Einer der wichtigsten Gründe für die Berechnung der Erdung und Installation ist der Schutz von Menschen und Geräten im Haus vor Überspannung. Wenn plötzlich ein Blitz in ein Haus einschlägt oder aus irgendeinem Grund eine Überspannung im Netz auftritt, aber gleichzeitig das elektrische System geerdet ist, fließt all dieser überschüssige Strom in den Boden, andernfalls kommt es zu einer Explosion, die alles zerstören kann auf seinem Weg.
Elektrische Schutzausrüstung
Wachstum des Stromverbrauchs in allen Lebensbereichen, zu Hause und am Arbeitsplatz, erfordert klare Sicherheitsregeln für das menschliche Leben. Zahlreiche nationale und internationale Normen regeln die Anforderungen an die Errichtung elektrischer Anlagen, um die Sicherheit von Personen, Haustieren und Sachwerten beim Umgang mit Elektrogeräten zu gewährleisten.
Elektrische Schutzeinrichtungen, die beim Bau von Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden installiert werden, müssen regelmäßig überprüft werden, um einen zuverlässigen Betrieb über viele Jahre zu gewährleisten. Verstöße gegen Sicherheitsvorschriften in elektrischen Anlagen können negative Folgen haben: Lebensgefahr für Personen, Zerstörung von Eigentum oderZerstörung der Verkabelung.
Sicherheitsvorschriften legen die folgenden Obergrenzen für den sicheren menschlichen Kontakt mit stromführenden Oberflächen fest: 36 VAC in trockenen Gebäuden und 12 VAC in Nassbereichen.
Erdungssystem
Erdungsanlage ist eine unverzichtbare technische Ausstattung für jedes Gebäude und somit die erste Elektroinstallationskomponente, die in einer neuen Anlage installiert wird. Der Begriff Erdung wird in der Elektrotechnik verwendet, um elektrische Komponenten gezielt mit Erde zu verbinden.
Schutzerdung schützt Personen vor elektrischem Schlag beim Berühren elektrischer Geräte im Falle einer Fehlfunktion. Masten, Zäune, Versorgungsleitungen wie Wasserleitungen oder Gasleitungen müssen mit einem Schutzkabel verbunden werden, indem sie an eine Klemme oder Erdungsschiene angeschlossen werden.
Probleme des funktionalen Schutzes
Funktionserdung bietet keine Sicherheit, wie der Name vermuten lässt, sondern schafft einen unterbrechungsfreien Betrieb von elektrischen Anlagen und Geräten. Funktionserdung leitet Ströme und Rauschquellen zur Erde von Testadaptern, Antennen und anderen Geräten ab, die Funkwellen empfangen.
Sie ermitteln die gemeinsamen Bezugspotentiale zwischen elektrischen Betriebsmitteln und Geräten und verhindern so diverse Fehlfunktionen in Privathaush alten, wie z. B. TV- oder Lichtflackern. Eine Funktionserdung kann niemals Schutzaufgaben erfüllen.
Alle Anforderungen zum Schutz vor elektrischem Schlag finden sich in nationalen Normen. Die Herstellung einer Schutzerde ist zwingend erforderlich und hat daher immer Vorrang vor der Funktion.
Endwiderstand von Schutzeinrichtungen
In einer für Personen sicheren Anlage müssen Schutzeinrichtungen ansprechen, sobald die Fehlerspannung in der Anlage einen für sie gefährlichen Wert erreicht. Um diesen Parameter zu berechnen, können Sie die obigen Spannungsgrenzdaten verwenden, wählen Sie den Mittelwert U=25 VAC.
In Wohngebieten installierte Fehlerstromschutzsch alter lösen normalerweise nicht gegen Erde aus, bis der Kurzschlussstrom 500 mA erreicht. Daher ist nach dem Ohmschen Gesetz mit U=R1 R=25 V / 0,5 A=50 Ohm. Um die Sicherheit von Personen und Eigentum angemessen zu gewährleisten, muss die Erde daher einen Widerstand von weniger als 50 Ohm oder R Erde haben<50.
