ارت چیست و چه کاربردی دارد؟

خاصیت رسانایی خاک باعث شد تا جرم زمین بطور قرار دادی به عنوان نقطه­­ای با پتانسیل مرجع صفر در نظر گرفته شود، بطوریکه پتانسیل الکتریکی آن در نقاط مختلف، صفر باشد. اگرچه این حالت تنها تحت شرایط ایده­آل رخ می­دهد ، ولیکن بدلیل حجم و وسعت زیاد خاک زمین، قابل اعمال می­باشد. همچنین خاصیت هدایتی خاک زمین می­تواند شرایط مناسبی را جهت تخلیه جریانهای الکتریکی و الکترواستاتیکی ایجاد کند.

دسترسی به این جرم زمین از طریق ایجاد اتصال مستقیم الکتریکی با خاک، امکان پذیر می­باشد. ایجاد هرگونه اتصال الکتریکی با خاک را تحت نام الکترود زمین می­شناسیم و به کلیه اجزای تشکیل دهنده الکترود و اتصال آن به تجهیزات و بخش­های مختلف هادی، سیستم زمین می­گوییم. جلوتر، اجزای مختلف سیستم زمین را تشریح خواهیم نمود. از طرفی زمین دارای یک فضای هادی با یک مقاومت ویژه است ، بنابراین از دیدگاه نظریه الکترواستاتیک هر الکترود دفن شده در زمین نسبت به نقطه مرجع در بینهایت دارای یک مقاومت است. طرح شکل و نحوه قرار گیری اجزاء الکترود در میزان مقاومت بدست آمده تاثیر بسزایی دارد. شکل و ساختار الکترود زمین همچنین در مقادیر پتانسیل­های سطحی زمین که در اثر جریان خطا بوجود می آیند، متاثر است. از اینرو لازم است قبل از اجرای سیستم زمین تحقیقات گسترده ای در زمینه خاک و عوامل موثر در آن و ویژگیهای بدن انسان انجام گیرد.

سیستم زمین به عنوان جزء حیاتی سیستمهای الکتریکی، نقش بسزایی در تامین ایمنی و کارکرد صحیح و موثر تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی داشته و می­بایست بطور اصولی و مهندسی مورد بررسی و طراحی قرار بگیرد. به دلیل تاثیر بالایی که طراحی و اجرای صحیح سیستم زمین در افزایش کارایی تجهیزات و حفظ ایمنی پرسنل دارد، استانداردهای متعددی در این زمینه منتشر شده که از آن جمله می­توان به IEEE80, IEEE142, IEEE1100, BS7430, IEC62305-3 و...، اشاره نمود.

هدف از اجرا سیستم ارت

بطورکلی هر سیستم زمین، به منظور برآورده کردن نیازهای زیر اجرا می­گردد:

§        صاعقه و جریان اتصال کوتاه: سیستم زمین در اینگونه موارد محلی برای انتشار و تخلیه جریانهای ناشی از صاعقه در زمان اصابت مستقیم آن و همچنین مسیر عبور جریانهای اتصال کوتاه می­باشد تا بدین وسیله، از تجهیزات الکتریکی دربرابر آسیبهای احتمالی چون ایجاد قوس الکتریکی ، آتشسوزی و همچنین افزایش دما بر اثر عبور جریان اتصال کوتاه، حفاظت نماید.

§       ایمنی افراد: سیستم زمین می­بایست جریانهای ناشی از اصابت صاعقه و جریانهای اتصال کوتاه را به نحوی هدایت نماید که هیچ شخصی در معرض پتانسیل­های گام و تماس خطرناک  قرار نگیرد.

§       حفاظت تجهیزات: سیستم زمین می­بایست با فراهم آوردن یک مسیر با امپدانس پایین، میزان اختلاف پتانسیل نقاط مرجع سیگنال را به حداقل برساند، تا از مدارات الکترونیکی در برابر اغتشاشات و منابع نویز محافظت نماید.

§       ایجاد نقطه مرجع: سیستم زمین به عنوان یک سطح گسترده هادی می تواند به عنوان نقطه ای با پتانسیل مرجع صفر درنظرگرفته شود.

بطور کلی، متناسب با اهداف ذکر شده فوق، سیستم زمین را به دو نوع، دسته بندی نموده­اند:

§      سیستم زمین حفاظتی

§      سیستم زمین الکتریکی

سیستم زمین حفاظتی جزو مدار الکتریکی نبوده و تنها تحت شرایط خطا، از آن جریان عبور خواهد نمود. در صورتیکه سیستم زمین الکتریکی بخشی از مدار الکتریکی بوده و این احتمال وجود دارد که در شرایط کار عادی تجهیزات نیز حامل جریان الکتریکی باشد.

در منازل مسکونی ، طراحی و اجرای سیستم زمین حفاظتی مناسب به لحاظ تامین ایمنی افراد، تجهیزات و تخلیه جریان­های صاعقه از اهمیت بسزایی برخوردار است .