5 روش اندازه گیری مقاومت زمین و دستگاه‌های مورد نیاز

تصور کنید در یک شب بارانی، یکی از تجهیزات الکتریکی مهم مجموعه شما به‌دلیل یک اتصال ناقص دچار آسیب شده است. پیگیری علت حادثه نشان می‌دهد که مشکل از سیستم ارتینگ بوده؛ جایی که همه چیز به یک عامل کلیدی ختم می‌شود: مقاومت زمین. اینجاست که اهمیت اندازه‌گیری مقاومت زمین خود را نشان می‌دهد؛ فرایندی که نقش حیاتی در ایمنی تاسیسات، حفاظت از تجهیزات و سلامت کاربران دارد.

اما چگونه می‌توان این مقاومت را به‌درستی سنجید؟ چه روش اندازه‌گیری مقاومت زمین برای پروژه ما مناسب‌تر است؟ و اصلاً چه دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین بهترین انتخاب خواهد بود تا ابزار دقیق مورد نظر را انتخاب کرد؟

در این مقاله، با نگاهی دقیق و کاربردی به سراغ پاسخ این پرسش‌ها می‌رویم و شما را با ۵ روش رایج و علمی برای اندازه‌گیری مقاومت زمین آشنا می‌کنیم از روش‌های تخصصی مانند افت پتانسیل گرفته تاروش هایی نظیر خرید ارت متر برای اندازه گیری مقاومت زمین

آمازون ابزار، اولین نامی است که هنگام خرید تجهیزات ابزار دقیق، به ذهن حرفه ای ها می‌رسد. 

روش های اندازه گیری مقاومت زمین

برای بررسی وضعیت سیستم ارتینگ و اطمینان از ایمنی تجهیزات الکتریکی، استفاده از روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین ضروری است. این روش‌ها با هدف سنجش میزان مقاومت الکترود زمین در برابر عبور جریان الکتریکی به کار می‌روند و هر کدام بسته به شرایط محیطی، دقت مورد نیاز و نوع پروژه انتخاب می‌شوند.

 از جمله رایج‌ترین روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین می‌توان به 5 مورد زیر اشاره کرد:

1. اندازه گیری مقاومت زمین با روش افت پتانسیل
2. اندازه‌گیری مقاومت زمین با ارت تستر 
3. اندازه‌گیری مقاومت زمین با اهم‌متر 
4. اندازه‌گیری مقاومت زمین با میگر
5. اندازه‌گیری مقاومت زمین با مولتی‌متر 

1. اندازه گیری مقاومت زمین با روش افت پتانسیل

یکی از روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین که دقت بسیار بالایی دارد و در پروژه‌های تخصصی مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش افت پتانسیل یا همان Three-Point Method است. این روش، یکی از متداول‌ترین و استانداردترین روش های اندازه گیری مقاومت الکترود زمین محسوب می‌شود که هم در محیط‌های صنعتی و هم در تست‌های تخصصی ارتینگ کاربرد گسترده‌ای دارد.

معرفی روش افت پتانسیل (Three-Point Method)

در این روش، مقاومت زمین با استفاده از سه الکترود اندازه‌گیری می‌شود:

1. الکترود ارت اصلی (E) که معمولاً همان الکترود زمین نصب‌شده در پروژه است.
2. الکترود جریان (C) که در فاصله‌ای مشخص از الکترود اصلی در زمین کوبیده می‌شود.
3. الکترود ولتاژ یا پتانسیل (P) که بین دو الکترود دیگر، معمولاً در وسط، نصب می‌گردد.

دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین (مانند ارت تستر دیجیتال یا آنالوگ) جریان مشخصی را از الکترود جریان به زمین اعمال می‌کند و اختلاف پتانسیل بین الکترود زمین و الکترود ولتاژ را اندازه می‌گیرد. سپس با استفاده از قانون اهم (V=IR)، مقدار مقاومت زمین به روش افت پتانسیل محاسبه می‌شود.

