Как рассчитать заземление для частного дома

Заземление частного дома.

Проводить заземление частного дома требуется при выполнении монтажа новой или реконструкции старой электропроводки, чтобы создать все условия для электробезопасности. Проведение монтажа заземления не составит особых затруднений в частном доме, по сравнению с проведением монтажа заземления в многоэтажных домах.

В частном доме контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, вбитых в почву и соединяющихся между собой горизонтальными заземлителями, а также заземляющего проводника, соединяющего с электрощитом контур заземления.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

Обычно вертикальные заземлители применяют в виде стального уголка, который имеет размеры 50×50х5 мм. Полосовая сталь размером 40×4 мм, подойдет для горизонтальных заземлителей. Для заземляющего проводника материалом служит круглая сталь с сечением 8-10 мм2. Материал для заземлителей и заземляющих проводников, а также их более точные размеры, можно найти ПУЭ-7, раздел 1.7.

В качестве заземлителей или заземляющих проводников запрещается использование арматуры. Объясняется это тем, что в арматуре каленый наружный слой, из-за чего происходит нарушение распределения тока по сечению и процессы окисления (быстрее ржавеет) проходят по другому.

Выполняется заземление частного дома в виде треугольника (равностороннего), во дворе дома для этого делается разметка в виде равностороннего треугольника. Контур заземления прокладывать рекомендуется на расстоянии от фундамента — не более 1 м.

После проведения разметки, необходимо по периметру размеченного треугольника выкопать траншею, примерно 0,8-1 м глубиной и достаточной для удобного обваривания шириной, приблизительно 0,5-0,7 м. Горизонтальные заземлители будут прокладываться в этой траншее.

Далее будут вбиваться по вершинам треугольника, вертикальные заземлители на 2-3 м в глубину. Обычной кувалдой можно забивать в землю уголки длиной 2-3 м, на конце уголок заостряют, для лучшего его вхождения в землю.

Можно выкопать или пробурить также по вершинам треугольника небольшие колодцы, глубиной до 1,5 м, что позволит забить уголок в меньший слой земли.

После проведения всех подготовительных работ, выбора места, произведения разметки и выкапывания необходимых размеров траншеи, можно переходить к монтажу контура заземления. По вершинам треугольника в траншее забиваются уголки в землю, но забивать их нужно не полностью, а так, чтобы в траншее торчал край уголка длиной 20-25 см.

Когда же в землю будут вбиты вертикальные заземлители, затем необходимо их между собой соединить горизонтальными заземлителями, таким образом, создав замкнутый контур.

Делается это при помощи обычной сварки, к торчащим уголкам приваривается стальная полоса. Производить соединение уголка и полосы, необходимо только сваркой, нельзя применять болтовые соединения, так как эти места окисляются со временем, что приведет к потере контакта и в процессе эксплуатации — к неэффективности функционирования заземляющего контура.

Когда контур заземления собран, то требуется этот контур соединить с электрощитом. Для этого также нужно пользоваться сваркой, приварить к контуру заземления — заземляющий проводник, которым является стальная проволока сечением 8-10 мм и проложить в траншее ее к электрощиту. К электрощиту на конце подведенной проволоки приваривается болт М6 или М8, чтобы закрепить провод заземления.

Для заземляющего проводника, если нет стальной проволоки можно использовать точно такую же стальную полосу, как и для горизонтального заземлителя.

С точки зрения эффективности полоса подойдет лучше, чем проволока, так как площадь ее прикосновения с землей будет больше, но в местах перегиба траншеи и стальную полосу прокладывать сложнее, потому что ее труднее согнуть, чем стальную проволоку.

Когда будут проведены сварочные работы, то необходимо места сварки обработать антикоррозийными составами, чтобы не было коррозии. Многие новички думают, что для того чтобы заземление частного дома служило дольше, от коррозии его необходимо защитить путем преднамеренного окрашивания, но нельзя этого делать КАТЕГОРИЧЕСКИ!

Абсолютно бессмысленно делать монтаж такого контура. Металлу требуется иметь хорошую связь с землей, а краска создавая большое сопротивление — препятствует этому.

Этот этап монтажа контура заземления для дома можно считать завершенным, но еще раз нужно убедиться в том, что места соединения сваркой надежно обварены и тогда уже выкопанные траншеи можно засыпать землей. Аналогичная специфика монтажа заземляющего контура применяется и при монтаже молниезащиты.

Подключение в электрощите при наличии в доме контура заземления.

