بهترین تعریف برای زمینی کردن یا ارتینگ چیست؟

برخی افراد به آیین نامه‌ی ملی برق (NEC) به چشم نظرات همیشه صحیح مهندسان برق همه چیزدان نگاه می‌کنند (ای کاش اینگونه بود). اما واقعیت این است که مطالب این آیین نامه توسط کمیته‌هایی مشخصی تهیه می‌شوند. مدیران سیاسی و فعالان تجاری زیادی در این کمیته‌ها حضور دارند، تعداد محدودی مهندس برق نیز آن‌ها را همراهی می‌کنند. نظرات مهندسان برق اغلب تحت تأثیر قوی‌ترین سخنگوی گروه قرار می‌گیرند. نظارت بر خواسته‌ها و قوانین مطرح شده توسط این افراد به شدت محدود است، یا اصولاً هیچگونه نظارتی بر قوانین وضع شده جهت پیاده سازی سیستم ارتینگ وجود ندارد.
من در دهه‌ی ۱۹۹۰ میلادی کارم را در حوزه‌های تخصصی “زمین کردن” و “ارتینگ” آغاز کرده بودم. در آن دوران از تعاریف کاملتری برای واژه‌های “زمین کردن” و “ارت” استفاده می‌شد. اخیراً و در هنگام انجام یک کار پژوهشی برای تهیه یک مقاله‌ی وبلاگی، مجبور شدم به تعریف آیین نامه‌ی ملی برق (NEC) از “زمین” مراجعه کنم. من با چنین تعریفی روبرو شدم که تا حدودی باعث شگفتی من شد:

زمین: کره‌ی زمین.

نمی‌خواهم راجع به این نکته تاکید بیش از حدی داشته باشم، اما باید صادقانه اعتراف کنم که تفاوت‌های فاحش و مهمی بین این سه تعریف وجود دارند که قطعاً ارزش پیگیری دقیق‌تر را دارند. در تعاریف IEEE و BS 7671 با سه جمله‌ی کلیدی روبرو هستیم:

1. “عمدی یا غیرعمدی”
2.  “یا جسم دیگری که مثل زمین عمل می‌کند”
3.  “پتانسیل الکتریکی آن در هر نقطه‌ای عملاً صفر است”

وقتی وارد جزئیات می‌شوید، متوجه تاثیرات چشمگیر نشات گرفته از این سه جمله می‌شوید. به عنوان شخصی که وارد سومین دهه از فعالیت حرفه‌ای تمام وقت در حوزه‌ی زمین کردن و ارتینگ شده‌ام، می‌توانم به شما بگویم که اتصال غیرعمدی به زمین ، که اکثراً به خاطر اتصال ناصحیح نول به زمین در تابلوبرقی کوچک رخ می‌دهد، یکی از دلایل اصلی برق گرفتگی شدید در آمریکا است (به استاندارد NEC 250.6 مراجعه کنید).

جمله‌ی “جسم دیگری به منزله‌ی زمین” که گاهی اوقات “جرم” نامیده می‌شود، اهمیت فوق العاده بالایی در بحث‌های مربوط به هواپیماها، خودروها، یا حتی سیستم‌های کلید جریان باقیمانده (RCD) و مدارقطع کن‌های خطای زمین (GFCI) دارد. و سرانجام جمله‌ی استفاده شده در استاندارد انگلیسی “پتانسیل الکتریکی‌اش عملاً صفر است” ضمن برخورداری از نتایج علمی متعدد، نقش پُررنگی در توصیف جریان‌های گذرای زمین، افزایش پتانسیل زمین، پتانسیل‌های اسکالر و غیره دارد. ماهیت این جمله حتی روی طرز کار مولتی متر استانداردتان نیز تأثیر گذار است!

برای اینکه نظرم را واضح‌تر بیان کنم، توجه شما را به تعریف “به صورت مؤثر زمین شده است” در استاندارد IEEE 142 جلب می‌کنم:

به صورت موثری زمین شده است: در این حالت زمین کردن از مسیری با امپدانس به اندازه‌ی کافی کوچک انجام می‌شود، بگونه ای که تحت تمامی شرایط سیستمی، نسبت راکتانس توالی صفر به راکتانس توالی مثبت (X0/X1) مقداری مثبت و کمتر از ۳ است. همچنین نسبت مقاومت توالی صفر به راکتانس توالی مثبت (R0/X1) هم مقداری مثبت و کمتر از ۱ است.

قصد ندارم به تمام استدلالات پیچیده‌ی مهندسی مورد نیاز برای درک تعریف فوق بپردازم. تنها چیزی که می‌خواهم به شما بگویم این است که اگر در فرایند طراحی یک هواپیما، یا طراحی خودرویی که روی چرخ‌های لاستیکی حرکت می‌کند، یا حتی برای ایستگاه فضایی بین المللی که همگی از زمین ایزوله شده‌اند قرار دارید، اگر می‌خواهید استفاده‌ی صحیحی از تمام فناوری‌های الکترونیکی پیشرفته‌ی موجود در خودروها، هواپیماها و فضاپیماهای مدرن داشته باشید، به چیزی بیش از تعریف زمین: کره‌ی زمین نیاز دارید.

