Proč je uzemnění v zemi provedeno ve tvaru trojúhelníku?

Uzemnění je jedním z klíčových pojmů v elektrotechnice. Je to proces, při kterém se vytvoří elektrické spojení mezi elektrickým zařízením a zemí. Často se však ptáme sami sebe: proč se uzemnění provádí ve tvaru trojúhelníku?

Důvod spočívá ve vlastnostech samotné země a jejích vodivých schopnostech. Země je jedním z nejlepších přírodních vodičů, takže slouží jako ideální „spotřebič“ přebytečných nábojů nebo proudu. Trojúhelník jako geometrický útvar má určité vlastnosti, díky kterým je ideální pro úkol uzemnění.

Za prvé, trojúhelník je nejsilnější geometrický tvar, zvláště pokud jsou všechny jeho strany stejně dlouhé. To umožňuje rovnoměrnější rozložení zátěže na uzemňovací systém a snižuje pravděpodobnost poškození nebo zničení zemnících vodičů v důsledku přetížení. Trojúhelník má navíc vysoký stupeň stability, díky čemuž je spolehlivým a odolným uzemňovacím řešením.

Za druhé, trojúhelník má dobrou geometrickou strukturu, která umožňuje rovnoměrné rozložení zemního proudu. Když elektrický proud protéká uzemňovacím systémem, trojúhelník umožňuje, aby byl tento proud efektivně distribuován po celé oblasti uzemnění. To pomáhá předcházet rázům a rázům vysokého proudu, které mohou způsobit poškození zařízení nebo dokonce požár.

Výhody trojúhelníkového uzemnění

1. Zvětšení uzemňovací plochy.

Na rozdíl od bodového uzemnění vytváří trojúhelníkové uzemnění širší oblast pro elektrické náboje. To umožňuje efektivní rozptýlení svodových proudů a zabraňuje jiskření a zkratům.

2. Odolné proti uzemnění.

Trojúhelníkové uzemnění poskytuje zvýšenou odolnost vůči různým vnějším vlivům, jako jsou klimatické podmínky a mechanické zatížení. Trojúhelníková struktura usnadňuje přizpůsobení se změnám prostředí a snižuje pravděpodobnost poškození.

3. Vylepšená elektromagnetická kompatibilita.

Delta uzemnění pomáhá snížit dopad elektromagnetických polí na okolní zařízení a zařízení. To pomáhá zabránit rušení a zlepšit celkový výkon elektrických systémů.

4. Snižte riziko úrazu elektrickým proudem.

Trojúhelníkové uzemnění poskytuje nižší odpor než jiné formy uzemnění. To umožňuje, aby se elektrický proud mohl volně pohybovat uzemňovacím systémem a zabraňuje jeho hromadění v určitých oblastech, čímž se snižuje riziko úrazu elektrickým proudem pro osoby a zařízení.

Je důležité si uvědomit, že účinnosti delta uzemnění lze dosáhnout pouze tehdy, je-li správně navrženo a v souladu s regulačními předpisy a normami.

Efektivní rozložení elektromagnetických polí

Delta uzemnění se široce používá k efektivní distribuci elektromagnetických polí. Když elektrický proud prochází uzemněným vodičem, vytváří se elektromagnetická pole, která mohou negativně ovlivnit životní prostředí a způsobit rušení blízkých elektrických systémů. Aby se takovým problémům předešlo, je nutné správně rozložit elektromagnetická pole.

Uzemnění ve tvaru trojúhelníku umožňuje rovnoměrné rozložení elektromagnetických polí kolem zemnícího vodiče. Trojúhelník je nejúčinnějším tvarem pro minimalizaci koncentrace polí a snížení jejich dopadu na sousední systémy.

Rozložení elektromagnetických polí při použití trojúhelníkového uzemnění je založeno na inverzním čtvercovém zákonu vzdálenosti. Každá strana trojúhelníku představuje samostatnou zemní smyčku, kterou protéká proud. Na každé straně trojúhelníku tak vznikají elektromagnetická pole a jejich součet tvoří rovnoměrné rozložení polí kolem zemnícího vodiče.

Výsledné rovnoměrné rozložení pole snižuje pravděpodobnost rušení v sousedních systémech a zajišťuje optimální fungování elektrických zařízení. Proto je trojúhelníkové uzemnění účinnou metodou k zajištění bezpečnosti a stability elektrických systémů.

Odolnost proti jiskření a přehřátí

Uzemnění ve tvaru trojúhelníku má jedinečné vlastnosti, které zajišťují odolnost systému proti jiskření a přehřátí.

K jiskření dochází, když se vzduchová mezera mezi systémovými vodiči a zemí rozpadne. Tento jev může být nebezpečný, protože jiskra může způsobit požár nebo dokonce explozivní šíření atmosférických plynů.

Uzemnění ve formě trojúhelníku umožňuje rovnoměrné rozložení zátěže mezi vodiče systému, což snižuje pravděpodobnost jiskření. Při porušení vzduchové mezery se jiskra bude šířit nejen jedním drátem, ale také sousedními dráty, což umožňuje diverzifikovat tok energie a snížit jeho intenzitu.

Kromě toho má takový uzemňovací systém vysokou kapacitu odvádění tepla, což snižuje riziko přehřátí vodičů. Přetížení drátů vytváří nadměrné teplo, které je může poškodit nebo dokonce roztavit. Vzhledem k trojúhelníkové konfiguraci uzemnění však přehřátému drátu bude poskytnuta další oblast, kterou bude odvádět teplo. To zabraňuje přehřátí a dále chrání systém před poškozením.