Электропитание в частных домах осуществляется, как правило, воздушными линиями с системой заземления TN-C. Нейтраль источника питания заземлена в такой системе, а однофазный провод L и совмещенный нулевой защитный, а также рабочий провод PEN — подходят к дому.

После проведения монтажа собственного контура заземления в доме, необходимо его подключение произвести к электроустановкам дома. Двумя способами это можно сделать:

1.Выполнить переделку системы TN-C на систему заземления TN-C-S.

2. Произвести подключение дома к контуру заземления по системе ТТ.

Подключение дома к контуру заземления по системе TN-C-S.

В системе заземления TN-C как известно, нет отдельного защитного проводника, поэтому необходимо переделать в доме систему TN-C на TN-C-S. Осуществляется это разделением совмещенного нулевого рабочего и защитного PEN проводника в электрощите, на два самостоятельных — рабочий N и защитный PE.

Два питающих провода подходят к дому, фазный L и совмещенный PEN, а чтобы получить трехжильную электропроводку с отдельным фазным, нулевым и защитным проводом, нужно произвести в вводном электрощите дома правильное разделение системы TN-C на TN-C-S.

Для этого требуется установить шину в щите, которая связана с щитом металлически, это будет шина заземления РЕ и к ней будет производиться подключение PEN проводника, со стороны источника питания.

Затем на шину нулевого рабочего проводника N идет перемычка от шины РЕ. Должна быть изолирована от щита шина нулевого рабочего проводника. Подключение фазного провода выполняется на отдельную шину, также изолированную от щита.

После всех этих действий, нужно с контуром заземления дома соединить электрощит. Делается это при помощи многожильного медного провода, с электрощитом соединяется один конец провода, другой же конец прикрепляется к заземляющему проводнику при помощи болта на конце, который был специально приварен для этой цели.

Подключение дома к контуру заземления по системе TТ.

Для проведения такого подключения не требуется проводить разделений PEN проводника, фазный провод подключается к шине, изолированной от щита.

Подключается к шине, изолированной от щита совмещенный PEN проводник источника питания и дальше PEN считается просто нулевым проводом. Далее корпус щита подключается к контуру заземления дома.

На схеме видно, что контур заземления дома не имеет с PEN проводником электрической связи и если подключить заземление частного дома таким способом, то это имеет некоторые преимущества, по сравнению с подключением по системе TN-C-S.

К вашему заземлению будут подключены все потребители, в случае отгорания со стороны источника питания PEN проводника, что чревато негативными последствиями. А если ваше заземление связи с PEN проводником иметь не будет, то это гарантирует на корпусе электроприборов в доме — нулевой потенциал.

Бывает, что из-за неравномерной нагрузки по фазам (перекос фаз) появляется напряжение на нулевом проводнике, достигать которое может от 5 до 40 В. Когда существует связь между защитным проводником и нулем сети, то на корпусах быттехники в доме, тоже может возникать незначительный потенциал.

Должно сработать УЗО, если возникнет такая ситуация, но лучше на него не надеяться и до этой ситуации не доводить.

Можно сделать вывод из приведенных способов подключения контура заземления дома, что система заземления ТТ в частном доме более безопасна, но ее дороговизна является недостатком. Если применяется система ТТ, то должны обязательно устанавливаться защитные устройства, такие как УЗО и реле напряжения.

Следует отметить, что контур в виде треугольника для заземления частного дома делать не обязательно, зависит все от внешних условий. Можно расположить горизонтальные заземлители по окружности либо по одной линии в любом порядке, главное чтобы они были в достаточном количестве, чтобы обеспечивать минимальное сопротивление заземления.

Как рассчитать контур заземления для частного дома?

• Что важно знать
• Методика расчета

Что важно знать

Заземление дома необходимо для того чтобы снизить напряжение соприкосновения до неопасного показателя. Благодаря ему потенциал направляется в землю и защищает человека от поражения электрическим током. В ПУЭ (Глава 1.7, п. 1.7.62.) указывается, что частный дом должен иметь сопротивление растекания при трехфазном питании 4 и 8 Ом (первое значение при 380 В, второе – 220 В), а при однофазном – 2 и 4 Ом.

Количество заземлителей необходимо выбрать таким образом, чтобы обеспечить нормативное сопротивление растеканию электрического тока. Чем меньше сопротивление — тем лучше, таким образом обеспечивается эффективность действия заземляющего устройства при выполнении функций защиты от действия электрического тока.

