Что такое заземление, как работает заземляющее устройство и зачем оно нужно

По сути, это электрическое соединение токопроводящих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением, с землёй. Такая связь снижает риск пожара и других последствий, возникающих при неисправностях в электросети.

Принцип действия заземления основывается на законе, согласно которому электрический ток стремится пройти по пути с наименьшим сопротивлением. При аварии или пробое изоляции ток уходит не через тело человека, а по заземляющему контуру в землю - это и есть основная защитная функция.

Зануление и его отличие от заземления

Существуют два подхода к защите в электроустановках: заземление и зануление. Зануление - это подключение корпуса электрооборудования к рабочему нулевому проводу (нейтрали) электрической сети. При появлении фазы на корпусе происходит короткое замыкание, вызывающее срабатывание автоматического выключателя. Так отключается повреждённый участок цепи. Однако, важно понимать, что при занулении корпус устройства может оставаться под напряжением до момента срабатывания автомата. Поэтому этот метод не является абсолютно безопасным.

Заземление более эффективно в частных домах, а зануление чаще встречается в многоквартирных домах, где реализация полноценной системы заземления может быть технически затруднительной.

Значение заземления в современной электротехнике

Почти всё бытовое оборудование, от стиральных машин до водонагревателей, питается от электричества. Электроэнергия делает нашу жизнь комфортной, но при неправильной эксплуатации может стать источником смертельной опасности. Без заземления даже мелкие сбои могут привести к трагедии.

Заземляющее устройство - один из наиболее сложных и важных компонентов электротехнических систем. Оно выполняет множество функций одновременно. Не существует другого элемента, который был бы столь универсален. Несмотря на это, вопрос заземления остаётся недостаточно проработанным даже среди профессионалов - как проектировщиков, так и монтажников. Небольшие ошибки в расчетах или исполнении могут вызвать отказ оборудования или аварийную ситуацию.

Что входит в заземляющее устройство

Хотя в быту термин "заземлитель" используется часто, это только часть всей системы. На самом деле, заземляющее устройство - это совокупность различных элементов, которые совместно обеспечивают безопасную эксплуатацию электросетей.

Один из простейших вариантов — это три металлических штыря, заглублённых в землю по вершинам треугольника и соединённых сварной металлической лентой. Длина, диаметр и расположение этих элементов рассчитываются индивидуально, с учётом характеристик грунта и требуемого сопротивления растекания.

Из заземлителя цепочка продолжается внутрь здания. Вводится главная заземляющая шина, к которой подключаются проводники, идущие к щиткам и электроприборам. В распределительном щите заземляющий провод подсоединяется к шине, оснащённой клеммами для подключения других защитных контуров - розеток, приборов, щитков. Для приборов, не подключённых через розетки, отдельный заземляющий провод ведётся прямо к корпусу.

Все заземляющие провода и шины маркируются изоляцией с зелёно-жёлтыми полосами, что позволяет быстро идентифицировать защитный контур в случае обслуживания или диагностики.

Разновидности заземления

Заземление делится на два типа: защитное и рабочее. Первый тип служит для защиты людей от поражения током, второй необходим для устойчивой и корректной работы электрических устройств и систем. К примеру, заземление нейтрали трансформатора - это рабочее заземление, а соединение корпуса стиральной машины с землёй - защитное.

Почему возникает поражение током

Чтобы понять важность заземления, нужно разобраться, как и почему ток может поразить человека. Электрический ток течёт между точками с разным потенциалом. Если вы стоите босиком на полу и касаетесь токоведущей части рукой, вы создаёте замкнутую цепь для тока - он проходит через ваше тело в землю. Даже сила тока всего в 50 мА уже может быть смертельно опасной.

Если вы случайно дотронетесь до корпуса прибора, оказавшегося под напряжением, и при этом стоите на проводящем основании (бетон, кафель и даже дерево), вы рискуете получить удар током. Особенно опасна ситуация, когда одновременно касаются корпуса и, например, водопроводной трубы - через тело потечёт ток.

Когда корпус под напряжением

В нормальной ситуации внутренняя проводка, двигатели, ТЭНы и другие элементы не должны иметь соединения между фазой и корпусом. Но при повреждении изоляции, пробое нагревательных элементов или поломке внутри кабеля фаза может оказаться на металлическом корпусе. Такое часто случается с водонагревателями и стиральными машинами, особенно когда прибор старый.

Если корпус не заземлён, при прикосновении к нему человек рискует получить удар. Если же заземление организовано грамотно, ток немедленно уходит в землю, а устройство защитного отключения (УЗО) или дифференциальный автомат (дифавтомат) сработают, мгновенно обесточив линию.

Как работают УЗО и дифавтоматы

Оба устройства контролируют разницу токов между фазой и нулём. Если ток, выходящий по фазе, не совпадает с возвращающимся по нулю - значит часть тока утекает (в землю, через корпус, через человека). УЗО срабатывают при утечках от 10 мА, что делает их очень чувствительными и надёжными средствами защиты.

При занулении срабатывает обычный автомат, так как происходит короткое замыкание. Однако здесь есть задержка между моментом появления фазы на корпусе и отключением питания, что создаёт риск для человека. Поэтому предпочтение отдается заземлению в сочетании с УЗО.

Современные требования к электросетям

С 2003 года все новостройки и капитально отремонтированные здания должны иметь систему заземления. В таких помещениях используется трёхпроводная однофазная или пятижильная трёхфазная проводка - с отдельной жилой для заземления. Это позволяет устанавливать современные распределительные щиты с полным набором защитной автоматики.

Заземление - не просто опция, а обязательное требование к любой безопасной электросети. Оно обеспечивает как защиту людей, так и стабильную работу оборудования, предотвращая поломки, возгорания и трагедии.