4.2.2 Електробезпечність

Електроустаткування машинного залу відноситься до установок напругою до 380/220 В. У приміщенні машинного залу основними технічними засобами, що забезпечують безпеку робіт, є:

- заземлення;

- занулення;

- відключення.

Захисним заземленням називається навмисна сполука неструмоведучих частин, що можуть випадково виявитися під напругою, із пристроєм, що заземлює.

Заземленню підлягають корпуса ЕОМ, трансформаторів, металеві оболонки кабелів і проводів, металеві огородження.

Для ділянки персональних комп'ютерів найбільш прийнятним варіантом є захисне заземлення, тому що корпуса комп'ютерів і периферії звичайно виконані не зі струмопровідних матеріалів, а також маються спеціальні клеми для підключення заземлення [23].

Для заземлюючих пристроїв насамперед повинні бути використані найпростіші заземлювачі:

• водопровідні труби, які знаходяться в ґрунті;

• металічні конструкції споруд, що мають надійне з’єднання з ґрунтом;

• металеві оболонки кабелів (виняток алюмінієві);

• обсадні труби артезіанських свердловин.

Забороняється в якості заземлювачів використовувати трубопроводи з горючими рідинами й газами, а також труби теплотрас.

Найпростіші заземлювачі повинні мати з’єднання з заземлюючою системою не менше ніж в двох різних місцях.

Штучні заземлювачі застосовують у вигляді вертикальних та горизонтальних електродів. Як вертикальні електроди використовують стальні труби діаметром 30-50 мм, кутову сталь розміром від 40*40 мм до 60*60 мм і стальні стержні діаметром 10-12 мм.

Мета розрахунку заземлення – встановити кількість вертикальних електродів, довжину з’єднувальної штиби.

Опір розтікання струму одного вертикального електроду:

(4.1)

де ρ – питомий опір ґрунту у місці розташування заземлювачів,

Ом∙м(табл.4.1);

l – довжина стержневого або трубчатого електрода, м;

d – діаметр стержневого або трубчатого електрода, м;

t – глибина розташування середини електрода від поверхні землі, м.

Таблиця 4.1

Наближені значення питомого опору ґрунтів

Грунт	Питомий опір при вологості 10-20% від маси ґрунту, Ом∙м
Глина	40
Суглинок	100
Пісок	700
Супісок	300
Торф	20
Чорнозем	20
Садова земля	40
Кам’янистий	800

В даному випадку розрахунок буде вестися з урахуванням того, що ґрунтом є садова земля. Таким чином питомий опір ґрунту ρ = 40 Ом∙м. Довжина стержневого електроду l = 2 м. Діаметр стержневого електроду d = 0,02 м. Глибина розташування середини електрода t = 1,5 м, .

Отже опір розтікання струму одного вертикального електроду складає:

= 3,183∙(ln(200)+0,5∙ln(2)) =18 Ом

Приймаючи до уваги, що пристрій має в собі напругу 220 В, то з таблиці 4.2, знаходимо, що R_доп = 4 Ом. З розрахунку видно що R_е > R_доп.

Таблиця 4.2

Опори захисних заземлювачів в електричних установках

Характеристика установки	Допустимий опір заземлювача Rдоп, Ом∙м
Установки з напругою вище 1000 В. Захисне заземлення в установках з великими струмами замикання на землю (IЗ > 500 А)	0,5
Установки з напругою до і вище 1000 В (IЗ < 500 А)	4
Установки з напругою тільки вище 1000 В і током замикання на землю IЗ < 500 А	10
Установки з напругою 380/220 В	4

Підрахуємо попередню кількість заземлювачів без урахування з’єднувальної штиби:

(4.2)

Коефіцієнт використання заземлювача η_е = 0,65, це при умові того, що відношення відстані між заземлювачами до їх довжини a = 1, а заземлювачі розміщені в ряд.

Таким чином кількість вертикальних електродів становить:

(4.3)

де η_е - коефіцієнт використання вертикальних електродів.

η_е = 0,65, при умові того, що відношення відстані між заземлювачами до їх довжини a = 1, а заземлювачі розміщені в ряд.

Знаючи кількість заземлювачів, знаходимо довжину з’єднувальної штиби:

Z = a∙n∙l = 1∙8∙2 = 16 м (4.4)

де t_o – відстань від верхньої точки стержневого або трубчастого заземлювача до поверхні землі: 0,5 ≤ t_o ≤ 1,0 м.

Опір розтікання струму з’єднувальної штиби без урахування екранування складає:

(4.5)

= 0,3978∙ln(51200) = 4,3146 ≈ 4,3 Ом

де b – ширина з’єднувальної штиби, м; як правило вона дорівнює діаметру електрода.

Визначаємо загальний опір заземлюючого пристрою R_з, який складається із опору вертикальних електродів та опору з’єднувальної штиби:

(4.5)

де η_ш - коефіцієнт використання з’єднувальної штиби (η_ш = 0,62).

Таким чином:

= 2,4 Ом

Отримане значення опору заземлюючого пристрою значно менше R_доп = 4 Ом.

Отже в результаті розрахунку отримано наступні параметри заземлюючого пристрою:

Довжина стержневого електроду l = 2 м.

Діаметр стержневого електроду d = 0,02 м.

Глибина розташування середини електрода t = 1,5 м.

Довжина з’єднувальної штиби Z = 16 м.

Кількість електродів n = 8.

Відстань від заземлювача до поверхні землі t_o = 0,5 м.

Ширина з’єднувальної штиби b = 0,02 м.

Електроди розміщені в ряд.

Опір заземлюючого пристрою R_з = 2,4 Ом.