احتمالاً ممکن است شما نیز با دیدن دوشاخه و یا سه‌شاخه ابزارآلات برقی خود به این موضوع فکر کرده باشید که اهمیت این پایه‌ها در چیست و یا چرا در هنگام استفاده از یخچال که از جنس فلز و کاملاً رسانا می‌باشد با برق‌گرفتگی مواجه نمی‌شوید. خب دلیل این مسئله را می‌تواند در عایق‌بندی این سیستم‌ها دانست، اما وقتی عایق مستهلک شود نیز چنین اتفاقی نمی‌افتد. جالب است بدانید که پاسخ به این سؤال در گرو آشنایی با سیستم ارتینگ یا اتصال به زمین می‌باشد؛ بنابراین با توجه به اهمیت آشنایی با این موضوع در این مقاله از سازه افزار به معرفی این سیستم‌ها و انواع آن در کنار ضروریت استفاده از آن می‌پردازیم، پس با ما همراه باشید.
سیستم ارتینگ چیست؟
در همین راستا بسیاری از مکان‌ها و قسمت‌های خاص یک ساختمان مانند بدنه و قسمت‌هایی که نباید دارای برق باشند از سیستم ارت استفاده می‌کنند. به‌عنوان‌مثال فرض کنید که بدنه یک دستگاه برق‌دار شود درحالی‌که این بدنه به چاه ارت وصل باشد و جریان الکتریکی از آن خارج شود. در چنین حالتی اگر فردی با دستگاه در تماس قرار گیرد، احتمال برق‌گرفتگی برای او وجود نخواهد داشت چراکه بار الکتریکی به زمین انتقال میابد و فرد از این خطر مصون می‌شود. جالب است بدانید امروزه این سیستم علاوه بر تجهیزات برقی بر روی ساختمان‌ها نیز به‌منظور جلوگیری از خطر صاعقه اعمال می‌شود و ازجمله کاربردی‌ترین رویه‌ها در بحث حفاظت از ساختمان‌ها، افراد و تجهیزات به‌حساب می‌آید؛ اما ویژگی‌های یک سیستم ارتینگ استاندارد چیست؟
مشخصه‌های یک سیستم ارتینگ یا اتصال به زمین استاندارد
- مقاومت الکتریکی پایین
- قابلیت هدایت ولتاژ پایدار حتی در شرایط تغییرات آب و هوایی
- طول عمر بالا به معنای مقاومت بالا در برابر زنگ‌زدگی
- طراحی و کاربرد مناسب سیستم ارتینگ
- دارای محافظ از کابل مسی ارتینگ، توسط نوار فولادی سخت شده
عملکرد سیستم ارتینگ
جالب است بدانید که برق مصرفی و نام‌آشنای ما بر اساس اختلاف پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ عمل می‌کند. درواقع اختلاف‌پتانسیل بین دونقطه سبب ایجاد انرژی الکتریکی می‌شود و طبیعتاً طی این رویه این انرژی سبب به کار افتادن تجهیزات برقی ما می‌شود. در سیستم برق مصرفی بین فاز و نول و یا دو فاز غیر همنام اختلاف پتانسیل وجود دارد که این عدد در کشور مابین فاز و نول 220 ولت و بین دو فاز غیر همنام 380 ولت می‌باشد.
لازم به ذکر است که این اختلاف پتانسیل بین فاز و زمین نیز وجود دارد و زمین به‌عنوان نقطه صفر ولتاژ لحاظ می‌شود. ازآنجایی‌که تمامی تجهیزات برقی با ولتاژ کار می‌کنند، افزایش و یا کاهش ولتاژ می‌تواند سبب آتش‌سوزی و سوختن مدارات سیستم برقی شود. همچنین درصورتی‌که بدن انسان بین دونقطه با اختلاف‌فاز مثل فاز و نول یا فاز و زمین قرار بگیرد جریان الکتریکی از بدن انسان عبور می‌کند و سبب برق‌گرفتگی فرد می‌شود. به همین منظور سیستم ارتینگ به کار می‌آید و در صورت وجود بار الکتریکی در قسمت‌های یک سیستم که نباید برق‌دار باشد این بار به زمین منتقل می‌شود و خطرات جبران‌ناپذیری خودداری می‌نماید.