Elektrodenzuverlässigkeitsfaktoren
Nach den staatlichen Normen kommen folgende Elemente als Elektroden in Frage:
- vertikal eingefügte Stahlpfähle oder -rohre;
- horizontal verlegte Stahlbänder oder -drähte;
- vertiefte Metallplatten;
- Metallringe um Fundamente gelegt oder in Fundamente eingebettet.
Wasserleitungen und andere unterirdische Stahlbaunetze (bei Vereinbarung mit den Eigentümern).
Zuverlässige Erdung mit einem Widerstand von weniger als 50 Ohm hängt von drei Faktoren ab:
- Landblick.
- Art und Bodenbeständigkeit.
- Erdungswiderstand.
Die Berechnung der Erdungsvorrichtung muss mit der Bestimmung des spezifischen Widerstands des Bodens beginnen. Dies hängt von der Form der Elektroden ab. Der Erdwiderstand r (griechischer Buchstabe Rho) wird in Ohmmeter ausgedrückt. Dies entspricht dem theoretischen Widerstand eines 1 m langen Erdungszylinders2, dessen Querschnitt und Höhe 1 m höher werden). Beispiele für Bodenwiderstände in Ohm-m:
- Sumpfboden von 1 bis 30;
- Lößboden von 20 bis 100;
- humus von 10 bis 150;
- Quarzsand von 200 bis 3000;
- weicher Kalkstein von 1500 bis 3000;
- Grasboden von 100 bis 300;
- felsiges Land ohne Vegetation - 5.
Installation Erdungseinrichtung
Die Masseschleife wird von einer Struktur aus Stahlelektroden und Verbindungsstreifen montiert. Nach dem Eintauchen in den Boden wird das Gerät mit einem Draht oder einem ähnlichen Metallstreifen mit der Hauselektrik verbunden. Die Bodenfeuchtigkeit beeinflusst die Platzierungsebene der Struktur.
Es besteht eine umgekehrte Beziehung zwischen der Bewehrungsstablänge und dem Grundwasserspiegel. Der maximale Abstand zur Baustelle beträgt 1 m bis 10 m. Elektroden für die Erdungsberechnung sollten unterhalb der Gefrierlinie des Bodens in den Boden eingeführt werden. Bei Hütten wird der Stromkreis mit Metallprodukten montiert: Rohre, glatte Verstärkung, Stahlwinkel, I-Träger.
Ihre Form muss für einen tiefen Eintritt in den Boden angepasst sein, die Querschnittsfläche der Bewehrung beträgt mehr als 1,5 cm2. Die Bewehrung wird in einer Reihe oder in Form verschiedener Formen platziert, die direkt von der tatsächlichen Lage des Standorts und der Möglichkeit der Montage einer Schutzvorrichtung abhängen. Das Schema um den Umfang des Objekts herum wird häufig verwendet, das dreieckige Erdungsmodell ist jedoch immer noch das gebräuchlichste.
Trotz der Tatsache, dass das Schutzsystem mit dem verfügbaren Material unabhängig hergestellt werden kann, kaufen viele Bauherren Werkskits. Obwohl sie nicht billig sind, sind sie einfach zu installieren und langlebig im Gebrauch. Typischerweise besteht ein solches Kit aus verkupferten Elektroden mit einer Länge von 1 m, die mit einem Gewindeanschluss zur Befestigung ausgestattet sind.
Gesamtserienberechnung
Es gibt keine allgemeine Regel zur Berechnung der genauen Anzahl der Löcher und Abmessungen des Erdungsbandes, aber die Ableitung des Leckstroms ist definitiv abhängig von der Querschnittsfläche des Materials, also für alle Geräte, die Größe des Erdungsstreifens wird anhand des Stroms berechnet, der von diesem Streifen geführt wird.
