Онлайн калькулятор расчёта модульно-штыревого заземления

Конструкция, формулы, характеристики штыревого заземления. Как достичь необходимого сопротивления заземляющего устройства при минимальных глубине и количестве вертикальных заземлителей. Правила монтажа и требования к контуру заземления

Заземление – это электрическое соединение какой-либо точки электрической сети с вкопанной в грунт металлической конструкцией, называемой заземлителем или заземляющим устройством.
Основной характеристикой заземлителя является сопротивление, определяющее способность системы к отводу в грунт опасного тока при аварийной ситуации, а также эффективность защиты человека от поражения током, а оборудования – от повреждения.
Величина данного сопротивления строго регламентирована для различных условий эксплуатации электрооборудования и напрямую зависит от удельного сопротивления грунта, конфигурации заземлителя и площади электрического контакта электродов с грунтом.

Для уменьшения объёма земляных работ при разработке заземления используют разные конструкции, но наиболее распространёнными из них являются штыревые заземления, у которых система состоит из одного или нескольких вбитых в землю металлических штырей, соединённых между собой горизонтальными проводящими шинами (Рис.1).

Рис.1 Конструкция модульно-штыревого заземления

Прежде чем перейти к описанию конструкции и формулам, определяющим свойства штыревой системы заземления, приведём калькулятор, позволяющий вычислить необходимую величину сопротивления заземляющего контура при оптималь ном количестве вертикальных штырей.

1. Онлайн калькулятор расчёта штыревого заземления

Тип объекта

Тип грунта

Климатическая зона

Длина штыря (м)

Диаметр штыря (см)

Количество штырей



  Сопротивление одного штыря

  Общее сопрот. заземления, R_общ

  R_общ не должно превышать

Если величина общего сопротивления заземления превышает необходимую (для данного типа объектов) величину, то следует увеличить либо длину заземлителей (штырей), либо их количество.

В калькуляторе использованы следующие формулы расчёта:

Сопротивление одиночного стержня рассчитывается по формуле:

$R = \frac{ρ_{эфф}}{2 π L} \cdot l n \frac{4 L}{d};$
где L — длина заземлителя (м), d — диаметр заземлителя (м), ρ_эфф — эффективное удельное сопротивление грунта с учётом климатической зоны (ρ_эфф = ρ*К_климат).

Общее сопротивление заземляющего устройства рассчитано по формуле:

$R_{общ} = \frac{R}{n ⋅ k_{исп}};$
где R — сопротивление одного заземлителя (штыря), n — количество штырей, K_исп — коэффициент использования проводимости электродов, который тем выше, чем дальше друг от друга расположены штыри. При расстояниях между заземлителями, равными длине штыря, и их количестве не более 5-ти – K_исп ≈ 0.78.

Важно: Любые теоретические расчёты заземления (в том числе представленный выше калькулятор) дают ориентировочные результаты. Точные параметры можно определить только измерениями после монтажа конструкции.

2. Правила монтажа и требования к контуру заземления

Монтаж заземления в частном доме – это относительно несложная операция, с которой можно справиться, если основательно к этому подготовиться и правильно всё рассчитать.

Рис.2 Монтаж заземления в частном доме

Для того чтобы контур заземления работал эффективно, он должен соответствовать определенным правилам:

Располагать внешний контур следует на расстоянии не менее одного метра и не более 10 метров от дома. Оптимальный вариант – два-четыре метра от фундамента.

В первую очередь следует провести разметку места расположения электродов.
Наиболее эффективной является схема, при которой штыри располагаются на расстоянии, равном двум длинам каждого из электродов. На практике же эти расстояния часто уменьшают до одной длины (но не менее).

Далее по разметке копаются каналы глубиной 0.7 метра, соединяющие места расположения электродов.

Штыри заземления (обычно длиной от 2 до 6 метров) вбиваются в землю.
Они зачастую изготавливаются из обычных стальных прутов или уголков, но предпочтение следует отдать более дорогим, но долговечным материалам, таким как: медь, а также оцинкованные, омеднённые и нержавеющие стали.
Минимальная глубина заглубления электродов – не менее 0,7...1 м ниже уровня промерзания грунта. Части электродов длиной 20...25 см должны оставаться над поверхностью каналов для их последующего электрического соединения.

Соединительные шины (перемычки) изготавливаются из металлов с высокой проводимостью (желательно, устойчивых к коррозии). Чаще других используются сталь или медь. Соединения элементов перемычек должны быть надежно закреплены сваркой, болтами или зажимами. Места соединения следует обработать специальными составами, исключающими проникновение влаги. Сечение шин выбирается: 40 мм² для меди и 150 мм² для стали. Распространено использование обычной стальной полосы 5*30 мм.

Шина от контура прокладывается под землей до распределительного щитка, после чего она выводится наружу и подключается к системе проводки с помощью болтового соединения.

После завершения всех работ необходимо измерить электрическое сопротивление системы заземления на предмет показателей, указанный в нормативных документах.

Есть "кустарный" способ грубой оценки качества заземления. Нужно взять обычную лампу мощностью в 100 Вт и подсоединить её одним полюсом к фазе, а другим к заземлению. Если лампа горит ровно и ярко, то контур собран качественно. Если свечение тусклое, то необходимо проверить качество контактов, либо правильность расчётов. Отсутствие света указывает на неисправность, допущенную при монтаже системы заземления.

Онлайн калькулятор расчёта штыревого заземления

Далее по разметке копаются каналы глубиной 0.7 метра, соединяющие места расположения электродов.

==================================================================