При проживании в многоквартирном доме проблем с заземлением нет - каждый этажный электрощит - готовый заземляющий контур. Но если вы живете в частном доме или на даче, приглашать платных специалистов совсем необязательно, ведь можно сделать устройство заземления в частном доме своими руками. 220 в - сильная подача тока, поэтому игнорировать заземление опасно для жизни.

Прежде чем взяться за самостоятельное изготовление заземляющего контура, нужно разобраться, зачем вообще нужно заземлять электроприборы . Это поможет ответственно отнестись как к выбору схемы и материалов заземляющего контура, так и к процессу его изготовления.

Защита от помех

Проблема помех касается в основном владельцев высококачественной звуковоспроизводящей/звукозаписывающей аппаратуры и ПК. Встроенные в такие приборы сетевые фильтры «собирают» импульсные помехи из питающей сети и отправляют их на шасси прибора, а в случае с ПК и на металлический кожух.

Фрагмент схемы блока питания ПК (фильтр обведен красным)

Если корпус прибора не соединен с землей (клемма PE на сетевой вилке), то все помехи остаются на кожухе и создают вокруг него электромагнитное поле, которое наводит помехи на сигнальные провода, микрофоны, наушники.

Каждый, кто сталкивался с такой проблемой, знает, что избавиться от подобных помех сложно. Никакое экранирование и суперкабели проблему не решают - наводка с корпуса проникает во внешние устройства даже по экранирующей оплетке соединительного провода. Но стоит соединить корпус того же ПК с батареей централизованного отопления или водопроводом, как фон в наушниках или колонках исчезает самым чудесным образом.

Если помеха при звуковоспроизведении представляет хоть и серьезное, но всего лишь неудобство, то напряжение, попавшее по той или иной причине на кожух устройства, может угрожать жизни. Хуже всего то, что неисправность оборудования при пробое изоляции на корпус нередко никак не проявляется - устройство работает и с виду абсолютно исправно. Но стоит человеку коснуться кожуха той же стиральной машины, как через его тело в землю (сырой пол, плитка, бетон) начинает течь ток, величина которого даже в 50−80 мА является смертельной:

Поражение человека электрическим током при прикосновении к неисправному оборудованию

Для устранения подобной ситуации достаточно соединить корпус прибора с землей, и даже неисправная стиральная или посудомоечная машина не будет представлять никакой угрозы человеку. При неполном пробое напряжение с кожуха будет просто стекать в землю по специальной шине, полный же пробой изоляции вызовет короткое замыкание и срабатывание защитного оборудования - предохранителя в приборе, автомата на лестничной площадке или в домовом щите.

Прикосновение к неисправному, но заземленному оборудованию абсолютно безопасно

Для быстрого и простого соединения с землей все приборы, требующие заземления, снабжаются специальной сетевой вилкой с заземляющими контактами или клеммой для подключения заземления.

Контакты, помеченные стрелками, являются заземляющими

Как сделать контур заземления

Из всего вышесказанного видно, что от надежности заземления зависит не только удобство и спокойствие, но и жизнь людей. Поэтому к изготовлению контура нужно подойти исключительно серьезно. Вы умеете держать в руках лопату и ножовку по металлу и уверены в своих силах? Тогда за дело! Но до выяснений, как правильно сделать заземление в частном доме, необходимо решить вопрос, из чего его смастерить и какую конструкцию выбрать.

Выбор конструкции

Основная задача, которую нужно решить при изготовлении заземления - хороший электрический контакт контура с землей. Казалось бы, самое простое решение - вкопать объемный металлический предмет.

Если в вашем распоряжении есть пара старых, но крепких бочек, задний мост от КАМАЗа или нечто подобное, то вариант вполне осуществим. Привариваете металлическую шину к предмету, сам предмет вкапываете, а шину выводите на поверхность. Но, простой с виду, этот способ имеет массу недостатков:

Гораздо более надежное и долговечное заземление можно получить при помощи длинных штырей, вбитых в землю на определенную глубину и электрически соединенных между собой. Ключевым фактором здесь являются количество штырей и их длина. По конструкции такие типы заземлений разделяются:

• линейные;
• объемные.

Линейное заземление состоит из ряда штырей, вбитых в землю и соединенных последовательно. Объемный тип подразумевает несколько штырей, вбитых по кругу и соединенных в кольцо.

Линейный (слева) и объемный типы заземляющих контуров

В принципе, и тот, и другой тип обеспечивает качественное заземление оборудования, небольшая разница состоит лишь в надежности. При обрыве одной из перемычек в линейном заземлении некоторое количество заземляющих штырей исключаются из работы, что ведет к увеличению сопротивления заземляющего контура.

Электрические характеристики объемной конструкции при этом практически не пострадают. Тем не менее при качественно выполненных перемычках вероятность подобной аварии невелика, поэтому при выборе типа заземления имеет смысл руководствоваться лишь целесообразностью и удобством изготовления той или иной конструкции в зависимости от конкретных условий.

Варианты материалов

Не стоить экономить на материалах - ведь от их правильного выбора зависит ваша безопасность. В качестве штырей идеально подойдет уголок от 40х40 и выше . Он достаточно прочен, что важно при забивании, и имеет большую площадь поверхности, обеспечивающую минимальное переходное сопротивление. Если уголка в вашем распоряжении нет, то подойдет толстостенная водопроводная труба или штырь диаметром не менее 15-20 мм.

Бытует мнение, что в качестве заземляющих штырей нельзя применять арматуру - она якобы быстро ржавеет. Заявление это абсолютно беспочвенно - коррозийная стойкость арматуры ничуть не хуже стойкости того же уголка или трубы, а вбить арматуру намного проще, чем, скажем, мягкий прут. Так что если в вашем распоряжении есть арматура диаметром 16 мм и выше, то можете смело ее использовать. Длина штырей при этом должна быть не менее 2 м, а их количество зависит от выбранного вами типа заземления, но не менее трех штук.

