Заземление сварочного аппарата

Во время эксплуатации электрооборудования случаются технические проблемы, например, пробой изоляции между фазой и корпусом, при котором защитный корпус может оказаться под напряжением. Контакт человека с ним может привести к поражению его электрическим током. Для обеспечения безопасной работы электроустановок одним из способов может быть комплектация защитным заземлением — соединением его определенной части с землей с помощью специального устройства. Большая часть тока будет уходить через заземление из-за низкого сопротивления оного, токовая нагрузка человека будет минимальной, что обеспечит его безопасность. Существует и другой способ защиты — зануление. Принципиальная разница между ними описана ниже.

Основные понятия

Каждый из элементов защиты имеет свое функциональное назначение определяющее ее действие.

Заземление

Заземление (об электродах здесь) — это приспособление, обеспечивающее устранение тока, появляющегося на корпусе электрооборудования ввиду нештатной работы, в землю. Конструктивно выполняется из заземлителя, а также проводников, соединяющих металлические токопроводящие части установки с ним, и грунтом (желательно во влажном состоянии).

Заземлитель

Заземлители могут быть двух видов — искусственный и естественный. Искусственный заземлитель представляет собой конструкцию, выполненную из уголков, арматуры, трубного проката, шинопроводов и других подобных металлических элементов. Изготовленный в стационарных условиях, представляет собой надежный, качественно исполняющий свои функции заземляющий контур.

Некоторые бытовые конструкции способны выполнять функциональные задачи заземлителей и в силу своего происхождения относятся к разряду естественных. Стальные трубы водопроводов и канализации, арматура железобетонных конструкций и другие металлоконструкции (имеющие хороший контакт с грунтом) могут эффективно проводить ток с корпуса электрооборудования в грунт.

Заземляющее устройство

Заземляющее устройство — это комплекс, объединяющий заземлители и соединяющие их с корпусом оборудования и грунтом проводниками. Для снижения напряжения на корпусе до безопасного возможно изготовить заземляющее устройство самостоятельно.

Зануление

Схема защитного зануления отличается переводом образующегося на корпусе тока в распределительный щиток (вместо грунта), где установлен предохранительный автомат, срабатывающий на определенной величине тока. Обычно используется в промышленных электроустановках, питающихся от трансформаторных подстанций, вторичная обмотка которых соединена «звездой» с расположенным в центре соединения нулевым или нейтральным проводом. Ток искусственно создаваемого короткого замыкания через «ноль» попадает на отключающий прибор и установка обесточивается. Защита по схеме зануления требует профессионального расчета составляющих элементов и должна выполняться квалифицированными специалистами.

Требования, правила заземления оборудования на 220 В, трансформатора и других устройств

Обустройство заземления сварочного оборудования, которое по правилам ПУЭ является обязательным, связано с особенностями его эксплуатации. Общие требования ко всем видам трансформаторного, инверторного и другого сварочного оборудования следующие:

• каждая электроустановка должна иметь собственное индивидуальное заземление;
• к одному заземляющему контуру запрещается подсоединять несколько последовательно установленных сварочных аппаратов;
• все металлические нетоковедущие элементы аппарата должны в обязательном порядке быть подключены к заземлению;
• все сварочные установки должны быть оснащены специальным болтом, к которому надежно крепится провод с зажимом и отверстием соответствующим диаметру резьбы болта, обязательно имеется метка с понятной потребителю надписью, например, «земля».

Сварочный инверторный аппарат Ресанта САИПА 200. Фото ВсеИнструменты.ру

Некоторые не очень продвинутые сварщики допускают работу без заземления инверторами от сети 220 В. Однако, не все аппараты обладают высокой степенью надежности и на некоторых повреждение силового трансформатора является причиной попадания напряжения на его вторичные элементы — держатель электрода и зажим массы. Это может привести к печальным последствиям. Бытовой инверторный аппарат обычно используют в качестве переносного устройства, где на новом месте не всегда имеется наличие заземляющего контура. На этот случай следует предусмотреть подключение УЗО (устройства защитного отключения).

Классификация заземлителей

Кроме указанных выше в статье классификации заземлителей по типу исполнения — искусственные и естественные, существует классификация по конструктивному исполнению.