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

Методика расчета

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

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

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

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

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

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

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

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

Горизонтальное заземление у поверхности рассчитывается по формуле:

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

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

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

Расчет суммарного сопротивления заземлителя осуществляется следующим образом:

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

Этот коэффициент берется из таблицы:

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

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

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

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

При проведении расчетов заземления важно обеспечить точность, чтобы не допустить ухудшения электробезопасности. Чтобы не допустить ошибки в расчетах, вы можете воспользоваться специальными программами для расчета заземления в интернете, с помощью которых можно точно и быстро рассчитать нужные значения!

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

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

Наверняка вам будет интересно:

Как рассчитать заземление для частного дома

• Вы здесь:
• Главная
• Расчет заземления

Расчет заземления — Онлайн калькулятор

Расчет заземляющего устройства

В современном мире, мы не представляет свою жизнь без использования электричества. Оно вокруг нас повсюду и именно оно позволило человечеству перейти на совершенно новый уровень развития. Переоценить его важность невозможно, однако при всех своих положительных качествах, за своей безобидностью и простотой, скрывается колоссальная энергия, которая представляет смертельную опасность.

Для того чтобы обезопасить помещения, где постоянно находятся люди, было создано специальное устройство – заземлитель. Это набор проводников, которые предназначены для отвода электрической энергии от приборов к грунту, тем самым исключая поражение током человека. Он состоит из заземлителей (горизонтальных и вертикальных стержней) и заземляющих проводников.

Наш сервис предлагает вам выполнить расчет заземления с помощью удобного онлайн-калькулятора. На основании типа грунта, климатической зоны и видов заземлителей, программа предоставит результат по сопротивлению отдельных стержней, а также общему сопротивлению на растекание. Мы работаем только по последним актуальным данным, в качестве источников использовались:

• правила устройства электроустановок;
• нормы устройства сетей заземления;
• заземляющие устройства электроустановок – Карякин Р. Н.;
• справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования – Барыбина Ю. Г.;
• справочник по электроснабжению промышленных предприятий – Федорова А. А. и Сербиновского Г. В.

Калькулятор расчета заземления

Для того чтобы упростить расчеты, мы предлагаем вам воспользоваться простым и точным калькулятором расчета заземления.

Наш онлайн-калькулятор расчета заземления учитывает все поправочные коэффициенты и работает на основании приведенных формул. Для того чтобы выполнить надежный расчет, вам необходимо заполнить поля программы правильно.

• Грунт. Укажите верхний и нижний слой грунта, а также глубину.
• Климатический коэффициент. Поправка в расчетах на основании климатической зоны:
  • I зона — от -20 до -15°С (Январь); от +16 до +18°С (Июль);
  • II зона — от -14 до -10°С (Январь); от +18 до +22°С (Июль);
  • III зона — от -10 до 0°С (Январь); от +22 до +24°С (Июль);
  • IV зона — от 0 до +5°С (Январь); от +24 до +26°С (Июль);
• Вертикальные заземлители. Количество вертикальных заземлителей (предполагаем любой число, по умолчанию 5), их длина и диаметр.
• Горизонтальные заземлители. Глубина заложения горизонтальной полосы, ширина полки и длина стержня (берется из расчета 1:3, 1:2 или 1:1 к длине вертикального заземлителя – чем больше, тем лучше).

Нажимая кнопку «Рассчитать» вы получите следующие показатели:

• удельное электрическое сопротивление грунта;
• сопротивление одиночного вертикального заземлителя;
• длина горизонтального заземлителя;
• сопротивление горизонтального заземлителя;
• общее сопротивление растеканию электрического тока.

Последний параметр является определяющим. Следите, чтобы нормативное сопротивление (2 Ом — для 380 вольт; 4 Ом — для 220 вольт; 8 Ом — для 127 вольт) в электрических сетях было всегда больше, чем расчетное.

Пример расчета заземления на калькуляторе

Предположим, что наш дом расположен на черноземных почвах с толщиной пласта 0,5 м. Мы живем на юге России в четвертой климатической зоне. Предположительно, в качестве заземлителей будут использоваться 5 вертикальных электродов диаметром 0,025 м и длиной 2 м, горизонтальные стержни на глубине 0,5 м – длиной 2 м с шириной полки 0,05 м.

Тогда, перенеся все значения в калькулятор расчета заземления мы получим общее сопротивление на растекание равное 4,134 Ома.

Если в нашем частном доме однофазная сеть с напряжением в 220 Вт, то это значение недопустимо, так как этого заземления будет недостаточно.

Добавим еще один вертикальный электрод и получим значение 3,568 Ом. Это величина нам вполне подходит, а значит такое заземление гарантировано защитит вашу постройку и ее обитателей.

