یکی از مبهم‌ترین مفهوم‌ها در مهندسی برق تفاوت بین باندینگ، گراندینگ و ارتینگ می‌باشد. معمولا باندینگ کلمه واضح‌تری نسبت به گراندینگ و ارتینگ برای افراد می‌باشد، اما در درک تفاوت بین گراندینگ و ارتینگ دچار سردرگمی می‌شوند.

مفهوم زمین کردن

گراندینگ و ارتینگ، اصطلاحات مختلفی برای بیان مفهوم مشابهی هستند. گراندینگ و ارتینگ در یک تاسیسات برقی، هادی‌ای است که مسیر دارای امپدانس کمی را برای اتصال به جرم کلی زمین زمین فراهم می‌کند تا از بروز ولتاژ خطرناک در تجهیزات جلوگیری شود. واژه‌ی "ارتینگ" بیشتر در بریتانیا، اروپا و بسیاری از استانداردهای کشورهای مشترک المنافع (IEC, IS) استفاده می‌شود، در حالی که واژه‌ی "گراندینگ" کلمه‌ای است که در استانداردهای آمریکای شمالی استفاده می‌شود. (NEC, IEEE, ANSI, UL). در ادامه مقاله به علت مرجع بودن استاندارد IEC برای مهندسین برق در ایران از واژه‌ی "ارتینگ" برای مفهومی که عرض شد استفاده می‌شود و واژه‌ی "گراندینگ" مفهومی دیگر به خود می‌گیرد که در ادامه بررسی می‌گردد.
ما درک می‌کنیم که گراندینگ و ارتینگ ضروری‌اند و ایده‌ای در مورد چگونگی انجام این کار هست ولی برای ما این مفاهیم شفافیتی ندارند. باید این اصل را بپذیریم که دو موضوع جداگانه وجود دارد که برای هدف مشابهی آن‌ها را انجام می‌دهیم که آنرا گراندینگ و ارتینگ می‌نامیم.

باندینگ (همبندی):
باندینگ (همبندی) به سادگی عمل اتصال دو هادی الکتریکی با هم است. این اتصال ممکن است بین دو سیم، یک سیم و یک لوله، یا دو تجهیز باشد. باندینگ باید با اتصال تمام قطعات فلزی انجام شود که در حالت عادی حامل جریان الکتریکی نیستند تا این قطعات هم پتانسیل باشند.

اجرای همبندی تضمین می‌کند که دو وسیله همبند شده دارای پتانسیل الکتریکی یکسانی باشند. این بدین معناست که ولتاژ یک نقطه نسبت به نقطه‌ی دیگر (که در همبندی مشارکت دادرد) بالا نمی‌رود. در این حالت هیچ گونه جریانی بین دو نقطه به وجود نمی‌آید چون پتانسیل آنها یکسان است.
دلیل اصلی همبندی ایمنی افراد است، به طوری که کسی اگر دو قطعه از تجهیزات را در یک زمان لمس کند، در هنگام خطای سیستم به دلیل برابر سازی پتانسیل الکتریکی مسیر جریان، شوکی را دریافت نمی کند و خطر در حالتی برای فرد ایجاد می شود که در نقاط تماس اختلاف پتانسیل الکتریکی وجود داشته باشد.

همبندی برای هم‌پتانسیل سازی

دلیل دوم این است که اگر یک هادی فاز به یک قسمت فلزی خارجی تماس پیدا کند، چه اتفاقی می افتد؟ در این حالت باندینگ کمک می کند تا یک مسیر کم امپدانس به منبع ایجاد شود. این مسیر کم امپدانس باعث ایجاد جریان بزرگی شده، و در نهایت این مقدار جریان باعث عمل کردن تجهیزات حفاظتی می‌شود.

همبندی هنگام وقوع خطا باعث عملکرد سریع‌تر وسایل حفاظتی می‌شود

به عبارت دیگر، همبندی می‌تواند با فراهم کردن یک مسیر کم امپدانس باعث عمل کردن سریع‌تر تجهیز حفاظتی شده و از این طریق می‌توان یک خطا را خاتمه داد.

همبندی با الکترود زمین ایمنی به طور گسترده استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که همه هادی‌ها (شخص، سطح زمین و تجهیزات) از پتانسیل الکتریکی یکسانی برخوردار هستند. وقتی همه هادی‌ها در یک پتانسیل باشند، هیچ جریانی تشکیل نمی‌شود.

ارتینگ:
ارتینگ به معنای اتصال بخش مرده (به معنی بخشی است که جریان در شرایط عادی از آن عبور نمی‌کند) به زمین است. برای مثال بدنه های وسایل الکتریکی را می‌توان نام برد.

هدف ارتینگ این است که خطر شوک الکتریکی را در صورت لمس کردن قطعات فلزی در هنگام وقوع خطا، به حداقل برساند.

