Почему ток уходит в землю при заземлении

Обновлено: 03.05.2024

Спасает ли заземление от удара током?

Кроме заземления еще применяют выравнивание потенциалов и диэлектрические вставки. Если оборудование заземлено, то должны быть заземлены все металлические детали, с которыми возможно соприкосновение человека или животных. Либо, наоборот, все детали должны соединяться с заземленным оборудованием диэлектрическими вставками. В быту, например в квартире, это не так актуально, но все равно устанавливаются УЗО. Выше опасность в помещениях, где оборудование подключается к сети 380 вольт, где полы влажные, где вблизи находятся вводные устройства с напряжением более 1000 вольт. Там защиту разрабатывают на стадии проекта, все выполняется по нормам и правилам, а потом, при эксплуатации, проводятся измерения или испытания.

Представьте себе животноводческий комплекс, в котором находятся тысячи животных и эти животные стоят на влажном полу или пол щелевой из металлических решеток. Стойла металлические, поилки металлические, ко всему прикасаются животные. Если потенциалы будут не выравнены, то при обрыве провода и падении его на пол могут все животные упасть и погибнуть. Когда все сделано правильно, то испытывают систему защиты, касаясь кратковременно проводом ограждения и животные даже не вздрагивают, заземление и устройства выравнивания потенциалов спасают от поражения током за тот короткий момент, пока не сработает защита.

Почему ток уходит в землю

Почему электрический ток уходит в землю? А ведь данный вопрос можно обратить отнюдь не ко всем электрическим цепям, поэтому давайте несколько усложним его. В каких случаях и почему ток уходит в землю?

Начнем с простого примера. Наверняка каждому из нас приходилось наблюдать такое природное явление как молния. Молния — есть ни что иное, как кратковременный ток уходящий их грозовой тучи в землю. Почему это происходит?

Из школьного курса физики известно:

1 - что заряды противоположных знаков стремятся притянуться друг к другу;

2 — за направление тока в проводнике принимается направление, противоположное направлению движения отрицательно заряженных частиц — электронов (для ионизированных газов или электролитов — противоположное направлению движения отрицательных ионов, а для полупроводников — противоположное направлению движения «дырок»).

Так вот, применительно к молнии можно сказать, что когда грозовая туча заряжена положительно, а поверхность земли под тучей — отрицательно (бывает и наоборот! см.рисунок), при определенных условиях (температура, давление, влажность) происходит пробой воздуха в атмосфере, при котором электроны из земли устремляются к положительно заряженной грозовой туче, значит в данном конкретном случае ток действительно «уходит в землю» просто потому, что притягиваются заряды противоположных знаков.

Зарядите конденсатор, и пусть его отрицательно заряженная обкладка будет символизировать землю, а положительно заряженная — грозовую тучу. Замкните выводы отверткой — получите ток, «уходящий в землю» - миниатюрный аналог разряда молнии из тучи — в землю. Если бы заряд земли был равен заряду грозовой тучи (аналогия - разряженный конденсатор), то разряда бы не произошло, и ток бы «в землю не ушел».

Поговорим теперь об электрических сетях переменного тока, используемых на большинстве производств, в зданиях где работают люди, а также в наших домах для бытового электроснабжения. Это так называемые «сети с глухозаземленной нейтралью».

Под нейтралью, применительно к данным сетям, понимается обязательно заземленный вывод вторичной обмотки промышленного трехфазного трансформатора (он стоит на подстанции), от которого наши квартиры получают те самые 220 вольт на фазе в розетке.

Проводник связанный с глухозаземленной нейтралью называется «PEN». Фазные проводники, по сути, — противоположные выводы данной трехфазной обмотки, «нулевая точка» которой заземлена согласно требованиям обеспечения безопасности — это принятый в электротехнике стандарт.

Что же произойдет, если один из фазных проводников случайно окажется в контакте с проводящим корпусом какого-нибудь устройства, при условии что этот корпус соединен с проводником PEN?

Замкнется цепь фаза-корпус-проводник PEN (соединенный с землей и с нейтралью трансформатора на подстанции), при этом должно сработать защитное устройство, как правило установленное во всех добросовестно спроектированных электрических сетях. Можно ли сказать, что в данном случае «ток ушел в землю»? Лишь условно, если назвать землей место соединения с землей нейтрального вывода трансформатора на подстанции.