بیشتر بخوانید: تابلو برق و اجزای آن
اهمیت سیستم ارتینگ
به‌طورکلی سه دلیل اصلی برای اتصال دستگاه‌ها یا سیستم‌های برقی به زمین وجود دارد که این موارد شامل:
محافظت از ساختمان‌ها در برابر صاعقه
جالب است بدانید که به‌غیراز وسایل برقی، سازه‌های بزرگی مانند آسمان‌خراش‌ها نیز دارای سیستم اتصال به زمین می‌باشند. دستگاه اتصال به زمین به شکل برقگیر یا صاعقه گیر عمل کرده و معمولاً در بالاترین نقطه ساختمان قرار می‌گیرد و از طریق سیم یا صفحه رسانا به زمین متصل می‌شود؛ بنابراین زمانی که صاعقه به ساختمان برخورد می‌کند، صاعقه گیر برق را جذب نموده و جریان الکتریکی تولیدشده را به زمین منتقل خواهد کرد و از آسیب دیدن ساختمان و یا صدمه دیدن ساکنان آن جلوگیری می‌کند.
محافظت و ایجاد ایمنی افراد
به‌طورکلی دستگاهی که به‌طور صحیح به زمین متصل شده باشند، هیچ جریانی را نشت نمی‌دهد و در صورت بروز هرگونه خطای داخلی در دستگاه، اگر شخصی که با آن در تماس قرار بگیرد دچار برق‌گرفتگی و خطر نمی‌شود.
ایمنی تجهیزات برقی
ارتینگ با جلوگیری از اضافه جریان یا اضافه ولتاژ موجب عملکرد پایدار سیستم‌ها و تجهیزات الکترونیکی می‌شود. چراکه اضافه ولتاژ می‌تواند عاملی برای جلوگیری از گرمای بیش‌ازحد سیستم و درنتیجه آتش‌سوزی آن باشد؛ بنابراین، ازنظر فنی، زمین کردن یک اقدام پیشگیرانه برای جلوگیری از آتش‌سوزی محسوب می‌شود.
انواع ارتینگ یا اتصال به زمین
همان‌طور که در این مقاله از سری مقالات سازه افزار اشاره کردیم، سیستم ارتینگ یا اتصال به زمین ازجمله مواردی در جهت محافظت از تجهیزات و سازه‌های مرتفع می‌باشد؛ بنابراین با توجه به این موضوع، می‌توان انواع این نوع از سیستم‌ها را در دو نوع ارتینگ نول و ارتینگ تجهیزات دسته‌بندی کرد که هر یک را به تفضیل بررسی می‌کنیم.
۱. ارتینگ نول
در ارتینگ نول، بخش نول سیستم به کمک سیم مستقیماً به زمین وصل می‌شود. درواقع ارتینگ نول، اغلب برای سیستم‌هایی با سیم‌پیچ ستاره کاربرد دارد، به‌عنوان‌مثال، ارتینگ نول در ژنراتور، ترانسفورماتور، موتور و غیره تأمین می‌شود.
۲. ارتینگ تجهیزات
به‌طورکلی این نوع زمین کردن برای تجهیزات برقی اجرا می‌شود. بدین ترتیب که قسمت‌هایی مانند قاب فلزی این سیستم‌ها به کمک سیم رسانا به زمین وصل می‌شود و در صورت بروز هرگونه خطایی در دستگاه، جریان الکتریکی در زمین تخلیه می‌شود و بدین ترتیب، سیستم از آسیب‌دیدگی در امان خواهد ماند.
انواع روش‌های ارتینگ
برای اتصال سیستم‌های الکتریکی از سیستم‌های ارتینگ مختلفی استفاده می‌شود که در ادامه با هر یک از آن‌ها آشنا می‌شویم.
ارتینگ صفحه‌ای
به‌طورکلی در این روش رویه‌ای با استفاده از یک صفحه مسی یا آهن گالوانیزه صورت می‌گیرد که به‌صورت عمودی در چاهی با عمق بیش از ۳ متر جای گرفته است. همچنین جالب است بدانید که این چاه که به چاه ارت معروف است، با لایه‌های زغال‌سنگ و نمک پر می‌شود.
ارتینگ لوله‌ای
در زمین کردن لوله‌ای یک عدد لوله فولادی گالوانیزه در خاک قرار می‌گیرد و سپس در لوله سوراخ‌هایی برای اتصال سیم‌های زمین تعبیه می‌شود. همچنین طول و قطر لوله به نوع خاک و تأسیسات الکتریکی آن نیز بستگی دارد.
لازم به ذکر است که مشابه ارتینگ صفحه‌ای، در ارتینگ لوله‌ای نیز مخلوطی از نمک و زغال به کار می‌رود و این روش متداول‌ترین روش اتصال به زمین به شمار می‌رود.
روش لوله آب
در این روش از لوله‌های انتقال آب، یعنی لوله‌های آهن گالوانیزه استفاده می‌شود. درواقع این لوله‌ها در زمین دفن شده و با استفاده از گیره‌های مخصوص اتصال به زمین، بسته می‌شوند و مقاومت اتصال الکتریکی را به حداقل می‌رساند.
