Расчёт заземления

Калькулятор заземления считает сопротивление контура и сравнивает его с нормой для выбранного объекта. На умолчаниях — частный дом 220 В, суглинок 100 Ом·м, II климатическая зона, три вертикальных электрода по 3 м диаметром 16 мм с шагом 3 м, верх на глубине 0,7 м, стальная полоса 40 мм длиной 10 м на глубине 0,8 м — выходит 16,3 Ом. Норма для такого дома 30 Ом, так что контур проходит.

Как рассчитать заземление вручную: сначала сопротивление одного электрода по удельному сопротивлению грунта, длине, диаметру и глубине, потом группы с учетом коэффициента использования (электроды «мешают» друг другу), потом полосы, и все это параллельно. Калькулятор показывает каждую ступень в группе «Расчет»: одиночный электрод — 50,0 Ом, группа из трех — 22,2 Ом, полоса — 61,2 Ом.

Формулы для контура из вертикальных электродов и горизонтальной полосы:

• ρ = ρ₁ × k₁ × ρ₂ × L₁ / [ρ₁ × k₁ × (L₁ − H + h₂) + ρ₂ × (H − h₂)] – расчетное сопротивление двухслойного грунта;
• R₁ = ρ / (2 × π × L₁) × (ln(2 × L₁ / D) + 1/2 × ln((4 × h₁ + L₁) / (4 × h₁ − L₁))) – сопротивление одного вертикального электрода;
• R₂ = ρ / (π × k₂ × L₂) × ln(2 × L₂² / (b × h₂)) – сопротивление горизонтальной полосы;
• R = (R₁ / (n × η)) × R₂ / ((R₁ / (n × η)) + R₂) – общее сопротивление растеканию.

Здесь ρ₁ и ρ₂ – удельное сопротивление верхнего и нижнего слоя грунта, Ом·м; H – толщина верхнего слоя, м; k₁, k₂ – климатические коэффициенты для электродов и для полосы; L₁ – длина электрода, м; D – его диаметр, м; h₁ – глубина от поверхности до середины электрода, м; L₂ – длина полосы, м; b – ширина полки полосы, м; h₂ – глубина заложения полосы, м; n – число вертикальных электродов; η – коэффициент использования электродов.

Для прикидки вручную берут упрощенный вариант. Сопротивление одного стержня R₀ = ρ_экв / (2π × L) × (ln(2L / d) + 0,5 ln((4T + L) / (4T − L))), где R₀ – сопротивление стержня, Ом; L – длина электрода, м; d – диаметр электрода, м; T – расстояние от середины электрода до поверхности, м; ρ_экв – сопротивление грунта, Ом·м; ln – натуральный логарифм; π – константа (3,14).

Количество стержней n₀ = R₀ × ψ / R_н, где R_н – нормируемое сопротивление заземляющего устройства, ψ – поправочный климатический коэффициент сопротивления грунта (1,3, 1,45, 1,7, 1,9 в зависимости от зоны).

• «Объект» задает норму: частный дом 220 В — 30 Ом, 380 В — 4 Ом, дом с газовым котлом и молниезащита — 10 Ом. Для своего случая есть пункт «Другое», тогда вводится норма сопротивления.
• «Грунт» — от торфа (20 Ом·м) до скалы (3000 Ом·м). Справочные цифры имеют большой разброс, если есть замер — выберите «Измеренное значение» и введите удельное сопротивление грунта.
• «Климатическая зона» увеличивает сопротивление грунта на случай промерзания и пересыхания: на севере коэффициент меньше, на юге больше.
• Количество, длина и диаметр вертикальных электродов. Круглую сталь берут не тоньше 16 мм.
• Расстояние между электродами — не меньше их длины. Иначе калькулятор предупредит.
• Глубина верха электрода. Глубина заземления в частном доме — не меньше 0,7 м и ниже промерзания.
• Длина, ширина и глубина горизонтальной полосы, которая соединяет электроды. 0 в длине — контур без полосы.

Размеры контура заземления для частного дома чаще всего такие: треугольник из трех электродов по 3 м со стороной 3 м, связанных полосой. Сколько метров должно быть заземление, решает грунт. Сопротивление замкнутого контура (полоса по периметру, шаг 3 м, электроды 3 м, Ø16, II зона), Ом:

Видно, что для дома на 380 В с нормой 4 Ом на суглинке трех электродов мало даже близко. На сухом песке расчет заземляющего устройства по нормам частного дома требует уже длинных электродов или десятка стержней. Если сопротивление выше нормы, калькулятор подскажет: добавить электроды, удлинить их или полосу. Расчет заземления онлайн сохраняется ссылкой, есть печать и PDF.