مراحل اجرای روش افت پتانسیل به زبان ساده

1. کوبیدن الکترود زمین (E)، الکترود جریان (C) و الکترود پتانسیل (P) در فواصل مشخص از یکدیگر
2. اتصال کابل‌های الکترودها به دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین
3. اعمال جریان از الکترود جریان به زمین
4. اندازه‌گیری افت ولتاژ بین E و P توسط دستگاه
5. محاسبه مقدار مقاومت زمین توسط ارت تستر

برای اجرای دقیق این روش، استفاده از دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین حرفه‌ای بسیار مهم است. ارت تستر دیجیتال با نمایشگر دقیق و قابلیت تحلیل داده‌ها، انتخاب مناسب‌تری نسبت به مدل‌های آنالوگ است. با این حال، در پروژه‌های عمومی، ارت تستر آنالوگ نیز همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 در این روش، استفاده از دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین مناسب، اجرای درست روش‌های اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین و توجه به شرایط محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین،اندازه گیری مقاومت زمین به روش افت پتانسیل نه‌تنها دقیق‌ترین بلکه قابل‌اعتمادترین روش برای اندازه گیری مقاومت زمین به شمار می‌آید.

2. اندازه‌گیری مقاومت زمین با ارت تستر 

یکی از پرکاربردترین و دقیق‌ترین ابزارها برای اندازه‌گیری مقاومت زمین، دستگاه ارت تستر(Earth Tester) است. این دستگاه تخصصی، به‌صورت گسترده در پروژه‌های صنعتی، ساختمانی و نیروگاهی برای سنجش میزان مقاومت سیستم ارتینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش کار با ارت تستر ساده، سریع و قابل‌اطمینان است؛ به همین دلیل، این ابزار به یکی از اجزای جدایی‌ناپذیر فرآیند تست ارت تبدیل شده است.

آشنایی با انواع ارت تستر

ارت تستر یا Earth Resistance Tester در دو نوع اصلی در بازار موجود است:

• ارت تستر آنالوگ: با نمایش مقادیر به‌صورت مکانیکی روی صفحه مدرج.
• ارت تستر دیجیتال: دارای نمایشگر LCD، قابلیت ذخیره‌سازی داده‌ها، تحلیل نتایج و دقت بالاتر.

این دستگاه‌ها معمولاً بر اساس روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین مانند روش سه سیمه یا چهار سیمه طراحی شده‌اند. مدل‌های پیشرفته‌تر حتی امکان اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین و تحلیل‌های پیشرفته‌تری را نیز دارند.

نحوه عملکرد ارت تستر

عملکرد ارت تستر بر پایه ارسال جریان به زمین و اندازه‌گیری افت ولتاژ است. این دستگاه معمولاً همراه با الکترودهای جریان و ولتاژ ارائه می‌شود. با استفاده از این تجهیزات، می‌توان مقدار مقاومت الکترود زمین را طبق اصول استاندارد محاسبه کرد. مراحل رایج اندازه‌گیری به شرح زیر هستند:

1. نصب الکترودها طبق فاصله مشخص از یکدیگر
2. اتصال کابل‌های ارت تستر به الکترود زمین، الکترود جریان و الکترود ولتاژ
3. اجرای تست از طریق منوی دستگاه یا کلید دستی
4. مشاهده مقدار مقاومت زمین روی نمایشگر دستگاه

استفاده از یک دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین استاندارد و معتبر، نقش بسیار مهمی در دقت نتایج دارد. برندهای معتبر ارت تستر معمولاً دارای کالیبراسیون دقیق، مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی و قابلیت ثبت گزارش‌های تست هستند. برای اجرای حرفه‌ای اندازه گیری مقاومت زمین با ارت تستر، توصیه می‌شود از نسخه‌های دیجیتال بهره بگیرید تا علاوه بر سهولت کار، دقت و سرعت اندازه‌گیری نیز افزایش یابد.

