ساده ترین راه برای اندازه گیری مقاومت الکترود زمین استفاده از ارت تستر کلمپی است، اما مراقب باشید!

چرا باید از ارت تستر کلمپی برای تست و اندازه‌گیری مقاومت زمین استفاده کنیم؟

ارت تستر کلمپی در صورتی که درست استفاده شود یک ابزار موثر و سریع است، چون کاربر مجبور به قطع سیستم زمین برای اندازه‌گیری و یا کوبیدن میله‌های اندازه‌گیری در زمین نیست.

       ساده ترین راه برای اندازه گیری مقاومت زمین با استفاده از ارت تستر کلمپی

روش کار دستگاه بر اساس قانون اهم است:

R = V  / I

R: مقاومت                               V: ولتاژ                       I: جریان 

کلمپ دستگاه شامل دوسیم پیچ است، که یکی ولتاژ را اعمال کرده و دیگری جریان را اندازه‌گیری می‌کند. یعنی ارت تستر ولتاژ معینی را به یک مدار کامل اعمال کرده، جریان حاصل را اندازه‌گیری کرده و سپس مقاومت را محاسبه می‌کند (شکل 1 را ببینید).

شکل 1: روش ارت تستر کلمپی برای اندازه گیری مقاومت زمین

روش کلمپی نیاز به مدار الکتریکی کامل برای اندازه‌گیری دارد. اپراتور هیچ پرابی ندارد و بنابراین نمی‌تواند مدار تست مورد نظر را تنظیم کند. اپراتور باید مطمئن باشد که زمین در حلقه برگشت قرار دارد. تستر کلمپی، مقاومت کامل مسیری (حلقه) که سیگنال از آن عبور کرده را اندازه‌گیری می‌کند. تمام عناصر موجود در حلقه به صورت سری اندازه‌گیری می‌شوند. 

فرض روش بر این است که تنها مقاومت الکترود زمین تحت آزمون در این مدار، دارای مقدار قابل توجهی است. بر اساس ریاضیات مربوط به این روش، هر چقدر سهم عناصر خارجی درگیر در مدار برگشتی جریان کمتر باشد دقت روش بیشتر می‌شود. 

مزیت عمده روش کلمپی این است که سریع و آسان است. برای اندازه‌گیری لازم نیست که الکترود زمین از سیستم جدا شود و همچنین نیازی به هیچ پراب و کابلی نیست.

مقدار خوانده شده، شامل مقاومت همبندی و مقاومت اتصال کلی است. یک سیستم زمین خوب باید به‌وسیله همبندی تکمیل شود. مسیر همیشگی با امپدانس کم، دائما برقرار باشد. افت ولتاژ فقط الکترود زمین را پوشش می‌دهد و از همبندی عبور نمی‌کند.

از آنجا که کلمپ از هادی زمین به عنوان بخشی از مسیر بازگشت استفاده می‌کند، اتصال "باز" یا مقاومت بالا در خواندن به خوبی نشان داده می‌شود.

بررسی مقاومت زمین با استفاده از ارت تستر کلمپی

ارت تستر کلمپی همچنین برای اندازه‌گیری جریان نشتی سیستم به‌کار می‌رود. اگر فرضا باید ارتباط یکی از الکترودهای زمین قطع شود، دستگاه نشان می‌دهد که آیا ادامه کار با این جریان ایمن است یا خیر؟

متاسفانه، ارت تستر کلمپی اغلب به علت استفاده نادرست مقدار اشتباهی را نشان می‌دهد. استفاده از روش کلمپی تنها در مواقعی که زمین‌های متعدد موازی وجود دارد، مؤثر است. این روش در مواقعی که زمین‌های جداگانه وجود دارد استفاده نمی‌شود زیرا مسیر بازگشتی وجود ندارد.

بنابراین، نمی‌توان برای چک کردن نصب یا راه‌اندازی سایت‌های جدید از این روش استفاده کرد. همچنین اگر یک مسیر بازگشت جایگزین با مقاومت کمتر غیر مرتبط با زمین وجود داشته باشد، نمی‌تواند مورد استفاده قرار گیرد (مانند برج‌های سلولی).

بر خلاف روش افت پتانسیل، هیچ راهی برای اثبات نتیجه اندازه‌گیری نیست، به این معنی که باید نتایج را همانگونه که هست باور کنیم. ارت تستر کلمپی می‌تواند به عنوان یک ابزار که تکنسین در "جعبه ابزار" خود داشته باشد، نقش خود را ایفا نماید اما تنها ابزار کار نیست.  

تئوری و روش کار ارت تستر کلمپی

درک چگونگی و دلیل استفاده از روش کلمپی کمک می‌کند تا بفهمیم که در چه موقعیت‌هایی کاربرد دارد و نحوه استفاده بهینه از آن چیست؟ همانطور که قبلا اشاره شد، روش تست این وسیله بر اساس قانون اهم (R = V / I) است.

شناخت قانون اهم و چگونگی کاربرد آن در مدارهای سری و موازی اولین گام برای درک نحوه کار و استفاده از ارت تستر کلمپی است.