Zur Berechnung der Erdschleife wird zunächst der Ableitstrom berechnet und die Streifengröße bestimmt.
Für die meisten elektrischen Geräte wie Transformatoren,Dieselgenerator usw. muss die Größe des neutralen Erdungsstreifens so sein, dass er den neutralen Strom dieses Geräts verarbeiten kann.
Bei einem 100-kVA-Transformator beträgt der Gesamtlaststrom beispielsweise etwa 140A.
Die angeschlossene Leiste muss mindestens 70A (Nullstrom) führen können, d.h. eine 25x3mm Leiste reicht aus, um den Strom zu führen.
Zur Erdung des Gehäuses wird ein schmalerer Streifen verwendet, der einen Strom von 35 A führen kann, vorausgesetzt, dass 2 Erdgruben für jedes Objekt als Reserveschutz verwendet werden. Wenn ein Streifen aufgrund von Korrosion unbrauchbar wird, wodurch die Integrität des Stromkreises unterbrochen wird, fließt der Leckstrom durch das andere System und bietet Schutz.
Berechnung der Schutzrohranzahl
Der Erdungswiderstand eines einzelnen Elektrodenstabs oder -rohrs wird berechnet nach:
R=ρ / 2 × 3, 14 × L (log (8xL / d) -1)
Wo:
ρ=Erdungswiderstand (Ohmmeter), L=Elektrodenlänge (Meter), D=Elektrodendurchmesser (Meter).
Bodenberechnung (Beispiel):
Berechnen Sie den Widerstand des geerdeten Isolierstabes. Es hat eine Länge von 4 Metern und einen Durchmesser von 12,2 mm, ein spezifisches Gewicht von 500 Ohm.
R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=156, 19 Ω.
Der Erdungswiderstand einer einzelnen Stab- oder Rohrelektrode errechnet sich wie folgt:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (log (4xL / d))
Wo:
ρ=Erdungswiderstand (Ohmmeter), L=Elektrodenlänge (cm), D=Elektrodendurchmesser (cm).
DefinitionErdungsstruktur
Die Berechnung der Erdung einer Elektroinstallation beginnt mit der Bestimmung der Anzahl der Erdungsrohre mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Länge von 3 Metern. Das System hat einen Fehlerstrom von 50 KA für 1 Sekunde und einen Erdungswiderstand von 72,44 Ohm.
Stromdichte an der Oberfläche des Erders:
Mohn. zulässige Stromdichte I=7,57 × 1000 / (√ρxt) A / m2
Mohn. zulässige Stromdichte=7,57 × 1000 / (√72,44X1)=889,419 A / m2
Die Oberfläche eines Durchmessers beträgt 100 mm. 3m Rohr=2 x 3, 14 L=2 x 3, 14 x 0,05 x 3=0,942 m2
Mohn. Strom, der von einem Erdungsrohr abgeleitet wird=Stromdichte x Elektrodenoberfläche.
Max. Strom, der von einem Erdungsrohr abgeleitet wird=889,419 x 0,942=838 A, Anzahl benötigter Erdleitungen=Fehlerstrom / Max.
Anzahl benötigter Grundrohre=50000/838=60 Stück.
Erdleitungswiderstand (isoliert) R=100xρ / 2 × 3, 14xLx (log (4XL / d))
Erdrohrwiderstand (isoliert) R=100 × 72,44 / 2 × 3 × 14 × 300 × (log (4X300 / 10))=7,99 Ω / Rohr
Gesamtwiderstand von 60 Massestücken=7,99 / 60=0,133 Ohm.
Erdungswiderstand
Erdungswiderstand (R):
R=ρ / 2 × 3, 14xLx (log (2xLxL / wt))
Ein Beispiel für die Berechnung der Schleifenerdung ist unten angegeben.
Berechnen Sie einen Streifen von 12 mm Breite, 2200 Meter Länge,in 200 mm Tiefe im Boden vergraben, beträgt der Bodenwiderstand 72,44 Ohm.