ارتینگ میله‌ای
به‌طورکلی ارتینگ میله‌ای تقریباً شبیه به ارتینگ لوله‌ای بوده، چراکه در این روش، یک میله از جنس مس یا آهن گالوانیزه در زمین قرار داده می‌شود، میله‌ها به شکل الکترود هستند که در خاک تعبیه‌شده‌اند، بنابراین مقاومت زمین را در صورت لزوم کاهش می‌دهند.
بیشتر بخوانید: لامپ و انواع آن در روشنایی ساختمان
روش‌های اجرای زمین حفاظتی یک ساختمان
برای اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش كلی وجود دارد كه شامل:
۱. روش زمین عمقی
در رویه زمین عمقی از چاه برای اجرای ارتینگ استفاده می‌شود.
۲. روش زمین سطحی
در این روش سیستم ارتینگ در سطح زمین و برای مناطقی كه امكان حفاری عمیق در آن‌ها وجود ندارد و یا در عمق حدود 80 سانتیمتر حاضر می‌باشند قابل‌اجرا است. درواقع در این روش شرایط ویژه‌ای نیاز می‌باشد که ازجمله آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد که شامل:
- فضای لازم و امكان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد.
- ارتفاع از سطح دریا پائین باشد
- پستی‌وبلندی محوطه سایت اجرا کم باشد.
- فاصله بین دكل و سایت زیاد باشد.
اجرای ارتینگ به روش عمقی
فرایند اعمال این سیستم به‌طورکلی شامل مراحل مختلفی می‌باشد که شامل:
۱. انتخاب محل چاه برای سیستم اتصال به زمین
قابل‌ذکر می‌باشد که چاه ارتینگ را باید در مکان‌هایی كه پایین‌ترین سطح را از زمین داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتی‌الامکان در عمق كمتری وجود داشته باشد، اجرا نمود. درواقع این سیستم در نقاطی كه مانند زمینهای چمن، باغچه‌ها و فضاهای سبز بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند، قابل‌حفر می‌باشد.
۲. عمق چاه مناسب برای سیستم ارتینگ
به‌طورکلی در این روش از ارتینگ، عمق چاه باید از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطر آن حدوداً ۸۰ سانتیمتر باشد. همچنین در زمین‌هایی كه با توجه به نوع خاك دارای مقاومت مخصوص كمتری هستند عمق موردنیاز برای حفاری كمتر بوده و در زمینهای شنی و سنگلاخی كه دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر می‌باشد. به‌طورکلی عمق ۶ مترو قطر حدود ۸۰ سانتیمتر برای حفر چاه پیشنهاد می‌گردد.
۳. اتصال سیم به صفحه مسی
به‌طورکلی بحث اتصال سیم به صفحه مسی از اهمیت خاصی برخوردار بوده و هرگز و در هیچ شرایطی نباید این اتصال تنها با استفاده از بست، دوختن سیم به صفحه و یا هر رویه دیگری اعمال شود. بلكه برای یک‌رویه استاندار نیاز است که حتماً سیم به صفحه جوش داده شود. همچنین برای استحكام بیشتر با استفاده از ۲ عدد بست سیم به صفحه بسته‌شده و محكم گردد. لازم به ذکر است که برای جوش دادن قطعات مسی به یكدیگر می‌توان از جوش برنج یا نقره استفاده کرد.
۴. حفر چاه ارتینگ
همان‌طور که دیدید با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه می‌توان چاهی با عمق مناسب و در مكان مناسب حفر کرد. درواقع حفر این چاه‌ها با شیاری به عمق ۶۰ سانتیمتر از چاه تا پای دكل برای مسیر سیم چاه ارتینگ و همچنین اعمال مسیر برای برقگیر روی دكل می‌باشد. جالب است بدانید که درصورتی‌که مسیر دو سیم مشترك باشد بهتر است مسیر دو سیم نیز ایزوله گردند. مسیر سیم‌ها باید کوتاه‌ترین مسیر بوده و سیم میله برقگیر و ارتینگ حتی‌الامکان مستقیم و بدون پیچ‌وخم باشد اما در صورت نیاز به خم زدن سیم در طول بیش از ۵۰ سانتیمتر این عملیات باید انجام گیرد.
۵. عملیات پر نمودن چاه ارتینگ
ابتدا حدود ۲۰ لیتر محلول آب و نمك تهیه و كف چاه می‌ریزیم به‌طوری‌که تمام كف چاه را در برگیرد. سپس بعد از ۲۴ ساعت مراحل زیر را انجام می‌دهیم. ابتدا به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از ته چاه را با خاك رس و یا خاك نرم پر می‌نماییم.
