آشنایی با ارت سنج و روش های اندازه گیری مقاومت زمین

اگر شما هم جزو آن دسته از افرادی هستید که اشنایی کمی با دستگاه ارت سنج دارید و نمی‌دانید روش های اندازه گیری مقاومت زمین با کمک این دستگاه کدام است، بهتر است این مقاله را تا انتها مطالعه کنید.

امروزه ابزاری که برای اندازه گیری مقاومت زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد، ارت سنج یا ارت تستر نامیده می‌شود. پیش از توضیح درباره‌ی این ابزار اندازه‌گیری خوب است بدانید که کلیه تجهیزات سیستم های الکتریکی با کمک الکترودها به زمین اتصال پیدا می‌کنند و زمین از بروز خطر ها و آسیب های احتمالی به کاربران و تجهیزات الکتریکی جلوگیری می‌کند.

تعریف دستگاه ارت سنج

جریان های خطایی که در یک سیستم الکتریکی رخ می‌دهد از طریق ارتینگ به زمین منتقل می‌شود. اما اگر این اتفاق نیفتد و این جریان ها به زمین منتقل نشوند می‌توانند به شخصی که با دستگاه الکتریکی کار می‌کند آسیب وارد کند. به همین دلیل یک سیستم اتصال به زمین مناسب می‌تواند از بروز بسیاری از حوادث جلوگیری کند. دستگاه ارت سنج با اندازه گیری مقاومت زمین می‌تواند مشخص کند که سیستم اتصال به زمین دارای عملکرد درستی است یا خیر. به بیان ساده‌تر ارت سنج یا ارت تستر یکی از ابزارهای مهم برای اندازه گیری و اطمینان از عملکرد صحیح سیستم چاه ارت است.

اندازه گیری مقاومت زمین توسط ارت سنج

پیش از آنکه به نحوه عملکرد دستگاه ارت تستر بپردازیم، بهتر است بدانید که مقاومت زمین را می‌توان به دو بخش مقاومت خاک و مقاومت الکترود زمین تقسیم بندی کرد. اندازه گیری مقاومت خاک مقدم بر اندازه گیری مقاومت الکترود است به طوری که مقاومت خاک را پیش از قرار گیری الکترودها در محل مورد نظر مورد سنجش و ارزیابی قرار می‌دهند.

اندازه گیری مقاومت زمین توسط ارت سنج با قرار گیری الکترودها درون خاک و در مجاورت تجهیزات الکتریکی که نیاز به ارتینگ دارند آغاز می‌شود. الکترودهایی که درون خاک قرار داده می‌شوند و برای اندازه گیری مقاومت زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند معمولا از جنس آهن گالوانیزه یا فولاد هستند و انتخاب آن ها به مقاومت خاک و تجهزات الکتریکی که از آن ها استفاده می‌کنیم بستگی دارد.

عوامل مختلفی وجود دارند که مستقیم یا غیر مستقیم بر مقاومت خاک تأثیرگذار هستند. این عوامل عبارت اند از دما، رطوبت، ترکیبات موجود در خاک، عمق الکترود قرار داده شده در زمین و… . همچنین باید بدانید که ترکیبات موجود در خاک باعث می‌شوند تا هر نقطه از زمین دارای مقاومت های مختلفی باشند.

انواع ارت سنج

همانطور که در بالا اشاره کردیم، ارت سنج ها ابزارهایی هستند که برای اندازه‌گیری مقاومت زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیز دارای انواع مختلفی است که در ادامه به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت.

۱- ارت سنج عقربه ای

ارت سنج عقربه ای یا آنالوگ جزو ابتدایی ترین نوع ارت سنج ها است که از یک نشانگر سوزنی برای نمایش نتایج حاصل از اندازه گیری استفاده می‌کند. خوانش نتایج به دست آمده در ارت سنج آنالوگ نسبت به نوع دیجیتال آن کمی دشوارتر است و نیاز به دقت بیش‌تری دارد. امروزه این مدل از ارت سنج ها به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند و در بازار هم تعداد کم‌تری از آن ها وجود دارد.

