مقدمه:
ارت (earth)
در مهندسی برق، واژه زمین یا ارت با توجه به کاربردهای آن دارای معانی متفاوتی است.
زمین در یک مدار الکتریکی می‌تواند نقش یک نقطه مبدأ را داشته باشد که بر طبق آن بقیه ولتاژهای الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کنند.
واژه زمین همچنین به مسیری کلی برای بازگشت جریان به منبع نیز اطلاق می‌شود.
این واژه در مورد یک اتصال مستقیم به زمین نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
یک مدار الکتریکی ممکن است به دلایل مختلفی به زمین متصل شده باشد.
در مدارهای قدرت این اتصال‌ها معمولاً برای بالا بردن ایمنی و محافظت افراد یا دستگاه‌ها از تأثیرات معیوب بودن عایق هادی‌ها ایجاد می‌شود.
اتصال به زمین در مدارهای قدرت از آسیب دیدن عایق‌های مدار در اثر افزایش ولتاژ بین زمین و مدار جلوگیری کرده و این ولتاژ را در یک حد معین محدود می‌کند.
از اتصال زمین برای جلوگیری از افزایش الکتریسیته ساکن در هنگام حمل مواد قابل اشتعال یا تعمیر تجهیزات الکترونیکی نیز استفاده می‌کنند.
در برخی از انواع تلگراف‌ها و شبکه‌های انتقال زمین به تنهایی نقش یکی از هادی‌ها را ایفا می‌کند و به عنوان مسیر بازگشت جریان به منبع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
با این کار در هزینه ایجاد یک خط جداگانه برای بازگشت جریان صرفه‌جویی می‌شود.
در اندازه‌گیری از زمین به عنوان یک پتانسیل الکتریکی ثابت استفاده می‌کنند که با توجه به اختلاف پتانسیل هر قسمت از مدار از زمین میزان پتانسیل آن قسمت را مشخص می‌کنند.
یک زمین الکتریکی باید از ظرفیت انتقال جریان مناسبی برخوردار باشد تا بتوان از آن به عنوان مبدأ صفر ولتاژ استفاده کرد.
معنی واژه زمین یا ارت در برق و الکترونیک بسیار گسترده‌است و حتی ممکن است در وسایل نقلیه‌ای مانند کشتی، هواپیما که عملاً اتصال مشترکی با زمین ندارند نیز از این واژه به عنوان پتانسیل صفر استفاده شود.
ارت در مدار الکتریکی:
با وصل بدنه تجهیزات الکتریکی بروز خطا در هر یک از تجهیزات موجب جاری شدن جریان در سیم زمین شده و از برق دار شدن بدنه جلوگیری می‌کند.
یک اتصال مناسب به زمین باید مقاومت پایینی داشته باشد تا در صورت بروز خطا، جریان جاری در زمین موجب عمل کردن سیستم حفاظت در شبکه شود.
با وصل تمامی اجسام هادی در خطر برقدار شدن می‌توان از بروز شوک الکتریکی در اثر تماس با این اجسام جلوگیری کرد.
سیم زمین سیمی است که (مستقیماً یا غیر مستقیم) به یک یا چند الکترود زمین اتصال دارد.
این الکترودها ممکن است در نزدیکی محل استفاده از سیم زمین یا در محلی دورتر قرار داشته باشند.
این سیم (یا شینه داخل تابلو) زمین در سیستم‌های TNS وTNCS که رایجترین سیستم‌های نیرورسانی می‌باشند می‌بایست به سیم (یا شینه داخل تابلو) نول وصل شود.
همچنین ممکن است این سیم به شبکه لوله‌کشی شده ساختمان نیز متصل شده باشد تا مقاومت کمتری را ایجاد کند.
استفاده از لوله‌های آب برای اتصال به سیستم زمین با گسترش استفاده از لوله‌های غیر فلزی مثل لوله‌های پلی وینیل کلراید در برخی کشورها ممنوع شد.
در صورت همبندی پی یا اسکلت فلزی ساختمان با چاه ارت مقاومت سیستم بمیزان زیادی کاهش یافته و ایمنی افزایش خواهد یافت.
تجهیزات الکتریکی ثابت معمولاً از اتصال زمین دائمی برخوردارند.
