Dispositivos elétricos em operação devem ser aterrados. Dependendo da finalidade, pode ser funcional ou protetora. O primeiro é para o correto funcionamento dos dispositivos, e o segundo é para a proteção de pessoas. O princípio de operação de um e do segundo é diferente.
- As principais metas e objetivos do aterramento
- Princípio de aterramento de proteção
- Proteção contra raios
- Proteção contra sobretensão
- Protegendo as pessoas
- A diferença entre aterramento de trabalho e proteção
- Requisitos de aterramento de proteção
- Aterramento doméstico
- Operação de aterramento em caso de falhas elétricas
- Como os parâmetros dos principais elementos de aterramento são calculados
- Instalação de chaves de aterramento
As principais metas e objetivos do aterramento
O solo é capaz de neutralizar a corrente elétrica, já que o grau de sua voltagem é zero. A resistência é o principal indicador de um dispositivo de aterramento, pelo qual se pode julgar sua qualidade e capacidade de cumprir seu propósito. A resistividade depende da composição do solo, da presença de produtos químicos nele - ácido ou alcalino, umidade, frouxidão. Dependendo da composição do solo, pode ser necessário o uso de um kit especial de aterramento ou a reposição total do solo para o correto funcionamento dos dispositivos de aterramento.
Aterramento é a conexão de qualquer dispositivo, instalação elétrica ou parte da rede a um dispositivo de aterramento. É um eletrodo de aterramento e condutores de aterramento através dos quais a corrente flui para o solo e é neutralizada.
Pode haver várias chaves de aterramento. Em um esquema distribuído, eles estão localizados ao longo do perímetro do objeto, cuja rede elétrica deve ser protegida. As partes condutoras (chaves de aterramento) são geralmente feitas de metal. São fornecidos eletrodos de aterramento, os quais têm contato direto com o solo.
O dispositivo de aterramento é montado ao longo do loop. Um loop de aterramento é uma série de condutores de eletrodo que são inseridos no solo. Seu comprimento é de 3 metros, eles estão localizados a uma curta distância um do outro. Uma tira de metal horizontal é usada como conexão, que é colocada no solo em uma profundidade rasa - até 1 metro. A ligação aos eletrodos é realizada por soldagem convencional. Nos kits especiais de aterramento, as partes do equipamento são conectadas por uma rosca, o que não afeta de forma alguma as propriedades de trabalho.
O aterramento de trabalho é necessário nos seguintes casos:
- Protegendo o equipamento do acúmulo de eletricidade estática. Processos naturais como raios podem afetar a corrente que flui em um circuito, causando danos ao equipamento. Eletrodos instalados no solo drenam o excesso de corrente.
- Proteção da rede contra curto-circuitos.
- Proteção contra sobretensão.
Um exemplo de aterramento funcional é um pára-raios conectado aos eletrodos. Especialmente importante em geradores, transformadores.
Princípio de aterramento de proteção
O aterramento protetor é um conjunto de medidas que visam proteger os equipamentos e as pessoas que trabalham com eles. É usado para eliminar a interferência eletromagnética proveniente de um dispositivo próximo, bem como para neutralizar a interferência ao ligar o circuito de força.
Proteção contra raios
O ar ambiente é um trecho com alta resistência, mas a descarga tem uma potência que supera essa resistência, portanto a rompe.Em seu caminho da alta atmosfera para o solo, o raio seleciona áreas com menos resistência - áreas úmidas, paredes, árvores e gotas de água. Isso explica o fato de que as descargas muitas vezes caem na árvore - ela tem menos resistência do que o ar ao seu redor. Quando entra em um edifício, a corrente também passa pelas áreas de menor resistência - são canos de metal, aparelhos elétricos ou suas partes de metal, paredes úmidas. Se o dispositivo não estiver aterrado, tocá-lo durante o carregamento pode ser fatal.
Quando um pára-raios é instalado no telhado, a carga entra nele e então se move para o solo e é neutralizada. É importante que as correntes não se propaguem para o interior do objeto, pois os materiais usados para fazer o aterramento têm baixa resistência. De acordo com as regras, não deve exceder 4 ohms. O próprio pára-raios deve ser conectado aos eletrodos no solo.
Proteção contra sobretensão
Equipamentos eletrônicos são sensíveis a picos de energia ou poderosas instalações elétricas operando em seu raio. Uma queda repentina de um raio nas proximidades pode danificar os componentes eletrônicos.
A título de exemplo: durante uma trovoada, pode ocorrer uma sobrecarga no cabo de cobre que liga as casas e por onde passa a corrente. A carga, conforme seu tamanho aumenta, pode destruir o cabo. Neste caso, um SPD é instalado na linha de alimentação - um dispositivo de proteção contra sobretensão de impulso para que o excesso de carga seja liberado para o solo.
Protegendo as pessoas
Caixas de instrumentos, todos os elementos de metal são capazes de conduzir corrente. Se você tocar em um aparelho não aterrado que tenha acumulado eletricidade estática, poderá receber um choque grave. Isso afetará principalmente o sistema cardiovascular e nervoso. Sapatos de borracha, luvas de borracha e uma sala absolutamente seca ajudam a reduzir o impacto, mas as pessoas raramente andam em um apartamento ou escritório com botas de borracha. Conectar o terceiro fio ao corpo dos dispositivos e, em seguida, conectá-lo aos eletrodos, permite que o excesso de corrente seja descartado no solo.
Em antigos edifícios privados e de apartamentos, as medidas de aterramento não foram realizadas, portanto, todos os aparelhos elétricos representam um perigo potencial para as pessoas.
Dispositivos feitos por você mesmo podem ter a seguinte aparência: um fio é conectado ao corpo do dispositivo, que é levado para a rua e conectado a um produto de metal cravado no solo (cano, canto, balde, acessórios). Esses produtos são bons condutores de corrente, ao contrário do corpo humano, então a corrente seleciona o metal e vai para o solo.
A diferença entre aterramento de trabalho e proteção
No esquema de aterramento funcional (operacional), todas as estruturas de transporte de corrente são conectadas a eletrodos instalados no solo. Para o correto funcionamento do aterramento de trabalho também são utilizados fusíveis, que retiram a tensão sobre si e falham.
Um aterramento funcional é fornecido se as instruções e requisitos do fabricante forem anexados aos dispositivos que protegem o dispositivo.
Mais requisitos são impostos a um dispositivo de aterramento de proteção, uma vez que tem tarefas mais importantes: salvar a vida das pessoas.
| Objetivo do dispositivo de aterramento de trabalho | Objetivo do aterramento de proteção |
| Grande potência do instrumento | Aparelhos trifásicos com menos de 1 kW |
| Equipamentos eletrônicos sensíveis | Dispositivos monofásicos e bifásicos sem contato com o solo |
| Dispositivos médicos | Equipamento com potência superior a 1 kW |
| Tecnologia eletrônica, portadora de informações importantes | Em circuitos com fusíveis e um condutor de proteção neutro |
O aterramento mais confiável é fornecido no circuito elétrico da casa. Os cabos que cabem em cada tomada devem ser de três fios. O terceiro condutor é conectado ao solo e conduz eletricidade estática, além de evitar que curtos-circuitos e raios entrem no prédio.
Requisitos de aterramento de proteção
Nuances que afetam a funcionalidade:
- Resistência do solo devido às suas características físicas e químicas. Argila úmida, lascas de grafite, turfa, pântanos salgados ou água do mar conduzem melhor a corrente. Pior - areia seca ou rochas duras - granito, brita, quartzo, asfalto, concreto.
- A área de contato do eletrodo de aterramento com o solo. Quanto maior a área, mais condições favoráveis são criadas para o fluxo da corrente, mais rápido isso acontece. Você pode aumentar a área instalando mais eletrodos ao longo do contorno do edifício. Nesse caso, eles são unidos por uma placa de aço em uma única unidade. Se você aumentar o tamanho de um eletrodo, a área total também aumentará. A instalação de um contorno metálico vertical ajuda a aumentar a área se as camadas inferiores do solo tiverem mais resistência do que as superficiais.
Como é difícil alcançar a resistência ideal do solo, os dispositivos são projetados com base em suas características. Cada instalação elétrica possui seus próprios padrões para a resistência dos dispositivos de aterramento. Por exemplo, para uma subestação elétrica com tensão superior a 100 kW, a resistência não deve ser superior a 0,5 Ohm, e para uma rede doméstica com sistema TT, bem como o uso de desligamento automático, até 500 Ohm.
Chaves de aterramento de metal não devem ser cobertas com tintas e vernizes. Às vezes, uma parte subterrânea de um edifício com estruturas metálicas é usada como dispositivo de aterramento - concreto eletricamente condutor com reforço interno. Tubos de metal de gás não podem ser usados para resolver o problema de aterramento.
De acordo com as Regras para Instalação de Instalações Elétricas, o aterramento está sujeito a:
- Redes com tensões acima de 380 V.
- Instalações extremamente perigosas e externas.
Partes do equipamento a serem aterradas e aterradas:
- Gabinetes para equipamentos elétricos.
- Enrolamento secundário do transformador.
- Dispositivos elétricos.
- Quadros de distribuição, estruturas de armários.
- Estruturas metálicas de equipamentos.
- Bainha de cabo de ferro.
Se a tensão não ultrapassar 42 VAC ou 110 VDC, o aterramento não é necessário.
Aterramento doméstico
A maioria dos acidentes em ambiente doméstico está associada ao toque no aparelho, que causa danos ao isolamento. O corpo humano, neste caso, é um condutor de corrente. Fogões elétricos, máquinas de lavar e de lavar louça, radiadores de aquecimento, fornos de microondas, caldeiras, PCs, máquinas de lavar louça - todas essas são estruturas de metal que conduzem bem a eletricidade e podem ser prejudiciais à saúde sem aterramento.
Um curto-circuito é um contato entre os fios de fase e neutro da rede, que leva ao funcionamento da proteção de emergência e desligamento do dispositivo da rede elétrica. Na maioria das vezes, não é um curto-circuito que ocorre, mas um vazamento de corrente que se acumula na caixa de equipamentos domésticos. Isso pode causar choque elétrico.
Para segurança humana, é necessário instalar tomadas com contatos de aterramento. Um cabo de três fios deve ser conectado à tomada. Com um sistema de dois e três fios, o aterramento é equipado de maneiras diferentes - de uma caixa de junção ou um painel elétrico.
Tubos de gás, água ou aquecimento urbano não podem ser usados como eletrodo de aterramento.
Operação de aterramento em caso de falhas elétricas
Na segunda opção, a fuga de corrente pode não ser significativa, o dispositivo de proteção do equipamento não reagirá à tensão e não desligará o dispositivo. A pessoa pode receber um pequeno golpe.
Se a caixa não estiver aterrada, mas o RCD estiver instalado, ele desarmará em 0,02 segundos após uma pessoa tocar na caixa do dispositivo. Esse tempo não é suficiente para prejudicar a saúde.
O circuito mais eficaz do ponto de vista da segurança é a presença de aterramento e um RCD. Em caso de fuga de corrente e sua transição para o solo, o RCD reage e desliga o dispositivo.
Como os parâmetros dos principais elementos de aterramento são calculados
- resistência do solo nesta área;
- comprimento, espessura, diâmetro dos eletrodos, bem como seu número.
Na prática, em todos os casos há discrepâncias com o plano de trabalho planejado, uma vez que o indicador de solo deve ser analisado com mais precisão. É quase impossível fazer isso: em 100 metros quadrados, é necessário perfurar cerca de 100 mininas de até 10 m de profundidade para avaliar as camadas do solo, sua composição e a inclusão de elementos - argila, calcário, areia e outros componentes.
A instalação dos dispositivos de aterramento é realizada de acordo com o princípio fundamental do aterramento: a presença de um fator de segurança, tendo os valores médios dos parâmetros. Quanto menor for a resistência obtida, melhor para todos os aparelhos elétricos e pessoas.
Instalação de chaves de aterramento
Os eletrodos verticais desempenham suas funções de forma mais eficiente, pois podem ser instalados em maiores profundidades. Ao colocar horizontalmente em uma profundidade rasa, a resistência aumenta, especialmente no inverno, quando as camadas superiores do solo congelam.
Para eletrodos, são usados pinos de comprimento superior a 1 metro (geralmente 1,5 m). É fácil martelar tais estruturas no solo usando um martelo convencional, a conexão é feita em um plano horizontal de pelo menos 0,5 m de profundidade.