В качестве перемычек идеально подходит железная полоса (шина) шириной от 15 и толщиной от 5 мм. Такое сечение выбрано исключительно из соображений долговечности, поскольку ток аварийного короткого замыкания выдержит даже восьмимиллиметровая катанка. Просто она быстрее сгниет и варить ее сложнее. Пойдет для перемычек и обычный уголок или арматура соответствующего сечения, но обойдется это, естественно, дороже. В любом случае все материалы не должны иметь диэлектрического покрытия - краски, мастики и пр.

Процесс изготовления

Если вы подобрали нужные материалы, в вашем распоряжении есть лопата, сварочный аппарат, кувалда и ножовка по металлу, то можно начинать работу. Весь процесс изготовления контура можно свести к следующим основным операциям:

1. Разметка.
2. Копка траншеи.
3. Вбивание заземляющих штырей.
4. Соединение штырей между собой перемычками и вывод заземляющей шины на поверхность.
5. Засыпка траншеи.
6. Проверка качества заземления.

Независимо от выбранной вами конструкции контура, необходимо использовать минимум 3 штыря, расположенных друг от друга на расстоянии не менее 1.5−2 м. Если ваш приусадебный участок - сплошной газон, то удобнее всего использовать линейную схему, вкопав контур вдоль стены здания или садовой дорожки.

Разметив место под штыри, можно переходить к рытью неглубокой (20−30 см) траншеи, соединяющей места разметки. Рыть глубже смысла нет - уложенная в траншею шина будет исполнять роль перемычек, а не заземления. Ржавеет же она вопреки мнению «специалистов» абсолютно одинаково на любой глубине. Основная задача траншеи - спрятать шину, чтобы люди об нее не спотыкались.

Поскольку возле дома много свободного места, была выбрана схема «треугольник»

Теперь самая ответственная и сложная операция - вбивание заземляющих штырей. Для этого их концы нужно срезать под углом примерно 30 градусов. Вбивать можно обычной кувалдой, но некоторые используют для этих целей обычный перфоратор.

Заземляющие штыри можно вбить кувалдой или перфоратором

Штыри забиваются на всю длину, на поверхности остаются лишь концы длиной 10−20 см. К ним будут привариваться перемычки. После того как все штыри забиты, их нужно соединить между собой шиной. Для этого лучше воспользоваться сваркой - она намного долговечнее и надежнее болтового соединения.

Сварное соединение (слева) менее эстетично, но намного надежнее болтового

Сразу же к почти готовой конструкции приварите отводную шину - к ней будет подключаться домовой контур.

Отводящая шина и вариант подключения к ней домового контура

Осталось закрасить места сварки любой краской или мастикой, дождаться ее высыхания и засыпать траншею. Если есть возможность, то желательно это сделать песком для лучшего дренажа - и шина прослужит дольше, и земля вокруг штырей будет более влажная. Если песок неприемлем по техническим или эстетическим соображениям, то можно воспользоваться землей - ничего страшного. Засыпайте, сажайте травку. Вопрос. как в частном доме сделать заземление вы решили, но контур необходимо проверить.

Теперь нужно удостовериться, что контур надежно соединен с землей электрически и может выполнять функции аварийного заземления. Для проверки можно вызвать энергетиков со специальным оборудованием за отдельную плату, но вполне реально провести качественные испытания и собственными силами .

Для этого вам понадобится любой мощный электроприбор мощностью около 1 кВт. Подойдет электроплитка, утюг, обогреватель и т. п. Еще нужны указатель напряжения (отвертка-индикатор), кусок провода и вольтметр переменного тока.

При помощи указателя находите в розетке фазу и измеряете напряжение между ней и вашим заземлением. Показания прибора записываете. Теперь подключаете прибор между фазой и контуром. Он должен заработать вполне нормально. Повторяете измерение и сравниваете с показаниями, полученным без нагрузки. Если напряжение под нагрузкой упало не более чем на 10−15 В, то заземляющий контур можно считать рабочим.

Схема проверки заземления (в качестве нагрузки условно изображена лампочка)

Если падение напряжения больше, повторите операцию измерения, но теперь вместо контура используйте штатный ноль в розетке. Тоже сильно падает - ваша электропроводка не справляется даже с относительно небольшой нагрузкой и дело не в заземлении. Если большого падения нет, то придется добавить к вашему контуру еще несколько заземляющих штырей и повторить испытания.

Своими руками 220в можно сделать. Это достаточно несложно, и при наличии соответствующего инструмента и материалов не займет много времени. Впрочем, как обычно, все сложности кроются в деталях, и в ряде случаев от самостоятельного обустройства этой полезной конструкции все же придется отказаться.

Заземление в частном доме своими руками 220в: все что нужно знать

Отказаться от заземления можно, но только в том случае, когда вам не жалко собственных средств, затраченных на покупку или даже , а также той мощной электрической техники, которая и требует установки заземления. К ее числу можно смело отнести:

• бойлеры ;
• стиральные и ;
• ;
• ;
• и ;
• .

А также все прочие бытовые приборы способные вызвать короткое замыкание в электросети. Первым признаком того, что вам заземление как воздух необходимо является факт периодического кусания током вас именно этой техники. Этот список значительно расширяется, если в доме имеется настоящий хозяин-мастер, у которого под рукой всегда найдется:

• электросварочный аппарат;
• болгарка;
• электрическая пила;
• перфоратор;
• электродрель;

и весь прочий инструмент высокой мощности, который включается в розетку, а не питается от аккумулятора.

Если это правило игнорировать придется держать в списке быстрого набора телефона пожарную бригаду и даже сервисный центр по ремонту бытовой техники. Если же этот вариант вас не устроит, придется все же реализовать проект заземления, а будет это выполнено собственноручно или чужими силами - это уже следующий вопрос. В нем важно понять хватит ли у вас сил, материалов и умений для выполнения поставленной задачи.

Важные навыки и умения

Кроме рабочих рук и головы у мастера выполняющего подобную задачу должно быть немало навыков. Первый из них – умение копать. Копать придется много, поскольку заземление, как следует из названия, находится именно в земле. Его потребуется туда установить, но перед этим потребуется вырыть траншею заданной глубины, чтобы обеспечить для себя комфортное рабочее пространство и безопасность для окружающих в процессе эксплуатации.