تجهیزات قابل حمل که دارای بدنه فلزی هستند از یک پین مخصوص برای وصل سیم زمین استفاده می‌کنند.
اندازه هادی زمین معمولاً با استفاده از استانداردها و مقرارت مربوط به حفاظت الکتریکی تعیین می‌شود.
انتقال انرژی الکتریکی:
برخی از سیستم‌های انتقال HVDC از زمین به عنوان سیم برگشت استفاده می‌کنند.
این کار به ویژه در مورد خطوط کابلی زیر آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد چرا که آب دریا یک هادی مناسب است.
در این حالت برای ایجاد اتصال با زمین از الکترودهای دفن شده در زمین استفاده می‌شود.
محل قرار گرفتن این الکترودها باید با دقت انتخاب شود تا از خوردگی شیمیایی الکترودها و تأسیسات زیر زمینی تا جای ممکن کاسته شود.
در سیستم‌های توزیع تک سیم با برگشت زمین (Single Wire Earth Return/SWER) با استفاده از یک سیم قدرت در شبکه‌های قدرت در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌شود.
این روش معمولاً در مناطق روستایی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا خطرات ناشی از برگشت جریان زیاد در زمین موجب خسارت نشود.
یکی از نگرانی‌های خاص در طراحی پست‌های الکتریکی افزایش پتانسیل زمین است.
زمانی‌که جریان بسیار بزرگ ناشی از خطا در شبکه به زمین تزریق می‌شود ممکن است پتانسیل الکتریکی در مناطق مجاور محل تزریق جریان نسبت به مناطق دیگر بالا رود.
این اتفاق به دلیل محدود بودن ضریب هدایت در لایه‌های خاک رخ می‌دهد.
این تغییر پتانسیل در زمین می‌تواند آنقدر زیاد باشد که دو نقطه نزدیک به هم بر روی زمین دارای ولتاژی با اختلاف بالا باشند.
این اختلاف ولتاژ می‌تواند (به دلیل افزایش ولتاژ گام) خطراتی را برای افرادی که در آن منطقه بر روی زمین ایستاده‌اند ایجاد کند.
همچنین لوله‌ها، نرده‌ها یا سیم‌های ارتباطی داخل پست نیز دچار اختلاف ولتاژ می‌شوند که می‌تواند ولتاژ تماس با این اشیا را تا حد خطرناکی بالا ببرد.
چاه ارت:
سالهای قبل از زغال و نمک برای چاه ارت استفاده می‌شد ولی پس از مدتی در اثر تماس نمک با مس صفحه مسی سولفاته می‌شد و عملاً چاه ارت از کار می‌افتاد.
در حال حاضر یک حلقه چاه به عمق بین ۵ الی ۱۰ متر حفر می‌گردد که بستگی به جنس خاک و رطوبت زمین دارد.
یک صفحه مسی به ابعاد ۷۰*۷۰ سانتیمتر و با ضخامت ۵ میلی‌متر که به یک سیم مسی معمولاً نمره ۷۰ از طریق جوش و بست اتصال می‌یابد و از ماده‌ای بنام بنتونیت استفاده می‌گردد.
این ماده را بهمراه ۱۰۰۰ لیتر آب به صورت دوغاب درآورده و درون چاه می‌ریزیم در بین کار صفحه مسی را به صورت عمودی و در وسط چاه قرار می‌دهیم و الباقی دوغاب را می‌ریزیم سپس خاک را سرند کرده داخل چاه می‌ریزیم.
یک تابلو تست برای ارت بالای چاه ارت قرار می‌دهیم و سیم ارت به شین ارت داخل تابلو وصل می‌گردد.
از طریق سیم کلیه بدنه دستگاه‌ها شامل الکتروموتور بدنه لوازم آشپزخانه هر آنچه را که به برق وصل شده و قابلیت تماس با انسان را دارد به این شمش مسی وصل می‌کنیم.
برای چاه صاعقه گیر نیز می‌توان یک چاه مجزا با فاصله ۲۰ متری اجرا نمود و در بلندترین نقطه ساختمان یک میله برقگیر نصب می‌کنیم و آن را نیز به چاه ارت صاعقه گیر وصل می‌کنیم.
صاعقه گیر اکتیو آذرخش(ساخت ایران)