۲- ارت سنج دیجیتال

ارت سنج های دیجیتال نوع پیشرفته تری از ارت تستر هستند که نتایج حاصل از اندازه گیر ی مقاومت زمین را از طریق یک صفحه نمایش دیجیتال که معمولاً از نوع LCD است نشان می‌دهند. برخی از ارت سنج های دیجیتال قابلیت اتصال به کامپیوتر و موبایل را دارند و در این صورت کاربران می‌توانند به آسانی به نتایج اندازه گیری دسترسی داشته باشند. ارت سنج دیجیتال از رابط کاربری خوبی برخوردار است و به راحتی می‌توان از آن استفاده نمود. همه‌ی موارد گفته شده به همراه برخورداری از بلوتوث و ذخیره داده‌ها باعث شده است که ارت سنج دیجیتال جایگزین همتای خود یعنی ارت سنج عقربه ای شود. در واقع ارت سنج دیجیتال را می‌توان به عنوان بهترین ارت سنج در نظر گرفت که مدل‌های متنوع با قابلیت های گوناگونی دارد.

ناگفته نماند که ارت سنج ها را می‌توان از نظر عملکرد نیز به به سه دسته‌ی ارت سنج کلمپی، ارت سنج سه سیمه و ارت سنج چهار سیمه تقسیم بندی کرد که در ادامه به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت.

ارت سنج سه سیمه

ارت سنج سه سیمه جزو ابتدایی‌ترین نوع ارت سنج است که توسط سه سیم مقاومت زمین را اندازه‌گیری می‌کند. فاصله قرار گیری سیم‌ها و اتصال آن‌ها به پراب‌ها یا همان الکترودها در بازه‌ی 5 تا 10 متر قرار داد.

ارت سنج چهار سیمه

نوع دیگری از ارت سنج ها می‌باشد که مانند بیشتر ارت سنج ها قابلیت اندازه گیری مقاومت خاک و مقاومت زمین را دارد. این دستگاه معمولاً دارای برندهای مختلفی است که شما می‌توانید بر اساس نیاز خود هر یک از آن‌ها را خریداری کنید.

ارت سنج کلمپی

ارت سنج کلمپی را می‌توان در دسته‌ی ارت سنج دیجیتال قرار داد. این دستگاه به دلیل طراحی خود و برخورداری از یک کلمپ متحرک رابط کاربری آسان تری نسبت به دیگر ارت سنج ها دارد. برای اندازه گیری مقاومت زمین توسط ارت سنج کلمپی لازم است تا کلمپ دستگاه را به دور میله‌ی منتهی به چاه ارت قرار داد. این تجهیز معمولا از دقت بالایی برخوردار است.

روش های اندازه گیری مقاومت زمین با ارت سنج

اینکه کدام روش را برای اندازه گیری مقاومت زمین استفاده کنید بستگی به نوع سازه مانند محیط مسکونی، صنعتی، شهری یا روستایی دارد. باید توجه داشت که قبل از اندازه گیری مقاومت زمین در ابتدا باید بیش‌ترین مقدار صحیح برای سیستم اتصال به زمین اندازه‌گیری شود. در حال حاضر شش روش برای اندازه گیری مقاومت زمین وجود دارد که عبارت اند از:

۱- روش چهار نقطه ای

۲- روش دو الکترودی

۳- روش افت پتانسیل

۴- روش شیب

۵- روش دلتا

۷- روش تست گیره

در ادامه برای آشنایی هرچه بیش‌تر شما با این روش‌ها به نوضیح هر یک از آن‌ها خواهیم پرداخت.

۱- روش چهار نقطه ای

برای اندازه گیری مقاومت زمین توسط این روش به چهار الکترود نیاز است. در این روش الکترود ها در فاصله های یکسال از همدیگر قرار می‌گیرند. دو الکترود به عنوان الکترودهای جریان و دو الکترود دیگر به عنوان الکترودهای پتانسیل هستند. دقت داشته باشید که الکترودها در فاصله معینی از یکدیگر قرار داشته باشند تا اندازه‌گیری به درستی صورت گیرد. در این روش دستگاه ارت سنج مقاومت بین الکترودهای جریان و پتانسیل را اندازه گیری می کند.