Следующий по важности навык – сварка металлов. Он имеется далеко не у каждого хозяина, а тем более хозяйки, и поэтому это одно из ключевых умений. Если подобный навык отсутствует, придется воспользоваться услугами профессионалов, либо тех знакомых, соседей и родственников, которые ими все же обладают. В этом случае стоимость выполняемых работ существенно возрастает, особенно если такую операцию делают по проекту, за который дополнительно взимается плата. Но в этом есть иная сторона, которая даст дополнительный плюс – можно быть уверенным в том, что комиссия, принимающая выполненную работу, в лице представителей поставщика электроэнергии, будет удовлетворена качеством выполненной работы.

Последний из наиболее важных навыков - умение пользоваться кувалдой или перфоратором. Один из них потребуется обязательно. Именно с его помощью подготовленные заранее электроды окажутся в земле. Иначе просто никак. В обоих случаях придется работать руками, но если последний вариант их несколько пощадит, то первый – нисколько.

Инструменты и материалы

Как понятно, из предыдущего раздела, справиться голыми руками с поставленной задачей попросту не удастся. Потребуется как минимум:

• лопата;
• сварочный аппарат (возможно даже 2);
• перфоратор или кувалда.

Кроме того, потребуется метровая лента для измерения исходного материала и участка, заготовленного под выполнение проекта, а также нескольких прочих инструментов, которые найдутся у каждого мастера. Это может быть топор, который пригодится для удаления корней, , болгарка, для обрезки расплющенных во время забивания частей металлических конструкций и что-либо еще подобное.

Электричество в нашем доме облегчает жизнь и делает её более комфортной, но нельзя забывать, что оно же может стать причиной серьёзных электротравм. Один из способов обезопасить себя -это применять защитное заземление. Кроме того, некоторые современные электроприборы, например, микроволновые печи, газовые котлы, системные блоки домашних компьютеров, нуждаются в заземлении для обеспечения их нормальной работы (уменьшение помех, снижение уровня вредного излучения).

Очень редко можно встретить частный дом или дачу, в которых используется заземление . Перед владельцами такого жилья встаёт выбор, нанять рабочих или сделать заземление самостоятельно. Для сети 220 В (380в) решить эту задачу достаточно просто. Поэтому, если у вас есть желание физически поработать, нет необходимости покупать дорогостоящие комплекты готовых заземлителей или нанимать организации для выполнения этих работ.

В процессе изготовления понадобится выполнение небольшого количества сварочных работ, если с этим трудностей не возникает, остаётся приобрести металлоизделия и приниматься за работу.

Большинство наших сетей оборудовано глухозаземленной нейтралью, проще говоря, нулевой провод в розетке на электростанции соединён с землёй. Ещё провод заземляется в дополнительных точках, например, на столбах линий электропередач. К сожалению, электросети сильно изношены, и это заземление оставляет желать лучшего.

Теперь представим ситуацию, когда из-за повреждённой изоляции напряжение попало на корпус прибора. Если прикоснуться к прибору, ток начнёт течь через тело человека к земле. Принято считать, что тело человека имеет сопротивление около 1 тыс. Ом, увеличивает эту величину резиновая подошва обуви, сухой коврик на полу и т. д. Чем меньше эта величина , тем сильнее будет ощущаться воздействие тока на организм.

Если присутствует заземление, ток с повреждённого устройства потечёт на землю по нему. Если в этом случае человек касается корпуса прибора, то его тело становится параллельно подключённым к заземляющему проводнику. Сопротивление последнего намного меньше сопротивления тела, поэтому большая часть тока будет течь по пути наименьшего сопротивления, а человек максимум ощутит лёгкое пощипывание и избежит получения тяжёлых электротравм.

Для того чтобы схема работала так , как описано выше, система заземления должна иметь определённое сопротивление:

• для сети напряжением 380В - не более 2 Ом;
• для сети напряжением 220В - не более 4 Ом.

Требования к конструкции устройства заземления частного дома с сетью 380 В более высокие, поэтому такой контур можно использовать и для сети 220 В. При построении отличаются они только тем, что для 380 В применяются заземляющие проводники большего сечения, а элементы конструкции выполнены из более толстого металла. Поэтому нет необходимости отдельно рассматривать, как сделать контур заземления 380 В и 220 В. Рассмотрим изготовление заземления для 380 В.

Элементы и материалы

Устройство заземления состоит из трёх элементов .

Чем больше сечение применяемых металлических элементов, тем лучше токи растекаются на землю, а следовательно, лучше работает весь контур заземления . Кроме того, толстый метал будет дольше разрушаться коррозией, поэтому при прочих равных условиях следует выбирать металл потолще.

Электропроводность у калёного металлопроката ниже, чем у обычной стали, по этой причине не следует применять арматуру, швеллер и подобные им элементы металлоконструкций .

Схемы и размеры

Схема контура заземления частного дома - это способ расположения и соединения вертикальных заземлителей. Если вы делаете заземление 380 вольт на дом, схема выполнения может быть разной, но основных две .

Размеры контура заземления для частного дома, приведённые выше, подходят для большинства случаев, но их можно изменять в зависимости от конкретных условий. Например, если на вашем участке грунтовые воды расположены близко, то длина вертикальных заземлителей может быть уменьшена до метра.

Если невозможно углубить заземлители до необходимого уровня, или на участке сухая песчаная почва, может возникнуть ситуация, когда готовое заземление обладает большим сопротивлением и не выполняет свои функции. В этом случае необходимо увеличивать число вертикальных штырей. Например, если уже есть треугольный контур, нужно отступить от него три метра и вбить стержень, который соединяется с треугольником металлической полосой. Получается совмещение замкнутой и линейной схем построения. Можно сделать два треугольника и соединить их между собой. Так поступать до тех пор, пока сопротивление контура не опустится до необходимой величины.

Выбор места

Заземляющее устройство располагается не ближе одного метра от дома.

Хорошо, если в выбранном месте земля никогда не пересыхает, например, участок земли с северной стороны дома, низина и так далее.

Не следует забывать и о мерах предосторожности, нужно ограничить посещение места с контуром заземления животными и людьми. Для этого заземление нужно расположить там, где исключено нахождение людей, или огородить его.

Перед началом земляных работ убедитесь, что под землёй не проложены трубопроводы и кабели.

