Как сделать заземление 🔌 220в и 380в в частном доме своими руками — устройство и все размеры

Сегодня в каждом доме есть холодильник, печь СВЧ и телевизор. Другие добавят к этому списку стиральную машину, водонагреватель, пылесос, кондиционер и т. п. Все эти приборы требуют много качественной электроэнергии. При этом и домашняя техника, и система защиты людей от поражения электрическим током будут функционировать нормально только при наличии надежного заземления.

Почему необходимо качественное заземление

Заземление – это электрическое соединение металлических поверхностей приборов с землей. Физически оно состоит из ряда последовательно соединенных конструктивных элементов, которые называют системой заземления.

Многим известно, что правила организации рабочего места на предприятии требуют заземления металлических корпусов компьютеров. Конечно, это делается для повышения электробезопасности. Однако при этом улучшается и помехоустойчивость электроники, что увеличивает скорость работы компьютера. Так почему бы не провести в дом заземление, чтобы обеспечить лучшие условия для работы и себе, и технике?

Так бывает, что при касании металлического корпуса водонагревателя или стиральной машины ощущается пощипывание током. Неприятность данного вида также устраняется при заземлении корпуса агрегата.

Так выглядят заземляющие контакты защитного провода

Известно, что исправная микроволновая печь не создает опасного излучения для людей, находящихся рядом. При этом действительно надежная защита обеспечивается только при надежном заземлении ее корпуса. Если же в доме установлен газовый котел, его эксплуатация без заземления вообще не допускается из соображений безопасности.

Во вновь строящемся жилье всегда устанавливается устройство защитного отключения, которое предотвращает возгорание проводки и поражение людей электричеством. Его полноценная работа возможна только при наличии контура защитного заземления. Читайте о подключении УЗО в статье «Схема подключения автоматов и УЗО в однофазной и трехфазной сети с заземлением в частном доме и квартире».

Как известно, громоотвод защищает строения от пожара, а электроприборы — от повышенного напряжения. Монтаж молниеотвода у деревянного дома выполняется только при наличии контура заземлителей.

Защита человека от поражения электрическим током

Приведенная иллюстрация наглядно демонстрирует механизм защиты людей от поражения электрическим током при наличии заземления. Суть его заключается в том, чтобы тело человека не подвергалось воздействию недопустимого напряжения и тока.

Системы энергоснабжения и контур заземления в частном доме

Всем известно, что далеко не в каждом жилье имеется защитный проводник. Может показаться, что в существующих линиях электропередачи уже заложено решение всех вопросов безопасности. Однако зачастую системы подачи электроэнергии либо устарели, либо находятся не в должном состоянии.

Система электроснабжения TN-C

В настоящее время огромное количество жилья получает электроэнергию по двухпроводной линии системы TN-C. В данной схеме защитный проводник PE и нулевой N объединены на подстанции в провод PEN.

На производстве с целью защиты применяют так называемое зануление, то есть корпус оборудования соединяют с проводом PEN. В жилых помещениях так делать нельзя, так как в ряде аварийных ситуаций поверхность прибора может оказаться под напряжением. Вывод: для надежной защиты людей и техники необходимо заземление.

Система электроснабжения TN-C-S

Эффективное и правильное решение – это преобразовать систему TN-C в TN-C-S. В этом случае на входе в здание проводник PEN расщепляют на PE и нулевой N, и в этом месте производят подключение местного заземления (снова!) Для практического осуществления на вводном щите устанавливают шину заземления, контактирующую со щитком и шину зануления, изолированную от его корпуса.

К шине нуля подключают проводник PEN линии электропередачи, а к шине земли подключают местный защитный контур. Между шинами устанавливают перемычку. Со стороны внутренней электропроводки к шине нуля подключают проводники N, а к шине — провод PE.

Данный способ обеспечения защиты имеет недостаток: при плохом контакте или обрыве общего проводника PEN все подключенные к данной линии электроснабжения объекты будут соединены с Вашим контуром. Это может привести к появлению опасного напряжения на проводнике PE, или он перегорит.

Система электроснабжения ТТ

Подобных неприятностей можно избежать, если использовать еще один метод защиты – преобразовать систему TN-C в TT. Такое решение чаще применяют в производственных условиях. В этом случае проводник PEN считают нулевым N, а корпуса потребителей заземляют отдельно.

В практическом плане преобразование сети следует выполнить так же, как и в предыдущем случае, однако перемычку между шинами не ставят. В этом случае корпуса приборов будут всегда под потенциалом земли, однако в данной схеме обязательно применение УЗО и реле напряжения.

