Die Erdung oder Erdung ist ein grundlegendes Thema für den korrekten Betrieb elektrischer Systeme und Geräte. Nur wenige Menschen verstehen diese Angelegenheit oder den Grund, warum sie verwendet wird.
Erdung ist ein riesiges Thema voller Standards, praktischer Regeln, Missverständnisse, Überraschungen und etwas Magie. Die Regeln für die Erdung sind ziemlich schwierig und manchmal unklar.,
Dieser einleitende Artikel beschreibt die Grundprinzipien der Erdung, gibt einen Überblick über die wichtigsten Erdungsanwendungen und legt die Grundlage für die Prüfung dieser Anwendungen vom ersten bis zum letzten.
Was ist Erdung?
In Analysen von Elektroinstallationen sehen Sie häufig die Begriffe Masse, geerdet und Erdung. Es gibt mehrere formale Definitionen dieser Begriffe in verschiedenen Standards und Codes. Wie der Name schon sagt, ist die Erdung jedoch eine Verbindung des elektrischen Systems, elektrischer Geräte und Metallgehäuse mit dem Boden., Es wird auch als Erdung bezeichnet, dh Verbindung zur Erde.
Obwohl nicht geerdete elektrische Systeme existieren-entweder weil sie durch Codes oder aus betrieblichen Gründen von der Erdung ausgenommen sind-sind die meisten Arrays auf die eine oder andere Weise geerdet.
Ist der Boden ein Stromleiter?
Obwohl nicht die beste, ja, der Boden ist ein elektrischer leiter. Es wird verwendet, um Fehlerströme, Signale und Radiowellen zu tragen.
Bodenwellenausbreitung ist besonders wichtig auf dem nieder-und mittelfrequenten Teil des Funkspektrums., Es gibt unterirdische niederfrequente Radioantennen, die in den frühen Tagen des 20. Diese elektrische Eigenschaft wird sichtbar, wenn Blitze zur Erde hin und her reisen.
Ground connection. Bild mit freundlicher Genehmigung von .
Es ist auch wichtig zu wissen, dass manchmal angenommen wird, dass die Erde als Leiter ein Potential von Null hat und bei vielen Spannungsmessungen als Referenz herangezogen wird.
Power system Erdung ist sehr wichtig, da die meisten Fehler betreffen Boden., Dann spielt es eine grundlegende Rolle beim Schutz seiner Komponenten sowie bei der Sicherheit für den Bediener. Es gibt eine Vielzahl von Erdungstechniken, die zum Festmachen eines elektrischen Systems am Boden verwendet werden. Schauen wir uns als nächstes jeden Typ an.
Systemerdung
Systemerdung bezieht sich auf die Grenze der definierten Werte, die die Spannung in jedem Teil des elektrischen Systems zur Masse hat. Es verbindet den stromführenden Punkt des elektrischen Systems mit dem Boden, d. H. Dem Neutralleiter von Transformatoren und rotierenden Geräten sowie Leitungen.,
Neutrale Erdung
Die Kunst und Wissenschaft der neutralen Erdung sind in dieser Analyse von größter Bedeutung. Eine Auswahl von Methoden zur Erdung des Neutralleiters in Transformatoren und rotierenden Geräten hat sich herausgestellt, um die Fehlerrate und vorübergehende Störungen zu steuern und die Kontinuität des Betriebs zu verbessern., Die wichtigsten Arten der neutralen Erdung sind:
- Nicht geerdet: Die Erdung erfolgt nicht absichtlich, aber das System ist aufgrund seiner natürlichen Kapazität zum Boden geerdet
- Durch Impedanz
- Widerstand — hoher Widerstand, niedriger Widerstand
- Reaktanz-hohe Reaktanz, Resonanz (auch hohe Reaktanz), niedrige Reaktanz
- Fest (effektiv)
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Die meisten neutralen erdung ist solide. Bei diesem Verfahren wird der Neutralleiter am Massepotential gehalten, mit den folgenden Vorteilen:
- Begrenzt die Spannung, die an die Geräteisolierung angelegt wird., Es sei daran erinnert, dass die in der Isolierung verwendeten Materialien der angelegten Spannung standhalten müssen;
- Begrenzt die Systemspannung auf Erd-oder Gerätegehäuse unter normalen und Fehlerbedingungen, wodurch die Sicherheit des Personals erhöht wird;
- Minimiert mögliche vorübergehende Überspannungen;
- Sorgt für eine Quelle der Erdungsstromübertragung und ermöglicht eine schnelle Fehlerbeseitigung.