Проверка заземления

Методика измерения сопротивления заземления отличается от измерения обычного сопротивления, поэтому для таких целей используют специальные приборы. Если у вас такого прибора нет, вы можете проверить свой контур практическим методом.

Понадобится патрон с лампой накаливания мощностью не менее 100 Вт. Один провод от патрона лампы подключают к фазному контакту розетки, а второй - к шине заземления. Если лампа светит так же, как и при обычном подключении к сети, контур работает правильно. В идеале напряжение на лампе в обоих случаях должно быть одинаковым.

В случае когда лампа светит тускло или не горит вовсе, необходимо проверить места сварки металла и соединения проводов. Если соединения в норме, необходимо увеличивать контур заземления.

Последовательность выполнения работ

Защитное зануление

Некоторые люди для экономии или по незнанию вместо защитного заземления используют в частном доме зануление. Схема последнего применяется на предприятиях при использовании промышленного оборудования. Основное назначение зануления - это защита оборудования от короткого замыкания. Поэтому применение его в частном доме нецелесообразно, и оно никак не может заменить защитное заземление.

Не стоит экономить на своей безопасности. Сделать заземление для 220 В в частном доме своими руками несложно. Все необходимые инструменты есть в наличии у каждого хозяина.

Если проводка в вашем доме выполнена двухжильными проводами, то провода для подключения заземляющего проводника нет. Решить эту проблему можно без замены проводки следующим способом. Розетки в доме заменяются с обычных на розетки с заземлением, а заземляющий провод ведут по наружной поверхности стены, можно его спрятать под плинтусом или в декоративный пластмассовый короб.

Для безопасной эксплуатации мощных электроприборов, особенно расположенных во влажных помещениях (бойлер, стиральная машина), применения заземляющего контакта в розетке недостаточно. Корпусы таких приборов нужно соединить медными жилами напрямую с заземляющей шиной. Для этого на корпусе есть специальный болт, помеченный значком заземления.

Элементы заземлителя выполнены из чёрного металла, который под действием коррозии будет постепенно разрушаться, и в какой-то момент заземление перестанет выполнять свои функции. Чтобы не пропустить этот момент, необходимо периодически проверять работоспособность контура и при необходимости восстанавливать его. Поэтому нелишним будет зарисовать план расположения всех элементов.

Заземление является одним из важнейших элементов в области электротехники. В заземляющих проводниках нет напряжения, и в них не должно быть электрического тока, но все же важность их ещё более высока чем у фазных линий. В каждой квартире и частном доме пропускаются сотни метров заземляющих проводников. С какой целью это делают и что означает сама суть заземления? Каковы риски, связанные с отсутствием заземления и как электрическая сеть 220V может быть заземлена без привлечения опытных электриков (своими руками)? Эти и многие другие вопросы будут подробно рассмотрены в этой статье-инструкции.

Что означает заземление сети?

Представьте себе дом, в котором каждая розетка, каждая лампа, помимо фазных и нейтральных проводов, через которые подключают электрические компоненты сети, подключена к проводам заземления. Эти кабели обычно не влияют на работу устройств.

Соединение заземляющих (защитных) проводов обычно выполняется в домашнем коммутационном (распределительном) щитке, а оттуда через один кабель идёт напрямую к металлическому элементу, подключенному к земле.

Какова цель заземления в доме?

Заземление осуществляется по двум причинам:

1. защита — основная причина использования заземления в домашних сетях.
2. работа — для правильного функционирования электрических устройств (в домах всего несколько устройств требуют заземления для правильной работы, например, источники питания компьютера).

Нас в основном интересует безопасность, что порождает другой вопрос: как штырь из железа закопанный в земле защищает нас от чего-либо?

Предположим что земля (почва, грунт) имеет электрический потенциал на уровне 0V (это верно в 99,99% случаев). Поэтому, если закопать провод в землю, тогда не будет никакого электрического потенциала во всех заземленных проводах проложенных в доме и присоединённых к нему.

Далее через электрические разъемы подключаем эти провода к устройствам. Внутри этих устройств защитные (заземленные) проводники обычно соединены с корпусом (металлом) или с любым другим металлическим элементом, который при работе прибора легко доступен для человека и, следовательно, не должен ни в коем случае находиться под напряжением.

Поскольку подключили корпус к земле, потенциал которой равен 0V, корпус будет иметь такой же потенциал. Если корпус имеет нулевой потенциал и подходит к нему нулевой потенциал — ток не течет, то есть электрический удар не будет угрожать человеку.

Если корпус аппарата не подключен к заземляющему проводу и внутри по неизвестным причинам будет пробой — возникнет электрический потенциал, и так как он не связан каким-либо образом с землей (прямо или косвенно), ему не некуда «убежать». Поэтому риск очевиден: человек, у которого есть электрический потенциал на уровне 0 В, касаясь корпуса который имеет потенциал 220 В, фактически становится проводником тока с этим напряжением, со всеми вытекающими последствиями.

Итого, в результате соединение всех устройств с землей предотвращается долгосрочное поддержание электрического потенциала на корпусах (и других элементах), которые доступны человеку при нормальной работе устройства. В случае электрического пробоя в корпусе где последний заземлен, формирование короткого замыкания приведет к отключению автоматического выключателя (не говоря уже о дифференциальном выключателе тока, если таковые имеются) на домашнем распределительном щитке и отключит питание прежде чем кто-то коснется корпуса.

Символы и обозначения на схемах

В случае маркировки проводов сети можно встретить два основных признака массы:

• PE — маркировка защитного проводника ()
• PEN — обозначение нейтрального проводника, который одновременно действует как защитный проводник (синий)

В случае обозначения заземления на принципиальных схемах вы столкнетесь с двумя:

	Общий символ массы (заземления)
	Символ обозначающий заземляющий зажим, имеющий защитную функцию от поражения током

Во многих устройствах вместо вилки питания с заземлением видна вилка, в которой нет отверстия для заземляющего штыря (лепестка). Это не означает что устройство не имеет защиты от поражения электрическим током. Корпус прибора обычно имеет так называемую паспортную табличку, на которой можно встретить символ двух квадратов (один внутри другого).

