مارس
تفاوت بین باندیگ، گراندیگ و ارتینگ
در این مقاله قصد داریم به بررسی تفاوت بین باندیگ، گراندیگ و ارتینگ بپردازیم اما قبل از مطالعه ی این مقاله، پیشنهاد می کنیم مقاله تفاوتهای بین bounding grounding eathing را برای درک بهتر مطالعه فرمایید.
باندینگ و گراندینگ در ساختمانهای تجاری، صنعتی و سازمانی دارای اهمینت بسیار می‌باشد.
در ماشین‌های الکتریکی مدار گراندینگ یا نول ماشینها باید یک مسیر برگشت موثر از ماشین الکتریکی به منبع توان را به منظور درست کارکردن داشته‌باشند.
علاوه بر این، عناصر فلزی بدون جریان الکتریکی در یک مجموعه، مانند کابین‌های تجهیزات، تابلو برق‌ها و ساختارهای فولادی، باید به صورت الکتریکی بهم متصل‌شوند تا پتانسیل ولتاژ نتواند بین آنها وجود داشته‌باشد. مزایای استفاده از این طرح برای صاحبان ساختمان‌ها عبارتند از:
حداکثر حفاظت تجهیزات، حذف ولتاژ الکتریکی و خطر برق گرفتگی، افزایش زمان کار تجهیزات به علت کاهش عیب و خرابی آنها در آنها، و کاهش هزینه‌ها از طریق جلوگیری از رفع عیب و عیب یابی گران قیمت ماشین‌های الکتریکی. با این حال، واژه‌هایی مانند “باندینگ”، “گراندینگ” و “ارتینگ” در شرایط خاص جا به جا یا اشتباه‌گرفته‌میشوند و میتوانند مشکلاتی بوجودآورد.
ارتینگ، اتصال یک‌سیستم فلزی که باندینگ یا هم بندی شده به زمین‌است، که معمولا از طریق میله‌های زمین یا سایر الکترودهای زمینی مناسب انجام‌میشود.
NEC ارتینگ تجهیزات را از طریق میله‌های زمین ایزوله به عنوان گراندینگ تجهیزات، ممنوع‌میکند. با این وجود، برخی از تولیدکنندگان دستگاههایحساس این دستورالعمل را در راهنماهای نصب خود ترویج‌میکنند، تا تماس‌های خدماتی که با خطاهای دستگاه و راه‌اندازی مجدد انجام‌میشود را کاهش‌دهند.
یک شفاف سازی
درک تفاوت بین باندینگ / گراندینگ و ارتینگ با یک مثال، بهتر نشان‌داده‌میشود. یک سازنده قطعات قالبی، بُردهای عیب دار را در یک دستگاه (CNC) جایگزین‌میکند.
بعد از یک خطا، سیستم‌خود-تشخیصی ماشین گهگاه یک مشکل جزیی را ثبت‌میکند.
ماشین شورع بکارنمیکند، در چرخه تولید روزانه تاخیرایجادمیکند. تکنیسین‌های کارخانه بُرد ایراد دار را تشخیص‌میدهند و تعویض‌میکنند، سپس ماشین CNC را به بهرهبرداری بازمیگردانند. با این حال، هر رخداد خطا، هزاران دلار برای تعمیرات و تولید از دست رفته هزینه‌دارد.
برای حل مشکل، پرسنل خدمات مهندسی یک سازمان تولیدکننده بزرگ تجهیزات توزیع برق، اظهارداشتند که با وجود اینکه این کارخانه ماشین CNC را مطابق با دستورالعمل نصب و راه اندازی سازنده زمین کرده‌بود، زمین نقض آشکار NECبود. این تضاد ظاهری یک واقعیت مزاحم را نشان‌میدهد:
برخی از شیوه‌های گراندینگ که برای کاهش خطاهای دادهها در ماشین‌های‌حساس طراحی‌میشوند، میتوانند واقعا شرایط صحیح گراندینگ و استانداردها را نقض‌کنند، که منجر به آسیب تجهیز و خطرات ایمنی‌میشود. همچنین لازم‌است توجه داشته‌باشید که الزامات متناقض را میتوان برطرف‌کرد، اما این موضوع نباید هرگز با مصالحه ایمنی کارکنان باشد.
————————————————–
مفاهیم و عبارات کلیدی
درک تفاوت بین باندینگ / گراندینگ و ارتینگ نیازمند درک ضمنی چندین مفهوم و عبارت مهم‌است، که در زیر به آنها اشار‌ه‌میشود.
زمین کردن (ارتینگ) ایمن و بهره برداری ماشین
با این حال در طول مدت آذرخشها یا خطاهای زمین، یک میله‌ی ایزوله شده زمین به یک مشکل تبدیل‌میشود، باعث‌ایجاد ولتاژ خطرناک برای کارکنان‌میشود و پتانسیل بالا روی اجزای‌حساس ماشین افزایش‌مییابد.
