صفحه مسی

صفحه مسی (Copper Earth Plate) قلب سیستم ارت صفحه‌ای است. این صفحه به همراه هادی ارت، بنتونیت و خاک اطراف، یک مسیر کم‌مقاومت برای تخلیه جریان‌های ناخواسته به زمین ایجاد می‌کند. هدف اصلی آن حفاظت از جان انسان، تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی و کاهش خطر آتش‌سوزی است.

اصلاً چرا به ارت نیاز داریم؟

در یک سیستم برق، ممکن است به دلایل مختلف روی بدنه فلزی تجهیزات ولتاژ خطرناک ظاهر شود:

• خرابی عایق سیم‌ها
• اتصال فاز به بدنه دستگاه
• نشت جریان
• تخلیه الکتریسیته ساکن
• برخورد صاعقه
• خطاهای شبکه برق

اگر مسیر مناسبی برای عبور این جریان وجود نداشته باشد، جریان از بدن انسان عبور می‌کند و باعث برق‌گرفتگی می‌شود.

سیستم ارت این جریان را به زمین منتقل می‌کند و تجهیزات حفاظتی مانند فیوز و کلید محافظ جان (RCD) را وادار به قطع مدار می‌کند.

صفحه مسی دقیقاً چگونه کار می‌کند؟

وقتی جریان خطا به سیستم ارت وارد می‌شود:

1. جریان از بدنه دستگاه وارد سیم ارت می‌شود.
2. از طریق سیم یا تسمه مسی به صفحه مسی می‌رسد.
3. صفحه مسی جریان را در سطح بزرگی به خاک منتقل می‌کند.
4. جریان در حجم زیادی از خاک پخش می‌شود.
5. اختلاف پتانسیل خطرناک از بین می‌رود.

به همین دلیل هرچه سطح تماس الکترود با خاک بیشتر باشد، مقاومت زمین کمتر خواهد شد.

چرا از صفحه استفاده می‌شود؟

روش‌های مختلفی برای اجرای ارت وجود دارد:

روش صفحه‌ای زمانی کاربرد دارد که:

• خاک مقاومت ویژه بالایی داشته باشد.
• نیاز به ارت مطمئن وجود داشته باشد.
• پروژه صنعتی یا مخابراتی باشد.
• امکان کوبیدن راد وجود نداشته باشد.

چرا مس بهترین گزینه است؟

هدایت الکتریکی بالا

بعد از نقره، مس یکی از بهترین رساناهای الکتریکی است.

مقاومت در برابر خوردگی

در خاک سال‌ها دوام می‌آورد.

استحکام مکانیکی

در برابر ضربه و فشار مقاوم است.

طول عمر زیاد

در شرایط مناسب:

• 30 تا 50 سال
• گاهی بیشتر از 70 سال

عمق چاه ارت

عمق چاه به شرایط زمین بستگی دارد.

تقریباً:

هدف رسیدن به لایه‌های مرطوب زمین است.

چرا صفحه را عمودی قرار می‌دهند؟

بسیاری تصور می‌کنند صفحه باید افقی باشد.

اما در اکثر پروژه‌ها نصب عمودی بهتر است زیرا:

• تماس بیشتری با لایه‌های مختلف خاک دارد.
• تغییرات رطوبت کمتر اثر می‌گذارد.
• مقاومت زمین کمتر می‌شود.
• در فصل خشک عملکرد بهتری دارد.

بنتونیت چیست؟

بنتونیت نوعی خاک معدنی است که:

• آب را جذب می‌کند.
• رطوبت را نگه می‌دارد.
• مقاومت خاک را کاهش می‌دهد.

اطراف صفحه مسی با بنتونیت پر می‌شود.

نقش زغال و نمک

در گذشته از:

• زغال
• نمک

استفاده می‌شد.

اما امروزه در بسیاری از استانداردها توصیه نمی‌شود زیرا:

• باعث خوردگی شدید مس می‌شوند.
• عمر چاه را کاهش می‌دهند.
• به محیط زیست آسیب می‌زنند.

به جای آن بنتونیت و مواد کاهنده استاندارد استفاده می‌شود.

اتصال سیم به صفحه

مهم‌ترین قسمت چاه ارت اتصال هادی به صفحه است.

روش‌ها:

جوش احتراقی (Cadweld)

بهترین روش

مزایا:

• اتصال دائمی
• مقاومت بسیار کم
• عدم شل شدن
• طول عمر بالا

جوش برنجی

روش قدیمی‌تر

بست مکانیکی

برای پروژه‌های کوچک

سطح مقطع سیم ارت

متداول:

مقاومت ویژه خاک چیست؟

یکی از مهم‌ترین مفاهیم ارت است.

هرچه مقاومت ویژه خاک کمتر باشد:

• جریان راحت‌تر عبور می‌کند.
• ارت بهتر عمل می‌کند.

مقادیر تقریبی:

به همین دلیل ممکن است دو چاه کاملاً مشابه نتایج متفاوتی داشته باشند.

مقاومت چاه ارت

پس از اجرا باید اندازه‌گیری شود.

مقادیر مطلوب:

ولتاژ گام و ولتاژ تماس

در طراحی ارت دو خطر مهم وجود دارد:

ولتاژ تماس

اختلاف ولتاژ بین بدنه دستگاه و زمین.

ولتاژ گام

اختلاف ولتاژ بین دو نقطه‌ای از زمین که شخص روی آن‌ها ایستاده است.

طراحی صحیح ارت این دو خطر را کاهش می‌دهد.

تفاوت ارت حفاظتی و ارت الکتریکی

ارت حفاظتی (PE)

برای حفاظت جان انسان.

مثال:

• بدنه یخچال
• بدنه کولر
• بدنه تابلو برق

ارت عملکردی (Functional Earth)

برای عملکرد صحیح تجهیزات.

مثال:

• سرورها
• تجهیزات مخابراتی
• تجهیزات ابزار دقیق

مهم‌ترین عوامل مؤثر بر کیفیت چاه ارت

به ترتیب اهمیت:

1. مقاومت ویژه خاک
2. میزان رطوبت خاک
3. عمق چاه
4. کیفیت بنتونیت
5. ابعاد صفحه مسی
6. کیفیت اتصالات
7. سطح مقطع هادی ارت

به همین دلیل گاهی یک صفحه کوچک در خاک مرطوب عملکردی بهتر از یک صفحه بزرگ در خاک خشک دارد.

عیب‌های رایج در اجرای چاه ارت

❌ استفاده از صفحه با خلوص پایین
❌ اتصال نامناسب سیم به صفحه
❌ عمق کم چاه
❌ حذف بنتونیت
❌ استفاده بیش از حد از نمک
❌ اندازه‌گیری نکردن مقاومت نهایی
❌ قطع شدن هادی ارت در طول مسیر