Это означает что устройство не имеет доступных внешних токопроводящих элементов (корпус выполнен из пластика), и поэтому нет необходимости его заземлять.

Внимание! Наличие штепселя без отверстия на штыре заземления не является признаком того, что устройство имеет надлежащую защиту от поражения электрическим током. Об этом свидетельствует только указанный выше символ.

Электрические сети и схемы заземления

Когда речь заходит о домашних электроустановках, есть четыре основных схемы разводки сети. И основное различие между ними заключается как раз в способе заземления:

1. Сеть питания без заземления (TN-C).
2. Сеть с отдельной заземляющей установкой в??квартире / доме. В домашнем щитке нейтральные и защитные проводники соединены друг с другом (TN-CS).
3. Сеть питания с отдельной заземляющей установкой, заземленной в том же месте что и нейтральная точка трансформатора (TN-S).
4. Сеть с отдельной заземляющей установкой заземленной в другом месте, чем нейтральная точка трансформатора (TT).

Подробнее объясним это на базе первой обсуждаемой сетевой системе.

Сеть без заземления TN-C

Вот схема, на которой будем базироваться во всех последующих примерах. Допустим есть трансформатор, то есть элемент, расположенный рядом с квартирой дома, который снабжает электроэнергией этот и соседние дома. Для простоты установим здесь однофазный трансформатор вместо трехфазного.

Через обмотку трансформатора напряжение подается на фазовый провод (коричневый). Синий — нейтральный провод — подключен с другой стороны обмотки и также заземлен на трансформаторе (это так называемая нейтральная точка). В результате электрический потенциал на нейтральном проводнике равен 0V, а напряжение между фазным и нейтральным проводами зависит только от электрического потенциала создаваемого трансформатором.

Мы упростили чертеж до максимума и удалили все элементы, которые расположены между трансформатором и бытовым прибором (прямоугольник это стиралка), то есть предохранители, выключатели тока, разъемы и так далее. Поскольку нейтральный проводник (N) также имеет защитную функцию (PE), здесь он обозначается аббревиатурой PEN.

Имеется стиральная машина из которой выводятся три провода:

• фазный и нейтральный проводники, используемые для питания двигателя и электроники устройства
• защитный проводник, подключенный внутри стиральной машины к её корпусу

Система сети 220V TN-C чаще всего встречается в старых советских домах, где концепция защитного элемента была неактуальна.

Сначала можете подумать, что поскольку нейтральный проводник заземлен, зачем ещё защитный проводник который также должен быть заземлен? Потому что если нейтральный проводник будет оборван по какой-либо причине, например из-за перегрева и сгорания, само устройство отключится, так как электрическая цепь будет прервана, но из-за отсутствия заземления нейтрального проводника есть вероятность, что через стиральную машину (или любое включенное в 220V устройство) напряжение на фазовом проводе появится и на нейтральном проводнике. Поскольку фаза появится на нейтральном проводе, оно будет и на защитном кабеле, подключенном к корпусу стиральной машины, что является смертельной угрозой.

Сети с отдельной заземляющей линией TN-CS

Тут в домашнем коммутаторе щитке нейтральные и защитные проводники соединены друг с другом (TN-CS).

Некоторое улучшение — это внедрение электрической схемы по системе TN-CS. Допустим имеется всего два провода к квартире, но в домашнем коммутаторе нейтрально-защитный проводник (PEN) можно разделить на два (так называемая точка разделения), нейтральный провод и защитный. Что это дает с точки безопасности?

Прежде чем ответить на данный вопрос, на приведенном выше рисунке посмотрите на две клеммные колодки . Все защитные проводники подключены к одной, а все нейтральные — к другой. В системе TN-CS именно тут провода PE подключены к N проводникам.

Если обрыв нейтрального проводника происходит до точки разделения, то напряжение через фазный проводник и устройство, входит в нейтральный, а оттуда — к защитному проводнику.

Но если повреждение нейтрального проводника происходит после точки разделения, то есть где-то в квартире / доме, независимо от того где происходит сбой на защитном проводнике и, следовательно, на корпусах устройств не будет опасного электрического напряжения.

Лучшее решение при использовании этого типа схемы — это заземление точек разделения. Независимо от места повреждения нейтрального проводника, на PE-проводнике не появится напряжение. Проблема в том, что заземление точки соединения клеммного блока PE и N иногда сложно реализовать, особенно в многоэтажных жилых зданиях.

Сеть с отдельным заземляющим контуром TN-S

Эта сеть заземлена в том же месте, что и нейтральная точка трансформатора (TN-S).

Такая сетевая система имеет три провода идущие от самого трансформатора к устройству. Нейтральные и защитные проводники заземлены в одном месте на трансформаторе. При этом электрический ток протекает в нейтральном проводнике во время нормальной работы. Однако в защитном проводнике (когда все в порядке) кроме нулевого потенциала ток не течет по всей длине.

Повреждение нейтрального проводника в любом месте никак не влияет на защитный провод, за исключением того, что электрооборудование перестает работать. Людям ничего не грозит.

Сеть питания с отдельным заземлением TT

Сеть с отдельной линией, заземленной в месте отличном от нейтральной точки трансформатора (TT).

Схема электрической сети TT с точки зрения безопасности очень похожа на систему TN-S. Разница лишь в том, что защитный проводник (с синей втулкой) выводится из защитной клеммной колодки, которая заземлена в совершенно другом месте, чем нейтральная точка трансформатора. Эта сетевая система часто используется в домах с одной семьей, где заземление делается для каждого дома отдельно.

Для примера разомкнем нейтральный проводник. Это не оказывает ни малейшего влияния на защитную линию.

Как быстро проверить качество заземления

Допустим вы недавно купили квартиру в старом доме и хотите заменить лампу в люстре с металлическим корпусом, который помнит времена Великой Отечественной. У вас нет (или вы не знаете о ней) контура заземления. Как узнать нет ли на корпусе лампы опасного электрического потенциала?

Сначала коснитесь корпуса люстры ладонью в течение секунды. Если есть даже небольшой электрический потенциал, вы почувствуете это, но доля секунды не представляет угрозы для здоровья человека.