Заметим, что в двухпроводной схеме отсутствует защитный провод и возникает вопрос: какой можно применить? При этом, по правилам устройства электроустановок он должен быть в составе общего кабеля, и электропроводку в доме следует заменить. Иногда его все же прокладывают отдельно в кабель-канале. Конечно, сечение защитного провода должно быть не меньше, чем у проводников нуля и фазы.

Система электроснабжения TN-S

Самая надежная система электроснабжения — TN-S. В этом случае от подстанции идут отдельно защитный проводник PE, нулевой N и провода фазы L (один или три). Однако и в этом случае надежность линии электропередачи может вызывать сомнение, так что лучше на входе в дом проводник PE соединить с контуром местного заземления. Как видите, практически в любом случае, если речь идет о частном доме, полноценную защиту можно обустроить только при наличии собственного защитного контура.

Варианты устройства заземляющего контура

Далеко не всегда необходимо обустраивать так называемое искусственное заземление. Возможно, в Вашем случае уже существует естественный заземлитель, который и нужно использовать. В качестве естественного заземлителя могут выступать:

• труба водопроводной скважины;
• заложенный в грунт трубопровод из металла;
• сваи и другие железобетонные элементы;
• стальные рельсы, трубы и другой профиль, заглубленный в грунт.

Стандартный вариант подключения защитного провода

Разумеется, в случае использования естественного заземлителя следует обеспечить его надежное электрическое соединение с шиной РЕ вводного щита. Лучше всего в качестве соединителя подойдет стальная полоса сечением 40х5мм, которую необходимо приварить к конструкции в грунте.

Ее прокладывают до цоколя здания. Здесь к полосе приваривают болт диаметром 10мм, на который наворачивают две гайки с двумя шайбами между ними. Между шайбами зажимают медный провод сечением не менее 10мм2, который подключается к шине РЕ входного щита. Не допускается использовать в качестве заземлителей:

• трубы отопительной системы;
• водопровод;
• канализационные трубы;
• трубопроводы горючих и токсичных веществ.

Один из вариантов естественного заземления – железобетонный фундамент здания. При этом необходимо соблюсти ряд условий:

• отдельные металлические элементы фундамента должны быть соединены с помощью сварки;
• его поверхности не должны быть обработаны изолирующими гидроизоляционными материалами;
• фундамент не должен находиться в агрессивной среде;
• влажность грунта должна быть не более 3%.

Основные варианты заземления частного дома

Если нет ничего, что можно использовать в качестве естественного заземлителя, придется сделать искусственный своими руками. Схему контура заземления можно выполнить в виде:

• контура вокруг здания из большого количества элементов, забитых на небольшую глубину;
• конструкции из трех и более штырей, забитых на глубину порядка 2-3м в виде треугольника, квадрата и т. п;
• одного электрода, заглубленного на несколько метров.

Теоретически все варианты имеют право на существование. Практически, наиболее популярна схема из трех штырей, размещенных в углах треугольника. Заметим, если сделать своими руками конструкцию в цокольном этаже здания, можно не опасаться увеличения сопротивления растеканию тока в результате промерзания грунта.

Расчет параметров заземляющего контура

Как мы уже отмечали, в сети 220 В и 380 В сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом. Данная величина зависит от целого ряда параметров:

• глубины заложения, количества и площади электродов;
• проводимости поверхности заземлителей;
• глубины заложения и размеров горизонтальных элементов;
• состава грунта и его увлажненности.

Общая схема исполнения заземления

Кроме того, сопротивление грунта заметно увеличивается при его замерзании, так что необходимо принимать во внимание климатическую зону. Исходя из необходимых электрических характеристик, а также перечисленных параметров, и происходит расчет заземления. При этом, расчетные формулы имеют немало составляющих и достаточно громоздки.

Разумеется, сложные расчеты необходимо производить в промышленных условиях, когда речь идет о большом количестве материалов и значительных размерах конструкций. В условиях частного дома заметно проще выполнить оценочные расчеты, проконсультироваться в местной организации электроснабжения и у соседей. Мы же подготовили для Вас справочную таблицу расчета количества заземлителей.

Таблица расчета параметров заземления
Тип грунта	Удельное сопротивление грунта, Ом*м	Количество заземлителей
Солончаковые почвы	25	2
Торф	50	3
Садовая земля	40	3
Чернозем	50	3
Песок сильно увлажненный	60	4
Глина	60	4
Песок умеренно увлажненный	130	10
Супесь влажная	150	12

Данная таблица составлена для условий 3-й климатической зоны с возможными температурами до -40°С. Состав грунта условно принят одинаковым по всей глубине закладки контура. При этом выбраны следующие параметры конструкции:

• штыри из стального уголка сечением 50х50х5мм и длиной 3м;
• расстояние между заземлителями 2м;
• горизонтальная соединительная полоса из стали сечением 40х4мм;
• глубина закладки горизонтальных элементов 0,5м.

