مقدمه:

ارت یا ارث (earth) به معنای زمین است که در صنعت برق به آن سیستم اتصال زمین اطلاق می‌شود.

در مهندسی برق، واژه ارت با توجه به کاربردهای آن دارای مفاهیم متنوعی است.

اما در اینجا این واژه در مورد اتصال مستقیم به زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یک مدار الکتریکی ممکن است به دلایل مختلفی به زمین متصل شده باشد.

در مدارهای قدرت این اتصال‌ها عموماً برای افزایش ایمنی و محافظت افراد یا دستگاه‌ها از تاثیرات معیوب بودن عایق‌کاری هادی‌ها ایجاد می‌شود.

اتصال به زمین در مدارها از آسیب دیدن عایق‌های مدار در اثر افزایش ولتاژ بین زمین و مدار جلوگیری میکند.

و این ولتاژ را در یک حد معین محدود می‌کند.

از اتصال زمین برای جلوگیری از افزایش الکتریسیته ساکن نیز استفاده می‌شود.

وظیفه اصلی سیستم ارتینگ اینست که هر جریان الکتریکی که وارد سیستم شد را به‌طور کامل به زمین منتقل کند.

سیستم ارتینگ متشکل از چاه ارت و سیم متصل به چاه است.

اگر ما بدنه تمام دستگاه‌های برقی یا به طور کلی هرنوع مصرف کننده برق را توسط یک رشته سیم به زمین متصل کنیم، یک سیستم ارتینگ ایجاد کرده‌ایم.

در سیستم‌های الکتریکی(electrical installation)، یک سیستم  اتصال به زمین(earthing system(، پتانسیل الکتریکی هادیها را نسبت به سطح رسانایی زمین تعریف می‌کند.

انتخاب سیستم زمین می‌تواند در ایمنی و سازگاری الکترومغناطیسی نسبت به منبع تغذیه، تاثیر گذار باشد.

مقررات در بین کشورها با وجود تبعیت از توصیه های کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک International Electrotechnical Commissionمی‌ تواند بسیار متفاوت باشد.

عمدتا سیستم‌های الکتریکی یک سیم اتصال به زمین دارند.

ارت

گراند

ارتینگ

گراندینگ

صاعقه گیر

برقگیر

بطور کلی ۴ نوع سیستم زمین earthing systemدر یک پلنت صنعتی یا تجاری می توان ذکر نمود:

– گراند صاعقهLightning ground 

عبارتست از مجموعه تمهیداتی که برای جلوگیری از تخلیه‌ی مستقیم انرژی صاعقه در یک پلنت به‌کار گرفته می شود.

به عبارت عامیانه تر ایجاد یک مسیر ایمن برای عبور جریان ناشی از صاعقه که مستقیما روی ساختمان یا تجهیزات فلزی در محوطه تخلیه می شود از بام تا زمین.

در صورتی که صاعقه به طور مستقیم به ساختمان یا تجهیزات فلزی روی بام یا جنب ساختمان برخورد کند و ساختمان موردنظر سیستم گراند صاعقه گیر Lightning ground نداشته باشد جریان صاعقه به جای عبور از مسیر معین و بی خطر از طریق دیگر تجهیزات فلزی مثل:

استراکچر ساختمان،

مخزن های آب ،

آنتن ها ،

دود کش ها ،

لوله فلزی آب،

ناودانی های ساختمان و … به سمت زمین حرکت می کند.

این تخلیه جریان گاها در حدود صد کیلوآمپر است که می تواند خطرات زیادی را برای افراد و تجهیزات  مورد استفاده در ساختمان به همراه داشته باشد.

– گراند قدرت Power ground

عبارتست از اتصال بدنه‌ی  فلزی تجهیزات مکانیکی و الکتریکی برقی یا حتی بدون برق به همدیگر و نهایتاً اتصال آن‌ها به زمین از طریق یک یا چند الکترود زمین.

  همان طور که قبلا گفته شد، سیستم اتصال به زمینGROUNDING  جهت تجهیزاتی که با برق کار می کنند و بدنه فلزی حتی در برخی موارد بدنه عایق دارند و یا تجهیزاتی که با برق کار نمی کنند اما بدنه هادی دارند الزامیست.

بدنه هادی بخشی از تجهیزات الکتریکی یا غیرالکتریکی است که قابل دسترسی است و می توان آن ها را لمس نمود.

