نقش ارت در تجهیزات حساس و ابزار دقیق

 طراحی و اجرای سیستم ارت در تجهیزات و مدارات الکترونیکی، مخابراتی، کامپیوتری، ابزاردقیق، آزمایشگاهی و از این خانواده از سیستم ها،  از حساسیت و اهمیت ویژه ای برخوردار است. دقت عملکرد سیستم ارت، می تواند تضمین کننده عملکرد بهینه این تجهیزات باشد.

قطعات تشکیل دهنده سیستم ‏های حساس در مقابل نویزها، بار الکتریسیته ذخیره شده بر روی بدنه، نشت جریان به بدنه، تاثیر تجهیزات و دستگاه های الکتریکی قدرت بر سیستم ‏های حساس، امواج الکترومغناطیس و … آسیب پذیر  بوده و بعنوان مثال کوچکترین اضافه بار و الکتریسیته ساکن می ‏تواند باعث مشکلاتی مانند آسیب  به بردهای الکترونیکی و کامپیوتری و قطعات آنها نظیر IC ها و میکروپروسسورها و یا محاسبه گرها گردد، برخی از این قطعات بسیار گرانقیمت بوده و جایگزینی آنها ناممکن است، در نتیجه حفاظت بیشتر از این قطعات امری واجب در سیستم های کامپیوتری و مخابراتی  و تجهیزات جریان ضعیف و حساس است و نیاز است سعی نماییم با انواع روش ها از آنها حفاظت نماییم.

نقطه مرجع یا نقطه صفر

در صنایع جریان ضعیف و حساس و تجهیزات اندازه ‏گیری و ابزار دقیق ، زمین بعنوان یک مرجع ثابت و صفر فرضی در نظر گرفته می ‏شود که می توان سایر پتانسیل ‏ها را بر اساس آن اندازه ‏گیری نمود، در واقع سیستم زمینی مناسب است که حتما قابلیت حمل جریان را داشته باشد تا از آن بعنوان مرجع ولتاژ استفاده گردد. در مواقعی که نتوانیم این سطح مرجع مناسب را ایجاد نماییم، پتانسیل صفر معتبر نیست و از دست رفتن نقطه رفرنس و نقطه مرجع، ایجاد نویز و اختلال درسیستم‏ های حساس را به همراه خواهد داشت. همانطور که اشاره شد زمین صفر ولت فرضی است، به این معنا که ما آنرا صفر ولت در نظر می گیریم و می تواند در برخی موارد صفر ولت نباشد و خود منبع ولتاژ باشد.

در تأسیسات برقی دو نوع زمین کردن وجود دارد که ما یکی را (زمین کردن حفاظتی) و دیگری را (زمین کردن الکتریکی) می‌نامیم.

• زمین کردن حفاظتی:

زمین کردن حفاظتی عبارتست از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تأسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم (فلزبافلز) با مدار الکتریکی قرار ندارند. این زمین کردن بخصوص برای حفاظت اشخاص درمقابل اختلاف سطح تماسی زیاد به کار برده می‌شود. بدین منظور در پست‌های فشار قوی باید تمام قسمت‌های فلزی که در نزدیکی و همسایگی با فشار قوی قرار گرفته اند و مکان تماس عمدی یا سهوی با آن‌ها موجود است، به تأسیسات زمینی که برای این منظور احداث شده است (زمین حفاظتی) متصل و مرتبط گردند.

• زمین کردن الکتریکی:

زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه‌ای از دستگاه‌های الکتریکی و ادوات برقی که جزئی از مدار الکتریکی می‌باشند. مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچی ترانسفورماتور و یا ژنراتور و یا زمین کردن سیم وسط یا سیم مشترک دو ژنراتور جریان دایم سری شده. زمین کردن الکتریکی دستگاه‌ها به خاطر کار صحیح دستگاه‌ها و جلوگیری از ازدیاد فشارالکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فاز‌ها با زمین می‌باشد.