Если вы получаете значение близкое к критическому, то лучше увеличить количество или размер электродов. Помните, что расчет контура заземления крайне важен для безопасности!

Как рассчитать заземление в частном доме вручную

Как вы уже поняли, основной параметр, который необходимо рассчитать – это общее сопротивление на растекание, т.е. нужно подобрать такую конфигурацию электродов, чтобы сопротивление заземляющего устройства, не превышало нормативное. Согласно положениям правил устройств электроустановок (ПЭУ), необходимо соблюдать определенные максимумы для токов:

• 2 Ом — для 380 вольт;
• 4 Ом — для 220 вольт;
• 8 Ом — для 127 вольт.

Правильный расчет начинается с подсчета оптимального размера и количества стержней. Для того чтобы сделать это вручную, легче всего воспользоваться упрощенными формулами, приведенными ниже.

• R_o – сопротивление стержня, Ом;
• L – длина электрода, м;
• d – диаметр электрода, м;
• T – расстояние от середины электрода до поверхности, м;
• p_экв – сопротивление грунта, Ом;
• ln — натуральный логарифм;
• π — константа (3,14).

• R_н – нормируемое сопротивление заземляющего устройства (2, 4 или 8 Ом).
• ψ – поправочный климатический коэффициент сопротивления грунта (1,3, 1,45, 1,7, 1,9, в зависимости от зоны).

Используя эти формулы, вы можете рассчитать заземляющее устройство достаточно точно, однако для упрощения расчета некоторые коэффициенты опускаются.

Также очень важно, чтобы при выборе глубины залегания и длины заземляющих стержней, нижний конец проходил ниже уровня промерзания, так как при отрицательных температурах резко возрастает сопротивление грунта, и возникают определенные сложности.

Правила и алгоритм расчета заземляющих устройств

Система заземления обеспечивает безопасность жильцов и бесперебойное функционирование электробытовой техники. Заземление предотвращает поражение током в случае утечек электричества на нетоковедущие элементы из металла, возникающих при повреждении изоляции. Создание системы безопасности — ответственное мероприятие, поэтому перед его проведением необходимо произвести расчет заземления.

Естественное заземление

Во времена, когда перечень электробытовой техники в жилище ограничивался одним телевизором, холодильником и стиральной машиной, заземляющие устройства использовались редко. Защита от утечки тока возлагалась на естественные заземлители, такие как:

• неизолированные металлические трубы;
• обсадка водяных скважин;
• элементы металлических заборов, уличные фонари;
• оплетка кабельных сетей;
• стальные элементы фундаментов, колонн.

Лучший вариант естественного заземления — водопроводная магистраль из стали. За счет своей большой длины водопроводы сводят к минимуму сопротивление току растекания. Эффективность водопроводов достигается еще и благодаря их прокладке ниже уровня сезонного промерзания, а потому на их защитные качества не влияют ни жара, ни холод.

Металлические элементы подземных железобетонных изделий подходят для заземлительной системы, если соответствуют следующим требованиям:

• имеется достаточный (по нормам Правил устройства электроустановок) контакт с глинистой, супесчаной или влажной песчаной основой;
• при строительстве фундамента арматура на двух или более участках была выведена наружу;
• металлические элементы имеют сварные соединения;
• сопротивление арматуры соответствует регламенту ПУЭ;
• имеется электросвязь с шиной заземления.

Обратите внимание! Из всего перечня указанных выше естественных заземлений рассчитываются только подземные железобетонные конструкции.

Эффективность функционирования естественного заземления устанавливается на основе измерений, проведенных уполномоченным лицом (представителем Энергонадзора). На основе проведенных замеров специалист даст рекомендации относительно необходимости установки дополнительного контура к естественному контуру заземления. Если естественная защита отвечает требованиям нормативов, Правила устройства электроустановки указывают на нецелесообразность дополнительного заземления.

Расчеты для устройства искусственного заземления

Абсолютно точный расчет заземления произвести практически невозможно. Даже профессиональные проектировщики оперируют приблизительным количеством электродов и дистанциями между ними.

Причина сложности расчетов состоит в большом количестве внешних факторов, каждый из которых оказывает существенное влияние на систему. К примеру, нельзя предсказать точный уровень влажности, не всегда известна фактическая плотность грунта, его удельное сопротивление и так далее. В связи с неполной определенностью вводных данных итоговое сопротивление организованного контура заземления в конечном счете отличается от базового значения.