در شکل‌های بعدی مدارهای زیر توضیح داده شده است:

  • مدارهای سری
  • مدارهای موازی
  • مدارهای سری – موازی
  • روابط ریاضی برای تعیین جریان و مقاومت کل مدار

مدار سری :

شکل 2: توضیح جریان کل و مقاومت کل در مدار سری

در یک مدار سری جریان کل و مقاومت کل به صورت زیر محاسبه می‌شود:

مدار موازی:

شکل 3: توضیح جریان کل ومقاومت کل در مدار موازی

در یک مدار موازی جریان کل و مقاومت کل به صورت زیر محاسبه می‌شود:

مدار سری – موازی:

شکل 4: توضیح جریان کل ومقاومت کل در مدار  سری – موازی

دریک مدار سری – موازی جریان و مقاومت کل به صورت زیر محاسبه می‌شود:

روش کار تست با کلمپ

کلمپ ارت تستر، حاوی دو هسته است (شکل 5 را ببینید). یک هسته جریان القا می‌کند و هسته دیگر مقدار جریان القا شده را  اندازه‌گیری می‌کند. ولتاژ اولیه یا ورودی در هسته‌ی القا کننده جریان ثابت نگه داشته می‌شود، بنابراین جریانی که در واقع به مدار تست القا می‌شود به طور مستقیم با مقاومت حلقه متناسب است.

 شکل 5: روش تست کلمپ

مهمترین نکته‌ای که باید در مورد تست سیستم زمین با کلمپ یادآوری شود این است که تسترهای زمین کلمپی به طور مؤثری مقاومت حلقه را اندازه‌گیری می‌کنند. اندازه‌گیری کلمپی، اندازه‌گیری حلقه است. برای کار روش کلمپی باید یک مسیر مقاومتی سری یا سری-موازی وجود داشته باشد (هرچه مقاومت پایین تر، بهتر).

هرچه تعداد الکترودها یا مسیرهای منتهی به زمین در سیستم بیشتر باشد، نتیجه اندازه‌گیری الکترود تحت تست به واقعیت نزدیکتر است.

شکل زیر یکی از موارد ایده‌آل جهت استفاده از ارت تستر کلمپی سیستم زمین را نشان می‌دهد.

شکل6: پیکربندی زمین

نمودار مداری برای این پیکربندی که درآن تسترِ کلمپی زمین دور بازوی شماره 6 قرار گرفته به صورت زیر است:

شکل 7: نمودار مداری شکل 6 براساس قرارگیری کلمپ روی بازوی شماره 6

ارت تستر کلمپی، دور یکی از الکترودها قرار می‌گیرد و سپس مقاومت کل حلقه را اندازه‌گیری می‌کند. کل الکترودهای زمین باقی مانده به صورت موازی هستند و به عنوان یک گروه، با الکترود زمین اندازه‌گیری سری می‌شوند. اگر تستر کلمپی دور الکترود شماره 6 قرار گیرد، اندازه‌گیری مقاومت کل حلقه با استفاده از معادله زیر محاسبه می‌شود :

برای شش الکترود زمین مشابه با مقاومت هریک 10 اهم، اندازه‌گیری مقاومت کل حلقه برابر خواهد بود با:

اندازه مقاومت حلقه نسبتا به مقاومت الکترود زمین مورد آزمایش نزدیک است. اگر 60 الکترود زمین مشابه با مقاومت 10 اهم داشته باشیم، اندازه‌گیری مقاومت کل حلقه برابر خواهد بود با:

تعداد الکترودهای زمین موازی بیشتر باعث کاهش اندازه مقاومت حلقه شده و نتیجه به اندازه مقاومت الکترود تحت آزمایش نزدیکتر است. اگر مقدار مقاومت الکترود زمین بالا باشد، تست نشان می‌دهد که مشکلی وجود دارد.

با استفاده از مثال شش الکترود، اگر اندازه مقاومت الکترود 6، 100 اهم و تمام الکترودهای دیگر مقاومت 10 اهم را داشته باشند، اندازه مقاومت حلقه برابر خواهد بود با:

در مثال فوق، تستر کلمپی زمین، سیستم زمین بدی (مقاومت بالا) را نشان می‌دهد. اگر الکترود 100 اهم یکی از الکترودهای اندازه‌گیری نشده باشد، تاثیر آن بر روی اندازه‌گیری کلی حداقل خواهد بود:

نکته مهم: لطفا توجه داشته باشید که مقاومت اندازه‌گیری شده همیشه بالاتر از مقاومت واقعی الکترود زمین مورد آزمایش است.

این بدان معنی است که اگر مقاومت اندازه‌گیری شده زیر مقدار ایده‌آل برای الکترود زمین باشد، اپراتور می‌تواند مطمئن شود که مقاومت واقعی نیز زیر مقدار مورد نظر قرار خواهد گرفت.

نتیجه‌گیری:

به طور خلاصه، به یاد داشته باشید که اندازه‌گیری با ارت تستر کلمپی، اندازه‌گیری مقاومت کل حلقه است. باید یک حلقه مقاومت برای اندازه‌گیری وجود داشته باشد. اگر یک حلقه برای اندازه‌گیری وجود نداشته باشد اپراتور می‌تواند یکی جمپر موقت با یک هادی ایجاد کند. هرچه تعداد مسیرهای موازی بیشتر باشد، مقدار اندازه‌گیری شده نزدیکتر به مقاومت واقعی الکترود زمین تحت آزمایش خواهد بود. جهت درک کاربردهای عملی ارت تستر کلمپی می‌توانید مقاله "8 کاربرد عملی ارت تستر کلمپی" را مطالعه نمایید.

ارت تستر کلمپی می‌تواند یک الکترود ضعیف موجود را نشان دهد، خواه تعداد کمی مسیر موازیِ سری شده با مقاومت تحت تست وجود داشته باشد یا اینکه تعداد زیادی مسیر موازیِ سری شده با الکترود تحت تست موجود باشد.

به یاد داشته باشید که برای اندازه‌گیری مقاومت سیستم زمین باید مسیر زمین در مدار باشد. به نظر می‌رسد که این نکته واضح باشد، اما ممکن است به جای جرم زمین، از طریق استراکچر فلزی، ارتباط برقرار شود.


منبع: Guide to Clamp Ground Testing by MEGGER