Ток защитного проводника: что это такое, особенности, путь протекания, меры и требования

Что такое переменное напряжение?

Как известно электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц, которое возникает под действием разности потенциалов или напряжения. Одной из основных характеристик любого типа напряжения является его зависимость от времени. В зависимости от данной характеристики различают постоянной напряжение, значение которого с течением времени практически не изменяется и переменное напряжение, изменяющееся во времени.

Переменное напряжение в свою очередь бывает периодическим и непериодическим. Периодическим называется такое напряжение, значения которого повторяются через равные промежутки времени. Непериодическое напряжение может изменять своё значение в любой период времени. Данная статья посвящена периодическому переменному напряжению.

Постоянное (слева), периодическое (в центре) и непериодическое (справа) переменное напряжение.

Минимальное время, за которое значение переменного напряжения повторяется, называется периодом. Любое периодическое переменное напряжение можно описать какой-либо функциональной зависимостью. Если время обозначить через t, то такая зависимость будет иметь вид F(t), тогда в любой период времени зависимость будет иметь вид

где Т – период.

Величина обратная периоду Т, называется частотой f. Единицей измерения частоты является Герц, а единицей измерения периода является Секунда

Наиболее часто встречающаяся функциональная зависимость периодического переменного напряжения является синусоидальная зависимость, график которой представлен ниже

Синусоидальное переменное напряжение.

Из математики известно, что синусоида является простейшей периодической функцией, и все другие периодические функции, возможно, представить в виде некоторого количества таких синусоид, имеющих кратные частоты. Поэтому необходимо изначально рассмотреть особенности синусоидального напряжения.

Таким образом, синусоидальное напряжение в любой момент времени, мгновенное напряжение, описывается следующим выражением

где Um – максимальное значение напряжения или амплитуда,

ω –угловая частота, скорость изменения аргумента (угла),

φ – начальная фаза, определяемая смещением синусоиды относительно начала координат, определяется точкой перехода отрицательной полуволны в положительную полуволну.

Величина (ωt + φ) называется фазой, характеризующая значение напряжения в данный момент времени.

Таким образом, амплитуда Um, угловая частота ω и начальная фаза φ являются основными параметрами переменного напряжения и определяют его значение в каждый момент времени.

Обычно, при рассмотрении синусоидального напряжения считают, что начальная фаза равна нулю, тогда

В практической деятельности, довольно часто, используют ещё ряд параметров переменного напряжения, такие как, действующее напряжение, среднее напряжение и коэффициент формы, которые мы рассмотрим ниже.

Сопротивление медного провода постоянному току

Сопротивление провода зависит от удельного сопротивления ρ, которое измеряется в Ом·мм²/м. Величина удельного сопротивления определяет сопротивление отрезка провода длиной 1 м и сечением 1 мм².

Сопротивление того же куска медного провода длиной 1 м рассчитывается по формуле:

R = (ρ l) / S, где (3)

R – сопротивление провода, Ом,

ρ – удельное сопротивление провода, Ом·мм²/м,

l – длина провода, м,

S – площадь поперечного сечения, мм².

Сопротивление медного провода равно 0,0175 Ом·мм²/м, это значение будем дальше использовать при расчетах.

Из формулы (3) следует, что для отрезка медного провода сечением 1 мм² и длиной 1 м сопротивление будет 0,0175 Ом. Для длины 1 км – 17,5 Ом. Но это только теория, на практике всё хуже.

Ниже приведу табличку, рассчитанную по формуле (3), в которой приводится сопротивление медного провода для разных площадей сечения.

Таблица 0. Сопротивление медного провода в зависимости от площади сечения

S, мм² 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10
R для 1м 0,035 0,023333 0,0175 0,011667 0,007 0,004375 0,002917 0,00175
R для 100м 3,5 2,333333 1,75 1,166667 0,7 0,4375 0,291667 0,175