В общем нужно быть осторожным в таких делах. Устройства с металлическим корпусом есть повсюду (например, холодильники, стиральные машины, бойлеры), независимо от года постройки здания в котором мы находимся.

Способы создания заземления

Все электрические компоненты заземлены таким образом, что они физически связаны с землей (почвой). Сразу предупредим, что выводить заземляющий провод из дома и втыкать прямо на землю не является хорошим и эффективным решением. Провод заземления должен быть соединен с чем-то, что будет иметь гораздо большую площадь контакта с землей и устойчиво к изменениям влажности и температуры на протяжении десятилетий. Этот элемент называется электрод заземления.

Поверхность контакта с грунтом важна когда дело доходит до сопротивления заземления. Чем ниже сопротивление — тем лучше (быстрее электрический потенциал при проблемах будет равен нулю).

В настоящее время существует несколько популярных решений для изготовления земляных электродов, упомянем несколько из них:

• Железный стержень на несколько метровый засунутый в землю, оканчивающийся сверху соединением для подключения заземляющего проводника. Длина стержня зависит от типа почвы. Чем ниже электрическое сопротивление земли, тем короче может быть стержень. Во многих случаях использование такого типа заземляющего электрода может быть недостаточным из-за слишком малой поверхности контакта с землей и, как следствие, высокого электрического сопротивления.
• Использование ленты из стали. Оберните вокруг дома около 80-100 см под землей. В одном месте она соединяется с основным заземляющим проводником, выведенным из электрической системы с помощью разъема.
• Подключение заземляющего проводника к стержню, который выходит от железобетонного основания здания. То есть соединение земли с фундаментом, который имеет большую площадь контакта с землей и, кроме того, не требует дополнительных затрат на установку. Просто нужно подумать об этом на стадии постройки дома.

Итоги и пожелания

Конечно на этом тема не исчерпана. Мы не упомянули поперечные сечения защитных проводников, основных стержней заземления, уравнения и формулы… Но для начала этого достаточно и в копилку ваших знаний уже поступило немало полезной информации.

В последнее время появилось множество полезных электроприборов, которые делают нашу жизнь максимально комфортной. Например, если в ваш загородный особняк не проведён газ, то отапливать помещения можно с помощью керамических обогревателей, еду готовить на электроплите, а для подогрева воды установить бойлер. Но чем больше вы используете приборов, тем выше вероятность поражения током при контакте с ними. Чтобы обезопасить свою жизнедеятельность, надо сделать заземление устройств, работающих от сети. В отличие от многоэтажных зданий выполнение этой меры электробезопасности в частном доме не составляет особых трудностей. Поэтому сегодня мы расскажем об устройстве заземления, приведём его расчёт и пошаговую инструкцию по установке.

Назначение защитного заземления

Правильно сделанный контур заземления в частном доме убережёт вас от поражения электрическим током при пробое изоляции на корпус прибора

При пробое изоляции питающего провода на металлическом корпусе незаземлённого прибора появляется потенциал. Если дотронуться к такому устройству, то можно получить удар током. В лучшем случае вас немного «пощипает», а в худшем – получите серьёзные травмы, несовместимые с жизнью.

Почему же человек попадает под напряжение? Ток идёт по пути наименьшего сопротивления. А стремится он в землю, поскольку она имеет большую электроёмкость. Поэтому при контакте с неисправным прибором ваше тело (имеющее сопротивление порядка 1 кОм) становится единственным проводником. Но что, если «предложить» току более лёгкий путь, соединив корпус оборудования с землёй металлическим проводником меньшего сопротивления? В этом случае большая часть заряда пойдёт уже по нему.

Помимо обеспечения безопасности, заземление позволяет:

• стабилизировать работу электроустановок;
• защитить устройства от скачков напряжения;
• уменьшить сетевые помехи, а также интенсивность электромагнитных излучений повышенной частоты.

Важно: Заземлять нужно всех потребителей, работающих от сетей напряжением более 42 В переменного и 110 В постоянного тока.

Устройство

Контур заземления состоит из двух элементов: самого заземлителя и проводников. Последними называют любые части устройства, которые соединяют электрооборудование с контуром. Как правило, это кабеля с жёлто-зелёной изоляцией и шина, расположенная в распределительном щите (РЩ). К заземлителю относятся электроды и другие элементы цепи, непосредственно контактирующие с грунтом и обеспечивающие растекание электрического заряда.

Заземлители бывают естественными и искусственными. В первом случае роль заземляющего устройства выполняют заглублённые части строительных конструкций зданий, а во втором специально сделанный проводник. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), предпочтение нужно отдавать естественным заземлителям. Например, в частном доме это может быть:

• обсадная труба скважины;
• металлические трубопроводы;
• броня силовых кабелей;
• всевозможные металлические конструкции на улице, к примеру, забор;
• заглублённые железобетонные части постройки (колоны и фундаменты).

Если сопротивление естественных заземлителей меньше установленных норм, то разрешено применять искусственные. Именно о них сегодня и пойдёт речь.

Как правильно рассчитать

В первую очередь следует определить проводимость заземлителя. То есть надо выбрать электрод так, чтобы сопротивление контура было в пределах нормы. Согласно положениям ПУЭ, максимальные значения сопротивления растеканию заземлителей следующие:

• 2 Ом – для линейного напряжения 660/380 В источника трёхфазного/однофазного тока;
• 4 Ом – для 380/220 В;
• 8 Ом – для 220/127 В.

Проводимость защитной конструкции зависит от площади её контакта с землёй, а также удельного сопротивления грунта. Чем больше размеры штырей (электродов), тем больше площадь их поверхности и, следовательно, выше проводимость и эффективность контура. При этом для достижения хороших характеристик заземляющего устройства правильнее увеличивать длину электродов, а не поперечное сечение. Это очень актуально при создании контура в твёрдых почвах, таких как песчаник, скалистый грунт и прочих.

Так, для определения проводимости одного электрода круглого сечения используется следующая формула:

R1 = ρ(ln(2L/d) + 0,5ln(4T+L)/(4T-L))/2ПL,

где d и L – диаметр и длина электрода, T – половина глубины заложения штыря, ln – натуральный логарифм, П – постоянная (3,14), ρ – удельное сопротивление грунта (Ом×м).