اصطلاحاتی که در زمین کردن به کاربرده می‌شود:

۱) زمین: زمین در این مبحث به معنی نوع و جنس زمین است، مثل خاک رس، ماسه، شن، سنگ لاخ، باتلاق، مرداب و غیره.
۲) میل زمین (زمین کننده): میل زمین عبارتست از هادی یا فلزی به هرشکل ( صفحه‌ای، لوله‌ای، طنابی، پروفیل) که در زمین چال میشود و با زمین ارتباط برقرار میکند و ما به آن در این مبحث به اختصار میل می‌گوئیم.
۳) زمین هم سطح: عبارتست از سطح زمین که بین نقاط مختلف آن در اثر عبور جریان از زمین اختلاف پتانسیل محسوسی ایجاد نمی‌شود. زمین هم سطح تقریبا ۲۰ متر از میل فاصله دارد.
۴) میل فرمان: عبارتست از سیم یا مفتول یا صفحه فلزی که مربوط به زمین کننده است و برای تنظیم افت پتانسیل و کوچک کردن ولتاژ تماسی خطرناک بکاربرده میشود.

۵) سیم زمین: عبارتست از سیم رابط بین زمین کننده (میل) و زمین شونده. آن قسمت از این سیم که در زمین قرار گرفته است جزئی از میل محسوب میشود.

تجهيزات اندازه گيري و كاربردي براي سيستم ارت شامل انواع مدل هاي ذيل مي باشد. جهت آشنايي بيشتر و طريقه استفاده از آنها مطالب ذيل را مطالعه نماييد و براي خريد دستگاه هاي اندازه گيري اورجينال با قيمت كاملا رقابتي در بازار به سايت  ايمن برق حامي مراجعه نماييد تا در اصرع وقت پاسخگوي تقاضاي شما خريداران گرامي باشند. در ضمن ارسال كالا ها به سرتاسر كشور در كوتاه ترين زمان ممكن را برايتان فراهم مي كنند.

آنچه درباره ارت سنج ها بايد بدانيد:

ارت سنج ‌ها به‌ طور کلی بر اساس روش اندازه‌ گیری و نوع کاربرد به دسته‌ های مختلف تقسیم می‌شوند. این دسته‌بندی شامل مدل‌ های سه ‌نقطه‌ای  (Fall of Potential)، کلمپی  (Clamp-On)، چهارپایه‌ای  (Wenner)  و مدل‌ های پیشرفته با قابلیت تست چندگانه است. هر یک از این مدل‌ها بر اساس نیازهای مختلف صنعتی و شرایط خاص زمین طراحی شده‌اند. به‌عنوان مثال، ارت سنج‌های سه ‌نقطه‌ای دقت بالایی در اندازه‌گیری مقاومت زمین دارند و برای تأسیسات بزرگ و شبکه ‌های الکتریکی ایده‌آل هستند، در حالی که مدل‌های کلمپی برای تست سیستم ‌های ارتینگ بدون نیاز به قطع ارتباط زمین بسیار مناسب‌ اند. این تنوع در مدل‌ ها امکان انتخاب دقیق‌تر و کاربردی‌ تر را برای مهندسان و متخصصان در کاربردهای مختلف ارت سنج فراهم می‌کند.

انتخاب ارت سنج مناسب تحت‌ تأثیر عواملی چون نوع خاک، میزان رطوبت، ساختار سیستم ارتینگ، محیط کاری، و نیاز به اندازه‌ گیری‌ های پیوسته یا دوره‌ای قرار دارد. در محیط ‌هایی با فضای محدود، مدل‌ های کلمپی گزینه‌ای مناسب محسوب می‌شوند، در حالی که برای تست‌ های دقیق در پروژه‌ های عمرانی و صنعتی، مدل‌های چهارپایه‌ ای یا سه‌ نقطه‌ ای توصیه می‌شوند. همچنین قابلیت‌ های جانبی مانند کالیبراسیون خودکار، نمایشگر دیجیتال، و قابلیت اتصال به سیستم‌های داده‌ برداری از جمله ویژگی‌ هایی است که در انتخاب مدل ارت سنج نقش دارند. هدف از این تنوع، پوشش دادن نیازهای مختلف فنی و محیطی و افزایش دقت و کارایی تست‌های زمین در صنایع گوناگون است.