 همان‌طور که مشاهده کردید؛ اندازه‌گیری مقاومت زمین با ارت تستر ، یکی از مطمئن‌ترین روش‌ها برای تست سیستم ارتینگ است. ارت تستر می‌تواند به‌عنوان ابزاری چندمنظوره در اندازه‌گیری‌های تخصصی نیز مورد استفاده قرار گیرد.

3. اندازه‌گیری مقاومت زمین با اهم‌متر 

در میان ابزارهای موجود برای اندازه‌گیری مقاومت زمین، اهم‌متر (Ohmmeter) نیز به‌عنوان یک ابزار ساده و ابتدایی کاربرد دارد. اگرچه این دستگاه دقت و تخصص ارت تستر را ندارد، اما در برخی شرایط برای تست سریع اتصال ارت و بررسی سلامت اولیه سیستم ارتینگ استفاده می‌شود. اندازه‌گیری مقاومت زمین با اهم‌متر بیشتر در پروژه‌های کوچک، تاسیسات مسکونی یا برای تست اولیه اتصال زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد اهم‌متر  در تست ارت

اهم‌متر دستگاهی است که مقاومت الکتریکی مدار یا جسم را با ارسال جریان ضعیف و اندازه‌گیری ولتاژ افت‌شده محاسبه می‌کند. در کاربردهای ساده، این دستگاه می‌تواند برای بررسی اتصال سیم ارت به الکترود زمین استفاده شود؛ اما برای اندازه‌گیری دقیق مقاومت الکترود زمین در شرایط واقعی، نمی‌تواند جایگزین دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین مانند ارت تستر باشد.

4. نحوه اندازه‌گیری مقاومت زمین با اهم‌متر

روش کار با اهم‌متر بسیار ساده است، ولی باید توجه داشت که این روش به دلیل نبود الکترودهای جریان و ولتاژ جداگانه، فقط یک بررسی سطحی از وضعیت اتصال زمین ارائه می‌دهد.

مراحل تست اتصال زمین با اهم‌متر به شرح زیر است:

1. قطع برق دستگاه‌ها و ایمن‌سازی مدارها.
2. اتصال یک سر اهم‌متر به سیم ارت و سر دیگر به نقطه مرجع (مثلاً لوله فلزی یا شاسی تجهیزات).
3. مشاهده مقدار مقاومت نمایش داده شده.

اگر مقاومت نشان‌داده‌شده نزدیک صفر باشد، معمولاً نشان‌دهنده اتصال صحیح ارت است. اما این مقدار نشان‌دهنده مقاومت واقعی زمین نیست.

چه زمانی از اهم‌متر استفاده کنیم؟

با توجه به محدودیت‌های این روش، اندازه گیری مقاومت زمین با اهم متر بیشتر در مواقعی کاربرد دارد که بخواهیم به‌صورت سریع بررسی کنیم آیا سیم ارت به درستی متصل شده یا خیر. در پروژه‌هایی که نیاز به نتایج دقیق، قابل اعتماد و مطابق با استاندارد دارند، استفاده از ارت تستر یا دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین توصیه می‌شود.

 در نتیجه، اهم‌متر ابزاری ساده و در دسترس است، اما استفاده از آن برای اندازه‌گیری مقاومت زمین صرفاً به‌عنوان یک تست اولیه یا کمکی توصیه می‌شود. برای نتایج دقیق و تحلیل حرفه‌ای، لازم است از روش‌های دقیق‌تری مانند افت پتانسیل یا ارت تستر بهره‌برداری شود.

5. اندازه‌گیری مقاومت زمین با میگر 

یکی دیگر از ابزارهایی که در برخی موارد برای اندازه‌گیری مقاومت زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد، میگر (Megger) است. البته باید توجه داشت که میگر به‌طور تخصصی برای اندازه‌گیری مقاومت عایق طراحی شده، اما در شرایط خاص می‌توان از آن برای ارزیابی کیفیت اتصال زمین نیز بهره گرفت. در این بخش به بررسی نحوه عملکرد میگر، کاربرد آن در تست ارت و مقایسه آن با دیگر دستگاه‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین می‌پردازیم.

