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 .
