Спрямований рух заряджених частинок, який називається електричним струмом, забезпечує комфортне існування сучасній людині. Без нього не працюють виробничі та будівельні потужності, медичні прилади в лікарнях, немає затишку в оселі, простоює міський і міжміський транспорт. Але електрика є слугою людини тільки в разі цілковитого контролю, якщо ж заряджені електрони зможуть знайти інший шлях, то наслідки виявляться плачевними. Для попередження непередбачуваних ситуацій застосовують спеціальні заходи, головне - зрозуміти, в чому різниця. Заземлення і занулення захищають людину від удару струмом.
Спрямований рух електронів здійснюється шляхом найменшого опору. Щоб уникнути проходження струму через людське тіло, йому пропонується інший напрямок з найменшими втратами, який забезпечує заземлення або занулення. У чому різниця між ними, належить розібратися.
Заземлення
Заземлення являє собою один провідник або складену з них групу, що знаходиться в зіткненні з землею. З його допомогою виконується скидання поступаючого на металевий корпус агрегатів напруги по шляху нульового опору, тобто до землі.
Таке електричне заземлення і занулення електрообладнання в промисловості актуальне і для побутових приладів зі сталевими зовнішніми частинами. Дотик людини до корпусу холодильника або пральної машини, що опинився під напругою, не викличе ураження електричним струмом. З цією метою використовуються спеціальні розетки із заземним контактом.
Принцип роботи УЗГ
Для безпечної роботи промислового та побутового обладнання застосовують пристрої захисного відключення (УЗО), використовують прилади автоматичних диференційних вимикачів. Їх робота заснована на порівнянні вхідного по фазному проводу електричного струму і виходить з квартири по нульовому провіднику.
Нормальний режим роботи електричного ланцюга показує однакові значення струму в названих ділянках, потоки спрямовані в протилежних напрямках. Для того щоб вони і далі врівноважували свої дії, забезпечували збалансовану роботу приладів, виконують пристрій і монтаж заземлення і занулення.
Пробій у будь-якій ділянці ізоляції призводить до протікання струму, що прямує до землі, через пошкоджене місце з обходом робочого нульового провідника. У УЗО показується дисбаланс сили струму, прилад автоматично вимикає контакти і напруга зникає у всій робочій схемі.
Для кожної окремої експлуатаційної умови передбачені різні установки для відключення УЗО, зазвичай діапазон налагодження становить від 10 до 300 міліампер. Пристрій спрацьовує швидко, час відключення становить секунди.
Робота заземного пристрою
Щоб приєднати заземний пристрій до корпусу побутового або промислового обладнання застосовується РЕ-провідник, який з щитка виводиться по окремій лінії зі спеціальним виходом. Конструкція забезпечує з'єднання корпусу із землею, в чому і полягає призначення заземлення. Відмінність заземлення від занулення полягає в тому, що в початковий момент при підз'єднанні вилки до розетки робочий нуль і фаза не комутовані в обладнанні. Взаємодія зникає в останню хвилину, коли розмикається контакт. Таким чином, заземлення корпусу має надійну і постійну дію.
Два шляхи заземлення
Системи захисту та відведення напруги підрозділюють на:
- штучні:
- природні.
Штучні заземлення призначені безпосередньо для захисту обладнання та людини. Для їх пристрою потрібні горизонтальні та вертикальні сталеві металеві поздовжні елементи (часто застосовують труби з діаметром до 5 см або куточки № 40 або № 60 довжиною від 2,5 до 5 м). Тим самим відрізняється занулення і заземлення. Різниця полягає в тому, що для виконання якісного занулення потрібен фахівець.
Природні заземлювачі використовуються в разі їх найближчого розташування поруч з об'єктом або житловим будинком. В якості захисту служать трубопроводи, що знаходяться в грунті, виконані з металу. Не можна використовувати для захисної мети магістралі з горючими газами, рідинами і тих трубопроводів, зовнішні стінки яких оброблені почесним покриттям.
Природні об'єкти служать не тільки захисту електроприладів, але і виконують своє основне призначення. До недоліків такого підключення відноситься доступ до трубопроводів достатнього широкого кола осіб із сусідніх служб і відомств, що створює небезпеку порушення цілісності з'єднання.
Пересунути
Крім заземлення, в деяких випадках використовують занулення, потрібно розрізняти, в чому різниця. Заземлення і занулення відводять напругу, тільки роблять це різними способами. Другий метод є електричним з'єднанням корпусу, в нормальному стані не під напругою, і виведенням однофазного джерела електрики, нульовим проводом генератора або трансформатора, джерелом постійного струму в його середній точці. При зануленні напруга з корпусу скидається на спеціальний розподільний щиток або трансформаторну будку.
Занулення використовується у випадках непередбачених стрибків напруги або пробою ізоляції корпусу промислових або побутових приладів. Відбувається коротке замикання, що веде до перегорання запобіжників і миттєвого автоматичного вимикання, в цьому полягає різниця між заземленням і зануленням.
