Cómo calcular la conexión a tierra: casos domésticos necesarios para un dispositivo de protección efectivo

Cómo calcular la puesta a tierra

El problema de la conexión a tierra de los equipos eléctricos domésticos parece secundario y opcional para la mayoría de la gente común, porque no hace mucho tiempo, la instalación de un cable de conexión a tierra ni siquiera estaba prevista en el cableado eléctrico de las casas. Hoy en día, el número de electrodomésticos en cada familia ha aumentado significativamente, su consumo de energía ha aumentado, lo que significa que la carga en la red eléctrica ha aumentado. Ignorar lo obvio sería el colmo de la irresponsabilidad, por lo tanto, los requisitos modernos de seguridad eléctrica regulan las reglas según las cuales todos los electrodomésticos con una capacidad de más de 1.3 kW están sujetos a una conexión a tierra de protección. Por lo tanto, incluso si la conexión a tierra no se proporciona inicialmente, debe estar equipada con sus propios recursos, lo que, en primer lugar, proporciona el cálculo de la conexión a tierra. Es importante que cualquier persona que haya encontrado un problema similar comprenda la esencia de lo que está sucediendo, porque si el cálculo de la conexión a tierra se realiza en línea mediante un programa en una computadora, este cálculo no agregará la comprensión de los principios básicos de la ingeniería eléctrica a un usuario simple. El usuario responsable de la vida y la salud de sus seres queridos, sin duda, se beneficiará de la información a continuación. Ayudará a establecerse en la necesidad de un arreglo de conexión a tierra, que en última instancia evitará momentos desagradables y peligrosos durante el funcionamiento de los aparatos eléctricos en la vida cotidiana. Considere las fórmulas de cálculo necesarias, intente comprender los detalles del problema con más detalle.

 

Contenido

• Ejemplo de operación del programa
• Cálculo de resistencia al suelo
• Cálculo del bucle de tierra

 

Durante el funcionamiento de los dispositivos eléctricos, aparece un voltaje en su carcasa conductora debido al paso de corriente a través de los devanados de transformadores o motores eléctricos. Incluso si el caso no tiene una conexión directa a la línea de alimentación, se genera voltaje en él, causado por el campo electromagnético de tales corrientes. Para desviar el voltaje del cuerpo del aparato, debe estar conectado a tierra, es decir, a tierra.

Considere un cálculo de conexión a tierra de la computadora: un ejemplo del trabajo del programa Elcut.

Ejemplo de operación del programa

Como puede ver, el programa realiza el cálculo de la conexión a tierra de manera magistral, pero primero debe comprender las características del programa.

Considere la viabilidad técnica de la conexión a tierra como un ejemplo del funcionamiento de televisores modernos y protectores contra sobretensiones. Los televisores modernos tienen dispositivos de apagado de emergencia por sobrevoltaje, se requiere una conexión a tierra para garantizar su funcionamiento, de lo contrario, el dispositivo no responderá al exceder los parámetros de voltaje permisibles, lo que causará daños a un dispositivo costoso. Los protectores contra sobretensiones para conectar computadoras también requieren un dispositivo de conexión a tierra para una operación eficiente; de ​​lo contrario, el filtro funcionará como un simple cable de extensión.

Además de la necesidad técnica de conexión a tierra, hay una tarea más importante: la operación segura de los electrodomésticos. Para mayor claridad, consideramos una situación común: el refrigerador está cerca de la batería, el electrodoméstico no está correctamente conectado a tierra y ha aparecido un pequeño voltaje en la caja, aproximadamente 50-100 V, un adulto que toca la caja puede no sentir ninguna molestia, pero si la caja Si un niño toca el aparato, mientras toca (accidental o intencionalmente) una batería de calefacción central, estará entre un conductor conectado a tierra (batería) y una fuente de voltaje (refrigerador), como resultado, el circuito eléctrico se cerrará a través del cuerpo del niño. El paso de corriente a través del cuerpo de un niño puede tener consecuencias irreversibles, por lo que el dispositivo protector de conexión a tierra debe tomarse muy en serio..

En los edificios modernos de gran altura, la conexión a tierra no es difícil. El cableado en tales casas ya incluye un cable de conexión a tierra, tendido en paralelo con la línea de alimentación. Para el funcionamiento seguro de los electrodomésticos, será suficiente instalar y conectar correctamente una toma de corriente de tres clavijas..