۲- روش دو الکترودی

این روش بیش‌تر در مواردی به کار برده می‌شود که بخواهیم مقاومت زمین را در مساحت کم اندازه‌گیری کنیم. در این روش، مقاومت دو الکترود به صورت سری با اتصال پایانه های P1 و C1 به الکترود زمین مورد آزمایش اندازه گیری می شود. P2 و C2 به یک نقطه زمین کاملاً فلزی جداگانه متصل می‌شود. این روش را می‌توان جزو ساده‌ترین روش های اندازه گیری مقاومت زمین دانست که برای ازمایش هادی‌ها و انواع اتصالات بین آن‌ها بسیار مناسب است.

۳- روش افت پتانسیل

این روش را می‌توان جزو متداول‌ترین روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین دانست که بر پایه‌ی اندازه گیری ولتاژ و تقسیم آن بر جریان استوار است. در این روش نیز از چهار الکترود استفاده می‌شود. این شیوه‌ی اندازه‌گیری مقاومت زمین بیش‌تر در مواردی کاربرد دارد که بخواهیم مقاومت زمین را در مساحت زیادی اندازه‌گیری کنیم. در این روش حداقل فاصله بین الکترود زمین مورد آزمایش تا آخرین میله باید 5 برابر حداکثر بعد الکترود باشد.

۴- روش شیب

روش شیب بیش‌تر در مواردی کاربرد دارد که بخواهیم اندازه‌گیری مقاومت زمین را در سیستم‌هایی که کمی پیچیده‌تر هستند مانند نیروگاه‌ها انجام دهیم. این نحوه‌ی اندازه‌گیری شامل چندین اندازه گیری مقاومت بین الکترود زمین و الکترود پتانسیل است. مقاومت اندازه گیری شده بر روی نمودار کشیده می‌شود که از آن می توان مقدار مقاومت نهایی را بدست آورد.

۵- روش دلتا

روش دلتا که با نام مثلت دلتا و ستاره دلتا نیز شناخته می‌شود، همانند روش افت پتانسیل بیش‌تر در مناطقی استفاده می‌شود که مساحت اندازه‌گیری زیاد است و قرار گیری الکترودها در خاک به دلیل جنس زمین آن با دشواری همراه است. در این روش از سه الکترود یا پراب آزمایشی استفاد می‌شود که نحوه قرار گیری آن‌ها در زمین یک مثلت را تشکیل می‌دهند. در واقع الکترودها در زاویه 120 درجه و با فاصله مساوی از یکدیگر در زمین قرار داده می‌شوند.

مقاومت اندازه گیری شده در این روش مجموع مقاومت های هر یک از الکترودها و زمین است. اگر مقاومت زمین تحت آزمایش “E” R1 و مقاومت الکترودهای آزمایش (P2، P3، و P4) به ترتیب R2، R3 و R4 باشند، مقاومت‌های اندازه‌گیری شده بین “E” و هر یک از P2 ، P3 و P4 به ترتیب R1 R2، R1 R3 و R1 R4 خواهند بود. در مجموع شش اندازه گیری مقاومت بین الکترودها انجام می شود (R12، R13، R14، R23، R34، و R42)، و مقاومت زمین R1 را می توان با استفاده از فرمول های زیر محاسبه کرد:

R1 = 1/3 [(R12 + R13 + R14) – (R23 + R34 + R42)/2]
R1 = 1/2 (R12 + R13 – R23)
R1 = 1/2 (R12 + R14 – R42)
R1 = 1/2 (R13 + R14 – R34)

اگر نتایج معادله‌ی اول با سه معادله‌ی دیگر یکسان باشد، شرایط اندازه‌گیری درست و رضایت بخش خواهد بود. در غیر این صورت، یکی از الکترودهای آزمایشی با میدان تأثیر الکترود زمین مورد آزمایش همپوشانی پیدا می‌کند. در صورت اندازه‌گیری نادرست مقاومت زمین، اپراتور باید آزمایشات را مجدداً تکرار کند تا در نهایت نتایج درستی حاصل شود.

