Почва это проводник или нет

Как земля проводит ток и почему заземление всё-таки работает: разгадка секрета

Подписка на рассылку

Заземление – одно из базовых понятий в электротехнике. С его помощью осуществляется принудительное замыкание токопроводящих частей электроустановки в землю. Это обязательное требование для ее безопасной эксплуатации.

Как работает заземление?

Принцип работы заземления базируется на следующих утверждениях:

Нельзя полностью избежать пробоя изоляции на корпус электроустановки, а также значительно уменьшить ее сопротивление.
Когда потенциал затрагивает корпус, это невозможно определить по внешним параметрам.
Если в этом случае человек дотронется до корпуса электроустановки, он окажется под воздействием высокого потенциала.
В данной ситуации электрический ток проходит через тело человека от проводящей поверхности к земле, что опасно для жизни.
Чтобы избежать этой опасности, необходимо достичь разности потенциалов между приводящей поверхностью и землей. Для этого следует при помощи провода с небольшим сопротивлением соединить с землей части корпуса, выполненные из металла.

Благодаря этому в случае пробоя изоляции основной ток уйдет в землю, не затрагивая тело человека.

Почему земля обладает низким сопротивлением?

Закон Ома гласит, что ток во всех случаях протекает по замкнутому контуру. То есть ток движется через электроустановку с подключенной к ней системой заземления от одного из полюсов электростанции до заземляющего электрода. Небольшое заземление всей конструкции не гарантирует малое сопротивление обратной ветви цепи. Почва обладает достаточно большим удельным сопротивлением, поэтому кажется, что тело человека не становится дополнительным элементом заземления.

Стоит учитывать, что сопротивление обратной ветви контура заземления будет небольшим, поскольку между заземляющими электродами электроустановки и электростанции сечение среды очень велико.

Благодаря этому система заземления не только обеспечивает отличную защиту и надежность без обрывов, но и позволяет избежать прокладки доп.кабеля для коммутации соединителей электростанции и объекта.

Что еще нужно знать о заземлении?

Важно понимать, что для качественной работы системы заземления необходимо, чтобы переходной сопротивление, возникающее между землей и заземляющий электродом, было невелико. Этого можно достигнуть благодаря большой площади контакта (для этого выполняют сварку крепко скрепленных друг с другом пластин), а также с помощью установки электродов в грунте ниже глубины его промерзания, поскольку в этом случае его удельное сопротивление резко увеличивается. С реализацией данной задачи отлично справляются вертикальные заземлители.

Сопротивление человеческого тела равняется нескольким сотням Ом, поэтому максимально допустимое сопротивление системы заземления не может составлять более 4 Ом.

Источник

Как земля может проводить ток и почему заземление всё-таки работает: разгадка секрета

Многие в курсе, что заземление это соединение корпусов приборов и других железок со специальной конструкцией , вкопанной в грунт. Оно призвано замкнуть опасное напряжение на ноль подстанции и не дать ему добраться до вашего тела.

Но как именно оно это делает? Конечно, земля это не изолятор — в ней есть жидкость и растворы разных веществ, способных проводить ток. Но расстояние от места заземления до, собственно, подстанции иногда измеряется десятками километров — как ток может дойти так далеко по такому плохому проводнику? Читайте дальше — мы всё вам расскажем !

Бесконечно большое сечение творит чудеса

Главный фактор , который обеспечивает работоспособность заземления — бесконечно большое сечение грунта. Представьте себе плохой проводник, например графит. Если сравнить его с медным проводником той же толщины, он проводит ток хуже в 800 (!) раз. А теперь, мысленно начнём увеличивать сечение графитового проводника. Если увеличивать толщину достаточно долго, графит не только будет проводить электричество не хуже меди, но и «переплюнет» её с запасом. Так же действует и заземление.

