Uzemnenie je jedným z prvých konceptov, s ktorými sa pri štúdiu elektrotechniky stretávame. Potreba zavedenia ochranného uzemnenia je daná skutočnosťou, ktorá je nevyhnutnou podmienkou pre bezpečné prevádzkou akejkoľvek elektrickej inštalácie je nútené uzavretie všetkých jej vodivých komponentov na zem.
Princíp uzemnenia
Je známe, že geniálny je v drvivej väčšine prípadov jednoduchý. Rovnako tak s uzemnením. Zakladá sa na niekoľkých mimoriadne jednoduchých a zrejmých ustanoveniach.
Zredukujú sa na skutočnosť, že:
- je zaručené, že zabráni tak rozbitiu izolácie na vodivom telese elektrickej inštalácie, ako aj znateľnému zníženiu jeho odporu;
- potenciálny zásah do tela nemá viditeľné vonkajšie znaky;
- pri dotyku s týmito časťami je človek pod vplyvom vysokého potenciálu;
- úderným faktorom je prúd, ktorý sa objaví v okamihu dotyku s vodivým povrchom a preteká ľudským telom k zemi;
- prúd je možné znížiť na bezpečnú úroveň iba znížením potenciálneho ROZDIELU medzi vodivým prvkom a uzemnenie, pre ktoré stačí násilím spojiť kovové časti puzdra so zemou drôtom s malým odpor.
Výsledkom je, že počas poruchy izolácie prúd ide jednoducho hlavne do zeme a neprechádza ľudským telom. Toto je graficky znázornené na obrázku 1.
Prečo je odpor Zeme malý
Podľa Ohmovho zákona prúd vždy prúdi v uzavretej slučke. V tomto prípade - od jedného pólu elektrárne k uzemňovacej elektróde cez elektrickú inštaláciu s jej uzemňovacím systémom. V takom prípade nízky odpor uzemnenia inštalácie nie je zárukou malého odporu spätnej vetvy uvažovaného obvodu. Rezistivita pôdy je skutočne dostatočne veľká a na prvý pohľad nedôjde k účinku posunu ľudského tela uzemňovacími prvkami.
Celú platnosť tohto odôvodnenia nezohľadňuje jedna okolnosť. V tomto prípade skutočnosť, že kvôli extrémne veľkému, takmer nekonečnému prierezu média medzi uzemnením elektródy elektrárne a elektrickej inštalácie, odpor reverznej vetvy našej uzavretej slučky bude dosť malý.
Toto povoľuje:
- uzemňovací systém kvalitatívne vykonávať svoje ochranné funkcie;
- zabezpečiť vysokú spoľahlivosť ich implementácie z dôvodu absencie prestávok
- výrazne ušetrí na položení dodatočného kábla spájajúceho zemné elektródy zariadenia a elektrárne.
Vlastnosti uzemňovacieho zariadenia
Ochranné uzemnenie vykonáva svoje funkcie kvalitatívne iba vtedy, ak je medzi uzemňovacou elektródou, ku ktorej je jednotka pripojená, a zemou malý prechodový odpor.
Toto je dosiahnuté:
- vysoká kontaktná plocha, ktorá je zase zabezpečená niekoľkými doskami pevne spojenými zváraním, obrázok 2;
- prehĺbením elektród pod hĺbkou zamrznutia (rezistivita zamrznutej pôdy sa prudko zvyšuje).
Na splnenie poslednej podmienky sú vhodné vertikálne uzemňovače s dĺžkou do 3 m, obrázok 3.
Okrem toho nesmie odpor uzemnenia prekročiť 4 ohmy. Posledná uvedená je určená skutočnosťou, že odpor ľudského tela je najmenej niekoľko stoviek ohmov, t.j. o dva rády vyššie.