این قسمت از تجهیز در وضعیت عادی برقدار نخواهد بود اما ممکن است در اثر بروز نقصی در دستگاه یا ایجاد اتصال داخلی  و حتی الکتریسته ساکن برقدار شود.

انواع گراند قدرت شبکه های برق رامی توان به دو دسته کلی: گراند فشار ضعیف و  گراند فشار متوسط تقسیم کرد.

– گراند سیستم System ground  (گراند الکتریکی یا نول الکتریکی)

 عبارتست از اتصال مستقیم، سلفی یا مقاومتی نقطه‌ی صفر ثانویه‌ی ترانسفورماتورهای تغذیه‌ی برق به زمین که معمولا همان سیستم نول است.

جهت تکمیل مدار یک وسیله برقی، علاوه بر فاز نیاز به سیم دیگری داریم که برق را از وسیله به مولد(نیروگاه) برگرداند.

که به این سیم، سیم نول می گویند.

به عبارت دقیق تر سیم نول، سیمی است که جریان خروجی از وسیله را به مولد برمی گرداند.

سیم نول را  وارد چاهی مرطوب می کنند تا به زمین وصل شود که به آن چاه نول می گویند.

این کار باعث می شود از زمین مرطوب به عنوان قسمتی از مدار استفاده شود.

یعنی زمین نیز به عنوان قسمتی از مدار بین مصرف کننده و مولد مورد استفاده قرار می گیرد.

– گراند سیستم های الکترونیکی حساس Signal ground

جهت تجهیزات حساس به نویز و دستگاه‌های تبادل داده از جمله کامپیوترها، سنسورها و … استفاده می شود.

ارت،

گراند،

ارتینگ،

گراندینگ،

صاعقه گیر،

برقگیر،

تفاوت ارت و گراند:

به لحاظ لغت شناسی،  گرانیدنگ اصطلاحی است که بیشتر در آمریکای شمالی و استاندارد IEEE مصطلح است .

در حالی که واژه ارتینگ در سایر مناطق جهان استفاده می شود.

به لحاظ تکنیکی، همانطور که در کتاب سبز IEEE بحث شده است، وقتی صحبت از ارتینگ می شود، اتصال مستقیم و فیزیکی به زمین (کره زمین) به عنوان یک رسانای بسیار بزرگ مطرح است.

در حالی که در گراندینگ، همانند آنچه در اتصال قطب منفی منابع تغذیه مدارات الکترونیک یا ایجاد مسیر برگشت جریان در مدارات قدرت مطرح است .

در گراندینگ اتصال فیزیکی به خود زمین مطرح نیست و تنها ایجاد یک نقطه پتانسیل مرجع و یا ایجاد مسیری ارزان برای برگشت جریان (نول) و کارکرد صحیح تجهیزات اهمیت دارد.

لذا ممکن است نقطه گراند در محلی با فاصله از زمین واقع شده باشد یا با واسطه (امپدانس) و به طور غیر مستقیم به زمین وصل باشد.

به عبارت دیگر، ولتاژ نقطه ارت همواره صفر است در حالی که ولتاژ نقطه گراند ممکن است صفر نباشد.

به عبارت دیگر، ارتینگ اتصال هادیهای پسیو به زمین است که با هدف ایمنی انجام میشود.

هادیها و بدنه های فلزی ارت شده در حالت طبیعی حامل جریان نیستند و لذا شکل گیری جریان در ارت نشانه خطاست.

در حالی که گراند شامل هادیهایی است که به طور نرمال حامل جریان هستند (در قدرت سیم نول و در الکترونیک سیم منفی).

لذا، گراندینگ برای ایجاد مسیر بازگشت جریان و حفاظت مدار کاربرد دارد.

یکی ازنکات مهم دیگر، تفاوت محل ارت/گراند در مدارات ترکیبی قدرت و الکترونیک است.

در این مدارات، هر چند اتصال زمین مدارات قدرت و زمین یکی نشان داده می شود، ولی باید توجه داشت که اتصال زمین بخش الکترونیکی و قدرت از هم ایزوله هستند.

زیرا افزایش پتانسیل نقطه زمین در مدارات قدرت ممکن است موجب تخریب مدارات الکترونیکی شود.

ارت

گراند

ارتینگ

گراندینگ

صاعقه گیر

برقگیر