Но что если проводник PEN практически отсутствует, а вместо него используется местное заземление, грубо говоря металлический штырь или контур помещенный в землю? Что тогда?

При аналогичной ситуации с попаданием фазы на корпус - ток устремится к тому самому заземленному на подстанции выводу трансформатора, причем этот ток потечет именно по почве, буквально через землю, прокладывая путь наименьшего сопротивления от местного заземления - к заземленным проводникам, соединенным с той самой нейтралью на подстанции.

В данной ситуации ток действительно уйдет от фазы — в землю, но земля будет служить лишь проводником, поскольку практически ток будет направлен к нейтрали трансформатора далеко на подстанции, и этот ток потечет по земле лишь потому, что эта нейтраль заземлена, то есть ток будет вынужден в данном случае «уйти в землю» в поисках пути наименьшего сопротивления.

Самый скандальный вопрос - заземление (зануление)

Говоря в общем, можно заметить, что великая и ужасная сила электричества давно описана, подсчитана, занесена в толстые таблицы. Нормативная база, определяющая пути синусоидальных электрических сигналах частоты 50 Гц способна ввергнуть любого неофита в ужас своим объемом. И, несмотря на это, любому завсегдатаю технических форумов давно известно - нет более скандального вопроса, чем заземление.

Масса противоречивых мнений на деле мало способствует установлению истины. Тем более, вопрос этот на самом деле серьезный, и требует более пристального рассмотрения.

Если опустить вступление "библии электрика" (ПУЭ), то для понимания технологии заземления нужно обратиться (для начала) к Главе 1.7, которая так и называется "Заземление и защитные меры электробезопастности".

В п. 1.7.2. ПУЭ сказано:

Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

электроустановки выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю), ;
электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);
электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;
электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.

В подавляющем большинстве жилых и офисных домов России используется глухозаземленная нейтраль . Пункт 1.7.4. гласит:

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Термин не совсем понятный на первый взгляд - нейтраль и заземляющее устройство на каждом шагу в научно-популярной прессе не встречаются. Поэтому, ниже все непонятные места будут постепенно объяснены.

Введем немного терминов - так можно будет по крайней мере говорить на одном языке. Возможно, пункты будут казаться "вытащенными из контекста". Но ПУЭ не художественная литература, и такое раздельное использование должно быть вполне обоснованно - как применение отдельных статей УК. Впрочем, оригинал ПУЭ вполне доступен как в книжных магазинах, так и в сети - всегда можно обратиться к первоисточнику.

1.7.6. Заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.
1.7.7. Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.
1.7.8. Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.
1.7.9. Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
1.7.12. Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.
1.7.16. Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем.
1.7.17. Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.
1.7.18. Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока. Совмещенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником (РЕN) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью нулевой рабочий проводник может выполнять функции нулевого защитного проводника.

Рис. 1. Отличие защитного заземления и защитного "нуля"

Итак, прямо из терминов ПУЭ следует простой вывод. Различия между "землей" и "нулем" очень небольшие. На первый взгляд (сколько копий сломано на этом месте). По крайней мере, они обязательно должны быть соединены (или даже могут быть выполнены "в одном флаконе"). Вопрос только, где и как это сделано.

Попутно отметим п. 1.7.33.

Заземление или зануление электроустановок следует выполнять:

при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока - во всех электроустановках (см. также 1.7.44 и 1.7.48);
при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках.

Иначе говоря, заземлять или занулять устройство, подключенное к напряжению 220 вольт переменного тока совсем не обязательно. И в этом нет ничего особо удивительного - третьего провода в обычных советских розетках реально не наблюдается. Можно сказать, что вступающий на практике в свои права Евростандарт (или близкая к нему новая редакция ПУЭ) лучше, надежнее, и безопаснее. Но по старому ПУЭ у нас в стране жили десятки лет. И что особенно важно, дома строили целыми городами.