Как правильно сделать заземление

Заземление в квартире

Практически все современные бытовые приборы подключаются к электросети при помощи трехконтактных вилок. Третий контакт – защитное заземление. Цепь защитного заземления предназначена для защиты человека от поражения током, когда в результате неисправности электроприбора на его корпусе появляется напряжение сети. Для того чтобы подключить заземление в городской квартире, необходимо выйти на лестничную площадку, открыть электрощиток и найти винт или шпильку, к которой можно подключить провод защитного заземления. Корпус щитка должен быть обязательно заземлен, согласно Правил Устройства Электроустановок. Для подключения цепи защитного заземления необходимо выбрать свободную клемму или шпильку. Нельзя подключать цепь защитного заземления к клемме или шпильке, к которой уже подключены какие-либо провода. На всякий случай убедитесь, что корпус щитка надежно подключен к нулевому или заземляющему проводнику. Если свободных точек подключения нет – можно просверлить отверстие в корпусе щитка, зачистить краску или покрытие, и подключить вашу цепь защитного заземления при помощи винта или болта. Для улучшения контакта с корпусом щитка, рекомендуется применять пружинные шайбы. Если вы монтируете в квартире собственный электрощиток, не соединяйте в нем цепи нулевого провода и цепи защитного заземления. Тем более, никогда не соединяйте в розетках цепи нулевого и защитного проводников – это смертельно опасно!

Заземление в частном доме

Для устройства полноценного заземления в частном доме необходимо вбить в землю 3 или более электрода на глубину не менее 2 метров. В качестве электродов можно использовать трубу (от 32 мм) или стальной уголок с толщиной стенок не менее 3,5 мм. Расстояние между электродами должно быть не менее 1,2 метра. Электроды могут располагаться в ряд или треугольником. Электроды следует соединить между собой стальной полосой 40 мм при помощи электросварки (болтовые соединения недопустимы). Далее необходимо завести заземление в дом, при помощи этой же стальной полосы или стальной арматуры, сечением не менее 50 мм2. После ввода заземления в дом, делается переход на медный провод, сечением не менее, чем сечение питающего фазного проводника с учетом материала. Например, если подвод сделан алюминиевым проводом, например СИП-4 2х16, то заземление к щитку можно сделать медным кабелем типа ВВГ 1х10. Этот кабель заземления соединяется с шиной заземления в домовом щитке.

Популярные статьи  Штробление стен под проводку

Явление в быту

Напряжение прикосновения

Несмотря на сравнительно небольшое напряжение, используемое для бытовых электросетей, наводка токов может возникнуть и внутри дома или квартиры. Достаточно часто это можно видеть на светодиодных лампах или лентах, чей провод включения проходит рядом с кабелем, который находится под напряжением, он и производит наводку напряжения на провод или сами лампы. Под влиянием наведённого тока лампочки начинают светиться.

Также в качестве примера можно рассмотреть розетку при обрыве провода ноля в ней. При использовании индикатора можно обнаружить в розетке две фазы, несмотря на то, что она подключена к однофазной домашней сети. Для исчезновения второй фазы достаточно устранить обрыв.

Ток защитного проводника: что это такое, особенности, путь протекания, меры и требования
Схема

Меры защиты

Учитывая то, что наведённые токи могут достигать предельно опасных значений, особенно на участках ВЛ или в электроустановках, при их обслуживании следует применять меры защиты :

  • использовать сигнализаторы напряжения;
  • обеспечивать безопасный уровень напряжения на участках, где предстоит работа;
  • использовать защитную одежду, диэлектрические коврики и т.п.;
  • пользоваться указателями напряжения, универсальными электроизолирующими штангами для оценки значений токов наводки.
  • применять приспособления для снятия напряжений.

Перед проведением работ на линиях с наводкой устанавливайте переносные заземления с двух сторон повреждённого участка ВЛ на небольшом расстоянии. Заземляйте провода с поверхности земли, используя изоляционные штанги. Выдерживайте расстояния срабатывания защиты заземлений.

На рисунке 5 показано как влияет расстояние от заземления на снижение наведённого напряжения.

Рис. 5. Снижение наведённого напряжения

Измерение напряжения проводите в изолирующих перчатках и ботах, а измерительные приборы располагайте на ковриках или подставках. Используйте только те измерительные устройства, которые предназначены для указанных целей и рассчитаны на измерение в соответствующих пределах. Помните, что штатные защитные приспособления для наведённого тока не предназначены. Нельзя проводить измерения в условиях тумана, осадков, а также при сильном ветре.

Всегда проверяйте наличие фазного тока на всех проводах. Если с помощью прибора УПСФ-10 вы определили линейное рабочее напряжение, то использовать переносное заземление запрещается.

В целях безопасности всегда считайте нулевой кабель таким, что находится под напряжением.

Взаимосвязь токов и коррозийных процессов

Ток защитного проводника: что это такое, особенности, путь протекания, меры и требования
Коррозия блуждающих токов Любой водопровод, находящийся в почве, повреждается коррозией за счет воздействия на него влаги и солей, однако если сюда еще подключить и активность токов, то возникает электролитический процесс. При этом на скорость электрохимической реакции воздействует заряд, протекающий между анодом и катодом. Отсюда следует, что на активность повреждения изделий из металла будет влиять сопротивление почвы движению зарядов, а также сложность течений, находящихся в анодной и катодной зоне.