Принцип пересування
Змінні трифазні ланцюги використовують нульовий провідник для різних цілей. Для забезпечення електричної безпеки з його допомогою отримують ефект короткого замикання і напруги, що виникла на корпусі, з фазним потенціалом в критичних ситуаціях. При цьому з'являється струм, що перевищує номінальний показник автоматичного вимикача і контакт припиняється.
Пристрій пересування
Чим відрізняється заземлення від занулення, видно і на прикладі підключення. Корпус окремим проводом з'єднується з нулем на розподільчому щитку. Для цього в розетці з'єднують третю жилу електричного кабелю з передбаченою для цього клемою в розетці. У цього методу є недолік, який полягає в тому, що для автоматичного відключення потрібен струм, за розміром більший, ніж задані установки. Якщо в нормальному режимі вимикає пристрій забезпечує роботу приладу з силою струму в 16 Ампер, то малі пробої струму продовжують витікати без відключення.
Після цього стає зрозуміло, яка різниця між заземленням і зануленням. Людське тіло при впливі сили струму в 50 міліампер може не витримати і настане зупинка серця. Занулення від таких показників струму може не захистити, оскільки його функція полягає в створенні навантажень, достатніх для відключення контактів.
Заземлення і занулення, в чому різниця
Між цими двома способами існують відмінності:
- при заземленні надлишковий струм і напруга, що виникла на корпусі, відводяться безпосередньо в землю, а при зануленні скидаються на нуль у щитку;
- заземлення є ефективнішим способом у питанні захисту людини від ураження електричним струмом;
- при використанні заземлення безпека виходить за рахунок різкого зменшення напруги, а застосування занулення забезпечує вимкнення ділянки лінії, в якій стався пробій на корпус;
- при виконанні занулення, щоб правильно визначити нульові точки і вибрати метод захисту буде потрібна допомога фахівця електрика, а зробити заземлення, зібрати контур і поглибити його в землю може будь-який домашній майстер-умілець.
Заземлення є системою відведення напруги через трикутник з металевого профілю, що знаходиться в землі, звареного в місцях з'єднання. Правильно влаштований контур дає надійний захист, але при цьому повинні дотримуватися всі правила. Залежно від необхідного ефекту вибирається заземлення і занулення електроустановок. Відмінність занулення в тому, що всі елементи приладу, які в нормальному режимі не знаходяться під струмом, під'єднуються до нульового дроту. Випадковий дотик фази до занулених деталей приладу призводить до різкого стрибка струму і відключення обладнання.
Опір нейтрального нульового дроту в будь-якому випадку менше цього ж показника контуру в землі, тому при зануленні виникає коротке замикання, яке в принципі неможливо при використанні земляного трикутника. Після порівняння роботи двох систем стає зрозуміло, в чому різниця. Заземлення і занулення відрізняються за способом захисту, оскільки велика ймовірність відгоряння з часом нейтрального проводу, за чим потрібно постійно стежити. Занулення застосовується дуже часто в багатоповерхових будинках, оскільки не завжди є можливість влаштувати надійне і повноцінне заземлення.
Заземлення не залежить від фазності приладів, тоді як для влаштування занулення необхідні певні умови підключення. У більшості випадків перший спосіб превалює на підприємствах, де за вимогами техніки безпеки передбачається підвищена безпека. Але і в побуті останнім часом часто влаштовується контур для скидання виникає зайвої напруги безпосередньо в землю, це є більш безпечним методом.
Захист при заземленні стосується безпосередньо електричного ланцюга, після пробою ізоляції за рахунок перетікання струму в землю значно знижується напруга, але мережа продовжує діяти. При зануленні повністю відключається ділянка лінії.
Заземлення в більшості випадків використовують в лініях з влаштованою ізольованою нейтралью в системах IT і ТТ в трифазних мережах з напругою до 1 тис. вольт або понад цього показника для систем з нейтралью в будь-якому режимі. Застосування занулення рекомендовано для ліній із заземленим глухо нейтральним проводом в мережах TN-C-S, TN-C, TN-S з наявними N, PE, PEN провідниками, це показує в чому різниця. Заземлення і занулення, незважаючи на відмінності, є системами захисту людини і приладів.
Корисні терміни електротехніки
Для розуміння деяких принципів, за якими виконуються захисні занулення, заземлення і відключення слід знати визначення:
Глухозаземленная нейтраль представляет собой нулевой провод от генератора или трансформатора, непосредственно подключенный к заземляющему контуру.
Нею може слугувати висновок від джерела змінного струму в однофазній мережі або полюсна точка джерела постійного струму в двофазних магістралях, як і середній вихід у трифазних мережах постійної напруги.
Ізольована нейтральність - це нульовий провід генератора або трансформатора, не поєднаний із заземним контуром або контактує з ним через сильне поле опору від сигналізаційних пристроїв, захисних приладів, вимірювальних реле та інших пристосувань.
