سیر تا پیاز ارت سنج (تستر مقاومت زمین)؛ اهمیت، انواع، روشهای سنجش و راهنمای خرید
در مهندسی برق و تاسیسات الکتریکی، هیچ چیز مهمتر از ایمنی جان انسانها و حفاظت از تجهیزات گران قیمت صنعتی نیست. جریان های ناخواسته ناشی از اتصال کوتاه، نشتی جریان یا برخورد صاعقه میتوانند خسارات جبران ناپذیری به بار آورند. راهکار اساسی مقابله با این خطرات، ایجاد یک «سیستم ارتینگ» یا اتصال به زمین استاندارد است.
اما چطور میتوان متوجه شد که چاه ارت یا سیستم ارتینگ یک ساختمان و کارخانه به درستی کار میکند؟ پاسخ این سوال در استفاده از دستگاهی به نام ارت سنج (Earth Tester) یا تستر مقاومت زمین نهفته است.
در این مقاله تخصصی از مجله برق شاپ، قصد داریم به طور کامل پدیده مقاومت زمین، نحوه کارکرد دستگاه ارت سنج، روشهای مختلف اندازه گیری و تمام نکات فنی که باید هنگام خرید و کار با این ابزار بدانید را بررسی کنیم.
سیستم ارتینگ چیست و چرا سنجش مقاومت آن اهمیت دارد؟
سیستم اتصال به زمین (Earthing System) مجموعهای از هادیها، الکترودها و میلههاست که جریانهای الکتریکی خطرساز را مستقیماً به زمین منتقل میکند. زمین به عنوان یک جرم نامحدود با پتانسیل صفر عمل میکند و جریانهای اضافه را بدون ایجاد خطر در خود مستهلک میسازد.
برای اینکه جریانهای خطا به راحتی روانه زمین شوند، مسیر عبور جریان باید کمترین مقاومت ممکن را داشته باشد. استاندارد مقاومت چاه ارت در اکثر کاربردهای ساختمانی و صنعتی زیر ۲ اوم (و در برخی تجهیزات حساس زیر ۱ اوم) تعیین میشود. اگر مقاومت خاک یا الکترودها به مرور زمان به دلیل رطوبت کم، خوردگی فلزات یا تغییرات ساختاری خاک افزایش یابد، سیستم ارتینگ کارایی خود را از دست داده و خطر برقگرفتگی یا آتشسوزی به شدت بالا میرود.
به همین دلیل، تست دورهای مقاومت زمین با دستگاه ارت سنج الزامی است.
ارت سنج (Earth Tester) چیست و چگونه کار میکند؟
ارت سنج یک ابزار اندازه گیری تخصصی است که برای سنجش میزان مقاومت الکتریکی بین الکترود زمین و خاک اطراف آن طراحی شده است. برخلاف مولتی متر معمولی که مقاومتهای ساده را با ولتاژ مستقیم (DC) میسنجد، ارت سنج از جریان متناوب (AC) با فرکانس مشخص استفاده میکند.
علت استفاده از جریان AC این است که جریان DC در خاک باعث پدیده الکترولیز (پلیاریزاسیون) شده و رطوبت و نمکهای موجود در خاک را تجزیه میکند که این امر منجر به ایجاد خطای شدید در محاسبه مقاومت واقعی میشود. ارت سنج با ارسال یک جریان متناوب فرکانس بالا از طریق الکترودها به خاک و اندازهگیری افت ولتاژ حاصل، مقاومت دقیق زمین را طبق قانون اوم محاسبه میکند.
انواع دستگاههای ارت سنج
ارت سنجها بسته به روش اندازه گیری، دقت و نوع کاربری به چند دسته اصلی تقسیم میشوند:
۱. ارت سنجهای میلهای (دستی / چند سیمه)
این مدلها رایجترین و دقیقترین نوع ارت سنج در بازار هستند. در این روش از میخها یا میلههای کمکی (Spikes) استفاده میشود که در فواصل مشخصی از الکترود اصلی درون خاک کوبیده میشوند. این دستگاهها معمولاً به صورت ۳ سیمه و ۴ سیمه کار میکنند که امکان سنجش مقاومت ویژه خاک را نیز فراهم میسازند.
۲. ارت سنجهای کلمپی (Clamp-on Earth Testers)
ارت سنج کلمپی ابزاری بسیار سریع و بدون نیاز به کوبیدن میله در خاک است. این دستگاه دارای فک یا انبری است که دور سیم ارت یا تزریقکننده حلقه میشود. ارت سنج کلمپی یک ولتاژ القایی در مدار ایجاد کرده و جریان عبوری را میسنجد تا مقاومت حلقه ارت را محاسبه کند. این روش برای سیستمهای ارتینگ موازی و چندگانه در شهرهای بزرگ که امکان کوبیدن میله وجود ندارد بسیار کاربردی است.
۳. ارت سنجهای دیجیتال و آنالوگ
مدلهای قدیمی به صورت عقربهای (آنالوگ) و با ژنراتور دستی (دستی چرخشی) کار میکردند، اما امروزه مدلهای دیجیتال با صفحات نمایش بزرگ، حافظه داخلی، پردازش میکروپروسسوری و قابلیت اتصال به کامپیوتر جای آنها را گرفتهاند.