Удельное сопротивление грунта также является важным параметром. Чем он больше, тем хуже будет проводимость контура заземления. Величину удельного сопротивления для определённого типа грунта можно узнать в общедоступных таблицах.

Чем ниже удельное сопротивление грунта, тем лучше будет контур

Это интересно: С наступлением холодов сопротивление земли резко увеличивается. Причиной тому становится замёрзшая вода, ведь лёд является диэлектриком. Поэтому в областях с вечномёрзлыми грунтами глубина заложения заземлителей должна быть больше, чем в широтах с более тёплым климатом.

При монтаже контура заземления, состоящего из нескольких электродов, расчёт немного меняется. Сначала определяется сопротивление каждого отдельного штыря по вышеуказанной формуле. Потом полученные показатели суммируются с учётом так называемого «коэффициента использования». Расчётная формула здесь такая:

R = R1/(KN), где R – общее сопротивление контура, N – количество электродов, К – коэффициент использования, R1 – сопротивление одного штыря.

Величина К зависит от расстояния между электродами. Причём чем дальше друг от друга расположены штыри, тем больше будет этот коэффициент. Электрики же рекомендуют располагать электроды на расстоянии в 2,2 от их длины. В этом случае К может принимать следующие значения:

• при использовании двух электродов – 0,9–0,92;
• трёх – 0,85–0,88;
• пяти – 0,79–0,83.

Для определения глубины заложения стержней нужно воспользоваться формулой:

N = R1/KR, где R – полученное ранее проектное сопротивление контура, R1 – сопротивление одного штыря, К – коэффициент использования.

Что касается горизонтальных частей, соединяющих штыри в один контур заземления, то их проводимость здесь не рассчитана

Выбор схемы контура для частного дома

Контур заземления, выполненный по схеме «треугольник», является самым надёжным

Существует много схем контуров заземления и самая популярная из них – это расположение электродов треугольником (замкнутая схема). Штыри вбивают в землю в трёх вершинах равносторонней фигуры и поверху соединяют между собой горизонтальной полосой. Главное достоинство такой схемы заключается в том, что при неисправности одного из заземлителей контур будет продолжать функционировать.

Штыри можно вбить и в один ряд (линейная схема). Этот вариант используется в том случае, если для монтажа заземления выделена одна узкая полоса земли. Колы соединяются между собой одной или двумя металлическими шинами. С одной стороны, монтаж этой схемы выполнить гораздо проще, так как не нужно рыть три траншеи. Однако такая вариация контура является менее надёжной. Дело в том, что при выходе из строя хотя бы одной горизонтальной перемычки эффективность работы всей системы резко ухудшается.

Выбор остаётся за вами, но из двух вышеуказанных схем лучше отдать предпочтение замкнутой конфигурации контура заземления. Если же вы решите делать заземления по линейной схеме, то добавьте несколько электродов и горизонтальных полос. Это повысит надёжность контура.

Материалы и инструменты для самостоятельного изготовления

В качестве электродов используйте стуржни из материалов с высокой электрической проводимостью

Выполнив расчёт и выбрав схему контура заземления, можно перейти к покупке материалов. Для создания констуркции своими руками понадобятся:

• пруты из чёрной стали диаметром 16 миллиметров или более – вертикальные электроды;
• стальная полоса (шина) сечением 5×40 миллиметров – горизонтальный заземлитель;
• медный провод с сечением минимум 10 квадратных миллиметров – соединение контура с распределительным щитом;
• болты диаметром 10 мм;
• чёрная краска для наружных работ или мастика.

Важно: Строительная арматура не подходит для использования в качестве стержней заземления. Дело в том, что наружный слой таких прутьев калёный, поэтому электрический ток распределяется по сечению неравномерно. А это, в свою очередь, приводит к разрушению металла. Кроме того, арматура подвержена коррозии.

Количество и размеры материалов выбираются в соответствии с расчётными данными.

Помимо этого, нам понадобятся следующие инструменты и оборудование:

• лопата (разработка грунта);
• сварочный аппарат (соединение элементов контура);
• болгарка (обрезка материалов);
• плоскогубцы (загиб горизонтальной полосы);
• кувалда и перфоратор желательно со специальной насадкой под прутья (забивка вертикальных электродов).

Ход работы (с фото)

Выбор места и разработка грунта

Ройте траншеи под контур недалеко от дома. Так, вам не придётся рыть длинную траншею к постройке

В первую очередь надо выбрать место, где будет располагаться контур заземления. Чтобы максимально сократить объём работ и расход материалов, монтаж заземляющего устройства следует выполнять рядом с домом здания.

После выбора места выполняются земляные работы. Берём лопату и копаем траншеи. В нашем случае их будет три, то есть делаем контур по схеме «равносторонний треугольник». Глубина и ширина траншеи должны быть более полуметра, а длина – соответствовать расчёту. Также необходимо прокопать выемку от ближайшей вершины треугольника к силовому щиту.

Сборка контура заземления

Если грунт неоднородный, то для забивания штырей используйте перфоратор

1. Сначала подготавливаем вертикальные заземлители. Нарезаем их при помощи болгарки в соответствии с расчётными данными. Затем концы штырей стачиваем под конус. Делается это для того, чтобы электрод легче входил в землю.
2. Затем нарезаем стальную полосу. Длина каждого отрезка должна быть чуть больше стороны треугольника (примерно на 20–30 сантиметров). Концы полос желательно заранее обогнуть плоскогубцами для плотного контакта со штырями при проведении сварочных работ.
3. Берём подготовленные штыри и забиваем их в вершинах треугольника. Если земля песчаная и электроды легко заходят, то можно обойтись кувалдой. Но если плотность грунта большая или часто попадаются камни, то придётся использовать мощный перфоратор или даже бурить скважины. Стержни забиваем так, чтобы они выступали над основанием траншеи примерно на 20-30 сантиметров.
4. Далее берём металлическую полосу 40×5 миллиметров и прихватываем её сваркой к штырям. В итоге у вас получится контур в виде равностороннего треугольника.
5. Теперь делаем подвод контура к зданию. Для этого также используем полосу. Её нужно вывести и зафиксировать у стены (по возможности вблизи распределительного щита).