Когда электрический ток порождает движение ионов в растворе воды грунта, эти ионы по цепочке передают энергию дальше — причём во всех направлениях. Возникает эффект снежной лавины — чем дальше мы удаляемся от заземления, тем больше ионов становится вовлечено в процесс передачи энергии. Таким образом, даже на расстоянии в сотни километров, ток, «вкачанный» заземлением в почву, с гарантией достигнет подстанции источника.

Но есть один нюанс . Если площадь электрода, через который ток из провода передаётся в землю, будет недостаточной , этот электрод не сможет передать в почву весь ток и заземление будет неэффективным. Слова «сопротивление заземляющего устройства» говорят как раз об этом — о способности электродов заземления «вкачать» весь аварийный ток в грунт и передать его на подстанцию.

А земля, имеющая поперечное сечение, стремящееся к бесконечности, имеет сопротивление равное нулю. Ни много, ни мало.

Источник

Почему земля проводит ток и как работает заземление

Здравствуйте уважаемые подписчики и гости моего канала. Сегодня я хочу поговорить с вами о том, почему же земля проводит электрический ток, а главное почему работает заземление.

Что такое заземление и как оно работает

Итак, вы все прекрасно знаете, что заземление — это преднамеренное соединение металлических корпусов электроприборов или любой точки сети с заземляющим устройством. При этом в электротехнике благодаря заземлению обеспечивают защиту от опасного действия электрического тока путем снижения напряжения прикосновения до вполне безопасных уровней для человека.

Но возникает вполне логичный вопрос: «Так почему же земля является таким хорошим проводником?» Давайте разбираться.

За счет чего земля проводит ток

Безусловно, сама по себе земля — это не изолирующий материал, ведь в ней присутствуют различные жидкости и растворы солей, которые вполне способны проводить электрический ток.

Но такой проводник далеко не идеальный, а при этом все равно прекрасно работает и вот почему.

Бесконечно большое сечение равно нулевому сопротивлению

Давайте рассмотрим вот такую таблицу:

А теперь вспомним вот такую формулу расчета сопротивления:

Так вот, на самом деле нам абсолютно неважно какова длина и удельное сопротивление. Ведь площадь поперечного сечения земли настолько велика, что сопротивление можно считать равным нулю.

Для понимания давайте проведем сравнительный анализ, и возьмем из таблицы выше серебро и такой материал как графит.

Как вы уже поняли из таблицы, серебро гораздо лучше проводит электричество (за счет меньшего удельного сопротивления), чем графит. Но если мы увеличим площадь поперечного сечения графита в миллион раз, то уже сопротивление графита будет существенно ниже сопротивление серебра. Точно такой же эффект срабатывает и в случае с землей.

Вроде с нулевым сопротивлением земли разобрались, и, казалось бы, все просто замечательно, но есть один очень важный момент. Для того, чтобы опасный потенциал уходил именно через заземление, а не стал причиной поражения человека электрическим током, оно должно соответствовать целому ряду требований.

Особенности заземляющего устройства

Итак, для того, чтобы заземление работало так как нужно, оно должно обладать минимальным переходным сопротивлением, а это в свою очередь достигается за счет следующих факторов:

Должна быть обеспечена большая площадь контакта в местах соединения контура. То есть сварочный шов на пластинах должен быть не менее 10 см.
Всю систему электродов нужно обязательно закапывать ниже линии промерзания грунта.
Общее сопротивление заземляющего контура не должно превышать 4 Ом. Если при замерах специальными приборами данное условие не выполняется, тогда необходимо увеличить заземляющий контур, до достижения требуемых параметров.

Вот так заземление выполняет свою защитную функцию по причине того, что земля обладает бесконечно большим сечением. А так как ток протекает только по пути наименьшего сопротивления, то даже в случае пробоя изоляции у электроприбора, корпус которого заземлен, ничего страшного не случится, так как опасный потенциал уйдет через заземляющий контур в землю.

Понравилась статья, тогда ставим палец вверх, пишем комментарии и подписываемся. Спасибо за внимание!

Источник

Что такое проводник и диэлектрик?