گذرهای بسیار بزرگ ولتاژ را نشان‌میدهد که میتواند بین میله‌های زمین راندهشده به دلیل جریانهای آذرخش و مقاومت زمین ایجادشود.
اگرچه خطاهای زمین در خود ماشین نمیتواند جریان کافی را برای تریپ‌دادن رله های حفاظت اضافه جریان ایجادکند،اما میتوانند ولتاژ خطر تماس و برق گرفتگی را برای کارکنان ایجادکنند. ماده 250.54 از استاندارد NEC در سال 2008،به طور خاص استفاده از میله‌های ایزوله شده زمین، یا ارتینگ، را به عنوان تنها وسیلهی تجهیز گراندینگ ممنوع کرده‌است، اگرچه برخی افراد دیگر، سایر بخشهای NEC را برای توجیه این عمل استفاده کرده‌اند.
“هندبوک NEC” توضیحات زیر را در ارتباط با Art. 250.6 (جریانهای مزاحم) ارائه میدهد:
افزایش استفاده از کنترلهای الکترونیکی و تجهیزات کامپیوتری که به جریانهای پراکنده‌حساس هستند، باعث شده‌اند تا طراحان نصب به دنبال راههایی برای ایزوله کردن تجهیزات الکترونیکی از اثرات چنین جریانهای پراکنده چرخشی باشند.
جریانهای چرخشی در هادیهای تجهیزات گراندینگ، اتصالات فلزی، و سازههای فولادی، اختلاف پتانسیلهایی مابین زمین و خنثی تجهیزات الکترونیکی بوجود میآورند.
یک راه حل که اغلب توسط افراد بیتجربه توصیه‌میشود این است که تجهیزات الکترونیکی را از همه تجهیزات برقی دیگر توسط جدا کردن آنها از زمین تجهیزات قدرت، ایزوله کنیم.
در این اقدام اصلاحی، تجهیزات گراندینگ حذف میشوند یا فاصله گذارهای غیرفلزی در سیستم فلزی محل عبور سیم برق، بر خلاف اصول پایه ایمنی گراندینگ الزامات Art. 250، نصب میشوند.
تجهیزات ایزوله سازی در این حالت یک اختلاف پتانسیل ایجادمیکنند که یک خطر برق گرفتگی را ایجادمیکند.
این خطا بیشتر و خطرناک‌تر‌میشود، زیرا چنین ایزوله سازی یک مسیر برگشت خطای زمین با امپدانس کم به منبع توان را، که برای تحریک رله حفاظت اضافه جریان لازم‌است، ایجادنمیکند.
باندینگ / گراندینگ در برابر ارتینگ
اتصالات ایزوله به زمین برای بهرهبرداری ماشین‌های‌حساس نیاز نیست. زمانیکه باندیگ / گراندینگ و ارتینگ تجهیزات اشتباه گرفته میشوند، مشکلاتی نمایان میشود. در ایلات متحده، عبارت “گراندینگ” برای اشاره به حداقل پنج سیستم‌مرتبط از جمله:
نوع سیستم
این موضوع به روش هایی اشاره دارد که توسط آنها روابط ولتاژ منبع توان برقرار میشوند. منابع قدرت به چهار دسته کلی تقسیم میشوند: ترانسفورماتورها، ژنراتورها، تاسیسات برق، و مبدلهای قدرت استاتیک.
این سیستمها میتوانند به صورت Y یا Δ پیکربندی شوند، و وسایلی که توسط آنها، این سیستمها با سیستم‌زمین اتصال پیدا میکنند، نوع‌سیستم را مشخص میکند.
رایج‌ترین نوع سیستم 3-فاز، Y زمین شده به شکل مستقیم یا صلبی(slolidly) است، که با اتصال یک هادی مجاز مناسب از ترمینال X0 منبع (معمولا یک ترانسفورماتور) به سیستم‌زمین، ایجادمیشود.
گراندینگ (باندینگ) تجهیزات
بهترین روش گراندینگ تجهیزات این است که یک هادی گراندینگ با اندازه مناسب را در طول مسیر مشابه توان و هادیهای خنثی، از منبع تا دستگاه قرار داد. NEC اجازه استفاده از لولههای فلزی و سایر جایگزینها را نمیدهد، اما برخی کارشناسان صنعت معتقدند که این‌سیستمها کمتر موثر هستند و باید اجتناب شوند.
الکترود گراندینگ (ارتینگ)
این عبارت به روشی اشاره دارد که توسط آن مجموعه سیستم گراندینگ به زمین متصل و ارجاع داده میشود.