میگر و نحوه عملکرد آن

میگر یا Insulation Resistance Tester دستگاهی است که با اعمال ولتاژ بالا (معمولاً از 250 ولت تا 5000 ولت) میزان مقاومت الکتریکی بین دو نقطه را می‌سنجد. این مقاومت معمولاً برای ارزیابی کیفیت عایق کابل‌ها، تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی اندازه‌گیری می‌شود، اما برخی مدل‌های میگر می‌توانند برای بررسی وضعیت اتصال زمین نیز مورد استفاده قرار گیرند.

نحوه اندازه‌گیری مقاومت زمین با میگر

روش استفاده از میگر برای اندازه‌گیری مقاومت زمین مشابه استفاده آن در تست عایق است، با این تفاوت که یکی از پراب‌ها به الکترود زمین و دیگری به یک نقطه مرجع متصل می‌شود. در این تست، ولتاژ بالا به زمین اعمال شده و مقدار جریان نشتی اندازه‌گیری می‌شود. این داده‌ها می‌توانند در تشخیص مقاومت بالا یا پایین سیستم ارت کمک کنند.

مراحل اجرای تست:

1. اتصال یک سر میگر به الکترود زمین و سر دیگر به بدنه یا نقطه مرجع
2. اعمال ولتاژ تست از طریق دستگاه
3. مشاهده مقدار مقاومت اندازه‌گیری‌شده روی نمایشگر

 میگر نمی‌تواند مقدار دقیق مقاومت الکترود زمین را مانند ارت تستر یا روش افت پتانسیل نشان دهد؛ بلکه فقط ارزیابی کلی از وضعیت اتصال زمین ارائه می‌دهد.

چه زمانی استفاده از میگر توصیه می‌شود؟

اندازه‌گیری مقاومت زمین با میگر بیشتر زمانی انجام می‌شود که هدف بررسی کلی سیستم ارت و عایق تجهیزات باشد، نه اندازه‌گیری دقیق مقاومت الکترود زمین. در پروژه‌هایی که تجهیزات تست پیشرفته در دسترس نیست یا به تست اولیه نیاز است؛ میگر می‌تواند گزینه جایگزین مناسبی باشد. اما برای تست‌های نهایی و تخصصی، باید از دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین یا دستگاه مخصوص اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین استفاده شود.

 در جمع‌بندی این بخش، می‌توان گفت که میگر اگرچه ابزار تخصصی برای عایق‌سنجی است، اما در برخی شرایط می‌تواند نقش کمکی در روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین نیز ایفا کند. با این حال، توصیه اصلی همچنان استفاده از ارت تستر یا روش افت پتانسیل برای اندازه‌گیری دقیق و استاندارد است.

اندازه‌گیری مقاومت زمین با مولتی‌متر 

مولتی‌متر (Multimeter)،  یکی از ابزارهای رایج و پرکاربرد در تست‌های عمومی برق است که قابلیت اندازه‌گیری ولتاژ، جریان و مقاومت را دارد. با اینکه مولتی‌متر به‌صورت تخصصی برای اندازه‌گیری مقاومت زمین طراحی نشده است اما در شرایط خاص می‌توان از آن برای بررسی اولیه اتصال زمین و مقاومت الکتریکی برخی بخش‌ها استفاده کرد. در این بخش، نحوه اندازه‌گیری مقاومت زمین با مولتی‌متر، مزایا، معایب و محدودیت‌های آن را بررسی می‌کنیم.

معرفی مولتی‌متر 

مولتی‌متر دیجیتال یا آنالوگ دستگاهی است که با استفاده از دو پراب، می‌تواند مقادیر الکتریکی مختلف را اندازه‌گیری کند. برای تست ارتینگ، می‌توان از آن برای بررسی وجود اتصال زمین یا مقاومت تقریبی بین سیستم ارت و نقاط مرجع استفاده کرد.