• Горизонтальные. Проводники (стержни, уголки и другие изделия из металла) располагаются на небольшой глубине. Конструктивно включает в себя большое количество проводников, что позволяет эффективно работать в плане отвода электрического тока в грунт. Из недостатков следует отметить требуемую под обустройство существенную площадь и проблемы с выполнением земляных работ на участке.
• Вертикальные (наклонные). Этих недостатков лишены вертикальные заземлители. Проводники уходят глубоко в грунт, что увеличивает трудоемкость работ по сравнению с оборудованием горизонтальных заземлителей.

Зажим типа «крокодил» и другие типы клемм, требования

Заземляющий контур обеспечивает свое функциональное назначение соединением отдельных элементов с помощью специальных зажимов, закрепленных на кабелях. Конструктивно клеммные зажимы, используемые в заземлении сварочного оборудования, представлены в следующем виде.

Зажимы типа «крокодил». Применяются в сварочном оборудовании напряжением 220В/380В, где не возникает в соединении больших нагрузок. При более высоком напряжении может происходить сильный разогрев деталей, приводящих к разрушению изоляции проводов и последующим нарушением соединения. В конечном итоге не исключено поражение сварщика электрическим током. В конструкции «крокодила» важную роль играют технические характеристики пружины, которая создает требуемые усилия прижима обычно штампованных клемм, напоминающих пасть крокодила. Отсюда и название этого зажимного приспособления.

Струбцины. Принцип осуществления зажима основан на применении резьбового соединения. Струбцина проигрывает «крокодилу» в оперативности установки, но обеспечивает более качественный контакт, что повышает надежность соединения.

Струбцина BESSEY заземляющая для сварки. Фото ВсеИнструменты.ру

Магнитные зажимы. Нередко приходится заземлять контактирующие поверхности со сложной конфигурацией, к ним бывает трудно подступиться, деталь имеет большие габариты. В таких случаях выполнить зажимное соединение с помощью «крокодилов» и струбцин невозможно. Здесь как раз проявляется поле деятельности магнитных зажимов, где есть возможность, например, заземлить толстостенную трубу.

Магнитная клемма заземления МКЗ 31 Сатурн. Фото ВсеИнструменты.ру

Провод и прочие элементы схемы заземления

К проводам, которые участвуют в создании контура заземления, предъявляются требования,  регламентированные в ПУЭ.

Так, например, проводник, соединяющий заземлитель с главной шиной заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В, должен в зависимости от материала изготовления иметь следующие сечения:

• медный провод — не менее 10 кв.мм.;
• алюминиевый — не менее 16 кв.мм.;
• стальной должен иметь минимальное сечение в 75 кв.мм.

Провод заземления TWT сечением 10 кв.мм., 100 м. EARTH-W10-100. Фото ВсеИнструменты.ру

Сама главная шина изготавливается из меди (!алюминий не допускается) — материала, обладающего высокой проводимостью, коррозионной стойкостью и отличными пластическими характеристиками. При ее отсутствии допускается изготавливать из стали. Проводники из алюминия нельзя применять также при укладке в грунт. Сечение самой главной шины не должно быть меньше сечения фазного провода питающей линии.

Другие проводники, участвующие в создании контура заземления, имеют сечения, отличающиеся от фазного провода в меньшую сторону, которые можно определить по ПУЭ-7 таблица 1.7.5.

В качестве защитных проводов могут использоваться специальные проводники, отдельные жилы многожильного кабеля, провода (изолированные и неизолированные), находящиеся в общей оболочке с фазными проводами.

Монтаж заземлителя по ПУЭ

При обустройстве заземления требуется выполнить строго регламентированный по Правилам Устройства Электроустановок следующий порядок проведения работ.

• Согласно нормативных требований перед проведением монтажа заземления энергозависимого объекта следует подготовить ТЗ (техническое задание). В нем указать на тип заземления (одноконтурное или двухконтурное, стационарное или переносное), отразить схему и метод прокладки заземляющего шинопровода, габаритные размеры находящейся в грунте части конструкции заземлителя, используемые материалы и способы их соединения (сварка, резьбовое соединение).
• На основание ТЗ выполняется проектирование и комплектация рабочей документацией. В ней особое внимание уделено способам получения соединений высокой надежности контактов с помощью сварки или болтовых соединений. Прилагаются расчеты сечения элементов заземлителя, сопротивление которого независимо от вида грунта по требованиям ПУЭ не должно превышать 4 Ома (для трансформаторов и генераторов нейтральный провод которых присоединен к контуру заземления).
• Далее последовательно выполняются следующие операции: установка заземлителей, установка и прокладка проводников, соединение заземляющих проводников между собой, а также крепление их к заземлителям и электроустановкам.