Однако, когда речь идет о заземлении, дело не только в напряжении питания. Хорошая иллюстрация этого - ВСН 59-88 (Госкомархитектуры) "Электрооборудование жилых и общественных зданий. Нормы проектирования" Выдержка из главы 15. Заземление (зануление) и защитные меры безопасности:

15.4. Для заземления (зануления) металлических корпусов бытовых кондиционеров воздуха, стационарных и переносных бытовых приборов класса I (не имеющих двойной или усиленной изоляции), бытовых электроприборов мощностью св. 1,3 кВт, корпусов трехфазных и однофазных электроплит, варочных котлов и другого теплового оборудования, а также металлических нетоковедущих частей технологического оборудования помещений с мокрыми процессами следует применять отдельный проводник сечением, равным фазному, прокладываемый от щита или щитка, к которому подключен данный электроприемник, а в линиях питающих медицинскую аппаратуру, - от ВРУ или ГРЩ здания. Этот проводник присоединяется к нулевому проводнику питающей сети. Использование для этой цели рабочего нулевого проводника запрещается.

Получается нормативный парадокс. Одним из видимых на бытовом уровне результатов стало комплектование стиральных машин "Вятка-автомат" моточком одножильного алюминиевого провода с требованием выполнить заземление (руками сертифицированного специалиста).

И еще один интересный момент:. 1.7.39. В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается.

Практически это означает - хочешь "заземлить" - сначала "занули". Кстати, это имеет прямое отношение к знаменитому вопросу "забатареивания" - которое по совршенно непонятной причине ошибочно считается лучше зануления (заземления).

Следующий аспект, которые необходимо рассмотреть - числовые параметры заземления. Так как физически это не более чем проводник (или множество проводников), то главной его характеристикой будет сопротивление.

1.7.62. Сопротивление заземляющего устройства, к к оторому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более: 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

Для меньшего напряжения допустимо большее сопротивление. Это вполне понятно - первая цель заземления - обеспечить безопасность человека в классическом случае попадания "фазы" на корпус электроустановки. Чем меньше сопротивление, тем меньшая часть потенциала может оказаться "на корпусе" в случае аварии. Следовательно, в первую очередь нужно снижать опасность для более высокого напряжения.

Дополнительно нужно учитывать, что заземление служит и для нормальной работы предохранителей. Для этого необходимо, что бы линия при пробое "на корпус" существенно изменяла свойства (прежде всего сопротивление), иначе срабатывания не произойдет. Чем больше мощность электроустановки (и потребляемое напряжение), тем ниже ее рабочее сопротивление, и соответственно должно быть ниже сопротивление заземления (иначе при аварии предохранители не сработают от незначительного изменения суммарного сопротивления цепи).

Следующий нормируемый параметр - сечение проводников.

1.7.76. Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках до 1 кВ должны иметь размеры не менее приведенных в табл. 1.7.1 (см. также 1.7.96 и 1.7.104) .

Приводить всю таблицу не целесообразно, достаточно выдержки:

Для неизолированных медных минимальное сечение составляет 4 кв. мм, для алюминиевых - 6 кв. мм. Для изолированных, соответственно, 1,5 кв. мм и 2,5 кв. мм. Если заземляющие проводники идут в одном кабеле с силовой проводкой, их сеч ение может составлять 1 кв. мм для меди, и 2,5 кв. мм для алюминия.

Заземление в жилом доме

В обычной "бытовой" ситуации пользователи электросети (т.е. жильцы) имеют дело только с Групповой сетью ( 7.1.12 ПУЭ. Групповая сеть - сеть от щитков и распределительных пунктов до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников ). Хотя в старых домах, где щитки установлены прямо в квартирах, им приходится сталкиваться с частью Распределительной сети ( 7.1.11 ПУЭ. Распределительная сеть - сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов и щитков ). Это желательно хорошо понимать, ведь часто "ноль" и "земля" отличаются только местом соединения с основными коммуникациями.

Из этого в ПУЭ сформулировано первое правило заземления:

7.1.36. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего ос вещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводными (фазный - L, нулевой рабочий - N и нулевой защитный - РЕ проводники). Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не допускается подключать на щитках под общий контактный зажим.

Т.е. от этажного, квартирного или группового щитка нужно прокладывать 3 (три) провода, один из которых защитный нуль (совсем не земля). Что, впрочем, вовсе не мешает использовать ее для заземления компьютера, экрана кабеля, или "хвостика" грозозащиты. Вроде бы все просто, и не совсем понятно, зачем углубляться в такие сложности.