Разницу в проектируемых и реальных показателях нивелируют за счет монтажа дополнительных электродов или путем увеличения длины стержней. Тем не менее, предварительные расчеты важны, так как позволяют:

• отказаться от лишних трат (или хотя бы уменьшить их) на покупку материалов, на земляные работы;
• подобрать наиболее подходящую конфигурацию заземлительной системы;
• выбрать правильный план действий.

Для облегчения расчетов существует разнообразное программное обеспечение. Однако чтобы разобраться в их работе, необходимы определенные познания о принципах и характере вычислений.

Компоненты защиты

Защитное заземление включает электроды, установленные в землю и соединенные электросвязью с заземляющей шиной.

В системе имеются такие элементы:

1. Металлические стержни. Один или несколько металлических стержней направляют ток растекания в грунт. Обычно в качестве электродов используют отрезки длинномерного металла (трубы, уголок, круглые металлические изделия). В некоторых случаях используется листовая сталь.
2. Металлический проводник, объединяющий несколько заземлителей в единую систему. Обычно в этом качестве используют установленный по горизонтали проводник в виде уголка, прута или полосы. Металлическую связь приваривают к концам закопанных в землю электродов.
3. Проводник, соединяющий находящийся в грунте заземлитель с шиной, которая имеет связь с защищаемым оборудованием.

Два последних элемента называются одинаково — заземляющий проводник. Оба элемента выполняют идентичную функцию. Различие кроется в том, что металлосвязь находится в грунте, а проводник подключения заземления к шине располагается на поверхности. В связи с этим к проводникам предъявляются неодинаковые требования по устойчивости к коррозии.

Принципы и правила вычислений

Грунт — один из составляющих элементов системы заземления. Его параметры имеют важное значение и участвуют в расчетах так же, как и длина металлических деталей.

При проведении расчетов используют формулы, указанные в Правилах устройства электроустановок. Применяются переменные данные, собираемые установщиком системы, и постоянные параметры (есть в таблицах). К постоянным данным относится, например, сопротивление грунта.

Определение подходящего контура

Прежде всего необходимо выбрать форму контура. Конструкция обычно выполняется в виде определенной геометрической фигуры или простой линии. Выбор конкретной конфигурации зависит от размеров и формы участка.

Проще всего реализовать линейную схему, так как для монтажа электродов понадобится выкопать лишь одну прямую траншею. Однако установленные в линию электроды станут экранировать, что ухудшит положение с током растекания. В связи с этим при расчетах линейного заземления применяется поправочный коэффициент.

Наиболее распространенной схемой для создания защитного заземления выступает треугольная форма контура. По вершинам геометрической фигуры устанавливают электроды. Металлические штыри должны быть достаточно отдалены друг от друга, чтобы не препятствовать рассеиванию поступающих в них токов. Для обустройства защитной системы частного дома считается достаточным три электрода. Для организации эффективной защиты необходимо еще и правильно подобрать длину стержней.

Расчет параметров проводников

Длина металлических стержней важна, поскольку влияет на эффективность системы защиты. Имеет значение и длина элементов металлосвязи. Кроме того, от длины металлических деталей зависят расход материала и общие затраты на обустройство заземления.

Сопротивление вертикальных электродов определяется их длиной. Другой параметр — поперечные размеры — не влияет существенным образом на качество защиты. И все же сечение проводников регулируется Правилами устройства электроустановок, так как данная характеристика важна с точки зрения устойчивости к коррозии (электроды должны служить 5 – 10 лет).

При соблюдении прочих условий существует правило: чем больше металлических изделий участвует в схеме, тем выше безопасность контура. Работы по организации заземления довольно трудоемкие: чем больше заземлителей, тем больше земляных работ, чем длиннее стержни, тем глубже их нужно забивать.

Что выбрать: количество электродов или их длину — решать организатору работ. Однако на этот счет есть определенные правила:

1. Стержни необходимо устанавливать ниже горизонта сезонного промерзания по крайней мере на 50 сантиметров. Это позволит отстранить сезонные факторы от влияния на эффективность системы.
2. Дистанция между вертикально установленными заземлителями. Расстояние определяется конфигурацией контура и длиной стержней. Для выбора правильной дистанции нужно воспользоваться соответствующей справочной таблицей.

Нарезанный металлопрокат вбивают в грунт на 2,5 – 3 метра при помощи кувалды. Это довольно трудоемкая задача, даже если учесть, что из указанной величины нужно вычесть примерно 70 сантиметров глубины траншеи.

