سیم ارت چیست؟ + کاربرد سیم ارت در ساختمان

در کنار سیم‌های فاز و نول که برای برق‌رسانی در مدار استفاده می‌شوند؛ معمولا سیم دیگری وجود دارد که اصلی‌ترین وظیفه آن حفاظت است. این سیم که به نام سیم زمین یا ارت شناخته می‌شود معمولا به رنگ سبز و زرد بوده و نقش حفاظتی بسیار مهمی در سیستم‌های برق‌رسانی دارد. در واقع سیم ارت یک سیم اضافه محسوب می‌شود که در سیستم‌های برق‌کشی ساختمان‌ها به منظور تأمین ایمنی افراد گنجانده شده است.  

سیم ارت چیست؟

در مدارهای الکتریکی و سیستم‌های برق‌رسانی یک سیم اضافه به رنگ سبز و زرد بر اساس استاندارد ملی ایران وجود دارد که به نام سیم ارت (Ground)‌ یا سیم اتصال به زمین شناخته می‌شود. اصلی‌ترین هدف استفاده از سیم ارت محافظت و افزایش ایمنی در زمان کار با دستگاه‌های الکتریکی مختلف و همچنین سیستم‌های برق‌رسانی و سیم‌کشی است. این سیم از خروجی دستگاه‌های الکتریکی به زمین متصل شده و وظیفه دارد در زمان ایجاد بار اضافی در مدار، جریان اضافی را به زمین منتقل کند. 

چرا استفاده از سیم ارت مهم است؟

سیم‌هایی که در دستگاه‌های و لوازم الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند یا به آن‌ها متصل هستند، ممکن است به مرور زمان دچار پوسیدگی و پارگی شده و مشکلاتی را به وجود آورند. طولانی شدن عمر دستگاه و پوسیدگی عایق سیم‌ها و همچنین وارد شدن ضربه در زمان انتقال و جابجایی دستگاه می‌تواند از دلایل بروز چنین اتفاقاتی باشد. به هر حال بروز چنین اتفاقی می‌تواند خطر برق‌گرفتگی را در اثر تماس با بخشی از سیم که پوشش آن از بین رفته افزایش داده و برای افراد خطرات جبران‌ناپذیری به همراه داشته باشد. 

سیم ارت در این شرایط می‌تواند جریان برق اضافه را به زمین منتقل کرده و از این طریق احتمال بروز خطر را کاهش دهد. مقاومت در سیم ارت معادل صفر است تا عبور جریان قوی از آن به سمت زمین باعث بالا رفتن آمپر و پریدن فیوز شود. در این شرایط جریان در مدار قطع و ایمنی لازم برای کاربر تأمین می‌شود. عملکرد سیم ارت باعث می‌شود که بتوان از بروز آتش‌سوزی در دستگاه‌ها و لوازم برقی و همچنین برق‌گرفتگی کاربران پیشگیری کرد.

اگر به پریزهای ساختمان دقت کرده باشید، وجود سوراخ سوم در پریز به این معنی است که ساختمان مجهز به سیم ارت بوده و جریان برق اضافه به زمین منتقل شده و ایمنی به بهترین شکل تأمین می‌شود. 

بکارگیری سیم ارت در ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری و صنعتی به دلایل مختلف الزامی است. از مهم‌ترین دلایل ضرورت استفاده از سیستم اتصال به زمین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش سطح ایمنی در برابر الکتریسیته و محافظت از افراد، تجهیزات و لوازم الکتریکی مختلف
• جلوگیری از افزایش میزان الکتریسیته ساکن
• کاهش احتمال خطراتی مانند آتش‌سوزی و برق‌گرفتگی و محافظت از جان افراد در برابر این خطرات
• جلوگیری از وارد شدن آسیب به مدارهای الکتریکی در اثر افزایش ولتاژ
• بهبود عملکرد تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی از طریق حذف نویز یا اختلالات الکتریکی
• حفاظت از ساز‌ه‌ها و تجهیزات و لوازم الکتریکی در برابر خطر صاعقه و تخلیه بار الکتریکی

مزایای استفاده از سیم ارت

سیم ارت به عنوان یکی از اصلی‌ترین بخش‌های سیستم‌های برق‌رسانی به حساب می‌آید که نقش حفاظتی مهمی ایفا می‌کند. از مهم‌ترین مزایای استفاده از سیم ارت در سیستم‌های برق‌رسانی و تجهیزات و لوازم الکتریکی مختلف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جلوگیری از حوادث جدی مانند برق‌گرفتگی
• پیشگیری و کاهش احتمال وقوع آتش‌سوزی و حوادث منجر به آسیب و فوت افراد
• رسانا بودن زمین و قابلیت عبور جریان الکتریکی
• جلوگیری از Overload شدن مدار (اضافه بار) و نشت جریان از طریق ثابت نمودن سطح ولتاژ
• حفاظت از مدار و دستگاه‌ها در برابر بار الکتریکی اضافه مانند صاعقه یا جریانات قوی وارد شده به مدار