Можно посмотреть на свою домашнюю розетку. И с вероятностью около 80% не увидеть там третьего контакта. Чем отличается нулевой рабочий и нулевой защитный проводники? В щитке они соединяются на одной шине (пусть не в одной точке). Что будет, если использовать в данной ситуации рабочий ноль в качестве защитного?

Предполагать, что нерадивый электрик перепу тает в щитке фазу и ноль, сложно. Хоть этим постоянно пугают пользователей, но ошибиться невозможно в любом состоянии (хотя бывают уникальные случаи). Однако "рабочий ноль" идет по многочисленным штробам, вероятно проходит через несколько распределительных коробочек (обычно небольшие, круглые, смонтированы в стене недалеко от потолка).

Перепутать фазу с нулем там уже намного проще (сам это делал не раз). А в результате на корпусе неправильно "заземленого" устройства окажется 220 вольт. Или еще проще - отгорит где-то в цепи контакт - и почти те же 220 пройдут на корпус через нагрузку электропотребителя (если это электроплита на 2-3 кВт, то мало не покажется).

Для функции защиты человека - прямо скажем, никуда не годная ситуация. Но для подключения заземления грозозащиты типа APC не фатальная, так как там установлена высоковольтная развязка. Впрочем, рекомендовать такой способ было бы однозначно неправильно с точки зрения безопасности. Хотя надо признать, что нарушается эта норма очень часто (и как правило без каких-либо неблагоприятных последствий).

Надо отметить, что грозозащитные возможности рабочего и защитного нуля примерно равны. Сопротивление (до соединительной шины) от личается незначительно, а это, пожалуй, главный фактор, влияющий на стекание атмосферных наводок.

Из дальнейшего текста ПУЭ можно заметить, что к нулевому защитному проводнику нужно присоединять буквально все, что есть в доме:

7.1.68. Во всех помещениях необходимо присоединять открытые проводящие части светильников общего освещения и стационарных электроприемников (электрических плит, кипятильников, бытовых кондиционеров, электрополотенец и т.п.) к нулевому защитному проводнику.

Вообще, это проще представить следующей иллюстрацией:

Рис. 2. Схема заземления

Картина довольна необычная (для бытового восприят ия). Буквально все, что есть в доме, должно быть заземлено на специальную шину. Поэтому может возникнуть вопрос - ведь жили без этого десятки лет, и все живы-здоровы (и слава Богу)? Зачем все так серьезно менять? Ответ простой - потребителей электричества становится больше, и они все мощнее. Соответственно, риски поражения вырастают.

Но зависимость безопасности и стоимости величина статистическая, и экономию никто не отменял. Поэтому слепо класть по периметру квартиры медную полосу приличного сечения (вместо плинтуса), заводя на нее все, вплоть до металлических ножек стула, не стоит. Как не стоит ходить в шубе летом, и постоянно носить мотоциклетный шлем. Это уже вопрос адекватности.

Так же в область ненаучного подхода стоит отнести самостоятельное рытье траншей под защитный контур (в городском доме кроме проблем это заведомо ничего не принесет). А для желающих все же испытать все прелести жизни - в первой главе ПУЭ есть нормативы на изготовление этого фундаментального сооружения (в совершено прямом смысле этого слова).

Подводя итоги вышесказанному, можно сделать следующие практические выводы:

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Почему электричество уходит в землю

Из практики известно, что электрический ток уходит в землю . Так происходит всегда.

Тут вам и электрики, которые подкладывают под ноги диэлектрические коврики, копаясь в щитках многоквартирных домов, чтобы изолировать себя от земли.

Диэлектрический коврик Диэлектрический коврик

И удары молнии , когда та разряжается именно в землю через высокие предметы (в том числе и громоотводы, установленные специально с этой целью).

Удар молнии в Землю Удар молнии в Землю

Получается, что электричество всегда уходит именно в землю . Так работает и громоотвод, когда он фактически выцепляет молнию и заставляет разрядиться на земную поверхность, и другие физические процессы, связанные с электричеством, подчиняются этому принципу. Скажем, если рыбак забрасывая удочку, зацепит оголенный высоковольтный провод, то тот неминуемо разрядится через удочку и рыбака опять-таки на землю.