В такой обстановке система водоснабжения подвержена обычной коррозии под влиянием токов утечки. Воздействие формирует гальваническую пару, ускоряющую развитие коррозии. В истории существует немало моментов, когда укладываемый трубопровод должен был служить 20 лет, а на самом деле разрушение происходило через 2 года.

Сайт

Поражение человека электрическим током опасно для здоровья и жизни любого живого существа. Для защиты от поражений электрическим током в схемы электропроводки включают специальные устройства защиты. Это дифференциальные автоматы защиты, устройства защитного отключения, электрические расцепители и т.п. Каждый из них разработан для защиты человека от определенных прикосновений к токоведущим частям электропроводки.

В электротехнике касание человеком проводов и конструкций, находящихся под напряжением разделяют на прямое и косвенное прикосновение.

Прямое прикосновение

Под прямым прикосновением принимается контакт человеком с частью электропроводки, которая в рабочем режиме находится под напряжением. Иначе говоря, качание человека открытых проводов, контактов, клем по которым в нормальном (не аварийном) режимах протекает электрический ток это и есть прямое прикосновение.

Различаются несколько видов прямого прикосновения

  • Касание двумя руками двух различных фаз;
  • Одновременное касание фазы и нуля;
  • Касание только одного провода в 2-х проводной сети.

При касании двух фаз тело человека оказывается включенным в полное линейное напряжение сети. Это самое опасное из всех прикосновений. При нем ток протекает по жизненно важным органам. Например, при касании двумя руками, то ток протекает через сердце и легкие.

Ток через тело человека при двойном прикосновении к фазным проводникам практически не зависит от режима нейтрали сети. При любой нейтрали ток через тело человека определяется по простому закону Ома. Ток через тело прямо пропорционален линейному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению человека.

Если принять во внимание сопротивление человека 1000 Ом, а напряжение сети 380 Вольт, то ток через тело человека равен 380 mA(миллиампер), что является смертельным порогом тока поражения. Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека

Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека.

Ощутимый ток 0,6 -1,5 mA
Пороговый ток до 5 mA
Отпускающий ток 5 -10 mA
Не отпускающий ток 10-15 mA
Фибрялиционный ток

(гарантированая смерть)

100 mA

Электрохимическая коррозия: как защитить полотенцесушитель?

Каждый хозяин знает, что ремонт в доме и квартире непрерывен. Не всем и не сразу удается учесть все детали и нюансы, да и в процессе ремонта каждый старается как можно быстрее, при этом долговечнее и качественнее все сделать. При это критерий «недорого» также частый путник того, кто начал ремонтные работы. Однако тому, кто уже столкнулся с его последствиями, известно, что дешево и долговечно – понятия антонимы. Потому лучше сразу отдать предпочтение лучшим материалам. Это относится ко всему, включая и полотенцесушитель.

Почему важно правильно использовать полотенцесушитель

Всем известно, что полотенцесушитель отвечает за поддержание комфортного температурного режима, а также за качественное высушивание белья. Значимость этого прибора замечают лишь в те моменты, когда она начинает выходить из строя. К сожалению, такие ситуации не редкость. При этом полотенцесушители могут легко подвергать электрокоррозии и протеканию.

Почему важно правильно использовать полотенцесушитель

Чем опасны протечки и электрокоррозия?

Сперва наперво эти недуги опасны для ваших соседей. Имеется ввиду, что они могут усугубить перепады давления, что может привести к срыву прибора. Думаем, не нужно пояснять в какую копеечку выльется вам эта поломка.

Как защитить полотенцесушитель от всех поломок?

Существуют универсальные метода того, как защитить полотенцесушитель от электрокоррозии и поломок. Сперва вам необходимо выбрать полотенцесушитель, который изготовлен из материалов высокого качества, при этом надежных и долговечных.

Наиболее популярным среди таких материалов является нержавеющая стальмарка AISI 304. Любое изделие с ее использованием прослужит своему хозяину не одно десятилетие. Однако существует нюанс – не обойдется без блуждающих токов, которые запускают процесс электрохимической коррозии и провоцируют образование точек коррозии, увеличивающиеся с ходом времени. При этом они являются причиной образования злосчастных подтеканий.

Как защитить полотенцесушитель от всех поломок

Почему образуются блуждающие токи?

Электрический ток образуется в водной среде за счет ее трения о металлические стенки труб либо же по причине заземления соседом неверно работающего электроприбора, к примеру, стиральной машины старого производства.