Andere Erdungsmethoden
Andere Erdungsmethoden werden manchmal in Systemen 600 V und darunter verwendet.,
- Leitungserdung
- Zig-zag Erdungstransformator
- Ecke des Deltas
- Mittelphasenerdung
Ausrüstung und Sicherheitserdung
Personen müssen geschützt werden, da eine geringe Menge Strom, die durch den Körper zirkuliert, große Schäden oder den Tod verursachen kann.
Geräteerdung verbindet alle nicht stromführenden Metallteile des Verdrahtungssystems oder Geräts mit der Erde., Beispiele hierfür sind der Schrank der Serviceausrüstung, die Rahmen von Transformatoren und Motoren, die Metallleitung und-boxen, die Metallabschirmung von abgeschirmten Kabeln, Masten, Türmen und mehr.
Die Erdung von Geräten begrenzt die Spannung zwischen nicht stromführenden Teilen und zwischen diesen Teilen und der Erde auf einen sicheren Wert, wodurch der Schutz erhöht wird. Es ermöglicht auch eine schnelle Fehlerbereinigung.
Zum Schutz von Mensch und Tier in der Umgebung werden zudem Kraftwerke und Umspannwerke auf Erdungsmatten errichtet. Diese Praxis minimiert elektrische Schock Potenziale.,
Erdung der Ausrüstung. Bild mit freundlicher Genehmigung von .
Bonding-Ausrüstung zur Einhaltung der Sicherheitsstandards
Bonding besteht aus der Verbindung aller nicht stromführenden Metallteile der Anlage, um elektrische Kontinuität und Leitfähigkeit zu gewährleisten. Auf diese Weise befinden sich Metallstücke auf einem gemeinsamen und minimalen Potential über dem Boden. Codes erfordern eine Bindung in geerdeten und nicht geerdeten Arrays.,
Diese Verbindung verhält sich wie ein niederohmiger Pfad, der Erdungsstrom sicher leitet und den schnellen Betrieb von Überstromschutzvorrichtungen auf einem geerdeten System sowie den Betrieb von Erdungsfehlerdetektoren auf hochohmigen geerdeten und auf nicht geerdeten Systemen unterstützt.
Codes befassen sich auch mit der Verklebung von Metallbauteilen (nicht elektrisch), die versehentlich erregt werden können.
Schutz vor statischer Elektrizität Mit statischer Erdung
Der Zweck der Steuerung statischer Ladungen besteht darin, Personen und Eigentum zu schützen.,
Die Reibung zwischen zwei Oberflächen von Isoliermaterialien kann dazu führen, dass Elektronen von einer Oberfläche zur anderen übertragen werden, wodurch eine Potentialdifferenz von Tausenden von Volt entsteht. Diese Potentialdifferenz kann statische Funken verursachen, die eine Quelle von Bränden und Explosionen sind.
Elektronische Komponenten und Geräte sind nicht in der Lage, der momentanen Leistung standzuhalten, die durch statische erzeugt wird. Es gibt verschiedene Methoden zum Schutz vor den Gefahren statischer Elektrizität, Erdung und Verklebung sind zwei davon.,
Statische Erdung bietet eine niederohmige Erdungsverbindung, die die statische Stromerzeugung mildert. Diese Praxis verhindert Funken zwischen den Körpern.
Gefährliche Stellen sind für die Erdung besonders wichtig, da sie brennbare oder zündbare Materialien haben können und durch statische Funken verursachte Funken die Atmosphäre entzünden können.
Die elektrostatische Induktion kann auch der Ursprung vorübergehender Zustände sein, die unbeabsichtigte Ereignisse in benachbarten Schaltkreisen auslösen und falsche Relaisoperationen, Stolpern von Leistungsschaltern oder falsche Signale in Steuerkreisen erzeugen, um nur einige zu nennen.,
Blitzschutz Erdung
Der Blitzschutz spielt eine Schlüsselrolle bei der Konstruktion und dem Betrieb von Stromversorgungssystemen. In Gebieten mit häufigen Stürmen ist Blitz die häufigste Ursache für Ausfälle und Schäden.
Ein Blitzschutzsystem fängt Blitze ab oder leitet sie um und bietet einen bestimmten Weg, um die Überspannungen sicher zum Boden zu leiten, indem Abwärtsleiter an Erdungselektroden angeschlossen werden. So hilft es, katastrophale Ereignisse wie Brände, Verletzungen und Todesfälle zu verhindern.,
Der Blitzschutz spielt eine Schlüsselrolle bei der Konstruktion und dem Betrieb von Stromversorgungssystemen. Bild mit freundlicher Genehmigung von .
