Безопасные 220В: заземление в частном доме своими руками без хлопот

Что дает заземление

Защитное заземление необходимо для обеспечения электробезопасности в доме. Правильно выполненное, появлении тока утечки оно ведет к немедленному срабатыванию УЗО (повреждение электроизоляции или при прикосновение к токоведущим частям). Это — главная и основная задача этой системы.

Вторая функция заземления — обеспечение нормальной работы электрооборудования. Для некоторых электроприборов наличия защитного провода в розетке (если он есть) недостаточно. Необходимо подключение к заземляющей шине напрямую. Для этого обычно есть специальные зажимы на корпусе. Если говорить о бытовой технике, то это микроволновая печь, духовка и стиральная машина.

Мало кто знает, но микроволновка без прямого подключения к «земле» во время работы может существенно фонить, прием уровень излучения может быть опасным для жизни. В некоторых моделях на задней стенке можно увидеть специальную клемму, хотя в инструкции обычно только одна фраза: «необходимо заземление» без уточнения как именно его желательно сделать.

При прикосновении мокрыми руками к корпусу стиральной машины часто ощущается пощипывание. Оно неопасно, но неприятно. Избавиться можно подключив «землю» напрямую на корпус. В случае с духовкой ситуация аналогична. Даже если она не «щиплет», прямое подключение более безопасно, так как проводка внутри установки работает в очень тяжелых условиях.

С компьютерами дело обстоит еще интереснее. Подключив напрямую «земляной» провод к корпусу, вы можете разы поднять скорость работы Интернета и свести к минимуму количество «зависаний». Вот так просто из-за наличия прямого соединения с заземляющей шиной.

Суть системы – обеспечить электрическому заряду кратчайший путь для разрядки в грунт. Согласно законам физики, он будет искать проводник, обладающий минимальным сопротивлением. И контур, о котором пойдет речь далее, является именно таким. И даже если «доза» будет настолько велика, что заземлитель не сможет отвести ее полностью, через человеческое тело пройдет лишь малая часть, которая не причинит вреда. Разве что, возможно, вы почувствуете легкую кратковременную дрожь.

Согласно ГОСТ, СНиП и ПУЭ каждое жилое сооружение в обязательном порядке оснащается такой системой защиты от замыкания и блуждающих токов. В нормативных документах в частности говорится, что заземление для дома монтируется, если проектная напряжение в цепи электроснабжения с переменным током от 100 В превышает отметку в 40 Вт. Еще одной задачей, которая решается при помощи заземлителя, является обеспечение пожарной безопасности. В результате замыканий часто происходит возгорание, затем пожар, и тогда затраты на восстановление (если таковое возможно) несоизмеримо больше со стоимостью монтажа контура заземления.

Если недалеко находится мощный излучатель, помехи при использовании телефона, телевизора, компьютера, радиоприемника неизбежны. Но если защитить здание, принимаемый сигнал всегда будет отличным. Но только не путайте эту систему с громоотводом. В последнем случае целевое назначение одно – отвод разряда молнии. При замыкании молниеотвод никак не сможет защитить людей от поражения, а приборы от перегорания. Однако общий принцип действия в обоих случаях идентичен. При монтаже ни в коем случае не соединяют контуры громоотвода в доме с заземлением. Каждая из систем работает независимо. Тогда в случае попадания молнии скачка напряжения не случится. Если же случится эффект индукции, заземлитель «выведет» ток из цепи, чем обеспечит безопасность. Причем у каждой системы безопасности есть подземная часть. Она может быть общей только при достаточном сечении. Разводка всегда обособленная. Наличие одного средства защиты не исключает необходимость установки другой.

Правила, нормы и базовые требования ПУЭ

Настало время познакомиться с основными требованиями к системам заземления в частных домах. Главный параметр — сопротивление контура, которое определяет надежность и эффективность системы.

Чем меньше сопротивление заземляющих устройств — тем выше их надежность.

Закон Ома гласит — сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Таким образом чем меньше сопротивлении, тем больше вероятность срабатывания заземляющего контура.

Для большинства жилых домов с электросетями 380В и 220В, сопротивление не должно превышать 30 Ом. При этом если дом оснащен газовым котлом, то сопротивление не должно превышать уже 10 Ом.

Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ) определяют, что каждый жилой объект в черте города обязан оснащаться специальными мерами защиты от опасных напряжений. Речь идет именно о металлических контурах заземления, которые гарантируют защиту проживающих от поражения током.

Глава 1.7, часть 1, пункт 1.7.72 ПЭУ гласит — размеры металлических элементов подбираются с учетом окончательного показателя сопротивления (упоминалось выше), при этом параметры каждого элемента конструкции могут отличаться по своим характеристикам.

Минимальные требования к размерам всё же жестко определены:

Соединительная полоса — не менее 12×4 мм (сечение не менее 48 кв.мм).
Штыри (металлический уголок) — толщина металла не менее 4 мм.
Круглые арматурные штыри — площадь сечения не менее 10 кв.мм.
Металлические трубы — толщина стенки не менее 3,5 мм.

На первый взгляд вся эта информация может показаться слишком сложной и даже ненужной. Тем не менее данные о характеристиках заземляющего контура и используемом на участке оборудовании позволит защитить жильцов и животных, предотвратив перегрузку сетей.

Напряжение прикосновения и напряжение шага

Если человек касается корпуса рассматриваемого в примере электроприбора, он имеет большее сопротивление, чем часть земли, на которой он стоит, и ток по нему идёт небольшой. Но он стоит на земле в зоне растекания тока короткого замыкания. А это значит, что присутствует какое-то напряжение между контактирующими частями тела. Не всегда это руки и ноги, но и рассмотрения этого частного случая достаточно для понимания процесса. Напряжение, действующее на человека через эти точки – напряжение прикосновения.

Для него существуют определённые нормы. Его стремятся уменьшить на сколько возможно, поэтому расчётным путём достигаются допустимые параметры для заземляющего устройства.

Для простоты возьмём только один заземлитель, рассмотрим, что происходит непосредственно на земле. Чем больше удаление от заземляющего электрода, тем меньше напряжение, потенциал относительно удалённой точки, где он равен 0. Непосредственно у самого заземляющего электрода он максимально возможный. Если абстрактно соединить точки с одинаковым потенциалом, образуются так называемые эквипотенциальные линии – окружности. Очевидно, что приближаясь к заземлителю, который проводит ток короткого замыкания, на каком-то удалении человек между ступнями получает какое-то напряжение – разность потенциалов от положения ступней. Это напряжение шага.

Конечно, в электроустановках где стремятся ток замыкания на землю как можно скорее отключить это напряжение не является слишком опасным, даже если оно будет существовать какие-то секунды, человек возможно и получит какие-то неприятные ощущения, но только и всего.

В иных электроустановках, где ток замыкания на землю может существовать длительное время, на это тоже обращают особое внимание. Кстати, шаговое напряжение – термин, который активно используют в электробезопасности в части приближения к токоведущим частям, замыкающимся с землёй в открытых и закрытых распределительных устройствах

И существует допустимое расстояние приближения к этим устройствам – 4 м для закрытых и 8 для открытых. Они связаны с тем, как ток замыкания на землю растекается по земле.

Напряжения прикосновения и шага стремятся сделать минимальными, чтобы не пострадал человек. Для этого и получены, опубликованы в ПУЭ нормы – для практического применения.

А когда от подстанции отходит воздушная линия, то через определённые расстояния для обеспечения тока короткого замыкания, достаточного для срабатывания защиты, на опорах устраиваются повторные заземляющие устройства.

На вводе в бытовые здания: дома, коттеджи, также устраивается контур заземления, который тоже является повторным. Как только его подключили померять его индивидуальные параметры невозможно – он становится составной частью всей системы.

Конечно частника интересует только его «собственный» контур, точнее, как сделать заземление в доме. Чтоб оно было эффективным, а силы и средства небыли потрачены впустую. значение сопротивления повторного заземляющего устройства для частного дома тоже, как и для всех остальных. Это 15, 30, 60 ом соответственно напряжениям 660, 380, 220 В. источника трёхфазного тока или 380, 220, 127 В. источника однофазного тока

И неважно, что зачастую это бывает однофазное напряжение 220в – 30 Ом, когда контур не подключен, 10 Ом у подключенного в сеть устройства заземления

Однако может выясниться, что при некоторых условиях экономическая составляющая расчётного заземления зашкаливает разумные пределы. Например, удельное сопротивление грунта настолько велико, что даже многократное увеличение числа заземляющих электродов не приносит желаемый результат. Поэтому при удельном сопротивлении грунта более 100 Ом на метр, норму для устройства заземления можно превышать, но не более чем в 10 раз.

Устройство заземления своими руками: поэтапная инструкция

Если Вы задаетесь вопросом: «как сделать заземление на даче?», то для выполнения данного процесса потребуется следующий инструмент:

сварочный аппарат или инвертер для сварки металлопроката и вывода контура на фундамент здания;
угловая шлифмашинка (болгарка) для разрезания металла на заданные куски;
гаечные глючи для болтов с гайками М12 или М14;
штыковая и подборная лопаты для рытья и закапывания траншей;
кувалда для вбивания электродов в землю;
перфоратор для разбивания камней, которые могут встречаться при рытье траншей.

Чтоб правильно и согласно нормативным требованиям выполнить контур заземления в частном доме нам потребуются следующие материалы:

Уголок 50х50х5 — 9 м (3 отрезка по 3 метра).
Сталь полосовая 40х4 (толщина металла 4 мм и ширина изделия 40 мм) — 12 м в случае вывода одной точки заземлителя на фундамент здания. Если же Вы хотите выполнить контур заземления по всему фундаменту к указанному количеству добавьте общий периметр здания и еще возьмите запас для подрезки.
Болт М12 (М14) с 2 шайбами и 2-я гайками.
Медный заземлитель. Может быть использована заземляющая жила 3-х жильного кабеля либо провод ПВ-3 с сечением 6–10 мм².

После того как все необходимые материалы и инструменты есть в наличии можно переходить непосредственно к монтажным работам, которые детально расписаны в следующих главах.

Выбор места для монтажа контура заземления

В большинстве случаев рекомендуется монтировать контур заземления на расстоянии в 1 м от фундамента здания в месте где оно будет скрыто от человеческого глаза и к которому будет сложно добраться как людям, так и животным.

Такие меры необходимы для того, что при повреждении изоляции в электропроводке потенциал будет идти на контур заземления и может возникнуть шаговое напряжение, которое может привести к электротравме.

Выполнение земляных работ

После того как было выбрано место, выполнена разметка (под треугольник со сторонами 3 м), определено место вывода полосы с болтами на фундамент здания можно приступать к земляным работам.

Для этого необходимо с помощью штыковой лопаты по периметру размеченного треугольника со сторонами по 3 м снять слой земли в 30–50 см. Это необходимо для того, чтоб в дальнейшем без особых трудностей к заземлителям приварить полосовой металл.

Также стоит дополнительно прокопать траншею такой же глубины для подвода полосы к зданию и выводу ее на фасад.

Забивание заземлителей

После подготовки траншеи можно приступать к монтажу электродов контура заземления. Для этого предварительно с помощью болгарки необходимо заточить края уголка 50х50х5 или круглой стали диаметром 16 (18) мм².

Далее выставить их в вершины полученного треугольника и с помощью кувалды забить в землю на глубину 3 м

Также важно чтоб верхние части заземлителей (электродов) находились на уровне выкопанной траншеи чтоб к ним можно было приварить полосу

Сварные работы

После того как электроды будут забиты на необходимую глубину с помощью стальной полосы 40х4 мм необходимо сварить между собой заземлители и вывести данную полосу на фундамент здания где будет подключен заземляющий проводник дома, дачи или коттеджа.

Там, где полоса будет выходить на фундамент на высоте 0.3–1 мот земли, необходимо приварить болт М12 (М14) к которому в дальнейшем будет подключено заземления дома.

Обратная засыпка

После выполнения всех сварных работ полученную траншею можно засыпать. Однако перед этим рекомендуется залить траншею соляным раствором в пропорции 2–3 пачки соли на ведро воды.

После полученную почву необходимо хорошо утрамбовать.

Проверка контура заземления

После выполнения всех монтажных работ возникает вопрос «как проверить заземление в частном доме?». Для этих целей конечно обычный мультиметр не подойдет, поскольку у него очень большая погрешность.

Для выполнения данного мероприятия подойдут приборы Ф4103-М1, Клещи Fluke 1630, 1620 ER и так далее.

Однако эти приборы очень дорогие, и если Вы выполняете заземление на даче своими руками, то для проверки контура Вам будет достаточно обычной лампочки на 150–200 Вт. Для данной проверки Вам необходимо один вывод патрона с лампочкой подключить к фазному проводу (обычно коричневого цвета) а второй — к контуру заземления.

Если лампочка будет ярко светить — все отлично и контур заземления полноценно функционирует, если же лампочка будет тускло светить или вообще не испускать световой поток — значит контур смонтирован неверно и нужно либо проверять сварные стыки или монтировать дополнительные электроды (что бывает при низкой электропроводимости почвы).

Схемы заземления частных домов своими руками: 380 В и 220 В

При монтаже контуров заземления значительной разницы между схемой частного дома на 3 фазы (380 вольт) и однофазной (220 вольт) нет. А вот в разводке кабелей она присутствует. Разберемся, в чем она заключается.

Правильно выполненный ввод в дом. Именно так он должен выглядеть в идеале

При однофазной сети для питания электроприборов используется трехжильный кабель (фаза, ноль и земля). Трехфазная сеть требует пятижильного электропровода (та же земля и ноль, но фазы три)

Особое внимание нужно обратить на расключение – заземление не должно соприкасаться с нулем

Рассмотрим ситуацию. С подстанции приходит 4 жилы (ноль и 3 фазы), заведенные в распределительный щит. Обустроив правильное заземление на участке, заводим его в щиток и «сажаем» на отдельную шину. Фазные и нулевая жила проходят через всю автоматику (УЗО), после чего идут к электроприборам. От заземляющей шины жила идет непосредственно на розетки и оборудование. Если нулевой контакт заземлить, устройства защитного отключения будут срабатывать без причины, а такой монтаж электропроводки в доме совершенно ни к чему.

Схема заземления на даче своими руками несложна, но требует внимательного и аккуратного подхода при выполнении. Несложно выполнить ее только для одного котла или иного электроприбора. Ниже мы обязательно на этом остановимся.

Корпус газового котла, как и металлические трубы, требуют качественного заземления во избежание возникновения искры

Что такое контур заземления в частном доме: определение и устройство

Контуром заземления называют конструкцию из штырей и шин, находящуюся в грунте, обеспечивающую отвод тока при необходимости. Однако не любой грунт подойдет для устройства заземлителя. Удачным для этого считают торф, суглинок или глинистую почву, а вот камень или скала не подходят.

Контур готов. Остается проложить шину до стены дома

Контур заземления располагают на расстоянии 1÷10 м от здания. Для этого прокапывается траншея, заканчивающаяся треугольником. Оптимальными размерами являются длины сторон 3 м. По углам равностороннего треугольника вбиваются штыри-электроды, соединяемые стальной шиной или уголком при помощи сварки. От вершины треугольника шина идет к дому. Подробно мы рассмотрим алгоритм действий в пошаговой инструкции ниже.

Разобравшись, что является заземляющим контуром можно переходить к расчетам материала и размеров.

Расчет заземления для частного дома: формулы и примеры

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТ устанавливают точные рамки, сколько Ом должно быть заземление. Для 220 В – это 8 Ом, для 380 – 4 Ом. Но не стоит забывать, что для общего результата учитывается и сопротивление грунта, в котором устраивается заземляющий контур. Эти сведения можно узнать из таблицы.

Вид грунта	Максимальное сопротивление, Ом	Минимальное сопротивление, Ом
Глинозем	65	55
Гумус	55	45
Лёсовые отложения	25	15
Песчаник, залегание грунтовой воды глубже 5 м	1000	–
Песчаник, грунтовые воды не глубже 5 м	500	–
Песчано-глинистая почва	160	140
Суглинок	65	55
Торфяник	25	15
Чернозём	55	45

Зная данные можно использовать формулу:

Формула расчета сопротивления стержня

где:

R_o – сопротивление стержня, Ом;
L – длина электрода, м;
d – диаметр электрода, м;
T – расстояние от середины электрода до поверхности, м;
Р_экв – сопротивление грунта, Ом;
Т – расстояние от верха стержня до поверхности, м;
l_n – расстояние между штырями, м.

Но пользоваться такой формулой сложно. Для простоты предлагаем воспользоваться онлайн-калькулятором, в который нужно только внести данные в соответствующие поля и нажать кнопку рассчитать. Это исключит возможность ошибки в вычислениях.

Для расчета количества штырей воспользуемся формулой

Формула расчета количества стержней в контуре

где R_n – нормируемое сопротивление для заземляющего устройства, а ψ – климатический коэффициент сопротивления грунта. В России за него принимают 1.7.

Рассмотрим пример заземления для частного дома, стоящего на черноземе. Если контур выполняется из стальной трубы, длиной 160 см и диаметром – 32 см. Подставив данные в формулу получим n_o = 25.63 х 1.7/4 = 10.89. Округлив результат в большую сторону, получается нужное количество заземлителей – 11.

Инструкция обустройства треугольного контура заземления

На практике наиболее популярна схема выполнения заземляющего контура в виде треугольника, хотя возможны любые другие варианты его геометрии. Три штыря одинаковой длины забивают в грунт в углах равностороннего треугольника и соединяют их горизонтальной шиной.

В замкнутой системе при нарушении одного из контактов контур продолжает работать. В случае последовательного размещения заземлителей при разрыве горизонтального соединителя сопротивление контура заметно возрастает. В таком варианте для увеличения надежности можно подключить горизонтальный соединитель в середине конструкции и выполнить несколько линий.

Чтобы обустроить контур защитного заземления, потребуются следующие материалы:

- уголок стальной 50х50х5мм, длина каждого штыря 3-5м;
- полоса из стали сечением 40х4мм;
- комплект оцинкованных метизов М10 из болта, двух гаек и двух шайб;
- антикоррозийный состав или краска для наружных работ.

В качестве штырей может также выступать пруток диаметром не менее 12мм. При этом использование арматуры не приветствуется, так как она имеет повышенное сопротивление поверхности. Уголок, напротив, подходит очень хорошо, так как имеет большую площадь контактной поверхности, не изгибается при забивании в землю, обладает небольшим сечением и легко входит в грунт.

Выше представлен перечень основного инструмента, необходимого для выполнения работ. Сначала необходимо вырыть траншею глубиной 0,7м в виде треугольника со стороной 2,5м на расстоянии 1-2м от здания. Одна из вершин треугольника должна быть соединена канавкой той же глубины со стеной дома. При этом необходимо предусмотреть возможность размещения дополнительных стержней, если сопротивление контура заземления окажется больше 4Ом.

Его следует измерить по мере готовности конструкции.Стальной профиль длиной 3-5м обрезают болгаркой под углом для облегчения забивания в грунт. Отметим, что для уменьшения сопротивления растекания тока следует выбрать максимально длинные стержни, которые удастся загнать в землю. В любом случае они должны заходить ниже глубины промерзания не менее, чем на 1м. Для облегчения работы можно предварительно пробурить отверстия в земле на длину бура.

Уголки забивают в грунт кувалдой, разместив их в вершинах треугольника со стороной 2м. В итоге, верхний срез уголков должен выступать над дном траншеи на 20см. Учтите, при увеличении или уменьшении расстояния между штырями на 1м, общая эффективность контура соответственно возрастает или падает на 10-20%.

Выступающие части уголка соединяются полосой 40х4мм с помощью сварки. Далее горизонтальный соединитель выводится на цоколь здания, где к нему приваривается болт. Надежность конструкции будет выше, если соединительная полоса является единым куском. Места сварки следует обработать антикором или покрыть краской.

Больше ничего красить не следует, так как это ухудшит электрический контакт заземления с грунтом.

Как вариант, в цоколе здания можно просверлить отверстие, в которое вставляется металлический штырь или шпилька, приваренный к полосе заземляющего контура. В этом случае медный проводник подсоединяется с внутренней стороны здания.