دو نوع مختلف از الکترودهای زمین وجود دارد: الکترود تمام مس و الکترود روکش مسی. این الکترودها به شکل میله‌هایی رسانا هستند که در زمین نصب می‌شوند و یک مسیر الکتریکی را تشکیل می‌دهند. این مسیرها برای انتقال جریان الکتریکی ناشی از صاعقه به کار می‌روند تا از تجهیزات و مدارها در برابر آسیب محافظت کنند.
در زمین، الکترود زمین به‌عنوان یک میله رسانا عمل می‌کند که یک مسیر الکتریکی امن برای جریان‌های ناشی از سرج‌های الکتریکی و صاعقه فراهم می‌کند. این الکترود با هدایت جریان‌های مخرب به زمین، از تجهیزات و مدارها محافظت می‌کند و اطمینان حاصل می‌نماید که سیستم‌های الکتریکی در برابر این تهدیدها ایمن هستند. این میله رسانا، یک عنصر حیاتی در سیستم‌های حفاظتی است که به‌طور مؤثر از تجهیزات حساس در برابر آسیب‌های احتمالی محافظت می‌کند.
در فرآیندی که اتصال الکتریکی به زمین درگیر است، الکترود زمین نقش حیاتی ایفا می‌کند. این الکترود، که به عنوان یک سیستم ارت شناخته می‌شود، می‌تواند به شکل‌های مختلف مانند یک صفحه، میله، لوله یا حتی میله‌ای از جنس مس یا آهن گالوانیزه ساخته شود. این تجهیزات به برقراری اتصال الکتریکی به زمین کمک می‌کنند و در نتیجه، یکی از مهم‌ترین اجزای این فرایند به حساب می‌آیند.
انواع الکترود زمین
دو نوع اصلی الکترود زمین وجود دارد: الکترودهای مصنوعی و الکترودهای طبیعی. این طبقه‌بندی بر اساس ذات و کاربرد آنها در سیستم‌های الکتریکی انجام می‌شود. الکترودهای مصنوعی به طور خاص برای برقراری اتصال به زمین طراحی شده‌اند، در حالی که الکترودهای طبیعی عناصر موجود در طبیعت هستند که به طور ذاتی قابلیت اتصال به زمین را دارند. این تقسیم‌بندی به درک بهتر انواع مختلف میله‌های ارت و کاربردهای آنها کمک می‌کند.
الکترود مصنوعی
الکترودهای مصنوعی، ابزارهایی هستند که برای برقراری ارتباط الکتریکی با زمین طراحی شده‌اند. این الکترودها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند، از جمله الکترودهای افقی، میله‌ای، صفحه‌ای، و شبکه‌ای. هر کدام از این انواع، کاربردهای خاص خود را دارند و در پروژه‌های مختلف مهندسی و ساخت‌وساز مورد استفاده قرار می‌گیرند. هدف اصلی از تولید این الکترودها، ایجاد یک سیستم الکتریکی پایدار و قابل اطمینان در ارتباط با خاک است.
الکترودهای طبیعی
الکترودهای زمین، که برای اهداف متنوعی در زمین نصب می‌شوند، می‌توانند در شرایط خاص برای برقراری اتصال به زمین مورد استفاده قرار گیرند. این محصولات شامل لوله‌های فلزی آب، میلگردهای بتنی، و اجزای فلزی سازه‌ها هستند که به عنوان الکترودهای ارت شناخته می‌شوند.
تجهیزات و الکترودهای خاص، به تنهایی برای اتصال به زمین مناسب نیستند. این قطعات باید به عنوان اجزای مکمل و کمکی در سیستم‌های الکتریکی مورد استفاده قرار گیرند و نمی‌توان از آنها به عنوان الکترود اصلی زمین استفاده کرد.
مهم ترین انواع الکترود ارت از لحاظ شکل ظاهری و طرز قرار گیری در زمین
- الکترودهای قائم
- الکترودهای صفحه ای
- الکترودهای افقی
- میلگرد های داخل بتن مسلح که در شالوده ساختمان هستند.
الکترود صفحه ای
الکترود زمین صفحه‌ای، روشی مؤثر برای دستیابی به مقاومت پایین در فضاهای محدود است. این الکترود به صورت عمودی در چاه نصب می‌شود و عمق آن باید در منطقه‌ای مرطوب از خاک قرار گیرد. حداقل عمق توصیه‌شده برای این الکترود، 60 سانتی‌متر از بالای صفحه است تا عملکرد بهینه را تضمین کند.