روشهای اصلی اندازه گیری مقاومت زمین
برای تست سیستم ارتینگ روش های مختلفی وجود دارد که انتخاب آنها به نوع دستگاه و وضعیت محیط بستگی دارد:
روش افت پتانسیل (Fall of Potential Method - روش ۳ سیمه)
این روش استانداردترین و معتبرترین شیوه تست چاه ارت است. در این حالت:
الکترود اصلی چاه ارت به ترمینال دستگاه متصل میشود.
دو میله کمکی در یک خط مستقیم و در فواصل مشخص (مثلاً ۵ تا ۱۰ متری) درون خاک کوبیده میشوند.
دستگاه جریانی را بین الکترود اصلی و دورترین میله جریان ارسال کرده و افت ولتاژ را توسط میله میانی میسنجد تا مقاومت واقعی محاسبه شود.
روش ۴ سیمه (اندازهگیری مقاومت ویژه خاک)
در این روش از ۴ میله کمکی با فواصل یکسان استفاده میشود (روش ونر - Wenner Method). این روش بیشتر قبل از احداث چاه ارت و برای طراحی سیستم ارتینگ استفاده میشود تا جنس خاک و میزان رطوبت و مقاومت مخصوص آن در لایههای مختلف مشخص گردد.
روش تست بدون میله (Stakeless Test)
این روش با استفاده از کلمپ انجام میشود و نیازی به جداسازی الکترود ارت از سیستم یا کوبیدن میله ندارد. برای تجهیزاتی که دارای چاه های ارت متعدد متصل به هم هستند بسیار عالی و سریع است.
کاربردهای اصلی ارت سنج در صنایع مختلف
ارت سنجها در تمام حوزههایی که با برق شهری، فشار قوی یا سیستمهای حساس سروکار دارند مورد استفاده قرار میگیرند:
ساختمان سازی و تاسیسات شهری: تایید تاییدیه ایمنی نظام مهندسی برای چاه ارت ساختمانها.
پست های برق و نیروگاه ها: بررسی پایداری سیستم ارتینگ کلید خانه ها و ترانسفورماتور ها.
دکل های مخابراتی و صاعقه گیر ها: اطمینان از تخلیه سریع و امن جریانهای صاعقه به زمین.
صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: جلوگیری از ایجاد جرقه های ناشی از الکتریسیته ساکن در محیط های خطرناک و قابل اشتعال.
مراکز داده (Data Centers) و بیمارستانها: حفاظت از تجهیزات پردازشی و پزشکی فوق العاده حساس در برابر نوسانات زمین.
نکات مهم هنگام انتخاب و خرید ارت سنج
اگر قصد خرید تستر مقاومت زمین برای وبسایت یا مجموعه خود را دارید، بررسی فاکتورهای زیر به شما در انتخاب بهترین مدل کمک میکند:
روش های تست مورد پشتیبانی: بررسی کنید که دستگاه آیا قابلیت تست ۳ سیمه و ۴ سیمه را دارد یا از روشهای کلمپی و بدون میله نیز پشتیبانی میکند.
محدوده اندازه گیری و دقت: دستگاه باید دامنه مقاومت وسیعی (از چند صدم اوم تا چند هزار اوم) را با دقت بالا پوشش دهد.
مقاومت در برابر نویز و ولتاژهای مزاحم: در محیطهای صنعتی، ولتاژهای سرگردان در خاک وجود دارند؛ دستگاههای باکیفیت دارای فیلترهای نویزگیر قوی هستند.
درجه حفاظت بدنه (IP Rating): از آنجا که ارت سنج در محیطهای بیرونی، خاکی و مرطوب استفاده میشود، داشتن بدنه مقاوم در برابر ضربه و نفوذ گرد و غبار و آب ضروری است.
لوازم جانبی همراه: وجود کیف حمل مقاوم، میله های فولادی باکیفیت و کابلهای بلند و استاندارد در پکیج دستگاه یک مزیت مهم محسوب میشود.
نتیجهگیری
دستگاه ارت سنج شریان حیاتی بررسی ایمنی در هر سیستم الکتریکی است. ارزیابی دقیق مقاومت زمین نه تنها از بروز خطرات جانی و برق گرفتگی جلوگیری میکند، بلکه سلامت تجهیزات صنعتی، صاعقه گیر ها و مدارهای الکترونیکی را تضمین مینماید. شناخت انواع ارت سنج ها و نحوه تست صحیح آنها، گامی اساسی برای تمامی مهندسان، تکنسین ها و مجریان تاسیسات برقی است.
ما در تجهیزات اندازه گیری برق شاپ مجموعه ای کامل از پیشرفته ترین ارت سنجها و تجهیزات اندازه گیری تخصصی را از برندهای معتبر جهانی گردآوری کردهایم. برای بررسی مشخصات فنی، دریافت مشاوره تخصصی و خرید ارت سنج مناسب، میتوانید با کارشناسان ما در تماس باشید.
برق شاپ؛ مرجع تخصصی تجهیزات و ملزومات صنعت برق