ارت سنج  مدل سه نقطه ای

ارت سنج مدل سه‌ نقطه‌ای (Fall of Potential Method) یکی از دقیق‌ترین روش‌های اندازه‌ گیری مقاومت زمین است که بر اساس تزریق جریان بین دو الکترود کمکی و اندازه‌گیری ولتاژ در نقطه سوم عمل می‌کند. در این روش، یک الکترود تحت آزمایش (E) به زمین متصل شده و دو الکترود کمکی (P و C) با فاصله مشخص در راستای یک خط مستقیم از آن قرار می‌گیرند. جریان مشخصی از طریق الکترود C وارد زمین شده و ولتاژ میان الکترود P و E اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از قانون اهم (R = V/I)، مقدار مقاومت زمین محاسبه می‌شود. دقت این روش وابسته به انتخاب صحیح موقعیت الکترودهای کمکی، شرایط خاک و میزان تداخل محیطی است. به‌عنوان یک روش استاندارد، مدل سه‌ نقطه‌ ای در تست ارتینگ تأسیسات الکتریکی، پست‌های برق و سیستم‌های حفاظتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا امکان ارزیابی دقیق عملکرد سیستم زمین را فراهم می‌آورد.

کاربردهای رایج ارت سنج سه نقطه ای در صنایع

ارت سنج سه ‌نقطه ‌ای به دلیل دقت بالا و قابلیت ارزیابی دقیق مقاومت زمین، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ ای دارد. در تأسیسات برق، این مدل برای تست ارتینگ پست‌ های فشار قوی، شبکه‌های توزیع و ژنراتورها استفاده می‌شود تا از عملکرد صحیح سیستم حفاظتی و کاهش خطرات برق‌گرفتگی اطمینان حاصل شود. در صنایع نفت و گاز، بررسی سیستم‌های زمین‌سازی خطوط لوله و مخازن ذخیره‌ سازی با این روش انجام می‌شود تا از ایجاد جرقه‌ های الکتریکی و خطرات انفجاری جلوگیری شود. در حوزه مخابرات، ارت سنج سه‌ نقطه‌ ای برای تست مقاومت زمین برج‌های مخابراتی و آنتن‌ها به‌کار می‌رود تا تجهیزات در برابر صاعقه محافظت شوند. همچنین در بخش‌ های ساختمان‌ سازی و عمرانی، این مدل برای بررسی کیفیت سیستم‌های ارتینگ سازه‌ ها، تابلوهای برق و سیستم‌های آسانسور استفاده می‌شود. دقت بالای این روش و قابلیت استفاده در محیط‌ های صنعتی و شهری، آن را به یکی از مهم‌ترین ابزارهای تست ارتینگ تبدیل کرده است.

مزایا و محدودیت های ارت سنج سه نقطه ای

ارت سنج سه‌ نقطه‌ ای یکی از دقیق‌ترین روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین است که امکان ارزیابی جامع سیستم ارتینگ را فراهم می‌کند. از جمله مزایای این روش می‌توان به دقت بالا، قابلیت اندازه‌گیری در محیط‌ های صنعتی و امکان تحلیل تأثیر شرایط خاک بر مقاومت زمین اشاره کرد. این مدل با اعمال جریان و اندازه‌گیری افت ولتاژ، نتایج قابل اعتمادی ارائه می‌دهد و به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم ارتینگ را بهینه‌سازی کنند. با این حال، ارت سنج سه‌نقطه‌ای محدودیت‌ هایی نیز دارد؛ از جمله نیاز به فضای کافی برای نصب الکترودهای کمکی و تأثیرپذیری نتایج از عواملی مانند نوع خاک، میزان رطوبت و وجود مواد معدنی. علاوه بر این، اجرای صحیح تست نیازمند دقت بالا در انتخاب محل الکترودها و تنظیمات دستگاه است، و در برخی شرایط محیطی مانند مناطق شهری یا صنعتی متراکم، استفاده از این روش ممکن است چالش‌هایی به همراه داشته باشد.