Данные факторы позволяют распространиться токам по трубам и перейти в воду, что и приводит внутренней ржавчине полотенцесушителя.

Повышенная жесткость воды также причина неблагоприятной среды для образования токов по причине соприкосновения металлов с различными потенциалами. Кроме того, даже пути трамваев, которые проходят недалеко от труб, могут являться причиной образования тока в воде.

Как исправить это явление?

Производители знают, как частично можно разрешить эту проблему. Выход в заземлении. Но оно так же должно быть грамотно выполнено: заземляется вставка из металла, которая расположена перед полотенцесушителем, но не в коем случае не заземляет корпус.

Как защитить полотенцесушитель от коррозии?

Купить полотенцесушитель рекомендуется тот, который качественно выполнен из материалов, относящихся к высококачественным. Вы также можете подобрать тот дизайн, что будет по душе исключительно вам.

Не рекомендуется в целях экономии устанавливать полотенцесушитель самостоятельным образом – высок риск того, что вы навредите себе и домочадцам. Лучше доверьте монтаж специалистам и в обязательном порядке требуйте от них гарантию работы.

Как сделать контур заземления?

Для организации правильного заземления вам потребуется:

  • провод сечением не менее 4 мм
  • конструкция треугольника

Для заземления треугольником, в качестве вертикальных электродов заземления можно использовать металлические стержни, трубки или уголки. Их следует расположить в вершинах равностороннего треугольника со сторонами 1,5-3 м и соединить между собой горизонтальным проводником (стальной полосой и т.п.). Для соединения самих проводников между собой и крепления их к электродам рекомендуется использовать сварку.

Ещё один важный аспект – при выборе материала электродов обязательно следует учитывать ограничения в виде наименьших размеров заземлителя для различных типов материалов. Обратитесь к главе 1.7.4 правил устройства электроустановок, для лучшего понимания данного вопроса.

Следующий фактор эффективного заземления, это глубина погружения электродов. Она напрямую зависит от диаметра электрода. Например, электроды диаметром 12 мм забиваются на глубину до 6 метров, электроды до 20 мм погружаются на глубину до 10 метров и т.д.

Для наиболее эффективного заземления нередко при погружении электродов используется соль, которая помогает уменьшить сопротивление заземляющего контура, которое, для нормального функционирования станка, не должно превышать 5 Ом. Более подробные технические условия и требования, а также точную информацию о том, >как правильно сделать контур заземления можно найти в ПУЭ (правил устройства электроустановок) и ПТЭЭП (правила технической эксплуатации электроустановок потребителей).

P.S. Как не стоит организовывать заземление корпуса.

Как он протекает

  1. Вариант первый. Корпус или каркас электроустановки (холодильник, системный блок, стиральная машина и прочее) касается металлического проводника, имеющего контакт с землей. Это может быть батарея отопления, сырой бетонный пол в квартире, другая электроустановка, подключенная к заземлению. В точке касания замыкается цепь, и возникает тот самый ток утечки. В чем опасность? Локальный нагрев точки касания может привести к возгоранию. Если контакт надежный, сила тока возрастет до порога срабатывания устройства защиты (вводной автомат на щитке питания). При слабом касании будет наблюдаться искрение и тот самый локальный нагрев. Чаще всего это приводит к оплавлению и дальнейшему повреждению питающих проводов. Кроме того это явление провоцирует электромагнитные помехи.
  2. Вариант второй. Корпус электроустановки не имеет контакта с заземленными предметами и сам не заземлен. При касании внешних панелей человеком, возникает нагрузка (тело человека является проводником), и через организм протекает электрический ток. Поскольку сопротивление в данном случае велико, сила тока недостаточна для срабатывания автоматов защиты. А вот вред здоровью, вплоть до летального исхода, может быть нанесен. Надеяться на то, что пользователь будет обут в обувь с резиновой подошвой недопустимо. Равно как считать, что пол с покрытием из линолеума защищает вас от поражения электротоком. Тем более, что при работе стиральной машинки, руки у хозяйки чаще всего мокрые, что снижает сопротивление кожи. И если в первом случае достаточно правильно подобранного автомата защиты, вариант второй требует более продвинутых мер. Например, включение в цепь питания УЗО, которое реагирует на небольшой номинал тока утечки, и провоцирует срабатывание защитного автомата.
Популярные статьи  Динамическое торможение двигателя