Экономное расходование материала

Так как сечение металла — не самый важный параметр, рекомендуется приобретать материал с наименьшей площадью сечения. Однако при этом нужно оставаться в пределах минимально рекомендуемых значений. Наиболее экономичные (но способные выдержать удары кувалды) варианты металлоизделий:

• трубы диаметром 32 миллиметра и толщиной стенок от 3 миллиметров;
• уголок равнополочный (сторона — 50 или 60 миллиметров, толщина — 4 или 5 миллиметров);
• круглая сталь (диаметр от 12 до 16 миллиметров).

В качестве металлосвязи оптимальным выбором станет полоса из стали толщиной 4 миллиметра. В качестве альтернативы подойдет 6-миллиметровый стальной прут.

Обратите внимание! Горизонтальные стержни приваривают к вершинам электродов. Поэтому к расчетной дистанции между электродами следует добавить еще 18 – 23 сантиметра.

Наружный участок заземления можно изготовить из 4-миллиметровой полосы (ширина — 12 миллиметров).

Формулы для расчетов

Далее расскажем о том, как рассчитать заземление по формулам, и приведем пример расчетов. Выбираем формулу, исходя из типа заземлителей.

Подойдет универсальная формула, с помощью которой рассчитывают сопротивление вертикального электрода.

При проведении вычислений не обойтись без справочных таблиц, где указаны примерные значения. Данные параметры определяются составом грунта, его средней плотностью, способностью задерживать воду, климатическим поясом.

Устанавливаем нужное количество стержней, не принимая во внимание показатель сопротивления горизонтального проводника.

Вычисляем данные по горизонтальной части заземлительной системы.

Определяем уровень сопротивления вертикального стержня на основе показателя сопротивления заземлителя горизонтального типа.

На основании полученных результатов приобретаем нужное количество материала и планируем начало работ по созданию системы заземления.

Заключение

Поскольку самое высокое сопротивление грунта отмечается в сухое и морозное время, организацию заземлительной системы лучше всего запланировать именно на этот период. В среднем сооружение заземления занимает 1 – 3 рабочих дня.

До засыпки траншеи землей следует проверить работоспособность заземлительных устройств. Оптимальная среда для проверки должна быть как можно более сухой, в почве не должно быть много влаги. Поскольку зимы не всегда бывают бесснежными, проще всего заняться строительством системы заземления в летний период.

Как рассчитать заземление

Время на чтение:

Электрическая сеть — это одна из основ современного мира. Вся домашняя электроника и приборы работают от розетки, по которой течет электричество. Это очень удобно, но у данного технологического прорыва есть и негативная сторона — повышенная опасность. Наряду с особым подходом к конструированию техники безопасность сети также обеспечивается заземлением. В этой статье рассказано, как рассчитать заземление и какие методики для этого имеются.

Что такое заземление

Заземление — это комплекс мер для обеспечения безопасности человека, чтобы тот не получил удар электрического тока. Кроме этого, оно обеспечивает бесперебойную работу приборов и их стабильность.

Штыри для заземления в грунт

К сведению! Электрические сети отечественного образца часто использовали и используют заземление в виде глухозаземленной нейтрали.

Если говорить простыми словами, то на специальных станциях устанавливаются трехфазные генераторы, обмотки которых связываются по схеме звезда. Точка соединения всех обмоток (центр звезды) и является нейтралью.

Как правильно рассчитать заземление для частного дома

Основной показатель для расчета — проводимость заземлителя. Говоря иначе, человеку следует найти электрод такой характеристики, которая позволит не превышать заземлителю нормативного сопротивления. Правила устройства электроустановок содержат следующий допустимый максимум значений:

• 2 Ом — для однофазного напряжения литейного типа (380 В);
• 4 Ом — для аналогичного напряжения 220 В;
• 8 Ом — для напряжения в 127 В.

Важно! Есть сеть трехфазная, то максимальными сопротивлениями будут те же величины (2, 4 и 8 Ом), но подходить они будут к напряжению 660, 380 и 127 В.

Проводимость заземлителя зависит от площади контакта электрода с землей, а также удельного сопротивления самого грунта. Чем большим будет заземляющее устройство, тем меньшим окажется сопротивление, и, соответственно, земля будет принимать большее количество тока.

Любая формула расчета предполагает учет площади устройства и глубину его погружения. Например, для расчета круглого единичного заземлителя подходит формула, представленная ниже.

В ней используются такие величины: d — диаметр заземлителя, L — длина электрода, T — расстояние от начала погружения до середины заземлителя, ln — логарифм, π — константа (3,14), ρ — удельное сопротивление земли (Ом · м).