سپس به مقدار لازم (حدود ۴۵۰ کیلوگرم معادل ۱۵ كیسه ۳۰ کیلوگرمی) بنتونیت را با آب مخلوط كرده و به‌صورت دوغاب درمیاوریم و مخلوط حاصل را به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از كف چاه می‌ریزیم. به یاد داشته باشید که هر چه مخلوط حاصل غلیظ‌تر باشد كیفیت كار نیز بهتر خواهد بود. صفحه مسی را به دو سیم مسی نمره ۵۰ جوش می‌دهیم. درواقع این سیم‌ها یكی به میله برقگیر روی دكل و دیگری به شینه داخل ساختمان خواهد رفت بنابراین طول سیم‌ها را متناسب با طول مسیر انتخاب می‌نماییم. سپس صفحه مسی را به‌طور عمودی در مركز چاه قرار می‌دهیم و اطراف صفحه مسی را با دوغاب تهیه‌شده تا بالای صفحه پر می‌نماییم. لوله پلیكای سوراخ شده را به‌طور مورب در مركز چاه و در بالای صفحه مسی قرار می‌دهیم و داخل لوله پلیكا را شن می‌ریزیم تا ۵۰ سانتیمتر از انتهای لوله پر شود. استفاده از این لوله مهم می‌باشد چراکه این لوله برای تأمین رطوبت ته چاه ضروری بوده و در فصول گرم سال تزریق آب از این لوله بیشتر انجام گردد. لازم به ذکر است در مواردی كه چاه ارتینگ در باغچه حفرشده باشد و یا ته چاه به رطوبت رسیده باشد نیازی به قرار دادن لوله نمی‌باشد. بعد از قرار دادن لوله پلیكا به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از بالای صفحه مسی را با دوغاب آماد شده پر می‌نماییم. الباقی چاه را هم تا ۱۰ سانتیمتر بر سر چاه مانده، با خاك معمولی همراه با ماسه یا خاك پر نموده و ۱۰ سانتیمتر از چاه را برای نفوذ آب باران و آب‌های سطحی به داخل چاه با شن و سنگریزه پر می‌نماییم. لازم به ذکر است که روی چاه مخصوصاً در مواقعی كه از لوله پولیكا استفاده نمی‌گردد نباید آسفالت شده و یا با سیمان پر گردد. در پایان نیز داخل شیارهای حفاری‌شده را با خاك نرم معمولی و یا خاك معمولی مخلوط با بنتونیت پر نمایید.
۶. نصب شینه و میله برقگیر
به‌طورکلی شینه داخل ساختمان باید توسط مقره هایی از دیوار ساختمان ایزوله گردد. درواقع قطر و طول شینه بستگی به تعداد انشعابات داخل ساختمان دارد. این در حالی است که اگر روی ساختمان قرار داشته باشد سیم میله برقگیر نبایستی از داخل ساختمان خارج شود بلكه باید سیم از خارج ساختمان كشیده شود. همچنین مسیر عبوری سیم ارتینگ به داخل ساختمان تا شینه ورودی ساختمان باید دارای رویه عایق باشد. در پای دكل توسط بست، سیم میله برقگیر به یكی از پایه‌های دكل محكم متصل می‌شود تا در بالای دكل به میله سیم اتصال به زمین متصل گردد. همچنین لازم به ذكر است مسیر میله برقگیر از کابل‌هایی كه به انتها می‌روند باید جدا باشد.
مشاهده کنید: جامع ترین و بروزترین مرکز آگهی های کالا و خدمات ساختمانی
اهمیت استفاده از سیستم ارتینگ عمیق
به‌طورکلی می‌توان برخی از مزایای پرشمار این سیستم‌ها را شامل موارد زیر دانست که به‌صورت:
- عدم اتصال الکترود ارتینگ برای متصل کردن کابل
- قابلیت پذیرش مساحت بزرگی از سطح مقطع بین 16 تا 95 میلی مترمربع
- دارای وزن مناسب و امکان کار آسان با میله‌های قطعه‌قطعه شده کوتاه
- قیمت مقرون‌به‌صرفه در مقایسه با دیگر سیستم‌ها
- قابل‌استفاده در راستای استفاده از انواع مختلفی از کابل‌ها همراه با طول عمر بالا
- برخورداری از کنترل کامل بر روی کابل مسی هنگام سوراخ کردن
- فراهم کردن امکان نظارت مداوم بر روی مقاومت
- کاهش اختلافات بالقوه در سطح ارت
- مقاومت ارتینگ پایدار در برابر تغییر فصل‌ها
- عملکرد ساده
کلام آخر
همان‌طور که در این مقاله از سازه افزار با ما همراه بودید در این نوشتار به بررسی انواع سیستم‌های ارتینگ و ارائه توضیحاتی در باب اهمیت آن پرداختیم که امیدواریم مفید واقع‌شده باشد.