Maandustakistuse mõõtmine: praktiliste mõõtmismeetodite ülevaade

Maandust kasutatakse erinevate elektrisüsteemide projektide elluviimisel. Mõistet “maandus” käsitletakse skemaatiliselt elektriahela lõigu ühendamisena maapinna potentsiaaliga.

Maanduskontuur sisaldab juhet ja elektroodi, mis on sügavale pinnasesse paigaldatud. Elektrotehnilises praktikas on traditsiooniliseks toiminguks maandustakistuse mõõtmine alles käivitatavate ja juba ekspluateeritavate võrkude puhul. Me räägime, kuidas ja mil viisil seda olulist toimingut teostatakse.

Milleks on mõõtmised vajalikud?

Allpool loetletud ülesannete suurepärane lahendus saavutatakse ideaalse nulltakistusega maandusahelas:

1. Vältida pinge tekkimist tehnoloogiliste masinate korpusel.
2. Saavutada elektriseadmete tõhus tugipotentsiaal.
3. Täielikult kõrvaldada staatilised voolud.

Elektrotehniline kogemus näitab aga: tulemust ideaalse nullini on võimatu saavutada.

Vajalike mõõtmiste teostamise protseduur seadmega maandusriba takistuse määramiseks. Selliseid protseduure teostatakse graafiku alusel, mille kinnitab hooldusorganisatsiooni juhtkond.

Igal juhul annab maandatud elektrood mingisuguse takistuse.

Takistuse konkreetse suuruse määravad:

• elektroodi takistus kokkupuutepunktis juhtiva ribaga;
• kontaktpiirkond maanduselektroodi ja pinnase vahel;
• pinnase struktuur, mis annab erineva takistuse.

Maanduskontuuri takistuse mõõtmise praktika märgib, et kahte esimest tegurit võib täiesti ignoreerida, kuid mõistlike tingimuste täitmisel:

1. Maanduselektrood on valmistatud kõrge elektrijuhtivusega metallist.
2. Elektroodi varda keha on hoolikalt puhastatud ja tihedalt pinnasesse istutatud.

Jääb kolmas tegur – pinnase takistuspind. Seda peetakse peamiseks arvutusdetaliks maanduskontuuri takistuse mõõtmisel.

Arvutatakse aga tänu valemile:

R = pL / A,

kus: p – pinnase eritakistus, L – tingimuslik sügavus, A – tööpind.

Maja/korteri omanike kaitsmiseks peavad kõik võimsad koduelektriseadmed olema varustatud maandusega:

Takistuse testimisel kontrollitakse iga maandusliini eraldi. Takistus maanduselemendi ja iga mittevoolujuhtiva elektriseadme osa vahel, mis võib sattuda pinge alla, peab olema väiksem kui 0,1 oomi.

Ülevaade mõõtmisviisidest

On mitu varianti takistuse mõõtmiseks maandusahela, millest igaüks võimaldab üsna täpselt määrata soovitud suurust.

3-punktine määramissüsteem

Näiteks kasutatakse sageli 3-punkti skeemi meetodit, mis põhineb potentsiaali languse efektile.

Niinimetatud kolmepunktisüsteemi graafiline skeem, mida kasutatakse üsna sageli, kui on vaja mõõta maandusahela takistuse väärtust.

Mõõtmised tehakse kolme põhisammuga:

1. Pinge mõõtmine elektroodil E1 ja sondil E2.
2. Voolutugevuse mõõtmine elektroodil E1 ja sondil E3.
3. Maanduselektroodi takistuse arvutamine (valemiga R = E / I).

Selle meetodi korral sõltub mõõtmiste täpsus loogiliselt sondi E3 paigalduskohast. Soovitatav on see paigaldada pinnasesse kaugusele – optimaalselt väljapoole nn ESR (elektroodide efektiivne takistus) piirkonda E1 ja E2.

Mõõtmised tehnoloogia «62%» järgi

Kui maanduselektroodi paigutamiseks mõeldud pinnase struktuur on homogeense sisuga, lubab «62%» meetod maandusahelate takistuse määramiseks head tulemuslikkust.

Mõõtmistehnoloogia skeem huvitava nimetusega «62%». Nimetus tuleneb aga optimaalsest elektroodide vahekaugusest, mille juures saavutatakse vastuvõetav tulemus.

Meetod sobib skeemidele, millel on ainult üks maanduselektrood. Näitude täpsus tuleneb siin võimalusest paigutada töösondid maanduselektroodi suhtes sirgjoonelisele lõigule.

Kontrollsondide paigalduspunktid

Lihtsustatud kahepunktimeetod

Selle mõõtmismeetodi kasutamine nõuab lisaks uuritavale maandusele veel üht kvaliteetset maandust. Meetod on asjakohane tihedalt asustatud aladel, kus sageli pole võimalust abistavate tööelektroodidega laialt opereerida.

Lihtsustatud mõõtmismeetodit teostatakse kahepunkti skeemi järgi. Sellise tehnoloogia korral on vaja vähem manipuleerimist seadmete ja arvutustega, kuid arvutuste täpsus on madal.