En esas casas donde puesta a tierra del circuito de salida no se proporcionó durante la construcción, puede hacerse con sus propias manos, si el escudo con mostradores está en la entrada de la escalera. En dicho blindaje, un cable a tierra o cero (dependiendo del esquema de suministro de energía de la casa, cuatro o cinco cables) está conectado a la carcasa metálica del protector, para conectarlo solo necesita encontrar un terminal libre en la carcasa. En este caso, debe observarse la regla: cada cable de tierra debe conectarse con un tornillo separado.

Pero es poco probable que sea posible organizar la conexión a tierra o la conexión a tierra en el viejo «Jruschov», está prohibido el uso de un cable neutro que funcione para la conexión a tierra, para esto se requiere un electrodo de conexión a tierra separado. Como conductores de puesta a tierra, se pueden utilizar estructuras conductoras naturales que tienen contacto directo con la tierra y dispositivos especialmente diseñados llamados conductores de puesta a tierra artificiales. La conexión a tierra natural puede ser: refuerzo de cimientos, tuberías de agua (excepto el sistema de calefacción), la cubierta metálica externa de los cables blindados (excepto el aluminio). Los dispositivos de conexión a tierra artificiales son verticales y horizontales. Es decir, que se producirá en forma de varillas metálicas introducidas en el suelo, soldadas entre sí mediante una tira conductora, o en forma de electrodos metálicos colocados horizontalmente en el suelo, por debajo del nivel de congelación del suelo..

Cálculo de resistencia al suelo

Para un dispositivo de conexión a tierra efectivo, es necesario hacer cálculos preliminares, el parámetro numérico principal del circuito de conexión a tierra es su resistencia, las reglas modernas de instalación eléctrica regulan su valor no más de 8 ohmios en una red con un voltaje de 220 V y 4 ohmios a un voltaje de 380 V. Estos parámetros de la resistencia del circuito deben observarse durante todas las temporadas. Naturalmente, con un voltaje más bajo, se permite un mayor valor de resistencia, ya que la tarea de conexión a tierra es garantizar la seguridad de las personas en contacto con la carcasa de la instalación en caso de voltaje de fase.

Con menos resistencia a tierra, una parte más pequeña del potencial eléctrico aparecerá en la carcasa del dispositivo. La medición de la resistencia de puesta a tierra se realiza mediante medidores especiales..

Cálculo del bucle de tierra

Cálculo del bucle de tierra basado en la medición de la resistividad del suelo, esta es una característica que determina el nivel de conductividad eléctrica de la tierra. La resistencia específica del suelo depende de su densidad, composición química y mecánica, temperatura y humedad. De esto se puede ver que este indicador diferirá significativamente bajo diferentes condiciones climáticas y en diferentes épocas del año, por lo tanto, los indicadores de resistividad estacional más grandes se toman para los cálculos.

El cálculo de la resistencia de un sistema de electrodo de tierra único vertical se lleva a cabo de acuerdo con la fórmula:

Dónde:

R₁ – resistencia calculada de una sola barra (Ohm)

∏ – constante (3.141592)

ρ – resistividad del suelo (Ohm • m)

L – longitud de la barra de tierra (m)

En el logaritmo natural

T es la distancia desde el centro de la barra hasta la superficie de la tierra (m)

d es el diámetro de la barra (m)

Para calcular la resistencia del electrodo de tierra que consta de varias varillas idénticas y ubicadas a la misma profundidad, se utiliza la siguiente fórmula:

Dónde:

R es la resistencia calculada del electrodo de tierra que consta de varias varillas

R₁ es la resistencia de una sola barra (Ohm)

K₁ – coeficiente de influencia mutua de electrodos

N – el número de barras en la conexión a tierra

El coeficiente de influencia mutua de los electrodos depende de la distancia entre los electrodos, recuerde que no debe ser menor que su longitud. La distancia óptima es 2.2 veces la longitud de las varillas. La conexión de las varillas en un electrodo de tierra de electrodos múltiples se realiza mediante una tira de metal con una sección transversal de 150 mm2.

Como se puede ver en las fórmulas anteriores, la resistencia general del electrodo de tierra depende de la resistencia específica del suelo y la longitud de los electrodos, es decir, cuanto mayor sea la resistencia eléctrica del suelo, más largos deben ser los electrodos en el electrodo de tierra. Si la naturaleza del suelo no permite accionar electrodos largos, deben usarse en grandes cantidades, y en rocas muy pedregosas, puede ser necesario usar una conexión a tierra horizontal o electrolítica.