Слово "земля" частенько фигурирует в разговорах электриков. Есть даже такой термин, как заземление. Кстати говоря, на практике, электрический ток может и не уйти в земную поверхность, а выбрать и другое более выгодное направление. Поэтому не совсем корректно утверждать, что подобная картина наблюдается всегда.

Для того, чтобы понять суть этого явления, нужно вспомнить такую вещь, как разность потенциалов . Дальше нужно знать, что все процессы в природе происходят по наиболее энергетически выгодному механизму . Эти моменты объясняют специфическое поведение электрического тока при разрядке на землю.

Мы частенько сравниваем электрический ток с водой . Это сравнение уместно и здесь. Представим себе водопад. Чем выше точка начала падения воды относительно дна водопада, тем "сильнее" будет падать туда вода. Больше высота водопада - больше и перепад . Падающий водопад в данном контексте - это потенциал.

Примерно такая же схема работает и при анализе потенциалов в физике. Чем выше потенциал, выше и напряжение. Не случайно напряжением называют разность электрических потенциалов.

В случае с Землей мы условно принимаем, что она имеет нулевой потенциал. Это своеобразная точка отсчёта. На самом же деле, даже в рамках одной улицы города, Земля может иметь отклонения от этого нулевого значения , но в глобальном смысле это мало на что влияет. Ведь значения потенциала там минимальные. При гигантских размерах планеты, она представляет собой "резервуар" для "наполнения" электричеством.

Теперь представим, что тот рыбак, из примеры выше, стоял на мокрой Земле двумя ногами и зацепил удочкой высоковольтный провод. Если бы он был изолирован от поверхности планеты, то сам не представлял бы большого интереса для электрического тока. Удар бы оказался на столь сильным или вообще неощутимым . Ведь "вливать электричество" некуда. Если же он имеет хороший контакт с землей, то станет проводником или своеобразной трубой для прохождения электричества, которое постарается наполнить через него всю массу нашей планеты и для "вливания электричества" имеется огромная емкость.

Логика работы заземления Логика работы заземления

По этой логике работает так называемое заземление . Самая простая схема его реализации - вбить в землю металлический кол, к которому подключится, например, корпус электрического шкафа. Если вдруг случится пробой фазного провода, то он разрядится через заземленный шкаф на землю и, скорее всего, сразу же выбьет автомат. В случае отсутствия такой конструкции, человек станет проводником между шкафом, на который поступает ток, и поверхностью планеты.

С ударом молнии, в общем-то, такая же история. Молния ищет наиболее выгодный для разрядки путь . Поэтому, она бьет в высокий громоотвод или самый высокий предмет в окрестности, так как это для неё это самое короткое направление. Помимо длины пути, молния также ориентируется и на выгодность с энергетической точки зрения. Поэтому, между металлической палкой и деревом одной высоты, молния выберет палку, так как проводимость у неё выше.

Молния разрядилась на высокое дерево Молния разрядилась на высокое дерево

В случае с молнией, как и в случае с рыбаком, нам важен именно факт разности потенциалов и наличия разных зарядов у Земли и у тучки . Обычно процесс изображается как отрицательно заряженная туча посредством пробивки атмосферного воздуха связывается с положительно заряженной Землей.

Для лучшего понимания процесса тут важно отметить, что молния может бить и в обратную сторону - то есть от Земли в небо . Но это гораздо более редкий случай и с физической точки зрения менее вероятный, а потому закрепилось представление, что электричество от молнии всегда уходит в Землю.

Советую также прочитать на нашем канале:

Если бы Терминатор Т-800 существовал в реальности, то он бы протух и вот почему
Почему под краской появляется ржавчина
Можно ли пронзить волну на катере, как в фильмах про шторм

Поддержите наш проект лайком и подпиской ;)!

Почему земля проводит ток и как работает заземление

Что такое заземление и как оно работает

Итак, вы все прекрасно знаете, что заземление - это преднамеренное соединение металлических корпусов электроприборов или любой точки сети с заземляющим устройством. При этом в электротехнике благодаря заземлению обеспечивают защиту от опасного действия электрического тока путем снижения напряжения прикосновения до вполне безопасных уровней для человека.

Но возникает вполне логичный вопрос: "Так почему же земля является таким хорошим проводником?" Давайте разбираться.