Удельная сопротивляемость земли — главная величина формулы. Чем она меньше, тем больше тока будет проводить заземление. Это напрямую влияет на эффективность защиты.

Таблица, помогающая вычислить удельное сопротивление грунта

Обратите внимание! На сопротивление влияют плотность грунта, его водный баланс, температура, коэффициент сезонности, глубина промерзания и наличие в нем активных электроактивных веществ. Чтобы не морочиться с поиском нужной информации, можно заглянуть в любую таблицу плотности и удельного сопротивления земли.

Методики и программы для расчета заземления

Для облегчения процесса можно воспользоваться различными программами, которые по определенным методикам помогают рассчитать заземление на основе введенных в специальные поля данных и измерений. Список наиболее популярных:

• «Электрик». Это многофункциональная программа, позволяющая рассчитывать множество электрических величин, которые нужны при осуществлении монтажных работ любой сложности. Методика вычисления параметров заземления лишь одна из функций ПО;
• «Акула». Еще одно известное приложение, которое, кроме заземления, способно рассчитать систему грозозащиты, электрическую проводку или освещение;
• ElectriCS Storm. Возможности программы позволяют не только вычислить параметры заземляющего устройства, но и громоотвод или магнитную совместимость. Единственный недостаток ElectriCS Storm в том, что пользоваться им сможет только профессионал;
• «Заземление». Простая в использовании программа, которая подойдет даже новичку. Она использует простые алгоритмы расчета с несколькими полями ввода;
• «Расчет заземляющих устройств». Аналог предыдущего решения, но с возможностью расчета молниезащиты. Обладает таким же простым и понятным интерфейсом на русском языке.

Программа «Электрик»

Важно! Основной недостаток подобных программ в том, что они обычно используют только один метод расчета и не позволяют изменить его или ознакомиться с методикой.

Как рассчитать контур заземления

Расчет заземляющего устройства электроустановок выполняется пошагово:

1. Рассчитывают значение сопротивления группового заземлителя. Это можно найти в ПУЭ.
2. Выяснять, каково удельное сопротивление грунта. Хорошо, если есть данные исследований специальной геологической организации. В противном случае придется использовать данные из таблиц.
3. Определяют местоположение работ заземления и климатическую зону по соответствующей таблице.
4. Находят коэффициент сезонности вертикального или горизонтального заземлителя, который зависит от его габаритов.
5. В зависимости от количества заземлителей определяют коэффициент их использования.
6. Рассчитывают сопротивление исходя из типа заземлителя.
7. Находят сопротивление группового заземлителя.

Какое расстояние между вертикальными заземлителями

Есть ряд правил, которые касаются учета расстояния между вертикальными заземлителями, если их несколько. Устройства вбивают в ряд или по некому контуру на глубину, при которой от верха прибора до поверхности грунта остается 50-80 см.

К сведению! Расстояние между заземлителями вертикального типа должно составлять не менее 2,5-3 м.

Таблица расчетов заземления

Ниже представлена основная таблица, которую используют при расчете параметров заземлителя.

Климатические зоны для определения коэффициента использования вертикальных заземлителей

Расчет заземления электроустановок не предполагает под собой ничего сложного. Для выполнения простого расчета достаточно следовать пошаговым инструкциям, которые были представлены выше.

Как организовать своими руками устройство заземления в частном доме

Буквально три десятилетия назад строительство зданий практически не сопровождалось какими-либо мероприятиями по эффективной защите от поражения электротоком. Теперь все изменилось – распределительные щиты стали объемнее, в них установлены десятки защитных автоматов и УЗО. Причиной такой модернизации стали электроустановки и бытовые приборы, которые в огромном количестве присутствуют в каждой усадьбе. Одновременно они являются потенциальными первопричинами опасности, поэтому к теме электробезопасности следует подходить ответственно.

Комплекс заземляющих мероприятий

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

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

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

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

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

Прежде, чем организовать своими руками устройство заземления в частном доме, важно понять, почему ток направляется в землю. Суть в том, что она обладает существенной электроемкость. Если электротоку предоставить другой, более доступный путь, то он пойдет по нему, а не сквозь организм человека. Для этого подойдет проводник с сопротивлением не более 4 Ом, а при утечке тока УЗО моментально отключит аварийный участок.