اکنون باید انصاف را در حق آیین نامه‌ی ملی برق رعایت کنیم. تعاریف زیر هم در این آیین نامه وجود دارند که اندکی بهتر هستند:

زمین شده (زمین کردن):

به معنی وجود اتصال (یا اتصال برقرار کردن) با زمین یا جسم رساناییست که اتصال زمین را گسترش می‌دهد.

زمین شده، بدون واسطه:

جسمی که بدون اضافه کردن مقاومت یا امپدانس به زمین متصل می‌شود.
مجدداً باید بگویم که این تعاریف ناامید کننده هستند. اگر بخواهم صادقانه حرف بزنم باید بگویم این تعاریف چندان مفید نیستند. واژه‌ی زمین را با ارت جایگزین کنید تا متوجه منظورم شوید. من می‌توانم تعاریف معادل از سایر استانداردها را به صورت فهرست وار ارائه کنم، که البته قرار نیست این کار را انجام دهم. شما متوجه خواهید شد که این تعاریف برای جهان مدرنی که در آن زندگی می‌کنیم کمی ساده انگارانه هستند.

بررسی آیین نامه NEC

سؤال این است که چرا وقتتان را با اعلام کمبودهای آیین نامه ملی برق گرفتم؟ صادقانه باید بگویم به این خاطر که خیلی افراد NEC را دستاورد خدشه ناپذیر مهندسان همه چیزدان می‌دانند (ای کاش اینگونه بود). واقعیت این است که این آیین نامه توسط کمیته‌هایی تألیف شده که مقامات سیاسی، مدیران تجاری متعدد، و تعداد انگشت شماری مهندس برق در آن حضور دارند. مهندسان برق اغلب قافیه را به کسی که قوی‌ترین لحن بیان را داشته باشند می‌بازند. آن‌ها هیچ نظارتی روی استانداردهای تدوین شده ندارند.
حتی در مواردی که NEC وظایفش را به بهترین نحو، با مهارت و درستکاری انجام می‌دهد (مطمئن هستم همیشه اینگونه است)، این کمیته‌ها راجع به تغییر یک عبارت تک خطی در زیرساخت بزرگتری از آیین نامه رأی گیری می‌کنند، اما به تاثیرات این تغییرات بر سایر موضوعات بی توجه هستند (حتی ممکن است هیچ اطلاعی از این تاثیرات نداشته باشند). من را به خاطر نگران بودن عفو کنید، اما مبانی هر آیین نامه‌ای تعاریفش هستند. اگر این تعاریف پایه‌ای مشکل داشته باشند، می‌توانید مطمئن باشید که مسئولان بعدی تدوین آیین نامه این اشتباهات را حفظ می‌کنند، یا ممکن است تعداد آن‌ها در متن آیین نامه را افزایش دهند.
این یکی از دلایلی است که چرا NEC از وجود خطاهای متعدد در استانداردهای مهندسی برق ، مواجهه با روش‌های منسوخ ، و آیین نامه‌های سفارشی برای حمایت از منافع صنایعی خاصی سردرگم شده است. به همین دلیل است که روایت‌هایی را می‌خوانید که ادعا می‌کنند NEC حتی حاضر نیست روش‌ها و روال‌های سایر کشورها را بررسی کند، تا در صورت بهتر و امن‌تر بودن آن‌ها، نسبت به پیاده سازی آن‌ها در آیین نامه‌ی ملی برق اقدام کند.

واژه ارتینگ در آیین نامه NEC

تدوین کنندگان آیین نامه، حتی حاضر نیستند برای رضای خدا هم که شده از واژه‌ی “ارتینگ” استفاده کنند تا بحث‌های پیچیده‌ی زمین کردن در آیین نامه‌ی ملی را به نحو شفاف‌تری در اختیار مخاطبان قرار دهند. دلیلش این است که اروپایی‌ها از این کلمه استفاده نموده‌اند. چه زمانی قرار است پذیرش ایده‌های مطلوبی که فقط اعتبار سیاسی مناسبی دارند را کنار بگذاریم، و ایده‌ها را به خاطر صحیح بودن مفاهیمشان قبول کنیم؟
توضیحات غیرمنطقی و از لحاظ سیاسی بچه گانه، بخش زیادی از محتوای آیین نامه را توجیه می‌کنند. احتمالاً همین توضیحات دلیل روبرو شدن با تعریف “زمین : کره‌ی زمین” ! را برای ما بازگو می‌کنند.

خدمات اجرایی سیستم ارت

• محاسبه تجهیزات صاعقه گیر با شعاع مشخص
• فروش لوازم و اجرای ارتینگ
• محاسبه تجهیزات چاه ارت با اهم مشخص