За счет чего земля проводит ток

Безусловно, сама по себе земля - это не изолирующий материал, ведь в ней присутствуют различные жидкости и растворы солей, которые вполне способны проводить электрический ток.

Но такой проводник далеко не идеальный, а при этом все равно прекрасно работает и вот почему.

Бесконечно большое сечение равно нулевому сопротивлению

Давайте рассмотрим вот такую таблицу:

А теперь вспомним вот такую формулу расчета сопротивления:

Так вот, на самом деле нам абсолютно неважно какова длина и удельное сопротивление. Ведь площадь поперечного сечения земли настолько велика, что сопротивление можно считать равным нулю.

Для понимания давайте проведем сравнительный анализ, и возьмем из таблицы выше серебро и такой материал как графит.

Как вы уже поняли из таблицы, серебро гораздо лучше проводит электричество (за счет меньшего удельного сопротивления), чем графит. Но если мы увеличим площадь поперечного сечения графита в миллион раз, то уже сопротивление графита будет существенно ниже сопротивление серебра. Точно такой же эффект срабатывает и в случае с землей.

Вроде с нулевым сопротивлением земли разобрались, и, казалось бы, все просто замечательно, но есть один очень важный момент. Для того, чтобы опасный потенциал уходил именно через заземление, а не стал причиной поражения человека электрическим током, оно должно соответствовать целому ряду требований.

Особенности заземляющего устройства

Итак, для того, чтобы заземление работало так как нужно, оно должно обладать минимальным переходным сопротивлением, а это в свою очередь достигается за счет следующих факторов:

Должна быть обеспечена большая площадь контакта в местах соединения контура. То есть сварочный шов на пластинах должен быть не менее 10 см.
Всю систему электродов нужно обязательно закапывать ниже линии промерзания грунта.
Общее сопротивление заземляющего контура не должно превышать 4 Ом. Если при замерах специальными приборами данное условие не выполняется, тогда необходимо увеличить заземляющий контур, до достижения требуемых параметров.

Вот так заземление выполняет свою защитную функцию по причине того, что земля обладает бесконечно большим сечением. А так как ток протекает только по пути наименьшего сопротивления, то даже в случае пробоя изоляции у электроприбора, корпус которого заземлен, ничего страшного не случится, так как опасный потенциал уйдет через заземляющий контур в землю.

Понравилась статья, тогда ставим палец вверх, пишем комментарии и подписываемся. Спасибо за внимание!

Почему ток уходит в землю

Так вот, применительно к молнии можно сказать, что когда грозовая туча заряжена положительно, а поверхность земли под тучей — отрицательно (бывает и наоборот), при определенных условиях (температура, давление, влажность) происходит пробой воздуха в атмосфере, при котором электроны из земли устремляются к положительно заряженной грозовой туче, значит в данном конкретном случае ток действительно «уходит в землю» просто потому, что притягиваются заряды противоположных знаков.

Зарядите конденсатор , и пусть его отрицательно заряженная обкладка будет символизировать землю, а положительно заряженная — грозовую тучу. Замкните выводы отверткой — получите ток, «уходящий в землю» - миниатюрный аналог разряда молнии из тучи — в землю. Если бы заряд земли был равен заряду грозовой тучи (аналогия - разряженный конденсатор), то разряда бы не произошло, и ток бы «в землю не ушел».

Теперь перейдем к сетям переменного тока с глухозаземленной нейтралью. Под нейтралью понимается обязательно заземленный вывод вторичной обмотки промышленного трехфазного трансформатора (он стоит на подстанции), от которого наши квартиры получают т220 вольт на фазе в розетке.

Замкнется цепь фаза-корпус-проводник PEN (соединенный с землей и с нейтралью трансформатора на подстанции), при этом должно сработать защитное устройство. Если назвать землей место соединения с землей нейтрального вывода трансформатора на подстанции, то в данном случае «ток ушел в землю» лишь условно.

Но что если проводник PEN практически отсутствует, а вместо него используется местное заземление, грубо говоря металлический штырь или контур помещенный в землю?

Как земля проводит ток и почему заземление всё-таки работает: разгадка секрета

Заземление – одно из базовых понятий в электротехнике. С его помощью осуществляется принудительное замыкание токопроводящих частей электроустановки в землю. Это обязательное требование для ее безопасной эксплуатации.