Важно: Даже если вы уверены в исправности электроустановок и токопроводящих линий, периодическая проверка утечки тока обязательна в каждом помещении. А как определить, есть проблема или нет? Для измерения тока утечки обычно вызывают бригаду мастеров электриков, которые проводят поиск проблемных установок с помощью прибора. На промышленных объектах эта процедура обязательна, равно как и при вводе в эксплуатацию жилого фонда

На крупных предприятиях больших городов — таких, как Москва, даже существуют штатные подразделения специалистов по этому вопросу

На промышленных объектах эта процедура обязательна, равно как и при вводе в эксплуатацию жилого фонда. На крупных предприятиях больших городов — таких, как Москва, даже существуют штатные подразделения специалистов по этому вопросу

А как определить, есть проблема или нет? Для измерения тока утечки обычно вызывают бригаду мастеров электриков, которые проводят поиск проблемных установок с помощью прибора. На промышленных объектах эта процедура обязательна, равно как и при вводе в эксплуатацию жилого фонда. На крупных предприятиях больших городов — таких, как Москва, даже существуют штатные подразделения специалистов по этому вопросу.

А как самостоятельно проверить ток утечки в квартире или жилом доме? Ощущение покалывания электротоком, когда мокрой рукой касаешься корпуса стиральной машины — сомнительная и опасная диагностика.

Требования к заземляющим проводникам

Каждая электроустановка подключается к контуру с помощью используемого для этих целей заземляющего провода. Он является неотъемлемой частью всей системы, защищающей от поражения током при случайном касании токоведущих частей, находящихся под напряжением. В обычных условиях оборудование работает нормально и не имеет на корпусе электрического потенциала. Однако, довольно часто изоляция оказывается нарушенной и напряжение идет на металлические детали, выступающие в роли проводников.

Основная функция защитной системы, в которой задействован и заземляющий провод, заключается в снижении потенциала, имеющегося на оборудовании, до показателя, близкого к нулевому значению и отведении его в землю. Заземляющий провод должен обеспечивать свободное прохождение такого же тока, какой образуется в случае короткого замыкания.

  • Провод заземления должен иметь сечение не более чем у фазного проводника. Фаза постоянно пропускает через себя электрический ток, поскольку непосредственная работа защиты происходит в течение очень короткого времени – буквально 2-3 секунды.
  • Вся кабельная продукция, предназначенная для заземления, маркируется в соответствии с ГОСТом, определяющим, какого цвета должен быть тот или иной провод.
  • Жилы, расположенные в трёхжильном проводе, могут предварительно рассчитываться по специальной формуле, включающей в себя такие параметры, как тип кабеля, способ его укладки, значение токов короткого замыкания и другие. Таким образом, можно заранее предположить, каким будет выбранный элемент.
  • Для обозначения заземляющего кабеля используется желто-зеленый цвет, а для нулевого – голубой. Это позволит избежать путаницы при подключениях во время электромонтажных работ и быстро разобраться, какой провод выбрать под заземление.
  • Основным параметром при расчетах заземляющей системы является сопротивление. Нормативное значение составляет 4 Ом, которое зависит в том числе и от внутреннего сопротивления проводника. Его общая длина не должна превышать стандартных нормативных значений. Для повышения качества защиты, все контактные точки рекомендуется соединять винтовыми зажимами и чаще использовать в работе.
  • Если защита проводника от повреждений отсутствует, он должен быть с сечением не менее 4 мм2, а с защитой – 2,5 мм2.

Технология катодной поляризации

В данном случае используется так называемый наложенный ток. Для его подачи на металлический объект используется внешний проводник (часто) или источник тока (редко). При контакте с электрически активной частицей происходит следующее — частица под действием сил электрического притяжения перемещается к защитному элементу с отрицательным зарядом, где происходит «утилизация» этих частиц.

Последствия такой «утилизации» очевидны — защитный элемент со временем сам покрывается коррозией и приходит в негодность. Поэтому данную технологию очень часто называют методом жертвенного электрода (вместо нашей детали происходит ржавление «электрода-жертвы»).

Помимо силы тока и напряжения при работе с катодной поляризацией нужно учитывать еще один важный параметр — это омическое напряжение. В техническом смысле этот параметр отражает тот факт, что по мере протекания электрического заряда со временем напряжение тока в контуре падает. Само падение происходит из-за того, что протекание катодного тока происходит по контуру с более низким зарядом. В случае правильной сборки контура этот показатель является достаточно маленьким — благодаря этому в контуре будет всегда сохраняться один и тот же ток одинаковой мощности.

Ток защитного проводника: что это такое, особенности, путь протекания, меры и требования

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: