Защитное заземление

Защитное заземление (33) предназначено для того, чтобы снизить значение напряжения на корпусах заземленного электрооборудования до уровня, безопасного для человека.

Защитное заземление применяется в случае, когда заводские сети трехфазного тока бывают трехпроводными, т.е. при отсутствии нейтрального провода. При этом нейтраль N трансформатора трехпроводной сети изолирована (не соединена с землей) (рис. 14.1).

На рисунке 14.1 изображены производственный механизм (ПМ) 1, двигатель 2, прикрепленный с помощью фланца к механизму, заводская трехфазная сеть 3 и емкости С_А, С_В, и С_С между каждым из линейных проводов сети и землей.

Провод сети и земля играют роль обкладок конденсатора, между которыми находится изолятор (воздух).

При значительной протяженности заводской сети, емкости С_А, С_В, и С_С оказываются значительными, а емкостное сопротивление – соизмеримым с сопротивлением R_ч тела человека.

В нормальных условиях все токоведущие части ПМ и двигателя изолированы от металлического корпуса и соприкосновение человека с ПМ не представляет опасности.

Однако в случае пробоя изоляции электрический провод соединится с корпусом ПМ и человек, коснувшийся этого корпуса, окажется соединенным с одним из проводов электрической сети (рис. 14.1, с проводом А). В результате этого образуется замкнутый контур (рис. 14.1, фаза А – R_ч –земля – С_В – фаза В), сила тока в котором в основном зависит от изоляции между ногами человека и землей. Если пол влажный и хорошо соединен с землей, то человек окажется под линейным напряжением U_л (рис. 14.1, напряжение U_АВ), под действием которого по человеку протечет ток

где R – сопротивление пола и других элементов, соединенных последовательно с телом человека, Ом.

В результате человек может быть поражен током.

Для устранения такой опасности корпус ПМ надежно соединяют с землей – заземляют (рис. 14.1,б).

Заземлитель 3 уложен в земле и имеет с ней хороший контакт. В этом случае тело человека и заземлитель оказываются включенными параллельно.

Рис. 14.1. Схемы электрической цепи при пробое изоляции и попадании человека под напряжение при отсутствии заземления (а) и при наличии заземления (б)

При выполнении заземления добиваются, чтобы его сопротивление R_з было во много раз меньше внутреннего сопротивления источника. Обычно R_з составляет 0,5... 10 Ом в зависимости от уровня напряжения и мощности источника питания.

При возникновении однофазных замыканий на корпус источник питания работает в режиме короткого замыкания и по нему и заземлителю протекает большой ток I_кз, что приводит к значительному падению напряжения на внутреннем сопротивлении источника и напряжения на зажимах источника, а следовательно, на корпусах оборудования снижается до безопасного уровня в соответствии с законом Ома для полной цепи:

где – комплекс напряжения на зажимах источника, В;

– комплексное значение ЭДС источника, В;

– внутреннее сопротивление источника, Ом;

– комплекс тока короткого замыкания на землю, А.

Зануление

Зануление выполняется в четырехпроводной системе трехфазного тока и имеет ту же цель, что и заземление.

Зануление корпусов оборудования производится путем их присоединения к нейтральному проводу.

Пробой изоляции в этом случае приводит к короткому замыканию, что вызывает сгорание плавких предохранителей и отключение поврежденного участка.

Зануление и заземление обязательно во всех производственных помещениях, где напряжение 127 В и выше, за исключением сухих конторских помещений с деревянным полом, где заземление и зануление обязательно лишь при напряжении 380 В и выше.

Заземлению и занулению подлежат корпуса двигателей, станины станков, конструкции распределительных устройств, осветительная арматура, корпуса и магнитопроводы трансформаторов и т.п.