
Konstrukce zařízení je velmi jednoduchá. K provozu nepotřebuje dráty ani sondy jako výše popsaná zařízení. Testy nevyžadují instalaci dalších elektrod. Rozsah měření je od 0.1 do 1200 Ohmů při hodnotě proudu od 1 mA do 30 A. Zařízení zobrazuje získané výsledky na monochromatické obrazovce z tekutých krystalů. Zařízení je vybaveno funkcí autotestu a indikací síťového rušení. Odolává přetěžovacímu proudu až 200 A po dobu 30 sekund a má dielektrickou pevnost 2500 V.
1820 ER
Přenosný tester zemního odporu 1820 ER umožňuje měřit krokové napětí. Zařízení umožňuje nevyřadit obvod obvodu při práci s testovacím proudem 2 mA. Sada obsahuje sondy a šňůry. Meze měření se nastavují pomocí rukojeti a jsou 20, 200 a 2000 Ohmů.
Chyba čtení nepřesahuje 2 %. Přesnost je 0,01 pro 20 ohmů, pro 200 je tolerance 0,1 ohmů a pro 2000 je tolerance 1 ohm. Testovací signál je 2 mA s frekvencí 820 Hz. Pro testování zemnící smyčky se také používají elektrody, které jsou v určité vzdálenosti zaraženy do země. Jejich uspořádání může být jednoduché nebo složité, to znamená pomocí několika kolíků.
Měřicí přístroj SEW 2705 ER
SEW 2705 ER
Přenosný přístroj SEW 2705 ER pro měření odporu půdy do 1 kOhm. Dvouvodičový měřicí obvod poskytuje hrubé výsledky, třívodičový poskytuje přesnější indikátory. Umožňuje tedy kontrolu krokového napětí až do 30 V.
Při zkušebním proudu do 2 mA není nutné odpojovat ochranný zemnící obvod od sítě silového napětí. Konstrukce tohoto zařízení využívá číselník. Chyba odečtů nepřesahuje 2,5 %. Limity testu odporu jsou 10, 100 a 1000 Ohmů, pro napětí 30 V s frekvencí 40-500 Hz. Tělo zařízení je nárazuvzdorné a vodotěsné, vyrobené v souladu s moderními standardy.
Jak správně měřit
Před měřením je nutné snížit počet faktorů ovlivňujících přesnost konečných výsledků. U analogových přístrojů s úchylkoměrem se jedná především o horizontální uspořádání pouzdra. Na velikost chyby má vliv i blízkost elektromagnetických polí, proto by měly být přístroje umístěny co nejdále od nich. Tento požadavek musí být dodržen u všech typů měřidel.
Před testováním byste měli zařízení vždy zkalibrovat. Na indukci to lze provést otočením rukojeti posuvníku. Některá elektronická zařízení mají funkci autotestu, takže automaticky doladí provozní podmínky. Čtyřvodičový testovací obvod poskytuje přesné výsledky.