В ПУЭ-7 в разделе 1 «Общие требования» расписаны все требования к защитным мерам при обустройстве заземления различных электроустановок для обеспечения электробезопасности. Соблюдение их при проектировании и выполнении монтажных работ позволит выполнить работу без ошибок.

Контроль заземления

Основная защитная функция заземления, в первую очередь, зависит от величины его сопротивления. Этот показатель строго регламентирован ПУЭ и при вводе в эксплуатацию проверяется сопротивление контура. Это могут быть как купленные в магазине готовые заземлители, выполненные профессиональными производителями, так и самостоятельно изготовленные домашними умельцами. При превышении значения выше нормативного выполняются организационно-технические мероприятия в виде увеличения площади контакта или увеличения количества стержней, повышением общей проводимости грунта, например, за счет изменения концентрации содержания соли в земле.

Контроль заземления производится и в дальнейшем, так как металлические элементы подвергаются коррозии, что оказывает влияние на плотность контакта, меняет их удельное сопротивление.

Наиболее качественное измерение сопротивления заземления производится специальными приборами, которых на этом рынке большое множество. Каждый прибор снабжен инструкцией, с помощью которой собирается схема подключения. В следующем видео сопротивление заземления определяется с помощью прибора ИС-20. Автор показывает метод измерения строго согласно инструкции, что называется не заморачиваясь на вопросах, например, «зачем нужны два заземлителя расположенных на разных расстояниях от прибора?».

В дополнении к видео следует сказать, что оценка сопротивления производится здесь по сопротивлению тока растекания заземлителей.

Заземление инвертора, переносного инверторного сварочного аппарата

Сварочный инвертор — это компактная и легкая электроустановка, которую возможно использовать при сварочных работах, например, на высоте. Проблема в организации заземления для проведения таких безопасных работ — это невозможность привязаться к контуру заземления. Решение проблемы — в конструкции аппарата, которая допускает установку УЗО (установку защитного отключения) на входе питающего кабеля. Это устройство будет реагировать на ток утечки, вызванного, например, пробоем фазы на корпус. При критическом значении тока утечки УЗО отключит сварочник. Тем самым сохраняется мобильность сварочного инвертора.

Вопросы и ответы

Значит ли это, что если в цепи есть УЗО или дифавтомат, то заземление не нужно?

Аппарат инверторный. Фото Сварочные Технологии

У многих сварщиков возникают сомнения, что, если в цепи есть УЗО, то заземление для инвертора не нужно. Однако, УЗО выполняет функциональные задачи по реагированию на ток утечки без подключения к заземлению. При разнице входящего и исходящего токов (ток утечки), которая превышает установленное на приборе значение, происходит его срабатывание. При этом при отсутствии заземления УЗО отключит цепь лишь при контакте человека с корпусом неисправного инвертора. До этого момента на корпусе электроустановки будет присутствовать напряжение. Если сварочный инвертор оснащен Дифавтоматом (устройством, в котором, кроме УЗО, присутствует автоматический выключатель замыкания и перегрузки цепи) и одновременно заземлением, то УЗО сработает сразу после создания аварийной ситуации, реагируя на ток через контур заземления.

Значит ли это, что если инвертор, к примеру, используется на стройке с временным подключением и в цепи нет УЗО или дифавтомата, то использование инверторного сварочника потенциально опасно?

Эксплуатировать сварочный инвертор без заземления или в качестве его заменителя оборудованием питающей сети Дифавтоматом (УЗО) однозначно небезопасно. Однако, опытные (не опытные от них не отстают) при необходимости (и без нее) выполняют сварку, например, при строительстве какого-нибудь объекта с подачей электроэнергии от соседа по временной схеме подключения. Здесь надежда на надежность изоляции аппарата и внимательном соблюдении технологии сварки (не стоит варить во влажной среде). Однако, следует помнить, что эксплуатировать сварочный инвертор без заземления и дублирующих его УЗО категорически нельзя, это может привести к тяжелому поражению электрическим током.

Где купить

Приобрести элементы для заземления возможно, обратившись к сотрудникам компаний, предлагающих комплектующие для УШМ.