۶- روش تست گیره

به طور کلی روش تست گیره یا فرکانس القایی را می‌توان از جمله روش‌های ساده و آسان اندازه گیری مقاومت زمین دانست. در این روش دیگر نیازی به الکترودهای اضافی نیست و می‌توان مقاومت زمین را به آسانی محاسبه کرد. برای اندازه‌گیری مقاومت زمین در این روش دو گیره در اطراف الکترود قرار داده می‌شود که با کمک آن‌ها می‌توان مقاومت زمین را سنجید. یک گیره ولتاژی را در الکترود القا می کند و دیگری اندازه‌گیری جریان عبوری از زمین را انجام می‌دهد. بر اساس اندازه گیری جریان و ولتاژ، مقاومت زمین را می توان به دست آورد.

نکات مهم در هنگام خرید ارت سنج

حال که با دستگاه ارت سنج و روش های اندازه گیری آن آشنا شدید بهتر است نکاتی را نیز بدانید که می‌تواند شمارا در انتخاب و خرید ارت سنج بسیار کمک کند. بنابراین نکاتی که در ادامه خواهیم گفت را با دقت مطالعه کنید تا بتوانید بهترین مدل ارت سنج را متناسب با نیاز ها و بودجه خود خریداری کنید.

۱- اولین موردی که می‌بایست در هنگام خرید دستگاه ارت سنج به آن توجه داشته باشید، کیفیت ساخت دستگاه است. مدل‌های مختلفی از انواع ارت سنج در بازار موجود هستند که هر کدام ویژگی‌ها و خصوصیات مختلفی دارند و همین امر بر قیمت ارت سنج تأثیر خواهد گذاشت. برای مثال برخی از ارت سنج ها علاوه بر داشتن بلوتوث برای ارتباط با دستگاه‌هایی مانند رایانه و تلفن همراه، می‌توانند داده‌ها را تا مقادیر بالا در خود ذخیره کنند.

۲- برخی از دستگاه‌ها تحمل قرار گیری به مدت طولانی در شرایط محیطی سخت را ندارند. بنابراین اگر می‌خواهید از دستگاه ارت سنج در محیط‌های سخت استفاده کنید بهتر است در هنگام خرید به گواهینامه ایمنی و استانداردهای رعایت شده در آن توجه ویژه‌ای کنید.

۳- قابلیت ها و ویژگی های اضافی یکی دیگر از مواردی است که به طور مستقیم می‌تواند در قیمت ارت سنج داشته باشد. به همین دلیل نیز در هنگام خرید این دستگاه باید به ویژگی هایی آن دقت داشته باشید که آیا می‌تواند نیاز شما را برآورده سازد یا خیر. در این صورت دیگر متحمل هزینه‌های سنگین نخواهید شد.

۴- گارنتی محصول می‌تواند تضمین کننده‌ی کیفیت و اصالت کالا باشد. بنابراین بهتر است تا خرید ارت سنج را حتما از فروشگاه‌های معتبری که گارانتی محصول را نیز ارائه می‌دهند انجام دهید تا در صورت بروز هر گونه مشکل برای ارت تستر خود بتوانید از خدمات پس از فروش و گارانتی آن استفاده کنید.

جمع بندی

در این مقاله به توضیح درباره‌ی ارت سنج و روش های اندازه گیری مقاومت زمین توسط آن پرداختیم و گفتیم که ارت سنج ها یا ارت تسترها دارای انواع مختلفی هستند مانند ارت سنج دیجیتال، ارت سنج آنالوگ یا عقربه ای، ارت سنج کلمپی، ارت سنج سه سیمه و ارت سنج چهار سیمه که هر کدام از ويژگی‌های خاصی برخوردار هستند. اگر شما هم قصد خرید ارت سنج را دارید اما در بین انواع مدل‌های آن به درستی نمی‌دانید که کدام یک نیاز شما را برآورده می‌سازد، بهتر است تا پیش از خرید با کارشناسان مجموعه ای که قصد خرید از آن را دارید صحبت کرده و علاوه بر اطلاع از قیمت ارت سنج، بهترین نوع دستگاه را متناسب با نیازهای خود انتخاب و خریداری کنید.