در هنگام وقوع خطا در تاسیسات برقی، احتمال دارد بدنه‌های فلزی تاسیسات و وسایل برقی نسبت به زمین از پتانسیل بالاتری برخوردار شوند به طوری که هر شخص یا حیوانی این قسمت‌های فلزی را لمس کند یا به آنها نزدیک شود، در معرض پتانسیل ایجاد شده قرار می‌گیرد. این اختلاف پتانسیل منجر به ایجاد جریانی از بدن شخص یا حیوان به زمین ‌شده که ممکن است باعث مرگ شود.

برای جلوگیری از این امر، بدنه‌های فلزی تاسیسات و وسایل برقی با استفاده از هادی حفاظتی (PE) به الکترود زمین (نوع حفاظتی) وصل می‌شوند تا جریان‌های خطا با خیال راحت به زمین منتقل شوند. همگی ما هادی حفاظتی را در تاسیسات برقی مشاهده کرده‌ایم با همان رنگ معروف سبز و زرد (راه راه)!.

وجود هادی حفاظتی در کابل تغذیه یک وسیله برقی

الکترود زمین حفاظتی نیز به‌وسیله‌ی روشهای مختلفی قابل اجراست که در مبحث 13 مقررات ملی ساختمان به آن اشاره شده است و جهت اطلاع از آن می‌توانید مقاله "انتخاب الکترود زمین برای مشترکان فشار ضعیف بر اساس مبحث 13 مقررات ملی ساختمان" را مطالعه نمایید.

الکترود زمین حفاظتی که به روش الکترود زمین فونداسیون اجرا شده است

هدف از ارتینگ اطمینان از ایمنی یا محافظت از تجهیزات برقی و انسان با تخلیه انرژی الکتریکی خطای به‌وجود آمده به زمین است.

گراندینگ:
گراندینگ به معنی اتصال بخش زنده (به معنی بخشی است که جریان را تحت شرایط عادی حمل می‌کند) به زمین است. به عنوان مثال می‌توان هادی متصل به نقطه خنثی ترانسفورماتور قدرت (هادی نوترال یا PEN) را نام برد. این کار برای حفاظت از تجهیزات سیستم قدرت انجام می‌شود و مسیر بازگشت موثر از وسیله برقی به منبع برق فراهم می‌شود.

برق‌یار مشاور شما در حوزه‌ی ارتینگ

به دلیل صاعقه، ولتاژهای گذرای موجود در سیستم و یا اتصال اتفاقی با یک خط توزیع فشار قوی و …ممکن است ولتاژهای خطرناک در سیم‌های توزیع برق به وجود آیند. گراندینگ یک مسیر ایمن را برای تاسیسات برقی منزل شما به وجود می‌آورد و خسارت‌های احتمالی از چنین اتفاقی را کاهش می‌دهد.

وصل نقطه خنثی اتصال ستاره ترانسفورماتور به زمین (گراندینگ)

تمامی مدارات الکتریکی و الکترونیکی (AC/DC) جهت کارکرد احتیاج به یک نقطه به عنوان پتانسیل مرجع (ولتاژ صفر) دارند. این نقطه مرجع (گراند مدار) امکان جاری شدن جریان از منبع تغذیه به بار مصرفی را فراهم می‌کند. گراند مدار ممکن است به زمین وصل شود و می‌تواند به زمین هم اتصال نداشته باشد. به عنوان مثال در سیستم توزیع برق یک نقطه از مدار به زمین وصل می‌شود ولی در سیستم برق اتومبیل گراند مدار به زمین وصل نیست (گراند مدارات برقی اتومبیل، بدنه فلزی آن است و بدنه تمامی اتومبیل‌ها توسط لاستیک‌ها از زمین عایق می‌شوند).

به دلیل افت ولتاژهای ناشی از سیم‌کشی ممکن است نقطه خنثی مدار نسبت به زمین دارای ولتاژ شود، بنابراین نباید انتظار داشته باشیم که ولتاژ نقطه خنثی مدار لزوما دارای پتانسیل صفر باشد.

در یک سیستم سه‌فاز متعادل، هر سه فاز آن جریان مشابه را با اختلاف فاز به طور مساوی توزیع می‌کنند، به طوری که جریان هادی خنثی نیز صفر است. برای سیستم‌های تک‌فاز، این امر امکان پذیر نیست، ولی ما تلاش می‌کنیم تا حد امکان به تعدل سه‌فاز در شبکه توزیع نزدیک شویم. این تعادل حداکثر کارایی سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور توزیع را فراهم می‌کند.

سخن نهایی:

همبندی باعث می‌شود دو نقطه متفاوت از یک سیستم دارای پتانسیل یکسانی باشند و از این طریق ایمنی افراد هنگام وقوع خطا تضمین می‌شود. گراندینگ منبع جریانهای ناخواسته است و همچنین به عنوان مسیر برگشت برای جریان اصلیست. در حالی که ارتینگ برای مسیر بازگشت استفاده نمی‌شود بلکه برای حفاظت از تجهیزات ساخته شده است. ارتینگ مسیری جایگزین با مقاومت پایین برای هدایت جریان است. ارتینگ برای ایمنی بدن انسان در شرایط خطا مورد استفاده قرار می گیرد، در حالیکه گراندینگ (به عنوان نقطه خنثی زمین شده) برای حفاظت از تجهیزات استفاده می‌شود.