Zusätzlich zu elektrischen Stromversorgungssystemen erfordern hohe Strukturen wie Schornsteine, Tanks, Türme und Gebäude möglicherweise Blitzschutzsysteme, obwohl nicht alle Objekte oder Strukturen an einem bestimmten Ort diese benötigen. Auch hier sind gefährliche Orte wichtig, da Blitz Funken erzeugt und das Risiko von Bränden und Explosionen hoch ist.,
Denken Sie daran, dass es unmöglich ist, 100% einer Struktur vor direkten Stößen zu schützen, außer indem Sie sie vollständig mit Metall einkapseln.
In Bezug auf Übertragungssysteme kann ein gut entwickeltes Erdungsdrahtsystem die Ausfallrate erheblich reduzieren, da es die Phasenleiter abschirmt, indem es die direkten Auswirkungen von Blitzeinschlägen empfängt.
Schutz vor blitzbedingten Überspannungen
Vorübergehende Überspannungen sind tägliche Ereignisse in elektrischen Stromversorgungssystemen. Das Schalten ist ihr Hauptinitiator, aber Schaltstöße sind relativ einfach zu handhaben., Blitzstöße sind jedoch am schwersten und am schwierigsten zu bewältigen. Sie können die Systemspannung auf ein Vielfaches der Nennspannung erhöhen. Wenn das Gerät im Stromnetz nicht gegen Blitzstöße geschützt ist, treten erhebliche Schäden auf.
Überlaufende Erdungskabel verringern neben der Abschirmung vor direkten Blitzschlägen die Auswirkungen induzierter Überspannungen.
Ebenso sind Überspannungsableiter im Shunt über die elektrischen Geräte angeschlossen, um Transienten zum Boden abzulenken.,
Erdungstechniken zum Schutz elektronischer Geräte
Computer, Kommunikationssysteme, Instrumentierung und Steuergeräte erfordern eine ordnungsgemäße Erdung für den korrekten Betrieb. Meistens ist die Sicherheitserdung von Geräten für elektronische Geräte die gleiche wie für jede andere Art von Gerät.
Kontrollraum. Bild mit freundlicher Genehmigung von Unsplash.,
Gelegentlich werden spezielle Erdungstechniken, die sich von herkömmlichen sicheren Erdungspraktiken unterscheiden, auf elektronische Geräte angewendet, aber es muss darauf geachtet werden, dass diese Techniken zu unsicheren Praktiken führen.
Einige elektrische Verteilungssysteme für elektronische Geräte wurden fälschlicherweise installiert, um die Menge an elektrischem Rauschen im Erdungssystem zu minimieren. Diese Anlagen entsprechen jedoch nicht den Regeln des National Electrical Code (NEC) und gefährden die Sicherheit des Personals.,
Der Schutz von Datenkreisen vor Störungen oder Beschädigungen beinhaltet nicht immer eine Erdung, obwohl eine gute Erdung diesen Schutz erleichtert.
Eine Überprüfung der Erdungstechniken und-anwendungen
Eine der wichtigsten, aber am wenigsten verstandenen Überlegungen beim Entwurf elektrischer Systeme ist die Erdung.
Die Erdung besteht aus einer niederohmigen Verbindung zur Erde. Der Boden ist ein schlechter Leiter, aber gut genug für diesen Zweck.,
Die Erdung spielt eine Schlüsselrolle für den korrekten Betrieb der elektrischen Systeme, entweder der Stromversorgung oder der Elektronik, sowie für den Schutz von Menschen.
- Systemerdung hilft, Bodenfehler zu erkennen und zu beseitigen.
- Ausrüstung erdung bietet eine rückkehr pfad für boden-fehler strom.
- Bindung hält elektrische Kontinuität und leitfähigkeit.
- Statische Erdung verhindert den Aufbau statischer Elektrizität und verringert die Wahrscheinlichkeit von Bränden oder Explosionen, bei denen gefährliche Materialien gehandhabt werden.,
- Die Blitzschutzerdung schützt Strukturen und Geräte vor direkten Einschlägen.
- Oberirdische Erdungskabel und Überspannungsableiter, die an Masse angeschlossen sind, können gefährliche Systemüberspannungen auf sichere Werte begrenzen.
Grundsätzlich ist die Erdung eines elektronischen Systems die gleiche wie die Erdung eines elektrischen Systems. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass spezielle Erdungstechniken keine gefährlichen Bedingungen erzeugen.