“أنظمة التأريض الكهربائي تلعب دورًا أساسيًا في حماية الأفراد والمعدات من المخاطر الكهربائية. من خلال الحسابات الدقيقة لمقاومة التأريض، وقياس تيار العطل، وضبط جهد اللمس، يمكن ضمان أمان الأنظمة الكهربائية في المنشآت السكنية و التجارية و الزراعية والصناعية. يهدف التأريض إلى حماية الأشخاص من الصدمات الكهربائية وتقليل الأضرار التي قد تحدث للمعدات الكهربائية. في هذا المقال، سنتناول كيفية حساب مقاومة التأريض، ونشرح المعدلات الآمنة التي يجب اتباعها لضمان سلامة الأنظمة الكهربائية.”
ما هى الحسابات الخاصة بالتأريض الكهربائي ؟
“الحسابات الخاصة بالتأريض الكهربائي هي عمليات هندسية تُستخدم لتحديد كيفية تصريف تيار العطل إلى الأرض بأمان وكفاءة. الهدف من هذه الحسابات هو ضمان أن الأنظمة الكهربائية قادرة على تفريغ الشحنات الزائدة بسرعة، مما يحد من المخاطر على الأفراد والمعدات. الحسابات الدقيقة لمقاومة التأريض ضرورية لضمان أمان النظام الكهربائي، وتجنب تأثيرات ضارة قد تحدث في حالة حدوث خلل كهربائي.”
المكونات الرئيسية الحسابات الخاصة بالتأريض الكهربائي:
- مقاومة التأريض: تعتبر مقاومة التأريض العامل الأساسي لقياس كفاءة نظام التأريض، حيث تُحدد قدرة النظام على تصريف التيار الزائد إلى الأرض.
- قدرة النظام على تصريف تيار العطل: يجب أن يكون النظام قادرًا على تمرير التيار الزائد بسرعة وكفاءة لضمان أمان الأجهزة والأفراد.
مستويات جهد اللمس وجهد الخطوة: يجب أن تبقى مستويات جهد اللمس و جهد الخطوة ضمن الحدود الآمنة لتجنب الصدمات الكهربائية وضمان سلامة الأشخاص
العوامل المؤثرة في مقاومة التأريض:
1-نوع التربة (رملية، طينية، صخرية):
التربة ذات الموصلية العالية تساعد في تقليل المقاومة. التربة الرملية مثلاً توفر مقاومة أكبر مقارنة بالتربة الطينية، التي تسهم بشكل أفضل في تحسين كفاءة التأريض.
2-الرطوبة:
كلما زادت الرطوبة في التربة، زادت قدرة التربة على توصيل الكهرباء، مما يقلل المقاومة ويساعد في تفريغ التيار الزائد بسرعة أكبر.
3-طول وعدد قضبان التأريض:
كلما زاد طول قضيب التاريض النحاسي أو عدد القضبان المستخدمة، تقل مقاومة التأريض. إضافة قضبان تأريض إضافية تحسن من كفاءة النظام.
مثال حسابي مبسّط بناءً على الصور:
في الصور المرفقة، نرى قضيب تأريض مرفق بنظام كهربائي، حيث يتم قياس مقاومة التأريض باستخدام جهاز خاص. نأخذ المثال التالي:
- القياس الأولي:
عند استخدام قضيب تأريض طوله 2.5 متر في تربة متوسطة، تكون مقاومة التأريض 8 أوم، وهذا يعد غير آمن خاصة في بيئات صناعية حيث يتطلب الأمر مقاومة أقل من 1 أوم. - التعديل:
بعد إضافة قضيب تأريض آخر وتحسين التوصيل، انخفضت المقاومة إلى 3 أوم. هذه الزيادة في عدد القضبان تقلل من المقاومة بشكل فعال، مما يحسن من كفاءة النظام بشكل كبير، ويقلل من خطر الصدمات الكهربائية. يمكن ملاحظة أن تحسين تصميم التأريض مثل هذا يعتبر أكثر فاعلية من الاكتفاء بقضيب واحد.
مقاومة التأريض: المعدلات المقبولة:
معدل مقاومة التأريض هو مقياس لمدى كفاءة النظام في تصريف التيار الزائد إلى الأرض. تختلف القيم المقبولة لمقاومة التأريض بناءً على نوع المنشأة، مما يضمن عمل النظام الكهربائي بأمان وفعالية. إليك المعدلات المقبولة حسب نوع النظام:
- المنشآت السكنية: يجب أن تكون مقاومة التأريض ≤ 5 أوم.
- المصانع وأنظمة التحكم: يجب أن تكون مقاومة التأريض ≤ 1-2 أوم.
- الأنظمة الحساسة مثل مراكز الطاقة: يجب أن تكون مقاومة التأريض ≤ 0.5 أوم.
تيار العطل وعلاقته بأنظمة التأريض:
عند حدوث ماس كهربائي، يتولد تيار عطل يجب أن يتم تصريفه إلى الأرض بأسرع وقت ممكن لضمان الأمان. إذا كانت مقاومة التأريض مرتفعة، سيقل التيار الذي يتم تمريره إلى الأرض، مما يؤدي إلى تأخر في فصل القاطع الكهربائي وزيادة المخاطر.
مع نظام تأريض جيد، يتم تصريف التيار بسرعة مما يساعد على فصل القاطع فورًا، وبالتالي حماية النظام الكهربائي وتقليل احتمالية الأعطال.
جهد اللمس وجهد الخطوة: أهمية الحفاظ على مستويات الأمان
من الحسابات المهمة في أنظمة التأريض الكهربائية:
- جهد اللمس: الجهد الذي يتعرض له الشخص عند لمس هيكل معدني.
- جهد الخطوة: فرق الجهد بين نقطتين على الأرض تفصل بينهما خطوة إنسان.
الهدف من التأريض هو إبقاء هذه الجهود ضمن الحدود الآمنة لتقليل خطر الصدمات الكهربائية. عند تصميم نظام تأريض جيد، فإن جهد اللمس و جهد الخطوة سيكونان منخفضين، مما يعزز الأمان ويقلل من خطر الصعق.
أنظمة التأريض في أنظمة الري؟
في أنظمة الري، تعمل المواتير بالقرب من المياه، مما يزيد من احتمال حدوث التسريب الكهربائي. بدون أنظمة تأريض، قد يحدث تلف سريع للمعدات وأعطال متكررة، مما يعرض حياة العاملين للخطر. من خلال تطبيق أنظمة تأريض جيدة، يمكن تفريغ التيار الكهربائي الزائد بشكل فوري، مما يحمي العاملين من الصدمات الكهربائية ويطيل عمر المعدات، بالإضافة إلى ضمان استمرارية العمل في الأنظمة الزراعية.
أنظمة التأريض الكهربائي هي الأساس الذي يقوم عليه أمان الأنظمة الكهربائية في أي منشأة. من خلال التأريض السليم، يتم تصريف التيار الزائد بشكل آمن إلى الأرض، مما يحمي الأفراد من المخاطر الكهربائية ويحافظ على سلامة المعدات. في هذا المقال، نغوص في أهمية الحسابات الدقيقة لنظام التأريض، وكيفية حساب مقاومة التأريض والحدود المقبولة لضمان أمان البيئة الكهربائية، سواء في المنشآت السكنية أو الصناعية.