سیم ارت چگونه مشکل اضافه بار در مدار را حل می‌کند؟

در مورد نحوه عملکرد سیم ارت و سیستم اتصال به زمین برای حل مشکل باید گفت که این سیستم شرایطی را فراهم می‌کند که جریان به جای عبور از بدن فرد که با برق تماس داشته، از طریق میان‌بر به زمین منتقل شود. سیم‌هایی به نام EGC به تمام پریزهای برق، کلیدهای روشنایی و لوازم و تجهیزات ثابت در خانه متصل می‌شود. در مورد دستگاه‌ها و تجهیزات الکتریکی قابل حمل، مسیر اتصال از پین تعبیه شده در دوشاخه به بدنه فلزی دستگاه برقرار می‌شود. در تابلو برق، همه پریزها به پایانه اصلی اتصال به زمین متصل می‌شوند و جریان اضافی از طریق هادی الکترود زمین (GEC) که در خاک و خارج از ساختمان تعبیه شده، به سمت زمین هدایت می‌شود. 

اگر یک دستگاه بدون سیم ارت باشد چه اتفاقی می‌افتد؟

تصور کنید در زمان استفاده از یک دستگاه الکتریکی، خطایی در سیستم برق‌رسانی رخ دهد. در این شرایط بدنه فلزی دستگاه برق‌دار شده و در صورتی که کاربر با دستگاه تماس پیدا کند و دستگاه به سیم ارت مجهز نباشد، برق با ولتاژ 230 ولت وارد بدن فرد شده و جریان با عبور از بدن به زمین منتقل می‌شود. در واقع در این شرایط بدن انسان نقش سیم ارت را بازی می‌کند. 

اگر فرد از کفش پلاستیکی بپوشد و سطح زمین نیز خشک باشد، فقط احساس سوزن سوزن شدن در فرد به وجود می‌آید. اما در صورتی که رطوبت وجود داشته باشد به احتمال زیاد شوک شدید الکتریکی به فرد وارد خواهد شد. در این شرایط اگر فرد وسیله دیگری را که به زمین وصل است (مانند لوله، شوفاژ و…) را لمس کند، شرایط بدتر خواهد شد چون جریان از قلب عبور کرده و در این شرایط احتمال مرگ بسیار زیاد خواهد بود. 

سیستم ارتینگ چگونه ایجاد می‌شود و چه کاربردی دارد؟

در مورد سیستم ارتینگ یا اتصال به زمین باید گفت که این سیستم مجموعه‌ای از یک چاه به نام چاه ارت و یک سیم متصل به آن است. سیم اتصال به زمین از یک طرف به پریزها یا دستگاه‌های الکتریکی و از طرف دیگر به چاه ارت یا سیستم لوله‌کشی ساختمان متصل می‌شوند. 

در واقع سیستم ارتینگ از دو بخش اصلی یعنی چاه و سیم ارت تشکیل شده است. معمولاً سیم ارت در یک ساحتمان به تابلوی برق متصل می‌شود تا از این طریق همه پریزها و وسایل و لوازم برقی مورد استفاده نیز به سیستم ارتینگ متصل شوند. سیستم ارتینگ در یک ساختمان وظیفه دارد که ولتاژهای بالا و جریانات اضافی الکتریکی را در مدار و دستگاه‌ها و لوازم الکتریکی از طریق هدایت آن به زمین خنثی کند. در ساختمان‌های بلند مرتبه نیز از سیستم ارتینگ به منظور انتقال جریان ناشی از برخورد صاعقه به زمین استفاده می‌شود تا به این شکل بتوان از آسیب‌های ناشی از اضافه بار و جریان جلوگیری کرد. 

چاه ارت چیست؟

چاه ارت یک گودال حفر شده در داخل زمین است که در داخل آن صفحات مسی به صورت عمودی قرار گرفته است. اطراف این صفحات مسی با استفاده از مواد بنتونیت پوشانده و به خوبی محکم می‌شود. با جوش دادن یک سیم مسی به این صفحات و انتقال آن به خارج از چاه می‌توان بین چاه و تابلوی برق اتصال برقرار کرد. در نهایت با استفاده از تابلو برق می‌توان همه پریزها و تجهیزات و لوازم الکتریکی را به سیستم ارت متصل کرد. 

در خصوص چاه ارت باید به این نکته اشاره کرد که میزان مقاومت خاک، محیط و همچنین شرایط جغرافیایی محل حفر چاه از جمله عواملی هستند که می‌توانند در ایجاد نوع سیستم ارت اثر بگذارند. در ساختمان‌های بلندمرتبه معمولا از یک میله فلزی بر روی بام استفاده می‌شود که می‌تواند ولتاژهای حاصل از اصابت صاعقه و رعد و برق را خنثی کرده و جریان اضافی را به چاه ارت انتقال دهد. به طور معمول دو نوع چاه ارت وجود دارد؛ نوع اول به صورت عمقی حفر می‌شود و نوع دوم به صورت سطحی است که حداکثر عمق آن به 80 سانتیمتر می‌رسد.