Как измерить заземление мультиметром в системе TT

Измерение заземления — основы

Землей называется условная точка цепи, электрический потенциал которой считается равным нулю. Такое название этой точки связано с соединением одного из проводников электрических генераторов с землей при помощи зарытого в него проводника. Здесь конечно можно запутаться, поэтому попробуем разобраться. Если заземлить нейтраль трансформатора, то контур заземления вкопанный в землю выступает в роли резистора с определенным сопротивлением. Другой контур, например дома, — это второй резистор. Если замкнуть цепь фаза нейтраль через эти резисторы, то получится цепь из последовательно соединенных резисторов. При этом с учетом сопротивлений каждого резистора будет происходить падение напряжения на определенном участке цепи. Зная это правило последовательного соединения при помощи закона Ома можно с легкостью рассчитать сопротивление контура заземления.

Для наглядности приведем пример. На улице стоит понижающий распределительный трансформатор. От него по столбам идут четыре провода — три фазных и одна общая нейтраль (PEN проводник). Это нейтраль на трансформаторе заземлена.

На данном этапе рассмотрения стоит отметить важное — если основной является система TN (в частности TN-C-S), то ни в коем случае нельзя, во-первых, делать заземление по системе TT (об этом в следующих публикациях), во-вторых, измерять контур заземления методом, который будет рассматриваться. Также стоит предупредить об опасности шагового напряжения (об этом тоже будет рассмотрено отдельной темой). Поэтому, если не уверены в качестве заземления и в своих навыках работы с электричеством, лучше воздержитесь от таких измерений.

Продолжим. Мы определились — если условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспечены, то можно выполнить заземление в доме по системе TT (ПУЭ-7, 1.7.59). Чем ниже сопротивление контура заземления, тем лучше. В идеале значение должно быть в пределах 4 Ом. Разберемся, как работает заземление в доме, и какая взаимосвязь имеется с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

На рисунке выше схематически показан трансформатор с заземленной нейтралью. Сопротивление заземлителя примем равным 2 Ом. Смоделирован пробой фазы на заземленный корпус в доме с системой заземления TT. Фаза пошла в землю через контур заземления 4 Ом, далее к генератору через землю и заземление самого генератора 2 Ом. Земля это проводник, но не идеальный. Заземлением мы улучшаем проводимость, но на пути все равно имеется сопротивление — 4 Ом и 2 Ом. Другими словами, если бы сопротивления были ничтожно малыми и стремились к нулю, то данная цепь от отдельного заземлителя к заземлителю трансформатора выступила бы в роли полноценного нулевого рабочего проводника, замкнувшего фазу. Но так как сопротивление цепи заземления все же имеется, то при замыкании фазы на землю, ток короткого замыкания будет напрямую зависеть от его значения.

Для наглядности рассмотрим два варианта:

Измерение заземления мультиметром — пример расчета

Мы знаем, что измерение сопротивления контура заземление выполняется при помощи специализированного измерительного оборудования. Но как быть, если под рукой только обычный мультиметр? Им тоже можно измерить относительно точно. Единственный нюанс — это небезопасный способ, и при измерении мы получим общее сопротивление контура заземления и заземления нейтрали на распределительном трансформаторе. Последнее значение можно принять равным 2 Ом (плюс-минус отклонение будет незначительным).

Измеряться будет только напряжение (вольтметром) и сопротивление (амперметром). Полученные данные нужны для расчета сопротивления по правилам последовательного соединения резисторов.

Если рассмотреть схему замыкания фазы на контур заземления, то очевидно, что в таком виде измерить и сравнить ничего не получится. Ведь заземление на схеме — это резистор с двумя выводами. А в реальности второй вывод находится глубоко в земле — и физически произвести замер разности потенциалов между выводами нельзя. Поэтому нужно добавить в схему еще одну нагрузку (резистор) — например включить чайник (мощность 2 кВт, сопротивление 27 Ом) через фазу и землю. В этом случае измеряется падение напряжение через чайник и сила тока в цепи.

Получаем напряжение на участке резистора 27 Ом (чайник): U(чайник) = 180 В.

Соответственно напряжение на участке, объединяющим два заземления (дома и нейтрали) равняется: U(заземление 2+4 Ом) = 220 — 180 = 40 В.
По отдельности возможности измерить падение напряжения на двух участках с заземлением нет возможности. В программе Electronics Workbench это можно сделать. И для наглядности покажем напряжение на каждом участке:

Первое правило последовательного соединения заключается в том, что протекающие по всем проводникам токи равны между собой. Сила тока в рассматриваемой цепи I = 6,667 А.

Теперь зная закон Ома можно легко найти сопротивление на участке заземление дома — заземление нейтрали:
R=U / I = 40 / 6,667 = 5,99970001499925 Ом = 6 Ом.

Так как мы взяли за сопротивление глухозаземленной нейтрали значение 2 Ом, то сопротивление заземления дома = 6 — 2 = 4 Ом.

Как видно, зная сопротивление глухозаземленной нейтрали трансформатора можно практически точно рассчитать сопротивление вашего контура заземления.

Видео — как измерить заземление мультиметром

Как провести замеры заземления мультиметром

И если с моделированием и расчетами заземления в программе все понятно, то стоит уделить особое внимание подготовке и организации замеров контура заземления непосредственно на конкретном объекте.

В первую очередь нужен фазный проводник. Записаться к нему можно либо с близлежащей розетки, либо протянуть отдельный провод от щита учета. В обоих случаях конечная точка — это розетка, в которой нужно определить фазу индикаторной отверткой и пометить.

Далее понадобится вилка, в который заведен один провод и соединен с одним штыревым контактом. Здесь тоже нужно отметить используемый контакт. Данный провод подключается к контактам блока розеток (минимум две) и на пути разрывается автоматическим выключателем. Второй провод, соединенный с контуром заземления, также заводится в блок розеток и подключается к другим контактам.

Таким образом можно относительно безопасно измерить разность потенциалов на участке подключенного чайника. Для этого вставляем вилку в розетку так, чтобы задействованный контакт вилки соединился с фазой в розетке. Подключаем чайник к блоку розеток, проверяем, находится ли автомат во включенном состоянии, и включаем нагрузку чайника. Предварительно нужно подготовить мультиметр для измерения переменного напряжения. После включения чайника в сеть фаза-заземление измерение проводится щупами через контакты свободной розетки в блоке. Выключаем чайник и записываем получившийся результат напряжения U(чайник).

При измерении силы тока последовательность такая же, только автоматический выключатель должен быть выключен (чайник включен, но не работает). Мультиметр переводится в режим измерения переменного тока. Замер производится путем замыкания цепи щупами через контакты автоматического выключателя. Это не безопасное измерение, поэтому использовать дешевые мультиметры с хлипкими щупами не рекомендуется. Для более безопасного измерения в цепи нужно заменить чайник на менее мощный прибор с сопротивлением порядка 200 Ом. Соответственно ток в цепи не будет превышать 1 А, и вынос потенциала через заземление уменьшится. Замерив силу тока в цепи, записываем результат I.