Вжиті позначення заземних пристроїв у мережі
Всі електричні установки з присутніми в них провідниками заземлення і нульовими проводами в обов'язковому порядку підлягають маркуванню. Позначення наносяться на шини у вигляді буквеного позначення РЕ з поперечними або поздовжніми однаковими смужками зеленого або жовтого кольору. Нейтральні нульові провідники маркуються блакитною літерою N, так позначається заземлення і занулення. Опис для захисного і робочого нуля полягає в проставленні буквеного позначення PEN і фарбуванні в блакитний тон по всій протяжності з зелено-жовтими наконечниками.
Літерні позначення
Перші літери в поясненні до системи позначають обраний характер заземного пристрою:
- Т - з "єднання джерела живлення безпосередньо із землею;
- I - всі токоведучі деталі ізольовані від землі.
Друга літера служить для опису струмопровідних частин щодо приєднання до землі:
- Т говорить про обов'язкове заземлення всіх відкритих деталей під напругою, незалежно від виду зв'язку з грунтом;
- N - означає, що захист відкритих частин під струмом здійснюється через глухозаземлену нейтральність від джерела живлення безпосередньо.
Літери, що стоять через тире від N, повідомляють про характер цього зв'язку, визначають метод облаштування нульового захисного і робочого провідників:
- S - захист РЄ нульового та N-робітника провідників виконано роздільними проводами;
- С - для захисного і робочого нуля застосовується один дріт.
Види захисних систем
Класифікація систем є основною характеристикою, за якою влаштовується захисне заземлення і занулення. Загальні технічні відомості описані в третій частині ДСТР 50571.2-94. Відповідно до неї заземлення виконується за схемами IT, TN-C-S, TN-C, TN-S.
Система TN-C розроблена в Німеччині на початку 20 століття. У ній передбачено об'єднання в одному кабелі робочого нульового проводу і РЕ-провідника. Недоліком є те, що при відгорянні нуля або виниклому іншому порушенні з'єднання на корпусах обладнання з'являється напруга. Незважаючи на це система застосовується в деяких електричних установках до нашого часу.
Системи TN-C-S і TN-S розроблені замість невдалої схеми заземлення TN-C. У другій схемі захисту два види нульових дроти розділялися прямо від щитка, а контур був складною металевою конструкцією. Ця схема вийшла вдалою, оскільки при від'єднанні нульового дроту на кожусі електроустановки не з'являлася лінійна напруга.
Система TN-C-S відрізняється тим, що поділ нульових проводів виконується не відразу від трансформатора, а приблизно на середині магістралі. Це не було вдалим рішенням, оскільки якщо обрив нуля трапиться до точки поділу, то електричний струм на корпусі становитиме загрозу для життя.
Схема приєднання за системою ТТ забезпечує безпосередній зв'язок деталей під напругою із землею, при цьому всі відкриті частини електроустановки з присутністю струму пов'язані з ґрунтовим контуром через заземлювач, який не залежить від нейтрального проводу генератора або трансформатора.
За системою IT виконується захист агрегату, влаштовується заземлення і занулення. У чому різниця такого приєднання від попередньої схеми? У цьому випадку передача зайвої напруги з корпусу і відкритих деталей відбувається в землю, а нейтральність джерела, ізольована від ґрунту, заземляється за допомогою приладів з великим опором. Ця схема влаштовується в спеціальному електричному обладнанні, в якому повинна бути підвищена безпека і стабільність, наприклад, в лікувальних установах.
Типи систем занулення
Система занулення PNG є простою в конструкції, в ній нульовий і захисний провідники поєднуються на всій протяжності. Саме для поєднаного проводу застосовується зазначена абревіатура. До недоліків відносять підвищені вимоги до злагодженої взаємодії потенціалів і провідникового перерізу. Система успішно використовується для занулення трифазних мереж асинхронних агрегатів.
Не дозволяється виконувати захист за такою схемою в групових однофазних і розподільних мережах. Забороняється суміщення і заміна функцій нульового і захисного кабелів в однофазному ланцюгу постійного струму. У них застосовується додатковий нульовий провід з маркуванням PUE-7.
Є більш досконала система занулення для електроустановок, що живляться від однофазної мережі. У ній суміщений загальний провідник PEN приєднується до глухозаземленої нейтралі в джерелі струму. Поділ на N і РЕ провідники відбувається в місці розгалуження магістралі на однофазних споживачів, наприклад, у під'їзному щиті багатоквартирного житла.
Насамкінець слід зазначити, що захист споживачів від ураження струмом та псування електричних побутових приладів при стрибках напруги є головним завданням енергозабезпечення. Чим відрізняється заземлення від занулення, пояснюється просто, поняття не вимагає спеціальних знань. Але в будь-якому випадку заходи з підтримання безпеки побутових електроприладів або промислового обладнання повинні здійснюватися постійно і на належному рівні.