رایج‌ترین الکترود گراندینگ برای مجموعه‌های کوچک یک میله فلزی زمین است، اماسیستم ارتینگ برای ساختمانهای بزرگ باید دقیقتر باشد و شامل روش هایی باشد که توسط آنها این‌سیستمها به طور منظم بررسی و آزمایش شوند.
یک سیستم الکترود گراندینگ که در زمین دفن‌میشود یا در داخل بتن فرو میرود و سپس فراموش‌میشود، به این دلیل که در ساختمانهای قدیمی، الکترودهای گراندینگ پوسیده شده و از بین میروند، اغلب منجر به افزایش مشکلات‌میشود.
جلوگیری از آذرخش
برخی مجموعهها از صاعقه گیر برای دور کردن ضربه های آذرخش از تجهیزات قدرت استفاده میکنند، اما این ادوات اغلب طوری به‌سیستم گراندینگ متصل میشوند که اثر برعکس دارند – ناخواسته انرژی ناشی از آذرخش را به ساختار فولادی مجموعه، سیم پیچ های ولتاژ ضعیف ترانسفورماتور، و سپس، بارهای‌حساس ساختمان میآورند.
مرجع-سیگنال گراندینگ
دستگاههایحساس الکترونیکی به سیستم گراندیگ برای مرجع سیگنالهای کم-قدرت تکیه میکنند. بنابراین، اغلب لازم‌است تا مسیرهای چندگانه گراندینگ فراهم شود، نه اینکه به یک هادی گراندینگ تکی مابین منبع توان و بارحساس تکیه کنیم. این امر تضمین میکند که ولتاژهای جعلی روی‌سیستم گراندینگ بسیار پایینتر از سطحی که در آن ممکن‌است با سیگنالهای‌حساس مرجع دستگاه اشتباه گرفته شوند، حفظ میشوند.
بهترین راهنما برای سیگنال مرجع گراندینگ ، استاندارد 1100-2006 IEEE است، “روش توصیه شده برای توان دهی و گراندینگ تجهیزات الکترونیکی.”
توجه داشته باشید که ارتینگ برای کارکرد صحیح دستگاه لازم نیست. به عنوان مثال،هواپیماهای مدرن با کامپیوترها و ادوات الکترونیکی‌حساس تجهیزمیشوند
که به درستی بدون اتصال به زمین کار میکنند. آنها بر یک سیستم‌فلزی بهم پیوسته تکیه میکنند که – چارچوی هواپیما، پوسته، سازههای پشتیبانی، محل عبور سیمها، و هادیهای گراندینگ – به عنوان مرجع زمین ساخته‌میشود.
اگر در این‌سیستم بهم پیوسته، ولتاژ نسبت به زمین افزایش یابد، تمام دستگاههای آن یک افزایش ولتاژ را با هم تجربه میکنند. نتیجه خالص این است که دستگاهها هیچ اختلاف پتانسیلی نسبت به یکدیگر نمیبینند.
هنگامی که هواپیما به زمین می شیند، هرگونه پتانسیل ولتاژی مابین هواپیما و زمین باید از طریق یک الکترود که از رزین لاستیک میگذرد، تخلیه شود.
————————————————–
حل مسئله
راه حل فوری برای مثال میله زمین غیرقانونی کارخانه (شکل 2) این بود که خطر شوک را حذف کند.
این امر توسط اتصال یک هادی گراندینگ (0/1 مس) از میله زمین به نزدیکترین بخش‌سیستم گراندینگ ساختمان – در این مورد، سازه فولادی – انجام شد.
این اتصال پتانسیل شوک را در طی آذرخشها به وسیله کاهش مقاومت مابین میله زمین وسیستم گراندینگ ساختمان حذف میکند.
ایرادات داخل شکل :
- ۱- نول به عنوان هادی زمین استفاده شده‌است.
- ۲- سرهای برقگیر خیلی بلند است و به باس زمین پیچیده شده‌است.
- ۳- سیم نول به باس زمین متصل شده‌است.
- ۴- رشته های سیم در پریز اتصال مناسبی ندارد.
- ۵- جاروبرقی به جعبه تقسیم سمت ثانویه ترانسفورماتور کاهنده ایزولاتور و دستگاه تنضیم کننده متصل شده‌است.
- ۶- سیستم‌های زمین جدا استاندارد NEC را نقض میکند. باعث برق گرفتگی و ایراد دستگاه میشود.)
گام بعدی حذف خطاهای سیمکشی و نصب یک سیم زمین از منبع به دستگاه CNC (شکل 3) بود. که بر اثر اشتباهات سیم کشی ایجادمیشد. یک اشتباه رایج اتصال نامناسب سیمهای خنثی(نول) به باسهای زمین یا سیمهای زمین به باسهای خنثی(نول) است.این اشتباه باعث‌میشود تا جریانهای خنثی(نول) در سیستم‌بهم پیوسته جریان یابند، که در نتیجه باعث ایجادگذرهای ولتاژ میشود. سیمهای نول تنها مجاز به اتصال به هم بندی در محل ورودی برق یا در یک ترانسفورماتور کاهنده (که توسط NEC به عنوان یک منبع جداگانه نامیده میشود) هستند.