Použití uzemnění ve tvaru trojúhelníku tedy zajišťuje odolnost systému proti jiskření a přehřátí, což zvyšuje bezpečnost jeho provozu.

Existuje mnoho způsobů, jak navrhnout uzemňovací systém. Nejznámější a nejpoužívanější z těchto metod je systém pevného uzemnění (nulový bod je přímo spojen se zemí bez odporu). V tomto článku se podíváme na systém pevného uzemnění a probereme poruchy uzemnění.

Hvězdná soustava na pevné zemi (Y);

Systém pevné země je nejběžnějším a jedním z nejfunkčnějších návrhů systému. Hvězdicový (Y) systém je jednou z nejčastěji používaných instalací, protože podporuje jednofázové a neutrální zatížení. Uzemnění pevně uzemněné hvězdicové soustavy (Y) s přihlédnutím k neutrálnímu bodu je znázorněno níže.

Čemu byste měli věnovat pozornost na obrázku výše:

Nejprve je napětí uzemněného systému fixováno fázovým napětím vinutí. Uzemnění částí energetického systému, jako je materiálová struktura, a udržování zbytku prostředí z velké části na nulovém potenciálu má vážné důsledky.

Konkrétně, úroveň izolace mezi fází a zemí zařízení se musí rovnat fázovému napětí, což je 57,7 % síťového napětí. Kromě toho je systém méně citlivý na přechody napětí mezi fází a zemí. Jinými slovy, systém je vhodný pro napájení zátěží z vedení do neutrálu.

Vzhledem k tomu, že velikosti fázového napětí jsou stejné, jednofázové zatížení připojené mezi fází a nulový vodič bude stejné na jakékoli fázi.

Tento systém je velmi běžný na úrovních použití, jako je 480Y/277V a 208Y/120V ve většině rozvodných sítí.

Ačkoli je uzemňovací systém zapojený do hvězdy více než většina běžných zemnících systémů, hvězdicové pole (Y) není jediným konfigurovaným uzemňovacím systémem.

systém delta (∆) pevná země;

Uzemnění systému trojúhelníku (∆) je znázorněno níže.

Solidly-Grounded Yıldız (Y) sistem ile karşılaştırıldığında Solidly-Grounded üçgen (∆) sistemin bazı dezavantajları bulunmaktadır. Faz-toprak gerilimi eşit değildir ve bunun sonucunda üçgen (∆) systém, tek fazla yüklemeleri için uygun değildir. Topraklanmış tek iletken B fazı olduğundan ve yanlış tanımlanabilirliğinden, uygun faz tespiti olmaksızın şok riski bulunmaktadır.

Üçgen (∆) dizilimi baska tarzlarda yapılandırılabilir. Şekilde gösterilen dizilim ilk bakışta mantıklı gibi görünmese de bu sistemin, tek faz ve 3 faz yük kablolarının birbirinden ayrı tutuldukça 3 fazlı ve tek fazlı yüklere uygun olduğu görülebilmektedir.

Bu sistem 240 V AC 3 faz ve 120/240 V AC tek faz gerektiren küçük çaplı hizmetlerde yaygın olarak kullanılabilmektedir.

A fazı gerilimini topraklamak için B fazı ve C fazı gerilimlerinin topraklanması için olan miktarın %173’ü kadar gerekmekte olduğuna dikkat edilmelidir.

Zkrat, který je společným rysem zde zobrazených systémů pevného uzemnění a dalších existujících systémů pevného uzemnění, má za následek zvýšený poruchový proud vůči zemi.

Tato situace je známá jako zemní spojení. Jak je znázorněno níže, napětí na vadné fázi je statické. Protože odpor fázového a poruchového zkratu je malý, protéká fází zkratu velký proud.

Proud a napětí na dalších dvou fázích se nemění. Skutečnost, že pevný zemnící systém může odolat velkým zemním poruchovým proudům, je důležitou vlastností tohoto typu uzemňovacího systému a ovlivňuje návrh systému. Podle statistik tvoří 90-95 % všech zkratových systémů zemní poruchy. Proto je tato otázka důležitá.

Zemní porucha v uzemňovacím systému vyžaduje co nejrychlejší odstranění závady. Ve srovnání s jinými systémy uzemnění je to největší nevýhoda systému pevného uzemnění.

Systém pevného uzemnění je velmi účinný při snižování pravděpodobnosti přechodů mezi fází a zemí. Aby k tomu však došlo, systém musí být účinně uzemněn. Jedním z ukazatelů účinnosti uzemňovací soustavy je poměr aktuálního zemního poruchového proudu ke stávajícímu třífázovému poruchovému proudu. Pro účinné uzemňovací systémy by měl být tento poměr obvykle alespoň 60 %.

Většina veřejných systémů, které poskytují služby komerčním a průmyslovým systémům, je řádně uzemněna. Vzhledem k tomu, že komerční nebo průmyslová zařízení používají samostatné uzemňovací hromosvody, není pro napájecí systémy v těchto zařízeních upřednostňováno více uzemněných nulových vodičů kvůli možnosti cirkulujících zemních proudů.

Použití vícenásobných zemnících nulových vodičů je zakázáno v komerčních nebo průmyslových zařízeních v jurisdikci NEC (National Electrical Code). Místo toho bylo pro tento systém preferováno jednostranné uzemnění.

Obecně je nejvýhodnější pevný zemní systém. Jednofázové napájení je vyžadováno, když je nutné zajistit fázově neutrální zátěž. Má také nejstabilnější charakteristiky fázového napětí.

Avšak vybavení potřebné pro tento systém a velké zemní poruchové proudy, které může odolat, jsou nevýhodami a mohou snížit spolehlivost systému.