Erdungswiderstand (Re)=72, 44 / 2 × 3, 14x2200x (log (2x2200x2200 /.2x.012))=0, 050 Ω
Aus obigem Gesamtwiderstand von 60 Erdungsrohren (Rp)=0,133 Ohm. Und das liegt an dem rauen Massestreifen. Hier Nettoerdungswiderstand=(RpxRe) / (Rp + Re)
Netzwiderstand=(0,133 × 0,05) / (0,133 + 0,05)=0,036 Ohm
Erdungsimpedanz und Anzahl Elektroden pro Gruppe (Parallelsch altung). In Fällen, in denen eine Elektrode nicht ausreicht, um den erforderlichen Erdungswiderstand bereitzustellen, muss mehr als eine Elektrode verwendet werden. Der Abstand der Elektroden sollte etwa 4 m betragen. Der kombinierte Widerstand der parallelen Elektroden ist eine komplexe Funktionmehrerer Faktoren, wie etwa der Anzahl und Konfiguration der Elektroden. Gesamtwiderstand einer Elektrodengruppe in verschiedenen Konfigurationen nach:
Ra=R (1 + λa / n), wobei a=ρ / 2X3.14xRxS
Wobei: S=Abstand zwischen Stellspindel (Meter).
λ=Faktor siehe Tabelle unten.
n=Anzahl der Elektroden.
ρ=Erdungswiderstand (Ohmmeter).
R=Widerstand eines einzelnen Stabes in Isolierung (Ω).
| Faktoren für parallele Elektroden in Reihe | |
| Anzahl Elektroden (n) | Faktor (λ) |
| 2 | 1, 0 |
| 3 | 1, 66 |
| 4 | 2, 15 |
| 5 | 2, 54 |
| 6 | 2, 87 |
| 7 | 3.15 |
| 8 | 3, 39 |
| 9 | 3, 61 |
| 10 | 3, 8 |
Um die Erdung von Elektroden zu berechnen, die in gleichmäßigen Abständen um ein hohles Quadrat herum angeordnet sind, wie z. B. den Umfang eines Gebäudes, werden die obigen Gleichungen mit einem Wert von λ aus der folgenden Tabelle verwendet. Für drei Stäbe, die in einem gleichseitigen Dreieck oder in einer L-Formation angeordnet sind, ist der Wert λ=1, 66
| Faktoren für quadratische Hohlelektroden | |
| Anzahl Elektroden (n) | Faktor (λ) |
| 2 | 2, 71 |
| 3 | 4, 51 |
| 4 | 5, 48 |
| 5 | 6, 13 |
| 6 | 6, 63 |
| 7 | 7, 03 |
| 8 | 7, 36 |
| 9 | 7, 65 |
| 10 | 7, 9 |
| 12 | 8, 3 |
| 14 | 8, 6 |
| 16 | 8, 9 |
| 18 | 9, 2 |
| 20 | 9, 4 |
Die Berechnung der Schutzerdung der Schleife für Hohlquadrate erfolgt nach der Formel Gesamtzahl der Elektroden (N)=(4n-1). Als Faustregel gilt, dass der Abstand zwischen parallelen Stäben mindestens doppelt so lang sein sollte, um die zusätzlichen Elektroden voll auszunutzen.
Wenn der Abstand der Elektroden viel größer ist als ihre Länge und nur wenige Elektroden parallel sind, dann kann der resultierende Erdungswiderstand mit der üblichen Widerstandsgleichung berechnet werden. In der Praxis wird der effektive Erdungswiderstand normalerweise höher sein als der berechnete.
Typischerweise kann ein 4-Elektroden-Array eine 2,5- bis 3-fache Verbesserung bewirken.
Eine Anordnung von 8 Elektroden ergibt normalerweise eine Verbesserung um das 5- bis 6-fache. Der Widerstand des ursprünglichen Tiefenerders wird für die zweite Linie um 40 %, für die dritte Linie um 60 % und für die vierte um 66 % reduziert.