Хорошо приварите болт к шине, так как от качества контакта зависит сопротивление контура заземления

Полезный совет: Защитите сварочные швы от коррозии. Покрасьте места соединений элементов контура и вывод шины у здания чёрной краской для наружных работ. Остальные части заземляющего устройства закрашивать нельзя!

Все сварные соединения должны быть окрашены, так как эти места больше всего подвержены разрушению

После монтажа контура защитного заземления дома засыпаем траншеи однородным грунтом без строительного мусора и щебня. Рекомендуется для этих целей применять плотные однородные мелкозернистые составы.

Видео-инструкция по монтажу контура заземления

Соединение со щитом

Чтобы подключить контур к электрощиту, нужно использовать медный провод сечением 10 квадратных миллиметров. Один его конец прикрутите к выводу заземлителя, а другой заведите в здание и прикрутите к силовому щиту. Кстати, если РЩ расположен в доме, то для заведения заземления можно использовать ту же полосу, а болтовой переход выполнить уже внутри помещения.

В частном доме контур заземлния подключается по схеме TN-C-S или TT

Здесь также стоит обратить внимание на схему подключения контура к щитку. В частных домах электропитание зачастую осуществляется воздушными линиями (ВЛ) по системе заземления TN–C. В этой схеме нейтраль от источника и защитный проводник объединены. То есть к щитку подходит фазный провод (L) и совмещённый «ноль» и «земля» (PEN-проводник). Поэтому, при подключении контура к электроустановке систему TN–C нужно переделать на TN–C–S, в которой PEN проводник разделён на нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. В этом случае к потребителю будут приходить уже три провода: «фаза», отдельно «ноль» и «земля».

Но как же подключить дом к заземляющему устройству по системе TN–C–S? Делается это довольно просто. Чтобы получить трёхжильную электропроводку с отдельным защитным проводником нужно в РЩ выполнить следующие действия:

1. Установите в щитке металлическую шину (её можно приобрести в любом магазине электротоваров). Затем соедините её медным проводом с корпусом РЩ. Это будет заземляющая шина РЕ.
2. Подключаем к шине РЕ совмещённый РЕN проводник, идущий от источника питания.
3. Затем делаем перемычку между заземляющей шиной и нулевым рабочим проводником N, шина которого должна быть изолирована от распределительного щита.
4. В конце подключаем фазный провод на отдельную шину, которая также не связана с корпусом РЩ.

Подключить здание к контуру можно и другим способом – по системе ТТ. В этом случае не нужно ничего разделять. Фазный провод подключается к изолированной шине, а совмещённый PEN проводник от источника питания садится на вторую отдельную шину и считается «нулём». Ну а корпус щита соединяется с заземляющим устройством. Таким образом, при подключении контура по схеме ТТ, он электрически не связывается с PEN проводником. Единственным недостатком такого подключения является необходимость установки дополнительных защитных устройств, например, УЗО.

Измерение сопротивления заземления

Измерение сопротивления растеканию заземлителя осуществляется посредством поверенного прибора Ф4103-М1

После монтажа и подключения контура нужно обязательно проверить, защитит ли он вас от поражения электрическим током. Для этого следует провести измерения сопротивления растекания тока и металлосвязи.

Как отмечалось ранее, в соответствии с ПУЭ 1.7.101 сопротивление заземляющего устройства в любое время года не должно превышать 2, 4, 8 Ом при линейных напряжениях 660, 380, и 220 В источника трёхфазного тока либо 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Чтобы измерить сопротивление контура, нужен специальный прибор Ф4103-М1. Стоит он дорого, поэтому покупать его нет смысла. Гораздо проще пригласить сотрудников из энергоуправления или электролаборатории, которые снимут замеры и выдадут паспорт и протокол на заземляющее устройство. Если сопротивление контура будет превышать норму, то придётся забивать дополнительные штыри.

Измерение сопротивления металлосвязи позволяет определить наличие цепи между заземлительными и заземляющими элементами. Этот параметр измеряется микроомметром Ф4104-М1. В соответствии с ПТЭЭП п. 28.5, переходное сопротивление не должно быть более 0,05 Ом. Если сопротивление металлосвязи будет выше нормы, то придётся проверить все болтовые и сварочные соединения элементов контура.

Что касается периодичности проверки состояния заземляющих устройств, то она определяется графиком планово-профилактических работ. Его утверждает техничский руководитель потребителя. В соответствии с п. 2.7.9. ПТЭЭП, визуальный осмотр наружных частей заземлителей нужно проводить не реже чем раз в полгода. А осмотр с выборочным вскрытием земли – раз в 12 лет.

Важно: Сопротивление контура должно быть ниже нормы круглый год, поэтому заземлитель желательно проверять при засухе или заморозках (когда удельное сопротивление грунта увеличивается).

Самые распространённые ошибки при выполнении работ

Ошибки, которые нельзя допускать при обустройстве контура защитного заземления в частном доме:

• Если вы решили обратиться за помощью к монтажникам, то нужно убедиться в том, что они используют только подходящие материалы. Дело в том, что многие организации стараются сэкономить на электродах и вкапывают в землю штыри с малой проводимостью, например, ржавую арматуру. А это, как вы уже знаете, сильно ухудшает защитные свойства контура либо вовсе делает его бесполезным.
• Устройство заземления на большом расстоянии от постройки. Контур не представляет опасности для человека, поэтому его следует устанавливать поближе к дому. И желательно, чтобы заземлитель располагался в самом влажном месте. Ведь вода улучшает проводимость, что приводит к более быстрому замыканию цепи и мгновенному срабатыванию защитной аппаратуры.
• Соединение контура заземления с молниезащитой. Если в вашем распределительном щите не установлено устройство УЗИП, которое размыкает цепь в случае прихода сверхзаряда, то большой ток от молниеприёмника может вывести из строя электрооборудование или сам РЩ.

Контур защитного заземления – обязательная мера безопасности при использовании электрических приборов в частном доме. Если вы решили делать заземление самостоятельно, то выполняйте все работы в соответствии с вышеуказанными правилами и рекомендациями. При этом не забывайте о технике безопасности при работе со сваркой и энергоустановками.