در شکل 2 نشان میدهد که کارخانه هم یک رگولاتور (تنظیم کننده) ولتاژ و هم یک دستگاه میراکننده نویز در ورودی ماشین CNC نصب‌کرده‌است.
این دستگاهها اغلب برای حل مشکلات عملیاتی ناخواسته ناشی از گذرهای سیستم‌زمین بکار میروند.
با این وجود، دستگاههای میراکننده همه چیز را از بین‌نمیبرند. در حقیقت، آنها برخی اوقات، هنگامی که مسائل سیم کشی و گراندینگ اصلاح‌شوند دیگر نیاز به نصبشان‌نمی‌باشد.
اصلاحات :
- ۱- اضافه کردن سیم زمین. سیم کشی جدید برای نول
- ۲- کوتاه کردن سرهایت برق گیر به باس زمین
- ۳- جایگزین کردن سیم سفید نول با سیم زمین و مسیر و سیم کشی مناسب آن
- ۴- تعویض اتصالات و پریزها
- ۵- تامین یک خط برق جدا ۴۸۰ ولت برای ترانس کاهنده
- ۶- همبندی میله ی زمین
اما برای شرایط دیگر، شما باید به چک لیست زیر مراجعه کنید:
1- میله زمین را به سیستم‌هم بندی یا باندینگ وصل کنید و یک هادی گراندینگ را از منبع قدرت به بار حساس نصب کنید تا خطرات را حذف کند و یک مسیر بازگشت موثر خطای زمین را بوجودآورد.
2- اشتباهات سیمکشی و گراندینگ در سیستم‌قدرت دستگاه حساس را تصحیح‌کنید.
3- یک ترانسفورماتور کاهنده (ایزوله کردن) برای تامین برق دستگاه های پردازشی نصب‌کنید. یک خنثی جدید به نقطه هم بندی زمین در سمت بار ترانسفورماتور ایجادکنید.
4- هر مشکل عملیاتی باقیماندهای احتمالا ناشی از حلقههای ارتباطاتی ایجادشده در زمین‌است.
حلقه های زمین، که توسط سیمکشی ارتباطی بین دستگاههایحساس تغذیه‌شده از منابع قدرت مختلف ایجاد میشوند،ممکن‌است نیاز به طرح‌های اصلاح دقیقتر مانند ایزوله سازی نوری، داشته‌باشند.
مرحله بعدی
به طور خلاصه، این کارخانه ماشین پردازش CNC را مطابق با توصیههای سازنده نصب‌کرده‌است. ولی متاسفانه، این توصیهها شامل الزاماتی برای ایجاد یک میله زمین جداگانه برای گراندینگ تجهیز بود.
در حالیکه این روش ممکن‌است که خطاهای دادهها را در دستگاههای پردازش حساس کاهش‌دهد، ولی استاندارد NEC را نقض‌میکند، خطر برق گرفتگی را برای کارکنان ایجادمیکند، و منجر به یک اختلاف پتانسیل میشود که به قطعات الکترونیکی حساس آسیب‌میرساند.
مهندسین برق و پیمانکاران میتوانند به مشتریان کمک کنند تا از شرایطی مانند این حالت، با ارائه خدمات مشاورهای در این زمینه جلوگیری کنند.
بهترین وهله برای شروع این است که تا حدممکن به جمعآوری اطلاعات– از NEC 2008، سمینارها / کنفرانس‌ها، سازندگان قابل اعتماد تجهیزات الکترونیکی،و منابع آنلاین پرداخت. با داشتن این دانش می‌توانید به مشتریانتان در این امر کمک‌کنید.
دانش قدرت است
یک مهندس برق یا پیمانکار که عناصر مختلف سیستم‌های مناسب گراندینگ، باندینگ، و ارتینگ را درک میکند، بهترین فرد برای ارائه مشاوره در شیوه‌های مناسب در این زمینه هستند.
درک عمیقی از الزامات NEC نیز به شما کمک‌میکند تا شهرت خود را به عنوان یک فرد برای مشاوره در ارتباط با هر گونه سوالات مرتبط با باندینگ / گراندینگ توسعه‌دهید. چنین تخصصهایی نیز میتوانند به کسب و کار آینده منجر شوند.
مقاله مرتبط:
کلید کامپکت و مینیاتوری – ویژگی ها، منحنی ها و محدودیت هایشان
کلید هوایی – ساختار – کاربرد و نحوه ی عملکرد کلید هوایی
MCB ( کلید مینیاتوری) – ساختار، عملکرد، انواع و کاربردها