Kahepunkti mõõtmise meetod erineb selle poolest, et see kuvab tulemuse korraga kahe järjestikku ühendatud maandusseadme kohta. See selgitab nõudeid teise maanduse kõrgele kvaliteedile, et selle takistust ei peaks arvestama.

Arvutuste teostamiseks mõõdetakse ka maandussiini takistust. Saadud tulemus lahutatakse üldmõõtmiste tulemustest.

Selle meetodi täpsus jätab soovida võrreldes kahe eelmainitud meetodiga. Siin mängib olulist rolli vahekaugus maanduselektroodi, mille takistust mõõdetakse, ja teise maanduse vahel. Standardselt sellist meetodit ei kasutata. See on omamoodi alternatiiv, kui muid mõõtmismeetodeid ei saa kasutada.

Täpsed mõõtmised nelja punkti järgi

Enamiku takistuste mõõtmise variantide puhul peetakse kõige optimaalsemaks meetodiks lisaks 2- ja 3-punkti meetoditele 4-punkti tehnoloogiat. Sellise mõõtmistehnoloogiaga on varustatud seadmed nagu tester 4500 seeria. Meetodi nimetusest lähtudes paigutatakse tööplatsile ühte liini ja võrdsetele kaugustele neli tööelektroodi.

Sellise neljapunktilise skeemi järgi teostatakse kõige täpsemad mõõtmised. Kasutatakse kaasaegset aparatuuri ja on võimalik töid teha ilma maandusahelat lahti ühendamata.

Seadme voolugeneraator ühendatakse äärmistele elektroodidele, mille tulemusel voolab nende vahel teadaoleva väärtusega vool. Seadme teistele klemmidele on ühendatud kaks sisemist tööelektroodi.

Nendel klemmidel on pingelanguse väärtus. Lõpptulemus mõõtmistel on maandustakistus (oomides), mille väärtust seade kuvab ekraanil.

Seeria 4500 seadmeid kasutatakse sageli puutepinge mõõtmiseks. Seade tekitab spetsiaalse mooduli abil maasse väikese suurusega pinge – kaablikahjustuse simuleerimine.

Samaaegselt näidatakse seadme skaalal maandusahelas voolavat voolu. Ekraanil olevaid näitu võetakse aluseks ja korrutatakse eeldatava maandusvoolu suurusega. Sel moel arvutatakse puutepinge.

Elektriseadmete ja maandusliinide seisukorra kontrollimise meetmete rakendamine. Tööks kasutatakse mõõteseadet tüüp 4500.

Näiteks on kahjustuse lõigul eeldatava voolu maksimaalne väärtus 4000 A. Seadme ekraanil näidatakse väärtust 0,100. Siis on puutepinge suuruseks 400 V (4000*0,100).

Mõõtmine seadmega S.A6415 (6410, 6412, 6415)

Selle meetodi unikaalsus – võimalus teostada mõõtmisi ilma maandusahelat lahti ühendamata. Samuti tuleb rõhutada eelist, et maandusseadme kogutakistust saab mõõta meetodiga, mis lisab maandusahelasse kõigi ühenduste takistuskomponendi.

Tööpõhimõte on ligikaudu järgmine:

1. Spetsiaalne trafo tekitab vooluahelas voolu.
2. Vool voolab moodustatud kontuuris.
3. Sünkroondetektori abil registreeritakse mõõdetav signaal.
4. Saadud signaal muundatakse ADC-s.
5. Tulemus kuvatakse LCD-ekraanil.

Seade on varustatud mooduliga (selektiivvõimendi), tänu millele puhastatakse kasulik signaal tõhusalt erinevatest häiretest – madal- ja kõrgsageduslikest müradest. Klambrite harud moodustavad nende ühendatud olekus ergastatava kontuuri, mis hõlmab maandusjuhti.

Mõõtmisjuhend seadmega S.A6415

Tegevuste järjekord seeria S.A6415 seadmega töötamisel on selgelt kirjeldatud selle unikaalse seadmega kaasasolevas juhendis.

Unikaalne mõõteseade – klambrid, tänu millele on suhteliselt lihtne mõõta maanduskontuuri takistust erinevates tingimustes.

Näiteks on vaja mõõta mõne elektrimooduli (trafo, elektriarvesti jms) maandustakistust.

Tegevuste järjekord:

1. Avada juurdepääs maandussiinile, eemaldades kaitsekesta.
2. Haarata klambritega maandusjuht (siin või otse elektrood).
3. Valida mõõtmisrežiim «A» (voolu mõõtmine).

Seadme maksimaalne vooluväärtus on 30 A, seega selle väärtuse ületamisel ei tohi mõõtmist teostada. Tuleb seade eemaldada ja korrata mõõtmiskatset teises punktis.

Mõõtmiste teostamise protsess mõõteseadmete tüüpidega S.A6415 ja 3770. Mõõtmistulemused registreeritakse tabelis ja neid võrreldakse järgmisel tehnohooldusel.

Kui skaalal saadud voolu väärtus jääb lubatud vahemikku, saab jätkata tööd, lülitades seadme takistuse mõõtmisele «?».