البته باید توجه داشت که این ابزار برای اندازه‌گیری مقاومت واقعی الکترود زمین طراحی نشده و نمی‌تواند مانند دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین یا ارت تستر نتایج دقیق ارائه دهد.

نحوه اندازه‌گیری مقاومت زمین با مولتی‌متر

اگرچه این روش یک روش استاندارد نیست، اما در مواردی که تجهیزات تخصصی در دسترس نباشد، می‌توان از مولتی‌متر برای بررسی اتصال ارت استفاده کرد.

مراحل اجرای تست:

1. قطع جریان برق مدار جهت ایمنی بیشتر.
2. اتصال یک پراب مولتی‌متر به سیم ارت و پراب دیگر به یک نقطه مرجع مطمئن (مثلاً لوله فلزی آب یا شاسی فلزی).
3. تنظیم دستگاه بر روی حالت مقاومت (Ω).
4. خواندن مقدار مقاومت نمایش داده‌شده روی صفحه.

اگر مقدار نمایش داده‌شده نزدیک به صفر باشد، معمولاً نشان‌دهنده اتصال صحیح ارت است؛ اما اگر مقدار بالا باشد یا نوسان کند، ممکن است نشان‌دهنده وجود مشکل در اتصال زمین باشد.

چه زمانی استفاده از مولتی‌متر مفید است؟

اندازه‌گیری مقاومت زمین با مولتی‌متر زمانی مفید است که بخواهید در سریع‌ترین زمان بررسی اولیه‌ای از اتصال ارت انجام دهید؛ مثلاً در تاسیسات خانگی یا بررسی عیوب سیم‌کشی ارت.

 اما اگر هدف شما اندازه‌گیری دقیق و حرفه‌ای است، استفاده از دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین مانند ارت تستر دیجیتال یا دستگاه مخصوص اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین کاملاً ضروری خواهد بود.

در نتیجه، مولتی‌متر بیشتر ابزاری برای تست ابتدایی اتصال زمین محسوب می‌شود، نه یک روش استاندارد برای اندازه‌گیری مقاومت زمین. برای تحلیل دقیق وضعیت سیستم ارتینگ، انتخاب روش‌هایی مانند افت پتانسیل یا استفاده از ارت تستر ضروری است.

اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین 

در بسیاری از پروژه‌های تخصصی، به‌ویژه در طراحی سیستم‌های ارتینگ در مناطق جدید یا در پروژه‌های صنعتی بزرگ، تنها اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین کافی نیست. در چنین شرایطی، اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین یا مقاومت ویژه خاک اهمیت پیدا می‌کند. این پارامتر نقش کلیدی در انتخاب محل مناسب برای نصب الکترودهای ارت و طراحی دقیق سیستم ارتینگ ایفا می‌کند.

مقاومت ویژه زمین چیست؟

مقاومت ویژه زمین (Soil Resistivity) معیاری از میزان مقاومت الکتریکی خاک در برابر عبور جریان است. این مقدار با مقاومت زمین تفاوت دارد و نشان می‌دهد که خاک یک منطقه تا چه اندازه رسانا یا نارسانا است. میزان نم، تراکم، نوع خاک و دمای محیط، همگی بر مقاومت ویژه خاک تاثیر دارند.

روش‌های اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین

رایج‌ترین و استانداردترین روش برای اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین، روش چهار الکترودی (Wenner Method) است. در این روش، چهار الکترود به‌صورت خطی با فواصل مساوی در خاک کوبیده می‌شوند و دستگاه با اعمال جریان از دو الکترود خارجی و اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل بین دو الکترود داخلی، مقدار مقاومت ویژه خاک را محاسبه می‌کند.