Из таблицы следует, что соль и влага способствую растеканию тока в грунте, тогда как сухой песок имеет большое сопротивление. Следовательно, правильно обустроить заземление в сухой сезон, тогда в другие периоды его параметры только улучшатся. На практике следует выполнить заземляющий контур в соответствии с таблицей, предусматривая возможность добавления штырей. После завершения работ его сопротивление измеряют и, при необходимости, монтируют дополнительные заземлители.

Земляные работы при обустройстве заземления

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.

Элементы заземляющего контура

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.

Размеры контура заземления в виде треугольника

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%.

Этапы обустройства треугольного контура заземления

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.

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.

Монтируем заземление промышленного изготовления

Рассмотренная выше система защиты хороша тем, что ее можно обустроить из стандартных материалов самостоятельно. Придется повозиться с земляными работами и сваркой, зато результат достигается сравнительно небольшими средствами. Альтернативный вариант – приобрести специальный комплект для обустройства заземления.

Фабричный набор для монтажа заземления

Комплекты, один из которых представлен на фото, рассчитаны на суммарную длину от 6 до 45м и состоят из различного количества следующих элементов:

• штырь стальной омедненный длиной 1,5м;
• муфта соединительная;
• наконечник стартовый;
• головка направляющая для насадки перфоратора;
• зажим для подключения провода;
• смазка токопроводящая;
• лента гидроизоляционная;
• насадка на перфоратор.

Рассматриваемая система защиты хороша тем, что не требует сварочных работ и занимает минимальную площадь. Покрытые медью стержни имеют очень хороший контакт с землей. В этом случае в небольшой ямке можно установить всего один достаточно длинный заземлитель (до 40м).

Однако стоит такой комплект немало. Кроме того, забивая стержни в грунт, можно попасть на камень. Извлечь детали из земли без повреждения проблематично. Кроме того, при устройстве заземления нужно проверять его сопротивление после забивания очередного штыря.

Этапы монтажа модульного заземления своими руками

Монтаж модульного заземлителя производится в следующем порядке:

• резьбовые части стержня покрывают токопроводящей смазкой;
• наворачивают на стержень наконечник стартовый и муфту соединительную;
• в муфту закручивают головку направляющую;
• в перфоратор зажимают специальную насадку, которую устанавливают в гнездо направляющей головки;
• один человек удерживает штырь в вертикальном положении, другой включает перфоратор и забивает штырь в землю;
• резьбовые части следующего стержня покрывают токопроводящей смазкой;
• наворачивают на стержень муфту соединительную;
• направляющую головку переставляют на новый стержень, а его вкручивают в муфту предыдущего;
• проверяют сопротивление растеканию тока измерителем Ф4103-М1;
• по достижении значения менее 4Ом на стержень закрепляют зажим для подключения провода;
• детали зажима предварительно смазывают токопроводящей смазкой и подсоединяют медный провод сечением не менее 10мм2;
• зажим вместе с проводом плотно обматывают лентой гидроизоляционной.

Проверка характеристик заземляющего контура своими руками

Наиболее просто и правильно проверить результаты своего труда, пригласив специалиста с измерителем сопротивления заземления. Необходимый для этого прибор Ф4103-М1 стоит дороже, чем конструкция контура, так что покупать его Вы не будете.

Возможно, Вам посоветуют добавить в почву соль или подлить воды для улучшения растекания тока. Прокомментируем такие идеи в стихах: соль и вода ведут в никуда. Вода скоро высохнет, и заземление уже не будет обеспечивать должную защиту Вашей семьи. Соль вызовет коррозию стали, и работу придется переделывать через непродолжительное время.

Стандартный прибор для измерения сопротивления заземления

Проверить защитный контур в частном доме можно и самостоятельно, подключив нагрузку к проводнику фазы и заземлению. Так, при мощности нагрузки 1000 Вт и сопротивлении заземляющего контура 4 Ом разница напряжения составит 18 В при включении и отключении потребителя. Соответственно, если получается больше 18 В, сопротивление растеканию тока выше нормы.

Надеемся, что приведенные рекомендации помогут Вам надежно заземлить собственный дом, обеспечив защиту людей, жилья и бытовой техники. Заметим, что внешний осмотр видимых частей заземляющего контура рекомендуется два раза в год, а выборочный контроль элементов в земле — раз в десять лет.

Следующий видеоролик иллюстрирует опыт самостоятельного обустройства заземления для частного дома.