Ekraanil kuvatav tulemus näitab takistuse koguväärtust, sealhulgas:

• maanduselektroodi ja maandussiini;
• neutraali ja maanduselektroodi kontakt;
• ühenduste kontakt liinil neutraali ja maanduselektroodi vahel.

Kui töötate tangidega, tuleb meeles pidada: seadme ülehinnatud maandustakistuse näidud on tavaliselt tingitud maanduselektroodi halvast kontaktist pinnasega.

Samuti võib kõrge takistuse põhjuseks olla katkine voolu juhtiv siin. Kõrged takistusnäidud juhtmete ühenduskohtades (liitmistes) võivad samuti mõjutada seadme näite.

Üldised soovitused maandustakistuse mõõtmiseks

Enne maandusahela ehitamist, näiteks gaasikatla jaoks, tuleb hankida täpsed andmed selle kohta, millistesse pinnastesse maanduselektrood paigaldatakse. Sageli soovitatakse pinnase “p” väärtuste määramiseks kasutada olemasolevaid tabeleid.

Kuid see tabelite variant annab ainult orienteerivad andmed. Seetõttu ei tasu neile loota. Pinnase takistuse tegelikud väärtused võivad erineda kordades.

Variant #1: ühekihiline pinnas

Kui pinnas on homogeense koostisega, mõõdetakse selle eritakistust «proovielektroodi» meetodil.

Homogeense pinnase struktuur. Sellistes tingimustes on takistuse mõõtmine ja arvutamine oluliselt lihtsam kui sama töö tegemine mitmekihilistel pinnastel.

Meetod hõlmab teatud protseduuri läbiviimist kahes etapis:

1. Võetakse varras kontrollandur, mille pikkus on veidi suurem kui projekteeritud paigaldussügavus.
2. Sukeldatakse andur maasse rangelt vertikaalselt projekteeritud paigaldussügavusele.
3. Maapinnast kõrgemale jäävat otsa kasutatakse levitustakistuse (Rr) mõõtmiseks.
4. Määratakse pinnase eritakistus valemiga p = Rr * Ψ.

Soovitav on korrata protseduuri mitu korda töövälja erinevates punktides. Alternatiivsed mõõtmised aitavad saavutada täpseid pinnasetakistuse mõõtmistulemusi.

Variant #2: mitmekihiline pinnas

Sellises olukorras teostatakse pinnase eritakistuse mõõtmine astmelise sondimeetodiga. See tähendab, et kontrollandur sukeldatakse töösügavusele astmete kaupa ja iga astme asendis teostatakse eritakistuse mõõtmised. Keskmise pinnase eritakistuse arvutused tehakse iga üksiku mõõtmise valemite abil.

Mitmekihiline pinnas. Sellistes tingimustes tuleb arvutada iga üksiku kihi takistus. Mitmekihiliste pinnaste arvutused nõuavad rohkem tööd.

Seejärel, lähtudes piirkonna kliimaomadustest, leitakse väärtused hooajalistele muutustele. Sel viisil (üsna keerulisel) saadakse ülemiste kihtide USG arvutuslikud väärtused. Allpool asuvaid kihte käsitletakse kui neid, mis ei ole hooajalistele muutustele alluvad, ning seetõttu piirdub nende arvutus mõnevõrra lihtsustatud mõõtmise ja arvutamisega.

Tööde teostamise nõuded

Selliseid töid teostavad loomulikult kvalifitseeritud personal, kes esindab spetsialiseerunud organisatsioone. Näiteks elamute toitekilpide ekspluatatsiooni eest vastutavad tavaliselt kommunaalteenistused. Nendes punktides mõõtmiste teostamine on lubatud ainult nende teenistuste poole pöördumise kaudu.

Elektrilülitused kuuluvad ohtlike süsteemide hulka. Vaatamata sellele, et kodumajapidamise kommunikatsioonid on ette nähtud pingele alla 1000 V, on see pinge inimesele surmav. Elektri seadmete käsitsemisel tuleb järgida kõiki vajalikke ohutusmeetmeid. Tavainimesele on sellised meetmed sageli lihtsalt tundmatud.

Linna korteris asuva vanni maanduse rajamise eripäradega tutvustab järgmine artikkel, mis sisaldab reegleid ja juhendit töö teostamiseks.

Järeldused ja kasulik video teemal

Mõõtmiste teostamine praktikas seadme abil:

Maandustakistuse kontrollimisega seotud tööde teostamine on kohustuslik, sõltumata elektriskeemi keerukusest ja objekti kategooriast, kus elektriseadmed paigaldatakse või on paigaldatud ja mida kasutatakse. Paljud spetsialiseerunud organisatsioonid on valmis selliseid teenuseid pakkuma.

Palun jätke kommentaarid allpool asuvasse plokki. On võimalik, et teate lihtsat ja tõhusat viisi maanduskontuuride takistuse mõõtmiseks, mida artiklis ei ole toodud. Esitage küsimusi, jagage kasulikku teavet ja teemakohaseid fotosid.