دستگاه مخصوص اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین

برای اجرای دقیق این روش، استفاده از دستگاه مخصوص اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین ضروری است. این دستگاه که در دسته ارت تستر های پیشرفته قرار می‌گیرد، قابلیت اندازه‌گیری هم‌زمان مقاومت زمین و مقاومت ویژه خاک را دارد.

برخی قابلیت‌های این دستگاه‌ها عبارت‌اند از:

• اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین و مقاومت ویژه خاک به‌صورت هم‌زمان
• امکان ذخیره‌سازی داده‌ها و ارسال گزارشات
• تحلیل اتوماتیک نتایج
• دقت بالا در شرایط مختلف خاک

چه زمانی به اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین نیاز داریم؟

در پروژه‌هایی مانند:

• نیروگاه‌ها و پست‌های برق
• تاسیسات نفت و گاز
• سایت‌های مخابراتی
• طراحی ارتینگ برای زمین‌های جدید یا خاک‌های با ترکیب نامشخص

استفاده از دستگاه اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین به‌عنوان بخش کلیدی فرآیند طراحی ارتینگ توصیه می‌شود.

می‌توان گفت که اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین نه‌تنها مکمل تست‌های مقاومت الکترود زمین است، بلکه پایه و اساس طراحی سیستم ارتینگ حرفه‌ای به شمار می‌رود. استفاده از دستگاه مخصوص اندازه‌گیری مقاومت ویژه زمین راهکاری دقیق و کارآمد برای مهندسان و طراحان سیستم‌های الکتریکی است.

تفاوت روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین

در جدول زیر روش های مختلف اندازه گیری مقاومت زمین را به منظور انتخاب روش بهتر با هم مقایسه کرده ایم. 

 

 نتیجه گیری

در این مقاله با روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین آشنا شدیم و مزایا و معایب هر یک از این روش‌ها را مورد بررسی قرار دادیم. همان‌طور که مشاهده کردید، هر روش بسته به شرایط پروژه، نوع خاک، دقت مورد نیاز و تجهیزات موجود، کاربرد خاص خود را دارد.

انتخاب صحیح دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین تاثیر مستقیمی در دقت تست‌ها، ایمنی سیستم و هزینه نهایی پروژه دارد. استفاده از ابزار مناسب، علاوه بر افزایش کیفیت اجرای سیستم ارتینگ، تطابق با استانداردهای بین‌المللی را نیز تضمین می‌کند.

همچنین در پروژه‌های حساس، استفاده از رله اندازه‌گیری مقاومت زمین نیز جهت مانیتورینگ دائمی سیستم ارت توصیه می‌شود تا در صورت بروز نقص یا افزایش غیرعادی مقاومت، هشدارهای لازم صادر گردد.

شناخت صحیح روش‌های اندازه‌گیری مقاومت زمین و انتخاب ابزار مناسب، قدمی مهم در طراحی، اجرا و نگهداری سیستم‌های ارتینگ ایمن و حرفه‌ای است.

پرسش‌های متداول

۱. بهترین دستگاه اندازه‌گیری مقاومت زمین کدام است؟

 ارت تستر دیجیتال، دقیق‌ترین و کاربردی‌ترین دستگاه برای اندازه‌گیری استاندارد مقاومت زمین است.

۲. آیا می‌توان با مولتی‌متر مقاومت زمین را دقیق اندازه‌گیری کرد؟

خیر، مولتی‌متر فقط برای تست ابتدایی اتصال ارت مناسب است و دقت کافی ندارد.

۳. ارت تستر دیجیتال بهتر است یا آنالوگ؟

ارت تستر دیجیتال به دلیل دقت بالا، امکانات بیشتر و راحتی در استفاده گزینه بهتری است.

۴. تفاوت مقاومت زمین و مقاومت ویژه زمین چیست؟

مقاومت زمین مربوط به مقدار مقاومت یک الکترود ارت است، اما مقاومت ویژه زمین به رسانایی کلی خاک منطقه اشاره دارد و برای طراحی اصولی سیستم ارتینگ استفاده می‌شود.