ارت سنج مدل کلمپی

ارت سنج مدل کلمپی (Clamp-On Earth Tester) یکی از پیشرفته‌ ترین ابزارهای اندازه‌گیری مقاومت زمین است که بدون نیاز به قطع ارتباط سیستم ارتینگ، مقدار مقاومت را تعیین می‌کند. این مدل با استفاده از القای الکترومغناطیسی، جریان تست را از طریق ترانسفورماتور حلقوی ایجاد کرده و ولتاژ ناشی از آن را اندازه‌گیری می‌کند. بر اساس این داده‌ ها و با استفاده از قانون اهم (R = V/I)، مقدار مقاومت زمین محاسبه می‌شود. ارت سنج‌های کلمپی برای تست سیستم‌ های ارتینگ فعال مانند پست‌های برق، تأسیسات صنعتی و شبکه‌های مخابراتی بسیار مناسب‌اند، زیرا امکان بررسی کیفیت اتصال زمین بدون نیاز به نصب الکترودهای کمکی را فراهم می‌کنند. دقت اندازه‌گیری این مدل تحت‌تأثیر عواملی مانند ضخامت و نوع کابل زمین، میزان نویز محیطی و شرایط مدار ارت قرار دارد، که در نتیجه تنظیمات صحیح دستگاه و انتخاب محل اندازه‌گیری نقش مهمی در دریافت نتایج دقیق ایفا می‌کنند.

کاربردهای رایج ارت سنج  کلمپی در صنایع

ارت سنج کلمپی به دلیل قابلیت اندازه‌گیری مقاومت زمین بدون نیاز به قطع ارتباط، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. در تأسیسات برق و پست‌های توزیع، این مدل برای بررسی کیفیت ارتینگ سیستم‌های فعال، از جمله ترانسفورماتورها، تابلوهای برق و خطوط انتقال، استفاده می‌شود. در صنعت مخابرات، ارت سنج کلمپی جهت تست ارتینگ برج‌های مخابراتی و ایستگاه‌های رادیویی به‌کار می‌رود تا از عملکرد صحیح سیستم‌های حفاظتی در برابر صاعقه اطمینان حاصل شود. در صنایع نفت و گاز، این دستگاه برای ارزیابی مقاومت سیستم‌های زمین‌ سازی خطوط لوله و مخازن ذخیره‌سازی کاربرد دارد، که به کاهش خطرات ناشی از جریان‌ های سرگردان کمک می‌کند. همچنین در مراکز پزشکی و بیمارستان‌ ها، ارت سنج کلمپی برای بررسی سیستم زمین تجهیزات حساس مانند دستگاه‌ های تصویربرداری و اتاق‌های عمل مورد استفاده قرار می‌گیرد تا از تداخل الکتریکی و اختلال در عملکرد تجهیزات جلوگیری شود. این مدل با کاهش نیاز به نصب الکترودهای کمکی، فرآیند اندازه‌گیری را ساده‌ تر و سریع‌ تر می‌کند، که در محیط‌های صنعتی پرمشغله یک مزیت محسوب می‌شود.

مزایا و محدودیت های ارت سنج  کلمپی

ارت سنج کلمپی دارای مزایای قابل توجهی است، از جمله امکان اندازه‌گیری مقاومت زمین بدون نیاز به قطع ارتباط سیستم ارتینگ، که این ویژگی به ‌ویژه در تأسیسات فعال صنعتی و شبکه‌های توزیع برق بسیار کاربردی است. این مدل فرآیند تست را سریع‌ تر و ساده‌ تر کرده و نیاز به نصب الکترودهای کمکی را از بین می‌برد، که در نتیجه موجب کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌ وری می‌شود. علاوه بر این، ارت سنج‌ های کلمپی قابلیت اندازه‌گیری جریان نشتی را نیز دارند، که به مهندسان اجازه می‌دهد تا سلامت سیستم ارتینگ را به‌صورت پیوسته نظارت کنند. با این حال، این دستگاه محدودیت‌ هایی نیز دارد؛ از جمله اینکه دقت اندازه‌گیری آن تحت‌تأثیر عواملی مانند ضخامت کابل زمین، نویز محیطی و میزان جریان عبوری قرار می‌گیرد. همچنین، ارت سنج‌های کلمپی برای اندازه‌گیری مقاومت زمین در سیستم‌هایی با اتصالات موازی چالش‌برانگیز هستند، زیرا ممکن است اندازه‌گیری دقیق مقاومت هر بخش از سیستم ارتینگ دشوار باشد. بنابراین، انتخاب این مدل باید متناسب با شرایط کاری و نوع تست موردنظر انجام شود.

