برق بر اساس پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ عمل می کند. اختلاف پتانسیل بین دو نقطه سبب ایجاد انرژی الکتریکی می شود. این انرژی سبب به کار افتادن تجهیزات برقی می شود. در سیستم برق مصرفی بین فاز و نول و یا دو فاز غیر همنام اختلاف پتانسیل وجود دارد. این عدد در کشور ما بین فاز و نول 220 ولت و بین دو فاز غیر همنام 380 ولت می باشد. این اختلاف پتانسیل بین هر فاز و زمین نیز وجود دارد و زمین به عنوان نقطه صفر ولتاژ لحاظ می شود. سیستم ارت برای هدایت جریان ناخواسته به زمین طراحی شده است. تمامی تجهیزات برقی با ولتاژ کار می کنند. از این رو افزایش و کاهش ولتاژ سبب آتش سوزی و سوختن مدارات سیستم برقی می شود. همچنین در موارادی امکان برق گرفتگی هم وجود دارد. در صورتی که بدن انسان بین دو نقطه با اختلاف فاز مثل فاز و نول یا فاز و زمین قرار بگیرد جریان الکتریکی از بدن انسان عبور می کند و سبب برق گرفتگی فرد می شود. به همین منظور از سیستم ارت استفاده می شود. در این سیستم در صورت وجود بار الکتریکی در قسمت هایی که نباید برق دار باشد به وجود بیاید بار به زمین منتقل می شود.
سیستم ارتینگ چیست؟
در بسیاری از مکان ها قسمت های خاص تجهیزات مانند بدنه و قسمت هایی که نباید برق دار باشند از سیستم ارت استفاده می شود که وظیفه آن انتقال ولتاژ به زمین می باشد برای محافظت از افراد و تجهیزات. جریان الکتریکی همیشه مسیر کوتاه و دارای کمترین مقاومت را انتخاب می کند. فرض کنید که بدنه یک دستگاه برق دار شود و این بدنه به چاه ارت وصل باشد. حال دست ما به بدن این دستگاه می خورد. مقاومت بدن انسان ها با یکدیگر متفاوت است. این عدد از 1 کیلو اهم تا 100 کیلو اهم بسته به خشک بودن و سالم بودن پوست و فیزیک افراد متغیر می باشد. این مسئله در مورد مدارات الکتریکی نیز صادق است با این تفاوت که این مدارات امکان دارد دارای مقاومت بسیار کمتری از بدن انسان باشند. به همین علت چاه ارت باید دارای کمترین مقاومت ممکن باشد.
هدف از اجرای سیستم ارت
در گذشته حدودا در ۲۰۰ سال پیش اساسا مفهومی به نام سیستم ارتینگ وجود نداشت و هیچ جایی از تجهیزات الکتریکی ارت نمی شد و به همین دلیل در منازل و اماکن عمومی برق گرفتگی و صدمات بسیاری به بار می آمد. در سال ۱۹۲۴ و برای اولین بار استفاده از سیستم ارت در انگلستان اجباری شد و اکثر اماکن در انگلستان از سیستم ارت استفاده کردند.اما امروزه کاربردي همانند خود برق را داراست و از اهميت بسيار ويژه اي برخوردار است.چنانکه در مخابرات به سيستمهاي ارتينگ بسيار حساس و دقيق براي جلوگيري نويز در شبکه نياز است و نيز در شبکه هاي انتقال و توزيع برق کاربرد فراوان دارد؛شبکه هاي برق گير بدون سيم ارت عملا بدون استفاده هستند. از همین رو هدف از ايجاد اين سيستم اين است که اگر هريک از سيم هاي فاز و يا سيم نول به هر طريقي به بدنه دستگاه اتصال کند و مدار الکتريکي مورد نظر دچار نشتي جريان شود؛ اين نشتي جريان توسط سيم ارت به زمين منتقل شده و از برق گرفتگي و يا در مواردي اتصالي دستگاه جلوگيري مي شود. که مهمترین هدف از اجرای سیستم ارتینگ جلوگیری از برق گرفتگی و خطرات ناشی از آن است. وظيفه اصلي سيستم ارتينگ اين است که هر جريان الکتريکي که وارد اين سيستم شد را به طور کامل به زمين منتقل کند. سيستم ارتينگ متشکل از چاه ارت و سيم متصل به چاه ميباشد.
اهداف کلی سیستم ارتینگ
- مهار جریان های تولیدشده از القـائـات الکترو مغناطیسی و تخلیه الکتریسته ساکن
- کاهش ولتاژ گـام و تماس در مواقع بروز اختلاف پتانسیل های خطرناک
- کارکرد صحیح تجهیزات حفاظتی
- حفاظت جان انسان ها و کاربـرد مناسب سیستم های الکتریکی ، الکترونیکی و دیجیتالی
انواع سیستم ارت
سیستم‌های ارتینگ به دو دسته کلی تکفاز و سه‌فاز تقسیم بندی می‌شوند:
برای مشخص کردن هادی‌های فاز از L (Live) ، هادی خنثی N از (Neutral) ، هادی زمین از PE (Protective Earth) و هادی مشترک خنثی و زمین از PEN(PE + N) استفاده می‌کنیم.
انواع سیستم زمین تک فاز
- سیستم دو سیمه L1 + L2 , L1 + N , L1 + PEN
- سیستم سه سیمه L1 + N + P
انواع سیستم زمین سه فاز
- سیستم سه سیمه L1 + L2 + L3
- سیستم چهار سیمه L1 + L2 + L3 + (N , PE , PEN)
- سیستم پنج سیمه L1 + L2 + L3 + N + PE
انواع سیستم های زمین
- سیستم ارت TN شامل انواع TN-C ، TN-S و TN-C-S
- سیستم ارت TT
- سیستم ارت IT
سیستم زمین TN-C
در این سیستم نول و ارت مشترک هستند.به این صورت که شینه نول به چاه ارت متصل می‌شود و بعد از آن به وسیله سیم PEN هم به عنوان سیم خنثی استفاده می‌شود و هم به بدنه برای حفاظت زمین متصل می‌شوند.
سیستم زمین TN-S
در این سیستم نول و ارت از هم جدا هستند. اما هنوز سیم خنثی به چاه ارت متصل خواهد بود منتها فقط در ابتدا و در شینه .
سیستم زمین TN-C-S
در این سیستم نول و ارت در ابتدا یک سیم PEN مشترک هستند و از جایی به بعد تبدیل به دو سیم جداگانه PE و N می‌شوند.
سیستم زمین TT
در این سیستم زمین علاوه بر جدا بودن سیم‌های نول و ارت، شینه‌های آن‌ها هم، به هم متصل نیست و به چاه‌های جداگانه متصل می‌شوند یعنی سیستم زمین هیچ اتصالی به سیستم الکتریکی ندارد.