معرفی سیستم ارت و لزوم استفاده از آن در دستگاه‌های آزمایشگاهی

سیدمهدی اختری

چکیده:

ارت در لغت به معنای زمین است ولی در صنعت برق به آن اتصال به زمین می‌گویند. اتصال به زمین در مدارهای برق تجهیزات از آسیب دیدن مدار در اثر افزایش و کاهش ولتاژ بین زمین و مدار جلوگیری کرده و این ولتاژ را در یک حد معین محدود می‌کند. از ویژگی‌های مهم ارت ظرفیت مناسب انتقال جریان مازاد است. وظیفه اصلی ارت اين است که اگر هريک از سیم‌های فاز و يا سيم نول به هر طريقي به بدنه دستگاه اتصال يابد و یا مدار الکتريکي موردنظر دچار نشتي جريان شود، اين نشتي جريان توسط سيم ارت به زمين منتقل شده و از آسیب رسیدن به دستگاه جلوگيري می‌شود.

ارت در لغت به معنای زمین است ولی در صنعت برق به آن اتصال به زمین می‌گویند. 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. در مدارها، این اتصال‌ها معمولاً برای بالا بردن ایمنی و محافظت افراد یا دستگاه‌ها از تأثیرات معیوب بودن عایق‌کاری هادی‌ها ایجاد می‌شود. این اتصال از آسیب دیدن عایق‌های مدار در اثر افزایش ولتاژ بین زمین و مدار جلوگیری کرده و این ولتاژ را در یک حد ساکن محدود می‌کند.

یک زمین الکتریکی باید از ظرفیت انتقال جریان مناسبی برخوردار باشد تا بتوان از آن به‌عنوان مبدأ صفر ولتاژ استفاده کرد. یک چاه ارت تکمیل‌شده در شکل شماره یک نمایش داده شده است.

شکل شماره یک

وظيفه اصلي سيستم ارتينگ اين است که هر جريان الکتريکي که وارد اين سيستم شد را به‌طور کامل به زمين منتقل می‌کند. سيستم ارتينگ متشکل از چاه ارت و سيم متصل به چاه و مواد داخل چاه می‌باشد.

برای سنجش ارت یک سیستم از وسیله‌ای به نام ارت‌سنج (earth tester) می‌توان بهره برد. نمایی از یک دستگاه تستر در شکل شماره دو نمایش داده شده است.

شکل شماره دو

هدف از ايجاد اين سيستم اين است که اگر هريک از سیم‌های فاز و يا سيم نول به هر طريقي به بدنه دستگاه اتصال يابد و یا تحت‌تأثیر میدان الکتریکی ناشی از عملکرد دستگاه قرار گیرند و مدار الکتريکي موردنظر دچار نشتي جريان شود، اين نشتي جريان توسط سيم ارت به زمين منتقل شده و از برق‌گرفتگی و يا در مواردي اتصالي دستگاه جلوگيري می‌شود.

در مواردي به اشتباه بدنه دستگاه‌ها را به لوله‌های آهني آب و يا گاز و يا حتي به اسکلت ساختمان اتصال می‌دهند که اين کار بسیار خطرناکی است که منجر به برق‌گرفتگی‌های کشنده و خرابی مدارهای تجهیزات الکترونیکی می‌شود. لازم به ذکر است که سيم ارت و سيم نول به‌ظاهر از نظر اینکه بی‌برق هستند بسیار به يکديگر شبيهند، ولي در عمل دو سیم مستقل از هم بوده و عملکردی متفاوت از يکديگر دارند و هيچگاه نمی‌توان از يکي بجاي ديگري استفاده کرد.

یکی از المان‌های مهم در سیستم ارتینگ، چاه ارت است که بر دو نوع سطحی و عمقی دسته‌بندی می‌شود.

چاه ارت سطحی: زمانی که نمی‌توانیم چاه با عمق زیاد حفر کنیم این روش کاربرد دارد و معمولاً تا عمق 80 سانتیمتر قابل انجام است.

چاه ارت عمقی: به‌طور معمول چاه ارت با عمق زیاد حفاری می‌شود و این روش اصولی‌ترین روش پیاده‌سازی سیستم است.