Как работает заземление?

Принцип работы заземления базируется на следующих утверждениях:

Нельзя полностью избежать пробоя изоляции на корпус электроустановки, а также значительно уменьшить ее сопротивление.
Когда потенциал затрагивает корпус, это невозможно определить по внешним параметрам.
Если в этом случае человек дотронется до корпуса электроустановки, он окажется под воздействием высокого потенциала.
В данной ситуации электрический ток проходит через тело человека от проводящей поверхности к земле, что опасно для жизни.
Чтобы избежать этой опасности, необходимо достичь разности потенциалов между приводящей поверхностью и землей. Для этого следует при помощи провода с небольшим сопротивлением соединить с землей части корпуса, выполненные из металла.

Благодаря этому в случае пробоя изоляции основной ток уйдет в землю, не затрагивая тело человека.

Почему земля обладает низким сопротивлением?

Закон Ома гласит, что ток во всех случаях протекает по замкнутому контуру. То есть ток движется через электроустановку с подключенной к ней системой заземления от одного из полюсов электростанции до заземляющего электрода. Небольшое заземление всей конструкции не гарантирует малое сопротивление обратной ветви цепи. Почва обладает достаточно большим удельным сопротивлением, поэтому кажется, что тело человека не становится дополнительным элементом заземления.

Стоит учитывать, что сопротивление обратной ветви контура заземления будет небольшим, поскольку между заземляющими электродами электроустановки и электростанции сечение среды очень велико.

Благодаря этому система заземления не только обеспечивает отличную защиту и надежность без обрывов, но и позволяет избежать прокладки доп.кабеля для коммутации соединителей электростанции и объекта.

Что еще нужно знать о заземлении?

Важно понимать, что для качественной работы системы заземления необходимо, чтобы переходной сопротивление, возникающее между землей и заземляющий электродом, было невелико. Этого можно достигнуть благодаря большой площади контакта (для этого выполняют сварку крепко скрепленных друг с другом пластин), а также с помощью установки электродов в грунте ниже глубины его промерзания, поскольку в этом случае его удельное сопротивление резко увеличивается. С реализацией данной задачи отлично справляются вертикальные заземлители.

Сопротивление человеческого тела равняется нескольким сотням Ом, поэтому максимально допустимое сопротивление системы заземления не может составлять более 4 Ом.

Опасно: как не надо делать заземление

Заземление – процесс соединения электрооборудования с контуром заземления или иным заземлителем с целью защиты от удара электрическим током. Это очень ответственный процесс. Ошибки, допущенные во время его проведения, могут быть опасны для жизни.

Как же правильно выполнить подключение к контуру заземления? Ответ на этот и другие вопросы вы найдете в нашей статье.

Опасность заземления в квартире

В городских квартирах часто встречаются ошибки при подключении заземления, которые делают его небезопасным.

Вот одна из них. Многие бытовые электроприборы (стиральная машина, микроволновка, холодильник и т.д.) следует подключать к розеткам с заземлением, иначе можно получить удар током от металлических поверхностей (например, от раковины). Частая ошибка – покупка розетки с заземляющим проводником в надежде, что при ее установке появится и заземление.

Каждая розетка имеет 3 контакта, один из которых соединяют с фазным проводником, другой – с нулевым рабочим, а третий отвечает за защитное заземление. Иногда электрики ошибочно выполняют заземление на ноль, коммутируя его вместе с заземляющим контактом. В итоге вместо необходимого заземления происходит «зануление». Подключать электроприборы в такую розетку довольно опасно, поскольку они могут сгореть при внезапной смене ноля и фазы.

Еще более плачевный вариант – перепутать фазу и ноль в распредкоробке или в электрическом щите. Среди возможных последствий – возгорание электроприборов или поражение электрическим током человека при прикосновении к электропроводящим частям оборудования.

Еще один фактор риска связан с системой отопления. В домах старой застройки применялись отопительные трубы из металла, которые были заземлены. Но сейчас чаще всего ставят пластиковые трубы, которые не проводят электричество. При замене металлических труб на пластиковые такая система заземления перестает быть эффективной. В этом случае ток может пойти напрямую через тело человека, поскольку оно обладает гораздо меньшим сопротивлением, чем электроприбор.