ارت سنج مدل چهار پایه ای

ارت سنج مدل چهار پایه‌ای (Wenner Method) یکی از روش‌های استاندارد برای اندازه‌گیری مقاومت ویژه خاک و بررسی کیفیت سیستم ‌های ارتینگ است. این روش شامل استفاده از چهار الکترود که در فواصل مساوی روی سطح زمین نصب شده‌اند، می‌باشد. جریان الکتریکی از طریق دو الکترود خارجی تزریق شده و اختلاف پتانسیل بین دو الکترود داخلی اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از فرمول‌ های خاص مربوط به مقاومت ویژه خاک، مقدار دقیق مقاومت زمین محاسبه می‌شود. این روش در محیط‌ های صنعتی و عمرانی که نیاز به بررسی لایه‌ های زیرسطحی خاک وجود دارد، کاربرد فراوان دارد. مزیت ارت سنج چهارپایه‌ ای این است که تأثیر ساختار زمین بر مقاومت سیستم ارتینگ را با دقت بالایی ارزیابی می‌کند، اما اجرای صحیح آن نیازمند فضای کافی برای نصب الکترودها و دقت بالا در تنظیم پارامترهای اندازه‌گیری است.

کاربردهای رایج ارت سنج  چهارپایه ای در صنایع

ارت سنج چهارپایه‌ای در صنایع مختلف، به‌ویژه در پروژه‌های عمرانی، نیروگاه‌های برق و تأسیسات صنعتی، برای ارزیابی مقاومت ویژه خاک و بهینه‌ سازی سیستم‌های ارتینگ استفاده می‌شود. در صنایع ساخت‌ و ساز، این مدل به مهندسان اجازه می‌دهد تا ویژگی‌ های زمین را قبل از احداث سازه‌ ها بررسی کرده و طراحی مؤثر سیستم حفاظتی را انجام دهند. در بخش انرژی، به‌ ویژه نیروگاه‌ های بادی و خورشیدی، ارت سنج چهارپایه‌ای برای تعیین کیفیت ارتینگ توربین‌ ها و پنل‌های خورشیدی به‌کار می‌رود تا از عملکرد صحیح سیستم‌های حفاظتی در برابر نوسانات جریان و صاعقه اطمینان حاصل شود. همچنین در تأسیسات نفت و گاز، این مدل برای بررسی شرایط زمین زیر مخازن ذخیره و خطوط لوله استفاده می‌شود تا از ایجاد اختلاف پتانسیل و خطرات ناشی از تخلیه‌ های الکتریکی جلوگیری کند. دقت بالای این روش در ارزیابی عمق و مقاومت لایه‌های زیرسطحی، آن را به یک ابزار ضروری در صنایعی که نیاز به تحلیل دقیق خاک دارند، تبدیل کرده است.

مزایا و محدودیت های ارت سنج  چهارپایه ای

ارت سنج چهار پایه‌ ای دارای مزایای قابل‌ توجهی از جمله دقت بالا در اندازه‌گیری مقاومت ویژه خاک، امکان تحلیل ساختار لایه‌های زیرسطحی زمین و تعیین بهترین نقاط برای سیستم‌های ارتینگ است. این روش به ویژه در پروژه‌های عمرانی، تأسیسات انرژی و صنایع حساس که نیاز به ارزیابی جامع زمین دارند، بسیار کاربردی است. علاوه بر این، ارت سنج چهارپایه‌ای امکان مطالعه تغییرات مقاومت خاک در شرایط محیطی مختلف را فراهم می‌کند، که منجر به افزایش ایمنی و کارایی سیستم‌های حفاظتی می‌شود. با این حال، این مدل دارای محدودیت‌ هایی نیز هست؛ از جمله نیاز به فضای کافی برای نصب الکترودهای تست، تأثیرپذیری نتایج از نوع خاک و میزان رطوبت، و پیچیدگی اجرای تست در مناطق شهری یا صنعتی متراکم. همچنین، تفسیر نتایج به دانش فنی بالا نیاز دارد و در صورت عدم رعایت فاصله مناسب بین الکترودها، احتمال بروز خطای اندازه‌گیری افزایش می‌یابد. بنابراین، انتخاب ارت سنج چهارپایه‌ ای باید متناسب با شرایط زمین و نیازهای مهندسی انجام شود.