Elektrodenberechnungsbeispiel
Berechnung des Gesamtwiderstands einer Erdungsstange 200 Einheiten parallel, in Abständen von jeweils 4 m, und wenn sie in einem Quadrat verbunden sind. Die Erdungsstange ist 4Meter und einem Durchmesser von 12,2 mm, Oberflächenwiderstand 500 Ohm. Zuerst wird der Widerstand eines einzelnen Tiefenerders berechnet: R=500 / (2 × 3, 14 × 4) x (Log (8 × 4 / 0, 0125) -1)=136, 23 Ohm.
Als nächstes wird der Gesamtwiderstand der Erdungsstange in Höhe von 200 Einheiten parallel gesch altet: a=500 / (2 × 3, 14x136x4)=0,146 Ra (parallele Linie)=136,23x (1 + 10 × 0,146 / 200)=1,67 Ohm.
Wenn der Tiefenerder mit einem Hohlraum verbunden ist 200=(4N-1), Ra (auf einem leeren Quadrat)=136, 23x (1 + 9, 4 × 0, 146 / 200)=1, 61 Ohm.
Bodenrechner
Wie Sie sehen können, ist die Berechnung der Erdung ein sehr komplexer Prozess, der viele Faktoren und komplexe empirische Formeln verwendet, die nur ausgebildeten Ingenieuren mit komplexen Softwaresystemen zur Verfügung stehen.
Über Online-Dienste wie zB Allcalc kann der Nutzer nur grob kalkulieren. Für genauere Berechnungen müssen Sie sich dennoch an die Konstruktionsorganisation wenden.
Allcalc Online-Rechner hilft Ihnen schnell und genau die Schutzerdung in einem zweischichtigen Boden zu berechnen, der aus einem vertikalen Boden besteht.
Berechnung der Systemparameter:
- Die oberste Erdschicht ist stark angefeuchteter Sand.
- Klimakoeffizient- 1.
- Die untere Erdschicht ist stark angefeuchteter Sand.
- Anzahl vertikaler Erdungen - 1.
- Oberbodentiefe H (m) - 1.
- Vertikale Schnittlänge, L1 (m) - 5.
- Tiefe des Horizontalschnittes h2 (m)- 0.7.
- Anschlussbandlänge, L3 (m) - 1.
- Durchmesser des vertikalen Abschnitts, D (m) - 0,025.
- Breite des horizontalen Schnittregals, b (m) - 0,04.
- Elektrischer Bodenwiderstand (Ohm/m) - 61.755.
- Widerstand eines vertikalen Abschnitts (Ohm) - 12.589.
- Länge des horizontalen Abschnitts (m) - 1.0000.
Horizontaler Erdungswiderstand (Ohm) - 202.07.
Berechnung des Schutzleiterwiderstandes ist abgeschlossen. Der Gesamtwiderstand gegen die Ausbreitung des elektrischen Stroms (Ohm) - 11.850.
Erde ist ein gemeinsamer Bezugspunkt für viele Spannungsquellen in einem elektrischen System. Einer der Gründe, warum die Erdung zur Sicherheit einer Person beiträgt, ist, dass die Erde der größte Leiter der Welt ist und überschüssige Elektrizität immer den Weg des geringsten Widerstands nimmt. Durch die Erdung des elektrischen Systems zu Hause lässt eine Person den Strom in die Erde fließen, was ihr Leben und das Leben anderer rettet.
Ohne eine ordnungsgemäß geerdete elektrische Anlage zu Hause riskiert der Benutzer nicht nur Haush altsgeräte, sondern auch sein Leben. Deshalb ist es in jedem Haus notwendig, nicht nur ein Erdungsnetz zu erstellen, sondern auch seine Leistung jährlich mit speziellen Messgeräten zu überwachen.