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

показатель сопротивления;
показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Источник

Новинка – электролитическое заземление.

Доброго времени суток, дорогие подписчики и читатели моего канала!

Введение

Меня зовут Дмитрий и я электромонажник. Занимаюсь своим делом уже почти 6 лет. Недавно попалась мне на глаза реклама элетролитического заземления и я решил посмотреть, что за новинка такая и после этого поделится с вами этим. В статье напишу плюсы и минусы, принцип работы и последовательность монтажа такого вида заземления.

Принцип работы.

Основной частью этого заземлителя является пустотелый электрод, который имеет форму перевёрнутой буквы «L» или «П». Его закапывают в землю и наполняют специальным раствором. Затем заземлитель впитывает в себя воду из внешней среды через специальное отверстие, этим, увеличивая объем почвы с лучшей проводимостью, за счёт взаимодействия электролита с ней.

Плюсы и минусы электролитического заземления

При сравнении электролитического заземления с остальными стандартными контурами можно выделить немало достоинств. А именно:

Уменьшение объёма грунтовых работ из-за небольшой длины электрода (последний выглядит как труба с внутренним электролитом).
Легко и комфортно устанавливать.
Возможно установить без специальных навыков, не будучи профессионалом.
Электролит, находящийся в трубе, обеспечивает стабильный уровень реакций, поэтому они не проходят слишком быстро. По этой причине в грунте сохраняется непрерывный баланс.
Химические реакции препятствуют появлению агрессивных веществ, вызывающих ржавчину на элементах оборудования, сделанных из стали.
Срок эксплуатации оборудования увеличивается вплоть до 20 лет.

Имеющиеся минусы состоят в том, что электролитическое заземление можно использовать только в особых условиях, когда невозможно применять обычный контур. Также имеет место немалая стоимость оборудования в сравнении со стандартным агрегатом, хотя её компенсируют долговечное использование и простота установки.

Последовательность монтажа

Выкапывается траншея (глубина – 0,7 м, длина – примерно 22 м, ширина – 0,3 м).
До монтажа электрода на дне указанной траншеи должен находиться околоэлектродный заполнитель.
Монтаж электрода на дне осуществляется так – маленький фрагмент трубы, содержащий отверстие для заполнения, отводят вверх.
Оставшаяся часть заполнителя высыпается на уложенный электрод в траншею.
Монтаж колодца в верхней части трубы.
Заземляющийся проводник подсоединяется к трубе своим зажимом, а соединение изолируется спецлентой.
Вливание в отверстие для залива электрода воды в количестве примерно 20 л. Она ведёт к формированию электролита.
Подключение заземляющегося проводника к электрическому прибору и измерение сопротивления. При нормальных показаниях осуществляют отсоединение заземляющего проводника на тот срок, пока будут вестись работы. Это требуется для безопасности. При чрезмерно высоком сопротивлении необходимо его понизить.
Траншея засыпается, при этом над поверхностью почвы остаётся горловина электрода.
В конце проводник заземления подключается к электрическому устройству.

Где можно использовать

Использование электролитического заземления целесообразно в условиях вечномёрзлых, песчаных, а также каменистых почв с повышенным удельным сопротивлением, равным 300. 500 Ом*м. Применять спецтехнику и насыпной грунт не требуется. Ещё подобный тип заземления применяется на местах повышенной сложности, где нельзя монтировать заземляющиеся электроды на глубину, превышающую 1 м. Применение стандартных металлических электродов здесь не рекомендуется, поскольку тогда потребуется применять огромное количество заземлителей – до 100.

Вывод

В целом, это заземление имеет место быть так где плохая почва, и где добиться хорошего (низкого) сопротивления очень не просто. Не учитывая стоимость такого заземлителя и реагентов, он на мой взгляд очень не плох. Если считаете статью полезной, то ставьте оценку «нравится» и подписывайтесь на канал. А с дополнениями или вопросами в комментарии.

Источник