سیستم ارت متشکل از بخش‌های مهم زیادی است که برخی از آن‌ها را در زیر به اختصار توضیح می‌دهیم:

چاه ارت: این چاه باید توسط متخصصین مکان‌یابی شود، زیرا عمق آن و نوع خاک منطقه و بسیاری از پارامترهای دیگر مستقیماً به راندمان چاه مربوط می‌شود.

اتصالات سیم و صفحه فلزی: حتماً باید اتصال سیم ارت به صفحه مسی چاه جوش داده شود و بهتر است از جوش نقره بهره برد.

پر نمودن چاه و بسیاری از المان‌های دیگر دخیل در احداث، خود نشان‌دهنده این موضوع است که اظهارنظر و اجرا و کنترل کیفی و استاندارد این سیستم باید توسط افرادی با دانش و صلاحیت فنی انجام شود.

لزوم استفاده از سيستم ارت:

به‌منظور حفاظت افراد و دستگاه‌ها، اضافه ولتاژهاي تولید شده در بدنه كه باعث صدمه ديدن دستگاه‌ها می‌شود و همچنين ولتاژهاي بسيار زياد و خطرناك ناشي از برخورد صاعقه، از سيستم ارت استفاده می‌شود. با افزايش استفاده از سیستم‌های ديجيتالي و حساس، لزوم بازنگري در طراحي نصب و نگهداري سيستم‌هاي حفاظتي گراندينگ وجود دارد. به‌طور خلاصه اهداف بكارگيري سيستم ارتينگ يا گراندينگ عبارتند از:

الف- حفاظت و ايمني جان انسان

ب- حفاظت و ايمني وسايل و تجهيزات الكتريكي و الكترونيكي

ج- فراهم آوردن شرايط ايده‌آل جهت كار

د- جلوگيري از ولتاژ تماسي

ه- حذف ولتاژ اضافي

و- جلوگيري از ولتاژهاي ناخواسته و صاعقه

زـ اطمينان از قابليت كار الكتريكي

امروزه با توجه به پیشرفت‌های فراوان تکنولوژی در زمینه اتومیشن آزمایشگاهی، نیاز به حفاظت و کاهش استهلاک دستگاه‌ها در برابر نوسانات برق بیشتر به‌چشم می‌خورد، برای مثال در یک دستگاه اتوآنالایزر در هنگام خوانش تست‌ها در صورت قطع شدن ارت و خرابی سیستم، نوسان زیادی در جواب به‌چشم می‌خورد که این موضوع علاوه بر اینکه تکرارپذیری دستگاه را تحت شعاع قرار می‌دهد و سی‌وی تست را از حد مجاز خارج می‌کند، به‌طور مستقیم بر روی صحت جواب دستگاه تأثیر می‌گذارد. لازم به ذکر است که یادآور شویم که ارت و نول تحت هیچ شرایطی نباید به یکدیگر متصل شوند. هنگام خرابی سیستم ارت‌ بردهای دستگاه به دلیل عدم توانایی در تخلیه بار نشتی اضافی و بالا رفتن میزان الکتریسیته ساکن دچار فرسودگی بیشتر شده تا جایی که خیلی زود ممکن است به مرحله‌ای برسند که آسیب‌های جبران‌ناپذیری به بار آید.

نمونه‌ای از یک کابل ارت‌دار در شکل شماره سه نمایش داده شده است که الزاماً تمامی دستگاه‌ها باید از این نوع کابل استفاده کنند تا سیستم ارت به دستگاه موردنظر متصل شود.

شکل شماره سه

به همین جهت در آزمایشگاه، سیستم برق باید به‌طور دوره‌ای کنترل شود و خروجی دستگاه‌های یو‌پی‌اس و همچنین ولتاژ و مقاومت ارتینگ باید ثبت و بررسی شوند. از مزایای این کار این است که از صدمه به سیستم الکترونیکی جلوگیری می‌نماید.

توصیه می‌شود جهت جلوگیری از هرگونه اشکال قبل از نصب دستگاه‌ها، شرکت پشتیبان دستگاه، سیستم ارتینگ را به‌طور کامل بررسی کرده تا از بروز صدمات به دستگاه جلوگیری نماید.

در پایان عکس‌هایی از سیستم ارتینگ آورده شده است.