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

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

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

Устройство заземляющего контура

Самостоятельно выполненный контур заземления состоит из стержней и заземляющих проводников. Последние представляют собой любую часть устройства, соединяющие электроагрегат с заземлительной линией. Это могут быть и жилы проводов желтого цвета, и элементы внутренних и наружных контуров, и специальная шина щитка.

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

1. Естественные.
2. Искусственные.

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

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

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

Расчет устройства правильного заземления в частном доме: основные этапы

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

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

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

От чего зависит сопротивление заземляющего приспособления

Ответ прост – от удельного электросопротивления почвы и площади соприкосновения электрода с грунтом. Чем объемнее заземлитель, тем меньше импеданс, тем больше тока поглощает земля. Все расчетные формулы для реализации защитного заземления в частном доме учитывают площадь поверхности штыря и глубину его установки. К примеру, чтобы вычислить параметры одиночного заземлителя круглого профиля, используют следующую формулу:

В расчетах удельное сопротивление почвы выступает основным параметром. Чем оно ниже, тем выше будет проводимость у контура и эффективнее защитные свойства. Основные цифры находятся в специальных таблицах, но фактические показатели грунта играют базовую роль:

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

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

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

Расчет системы из нескольких электродов

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

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

Расчет производится по формуле:

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

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

Для расчета количества заземляющих штырей используют следующую формулу:

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

Несколько рекомендаций по монтажу

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

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

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

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

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

Расчет заземления частного дома

В этой статье я покажу, как сделать расчет заземления частного дома. Простые формулы расчета помогут вам определиться с материалом и конструкцией заземлителя и сделать его своими руками.

Зачем нужно заземление

Основополагающее назначение защитного заземления это отвод в грунт электротока по заземляющим шинам и вертикальным или горизонтальным электродам, называемых, заземлителями. Заземление необходимый элемент комплекса электробезопасности частного домостроения.

Показатели заземления

Расчетный показатель заземления это сопротивление растеканию. В ПУЭ пункты 90-103 первой главы, указаны допустимые значения сопротивлений заземления.

Для частного дома важен пункт 1.7.101: Заземление у дома, должно иметь сопротивление току растекания следующие значения: 4 Ом (380 Вольт) и 8 Ом (220 Вольт) при трехфазном питании или 2 Ом (380 Вольт) и 4 Ом (220 В) при однофазном питании.

В качестве материалов для электродов заземлителя используется: стать черная, медь, сталь оцинкованная. Используются круглые, прямоугольные, трубные, угловые профили сечения (табл.1.7.4 ПУЭ).

Стоит напомнить, что элементы заземления это металлопрокат или металлоизделия. К слову говоря, чаще при работе с проводкой дома или квартиры нестандартные металлоконструкции делаешь своими руками. Редко обращаешься к специалистам и совсем редко, чаще при строительстве своего дома, используешь продукцию крупных предприятиях производства металлоконструкций и строительства.

В нестандартных ситуациях индивидуального строительства единственный выход качественной постройки становиться изготовление металлоконструкций на заказ на предприятии со своей производственной базой и современными методами обработки и сварки металлов.

Кроме этого покупая готовую металлоконструкцию, например, двутавровую сварную балку или кровельные материалы вы уже участвуете в производстве металлоконструкций крупных предприятий металлообработки.

Расчет заземления частного дома в формулах

Для расчета нужно выбрать формулу расчёта заземления в зависимости от типа заземлителя. Формула расчета учитывает количество электродов, их толщину и длину, а также параметры грунта возле дома.

Для начала посмотрим, как можно монтировать заземлители. На фото вы видите четыре варианта монтажа:

а — Вертикально у поверхности земли;

б — Вертикально с заглублением на 70 см (предпочтительно);

в — Горизонтально по поверхности земли;

г — Горизонтально в траншее 50-70 см.

Теперь сами расчеты.

Любое заземляющее устройство состоит из вертикальных и горизонтальных заземлителей, которые рассчитываются отдельно.

Расчет одиночного вертикального заземлителя не закопанного в землю рассчитывается следующим образом:

Расчет одиночного вертикального заземлителя углубленного в землю на 70 см рассчитывается так:

Расчет горизонтального заземлителя у поверхности:

Расчет горизонтального заземлителя в траншее 70 см, рассчитывается следующим образом:

Суммарное сопротивление заземлителя рассчитывается по формуле.

Коэффициент η берется из таблицы:

расчет заземления частного дома

Совет дня

Как видите, расчет заземления частного доме не прост. Советую воспользоваться для расчетов online калькуляторами расчета заземлителя, которых много в Интернет. Они дают достаточно точные результаты не только для однослойных, но и многослойных грунтов.