Именно поэтому заземление на отопительную систему не допустимо. На первый взгляд этот способ выглядит простым и надежным, но в конечном итоге вы можете получить удар тока, прикасаясь к батарее.

Иногда систему заземления выводят на газовые трубы. Это еще более опасно. Если вдруг сработает молниеотвод, вы не только потеряете всю бытовую технику, но и можете спровоцировать детонацию и взрыв газа.

Ошибки при подключении заземления в частном доме

Если вы живете в частном доме, то важно внимательно отнестись к расчету металлического контура заземления. Важно, чтобы в случае попадания молнии он мог выдержать удар и выполнить отвод электричества в землю.

Опасность представляет контур заземления, положение которого отклоняется от вертикального. Если в дождливую погоду вы пройдете рядом с таким контуром, высок риск получить поражение электрическим током.

Ни в коем случае не располагайте систему заземления близко к дому, иначе вас может ударить током, если вы решите поднять металлический предмет из сырого подвала.

Поскольку после завершения всех работ по установке контур остается под землей вне поля зрения, советуем внимательно отнестись к квалификации мастера, к услугам которого вы прибегаете.

Чтобы получить представление обо всех этапах монтажа контура заземления в частном доме, рекомендуем посмотреть видео, расположенное в начале данной статьи.

Почему при электрическом разряде заземление уводит его в землю?

Земля это так называемая эквипотенциальная поверхность, т.е. поверхность с равным потенциалом, (в данном случае с условно равным, т.к. ничего идеального в мире нет, то и данный случай не исключение). Земля в электричестве однородная среда с равным потенциалом, т.е. не важно на самом дела с каким конкретно, важно что с равным. Так как земля есть самый большой объект в обозримом пространстве, то она является началом для всего и точкой отсчета. Что есть напряжение? Напряжение - это разность потенциалов. В зависимости от вида взаимодействующих веществ земля может быть как условно "положительной" (если речь, например, о молнии) так и условно "отрицательной", если помните из химии таблицу электроотрицательности (т.е. одно и тоже вещество может быть заряжено как "положительно", так и "отрицательно", важно с каким веществом оно взаимодействует при накоплении заряда и как они взаимно расположены в ряду электроотрицательности). Для простоты земля принята за "ноль", т.е. точку отсчета, все взаимодействия во вселенной направлены в сторону уменьшения общей энергии системы, таким образом если мы говорим о молнии, то в результате взаимодействия воздуха с частицами воды (не буду углубляться в химию) начинает расти отрицательный заряд (читай потенциал) тучи, заряд земли остается неизменным, и мы имеет увеличивающуюся со временем разность потенциалов, отрицательный заряд начинает притягивать к себе положительные частицы чтобы стать уравновешенным (равным нолю), происходит ионизация под воздействием электрического поля. Данный процесс прогрессирует во времени, по мере нарастания указанных явлений происходит все более интенсивный обмен заряженных частиц, далее образуется плазматический канал и по нему происходит лавинообразный мощный и кратковременный обмен заряженными частицами (это и есть сама молния) в результате этого обмена заряд тучи и земли уравновешивается и все успокаивается до момента пока туча снова не накопит заряд достаточный для "пробоя" воздушного промежутка между землей и тучей или не исчезнет выпав в виде дождя полностью. Если речь, например не о молнии, а о "фазе" (провод имеющий напряжение относительно земли, не важно "+" или "-" или "переменка", важно что есть разница потенциалов) тут все аналогично, только без плазменного канала (если конечно нет дугового замыкания), система также стремиться к равновесию, т.е. если мы возьмем фазный провод и присоединим к земле, то ток по тем же принципам будет "стекать" в землю, но весь он не "стечет", т.к. в электрической сети есть условно неиссякаемый источник (генератор, -ры), он будет стекать, но источник его будет дальше генерировать поэтому он "не стечет" весь, это называется однофазное короткое замыкание на землю, если взять источник конечного объема энергии, например, заряженный единожды конденсатор, то он стечет только ОДИН раз при контакте с землей, т.к. в нем нет генератора который его подпитывает, система уравновесится и конденсатор разрядиться. Как-то так, все это подтверждается морем трехэтажных уравнений и прочим "матаном", но физический смысл примерно такой.

Читайте также: