Wie funktioniert die Erdung bei trockener Erde?

Die Erdung soll einen zuverlässigen Kontakt eines Elektrogeräts zur Erde gewährleisten, damit bei einem Isolationsfehler der Strom nicht durch den Körper einer Person, sondern in die Erde fließt. Dies erfordert, dass die Erdung aus dicken, tief in die Erde eingebrachten Leitern besteht.

So wurde die gute Erdung in einem Pumpenhandbuch für den Hausgebrauch beschrieben (ich bin mir ziemlich sicher, dass sie gut mit den örtlichen Bauvorschriften übereinstimmt): Drei Stahlrohre mit einem Durchmesser von jeweils mindestens einem Zoll und einer Länge von sechs Metern müssen in die Erde eingetrieben werden vertikal in einem Dreieckmuster mit mindestens zwei Fuß Abstand zwischen jeweils zwei Rohren. Die Oberseite jedes Rohrs muss mindestens einen Meter unter der Erdoberfläche liegen. Ein gemeinsamer Stahlstab muss an alle drei angeschweißt werden, und das zu erdende Gerät muss an diesen Stab angeschlossen werden. Schweißpunkte müssen lackiert werden, um sie vor Korrosion zu schützen.

Nun, das ist viel Metall und sieht beeindruckend aus. Aber wie kann ein niederohmiger Pfad für Isolationsfehlerströme garantiert werden? Was passiert, wenn die Erde trocken und nicht leitfähig genug ist?

Wenn die Erde trocken ist. Manchmal funktioniert die Erdung schlecht.

Ein pathologischer Fall für die Erdung sind Dinge auf Bergen.

Die Berggipfel neigen dazu, ziemlich trocken zu sein. Leute mögen es, Observatorien auf Bergen zu installieren. In einem früheren Leben habe ich mit Observatorien gearbeitet.

Die Erdungsstangen sind in einem Ring um das Observatorium herum angeordnet und durch ein vergrabenes Kabel miteinander verbunden. Die Ruten haben Spitzen hoch in der Luft; Es geht darum, einen Blitzschutz zu bekommen und eine Erde, die überhaupt funktioniert. (Blitz mag hohe, metallische Dinge wie Observatorien.)

Auf den Bergen ist die Luft sehr trocken. ESD wird normalerweise durch Erdung verhindert.

Das Standardprotokoll bestand darin, dass die Mitarbeiter auf die Erdspitzen urinierten, anstatt das Porta-Töpfchen zu verwenden (wann immer dies möglich war, ohne die Touristen zu stören).

Um es schwieriger zu machen, teilen sich viele Standorte die Bergspitze mit Radiosendern. All diese HF-Strahlung ist schwer abzuschirmen, wenn keine Funktionserde zum Anschließen vorhanden ist. (Radio Jungs, Sie haben die gleichen Probleme, aber Sie haben meine verdammt verursacht!)

Ein Mitarbeiter hatte ähnliche Probleme in einem früheren Leben mit Sanddünen und Erdung zu erden. Es kann hilfreich sein, die Klärgruben in die Dünen abfließen zu lassen.

Es gibt keine Garantien. Erdungssysteme werden sowohl auf theoretischer als auch auf empirischer Basis erarbeitet. Die Erde, die Sie beschreiben, ist äußerst beeindruckend und weit über das hinaus, was ich in einigen anderen Normen gesehen habe.

Die Erdung gewährleistet NICHT die persönliche Sicherheit

Beachten Sie, dass die persönliche Sicherheit bei der Erdung eine Rolle spielt, die Wirksamkeit einer Erde jedoch nicht unbedingt für die Verbesserung vieler schockbedingter Ergebnisse verantwortlich ist und viele davon eher verschlechtern als verbessern kann.

Die Fähigkeit, Fehlerströme zu handhaben, ohne dass ein lokaler Anstieg des Erdpotentials verursacht wird, und damit Geräte zur Stromunterbrechung (Sicherungen oder Schutzschalter) auszulösen, ist der Hauptaspekt. Innerhalb der Räumlichkeiten führt der Weg zur Erde für eine Person, die einen unter Spannung stehenden Leiter kontaktiert, entweder zu einem geerdeten Metallgegenstand (Wasserkocher oder Toasterkörper usw.) oder über eine lokal verteilte Erdung zum erdfeuchten Boden oder zu einer anscheinend nicht geerdeten, halbleitenden Oberfläche Bei einem geerdeten Gerätekörper soll die Erdung einen Kurzschluss zu einem Fehlerstrom aus dem Gerät hervorrufen und ohne Bezug zur Erdung des Gebäudes funktionieren, vorausgesetzt, der Rückleiter befindet sich auf Erdungswiderstand oder soll z. B. in NZ ( In meinem Land) betreiben wir ein MEN- oder "Multiple Earth Neutral" -System, bei dem Masse und Neutral an jeder Schalttafel angeschlossen sind. Einige Systeme können nur Neutralleiter und Erde am Gebäudeverteilerkasten verbinden, und in einigen Systemen gibt es KEINE Neutralleiter-Erde-Verbindung - z. B. treiben zumindest einige Schiffssysteme das gesamte System auf lokaler Erde (Meerwasser und Rumpf). In einem System mit Erdung erhöhen die vor Ort geerdeten Gerätekörper die Gefahr eines Stromschlags für eine Person, die ein stromführendes Kabel von einer anderen Quelle als dem betreffenden Gerät berührt, da sie einen harten Erdungspfad bieten, unabhängig von der Erdungseffizienz des Gebäudes.

Im Fall einer verteilten Erdung in einem Gebäude tritt eine ähnliche Situation auf, bei der der Strom von einem freiliegenden Leiter zur Erdung über die informelle lokale Erdung und dann zur Erdung fließt. Eine gute Erdung des Gebäudes kann den Schock verschlimmern.

Das heißt, die Erdung des Gebäudes hat nur geringe direkte Auswirkungen auf den Schutz der Insassen vor Stößen. Wo dies Wirkung zeigt, ist sicherzustellen, dass die Schutzausrüstung funktioniert.

ELCBs - Lebensretter Wenn ELCBs (Fehlerstromschutzschalter) vorhanden sind, funktioniert dies. Ein ELCB erkennt das Ungleichgewicht im Strom zwischen Phase und Neutralleiter (Hin- und Rücklauf), das auftritt, wenn eine Person einen Teil des Stroms vom stromführenden Stromkreis nach Masse leitet. ELCBs sind so ausgelegt, dass sie bei Strömen auslösen, die unter denen liegen, die von einer Person gezogen werden können, die mit dem Stromnetz Kontakt hat. Sie sind so konzipiert, dass sie in weniger als der für einen "Herzschlag" benötigten Zeit auslösen, wodurch (theoretisch) die Fähigkeit beseitigt wird, Herzflimmern zu verursachen. Sie können immer noch den Kick fühlen! - frag mich woher ich das weiß :-). [[Nach dem Test mit geballten Fäusten kannst du das wahrscheinlich überprüfen. YMMV. Versuchen Sie das nicht zu Hause. Autsch!]]

Das obige Diagramm stammt von "Stromschlagschutz"

Auf den Boden gehen

Der Erdwiderstand basiert auf der Bereitstellung eines Mittels zum Zugriff auf eine Erde mit effektiv null Widerstand, die "draußen" ist. Auf "Out there" wird zugegriffen, indem eine ausreichend große Verbindung zum Nullpunkt hergestellt wird, damit der Widerstand des Mediums (Bodens) den erreichten Widerstand nicht zu stark erhöht. Oft wird eine "X" Ohmmasse angestrebt, bei der "X" erfahrungsgemäß für den erforderlichen Schutz geeignet ist. Die beschriebene Methode zum Erreichen von "X" (hier 3 x 20 Fuß-Stangen usw.) basiert auf akzeptablen Worst-Case-Bedingungen (oder sollte es sein).

Eine lineare Gruppe von Leitern, die "nicht zu weit und nicht zu nah" voneinander beabstandet sind, bilden einen wirksamen Zylinder von etwa dem Durchmesser des Bündels - wobei zu weit und zu nah sowohl auf der Theorie als auch auf der Praxis beruhen. Man kann sich vorstellen, dass dieser Zylinder durch "krummlinige Quadrate" des umgebenden Mediums mit einem größeren Zylinder des umgebenden Mediums verbunden wird, der mit zunehmender Entfernung zu einer effektiven Halbkugel wächst. Der Widerstand jedes "Quadrats" ist gleich (bei korrekter Konstruktion), da ein Quadrat mit einer Breite von N Einheiten auch eine Tiefe von N Einheiten aufweist.

Der Übergang von einem Leiterzylinder zu einer Halbkugel erfolgt über wenige Radien des ursprünglichen Leiterbündels. Die spezifizierenden Behörden müssen sicherstellen, dass die typischen Wassertabellen, Bodentypen, Leitertypen, spezifizierten Leiteranordnungen und Mondphasen so sind, dass die Anordnung den Anforderungen oft genug genügt, um für die betrachteten Anwendungen sicher genug zu sein. dh unter sehr trockenen Bedingungen mit einigen Bodentypen unter bestimmten Fehlerbedingungen sind die Ergebnisse unter Umständen nicht gut genug. Kosten und Praktikabilität spielen eine Rolle bei der Bestimmung, wie oft "bei bestimmten Gelegenheiten". Da ein Versagen zum Tod oder zu Bränden führen kann, neigen die Anforderungen an Erdungssysteme dazu, auf der großzügigen Seite der Vernunft zu liegen.

tl: dr; Da die "Erde" sowohl für Sie als auch für den Dirigenten ein gemeinsamer Faktor ist, ist dies kein Problem.

Es ist nicht so, dass die "Erde" an diesem Kontaktpunkt trocken und nicht sehr leitfähig ist, denn wenn dies der Fall wäre, warum wäre mein Körper dann ein besserer Leiter, wenn er auf einem Substrat direkt über der "Erde" steht, auf dem die Kupfer / Stahl / etc wird eingefahren. Die Hauptsache hier, auf die wir schauen, ist, wie viel mehr 3 riesige leitende Metallstücke diesen Strom aufnehmen wollen als Ihr armer kleiner Körper, und hier wollen sie verdammt viel mehr.

"Trockene Erde" ist ein relativer Begriff. Was trocken erscheint, kann sich noch bis zu einem gewissen Grad verhalten. Echte trockene Erde pulverisiert und hinterlässt nur sandige Körner. Und trockener Boden geht nicht tief. In Belgien ist die Erdungsnorm (Dokument auf Niederländisch) ein 1,5 m langer Stab, der vertikal in einer Tiefe von 60 cm vergraben ist, oder ein 2,1 m langer Stab, der die Oberfläche erreicht (beide gehen also in eine Tiefe von 2,1 m). In den meisten Fällen reicht das aus, um feuchten Boden zu erreichen. Eine akzeptierte Alternative ist eine mindestens 60 cm tiefe Schlaufe, das ist also noch weniger. Es ist jedoch erwähnenswert, dass Belgien ein gemäßigtes Klima und nirgendwo extrem trockene Böden hat, nicht einmal im sandigen Boden der Kempen .
Ein Rohr von 6 m Länge (!) Bietet zusätzliche Sicherheit. (Ich denke nur, wie du das in felsigen Boden treibst ..)

Russell ist hier am nächsten am Korrigieren: Es ist keine Erdung , die dich vor Schock bewahrt. Stattdessen wird der Rückweg für den Stromfluss von einem "geerdeten" Chassis zurück zur Quelle (Serviceeingang) durch das Verbinden der Erdungsleiter des Geräts mit dem Netznullpunkt am Serviceeingang (und nur am Serviceeingang!) Bereitgestellt über das EGC (Neutralleiter) auslösen und so einen Unterbrecher auslösen oder eine Sicherung an einem Kurzschluss zwischen Gehäuse und Gehäuse auslösen - dies funktioniert auch, wenn das System potentialfrei (dh nicht geerdet) ist, z. B. auf der Sekundärseite eines Trenntransformators (a " getrennt abgeleitetes System "im NEC-Sprachgebrauch).

Wie bereits erwähnt, sind Differential-Auslösegeräte für den Personenschutz (ELCBs, RCDs und GFCIs gemäß UL943 Klasse A oder gleichwertigen Auslösekurven) beim Schutz vor Stößen der alleinigen Erdung und Verklebung weit überlegen. Tatsächlich genehmigt NEC 2014 406.4 (D) (2) (b) und (c) den FI-Schutz als Ersatz für das Vorhandensein eines Erdungsleiters für Geräte, wenn es unpraktisch oder unerwünscht ist, vorhandene nicht geerdete Kabel zu ersetzen.

Wenn das Stromnetz eines Gebäudes mit der Erde verbunden werden soll, ist dies zum Schutz vor bestimmten Auswirkungen durch Überspannungen und Blitzeinschlag erforderlich, auch wenn die EGC-Verbindung ohne eine Erdungselektrode, die als tragbare Generatoren an die Eingangserde angeschlossen ist, recht gut funktioniert "Off the Grid" werden auf diese Weise gemäß den OSHA / ... Spezifikationen verdrahtet - Erdungsstangen sind nicht das effektivste Mittel, um diese Aufgabe zu erfüllen. Stattdessen ein sogenannter Uferbodenoder allgemeiner als "betonummantelte Masseelektrode" verwendet wird. Bei dieser Anordnung wird die Bewehrungsmatrix eines großen Stahlbetonobjekts in Bodenkontakt, wie z. B. eines Gebäudefundaments, anstelle des Eintreibens eines Erdungsstabs und des Verbindens mit diesem verklebt. Dies ist für alle Bauvorhaben in den USA gemäß NEC 250.52 (A) (3) zulässig und in einigen örtlichen Bauvorschriften sogar für Neubauten erforderlich.

"Die Erdung soll einen zuverlässigen Kontakt eines Elektrogeräts mit der Erde gewährleisten, damit bei einem Isolationsfehler der Strom nicht durch den Körper einer Person, sondern in die Erde fließt. Dazu muss die Erdung aus dicken, tief in die Erde eingebrachten Leitern bestehen."

Das ist falsch. Die eigentliche Verbindung zur physischen Erde ist ein Stab, der ein Gebäude vor Blitzeinschlägen schützen soll. Es hat absolut nichts mit Isolationsfehlerschutz zu tun.

Außerdem fließt der Strom im Fehlerfall durch den Schutzleiter, sodass die Leitfähigkeit des tatsächlichen Bodens nicht in den Schutzleiter eintritt.