برای کاهش مقاومت در الکترودهای صفحه‌ای، می‌توان از روش اتصال موازی استفاده کرد. در این روش، با ایجاد یک الکترود صفحه‌ای اضافی و اتصال موازی آن با الکترود اصلی، مقاومت کلی کاهش می‌یابد. این کاهش مقاومت زمانی مؤثر است که الکترودها در حوزه ولتاژ متفاوتی قرار داشته باشند. برای اطمینان از این امر، فاصله بین الکترودها باید حداقل دو برابر عمق خود الکترودها باشد. با رعایت این فاصله، مقاومت موازی الکترودها به درستی محاسبه می‌شود و به میزان مورد نیاز کاربر می‌رسد.
الکترودهای افقی
برای اتصال به زمین در این روش، می‌توان از اجزای مختلفی مانند سیم، تسمه، یا میله‌های مخصوص استفاده کرد. در مناطقی با دمای بسیار پایین، الکترود زمین باید در عمق مناسبی، حدود 50 سانتی‌متر تا یک متر زیر سطح یخ‌زدگی خاک، قرار گیرد. اطمینان حاصل کنید که اطراف این الکترود با خاک نرم و مواد کاهنده پر شده است تا عملکرد بهینه‌ای داشته باشد.
روش مذکور، عمق الکترود تاثیر ناچیزی بر کاهش مقاومت دارد و تنها نیاز است که الکترود در عمق مناسب زیر سطح یخ‌زدگی قرار گیرد. افزایش مقطع کابل نیز تاثیری قابل توجه در کاهش مقاومت نخواهد داشت. به طور کلی، برای دستیابی به مقاومت پایین، طراحی و اجرای الکترود زمین باید به گونه‌ای باشد که چگالی جریان در اطراف آن به حداقل برسد.
به منظور دستیابی به این هدف، ضروری است ابعاد الکترود را به دقت در نظر بگیرید. در این مورد، باید یکی از اضلاع الکترود را به طور قابل توجهی بزرگتر از دو ضلع دیگر انتخاب کنید. علاوه بر این، استفاده از یک سیم یا کابل مسی که به صورت افقی قرار گرفته، می‌تواند نتیجه بهتری نسبت به یک صفحه مربع شکل داشته باشد.
خدمات الکترود ارت چیست؟
طراحی سیستم اتصال به زمین، تعادلی ظریف بین الزامات حفاظتی و ایمنی را در بر می‌گیرد. این سیستم باید نه تنها از تجهیزات الکتریکی محافظت کند، بلکه از افراد در برابر خطرات احتمالی برق گرفتگی نیز ایمن‌سازی کند. برای تحقق این امر، الکترودهای زمین با هدف دوگانه‌ای نصب می‌شوند: تضمین ایمنی و حفاظت در برابر خطرات الکتریکی.
- ایجاد ایمنی لازم در مقابل برق گرفتگی انسان ها و سایر موجودات زنده در هنگام بهره برداری از سیستم الکتریکی.
- کاربردهای الکتریکی مانند هم پتانسیل سازی نول و نقطه خنثی در سیم پیچ ستاره ترانسفورمرها در سیستم های توزیع و انتقال الکتریکی.
برای اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات الکترود ارت، باید الزامات خاصی را در هنگام نصب رعایت کنید. یکی از نکات مهم، حفظ فاصله‌ی کافی بین این تجهیزات و ساختمان است. حداقل فاصله‌ی توصیه‌شده برای نصب الکترود زمین، 1.5 متر است. همچنین، برای عملکرد صحیح فیوزها و رله‌های حفاظتی، مقاومت زمین باید در محدوده‌ی استاندارد باشد تا جریان به‌راحتی عبور کند. توجه داشته باشید که این مقاومت ثابت نیست و تحت تأثیر شرایط آب و هوایی متغیر است.
هنگام فروش الکترود زمین، توصیه می‌شود که کاربران آن را به صورت عمودی در گودال یا زمین نصب کنند. این روش دسترسی به لایه‌های مرطوب زمین را تسهیل می‌کند. اتصال هادی زمین به تجهیزات الکتریکی مانند تابلوها باید محکم و مطمئن باشد. برای اتصال سیم به صفحات ارت، استفاده از پیچ و مهره ضروری است. به منظور اطمینان از پایداری و مقاومت مفاصل فلزی در برابر خوردگی، گریس مورد استفاده قرار می‌گیرد.