Файл: Учебнометодическое пособие по лабораторным работам для студентов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 264
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Известно, что заземление металлических нетоковедущих частей электро- установок, которые в ходе эксплуатации могут оказаться под напряжением, яв- ляется одной из старейших и основных мер защиты персонала от поражения то-
ком. При проектировании любых заземляющих устройств необходимо знать удельное электрическое сопротивление , Омм, грунта в том месте, где предпола- гается сооружение заземления. При этом нельзя пользоваться имеющимися спра- вочными таблицами (см. табл. 10.1), так как в них приводятся ориентировочные значения , которые могут существенно отличаться от истинных. В частности, со- гласно табл. 10.1, данные по глине различаются более чем в 8 раз, по суглинкам – почти в 4, по чернозему – в 6 раз.
Удельное электрическое сопротивление грунта (Омм) – это сопротивление, которое оказывает грунт, заполняющий куб с длиной ребра 1 м, прохождению электрического тока. По этой величине количественно оценивается способность грунта пропускать через себя электрический ток и рассеивать его на большой пло- щади за короткое время. Чем ниже удельное сопротивление грунта, тем грунт бо- лее электропроводный и тем быстрее происходит растекание в нём токов утечки. Таким образом, удельное электрическое сопротивление – это сопротивление
между противоположными плоскостями куба земли с ребром длины 1 м.
Таблица10.1
Приближенные значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды
| Грунт, вода | Удельное сопротивление, Ом·м | Грунт, вода | Удельное сопротивление, Ом·м | ||||
| возможные пределы колебаний | при влажности 10–20 % массы грунта | возможные пределы колебаний | при влаж- ности 10–20 % массы грунта | ||||
| Глина | 8 – 70 | 40 | Скалистый | 104 – 107 | – | ||
| Суглинок | 40 – 150 | 100 | Вода: | | | ||
| Песок | 400 – 700 | 700 | морская | 0,2 – 1 | – | ||
| Супесь | 150 – 400 | 300 | речная | 10 – 100 | – | ||
| Торф | 10 – 30 | 20 | прудовая | 40 – 50 | – | ||
| Чернозем | 9 – 53 | 20 | грунтовая | 20 – 70 | – | ||
| Садовая земля | 30 – 60 | 40 | в ручьях | 10 – 60 | – | ||
| Каменистый | 500 – 800 | – | | | | ||
Для измерений удельных электрических сопротивлений различных грун- тов используются полевой и лабораторный методы. Полевой метод основан на
опускании (забивании) в грунт в месте заложения будущего заземляющего устройства четырёх пробных электродов (штырей) на равных расстояниях друг от друга. Электроды должны быть размещены на прямой линии и с помощью соединительных проводов нужной длины подсоединены к какому-либо измери- тельному прибору. Глубина погружения электродов в грунт не должна быть бо- лее 1/20 расстояния между электродами. В качестве измерительных приборов могут использоваться полевой электроразведочный прибор АС-72, измеритель сопротивления заземлений ИСЗ 2016, измеритель ТЕТРОН-М-416 в комплекте со штырями и проводами, измеритель Ф4103-М1, ИС-20/1 и др.
Схема определения удельного электрического сопротивления грунта при- ведена на рис. 10.1. Расстояние а при размещении электродов выбирается рав- ным глубине заложения заземляющего устройства. Именно для этой глубины и будет определено удельное электрическое сопротивление грунта ρ, которое оп- ределяется по формуле
???? = 2???????????? ∙ ???? , (10.1)
где Rn – показания измерительного прибора, Ом; a – расстояние между электродами, м.
Рис. 10.1. Схема определения удельного электрического сопротивления грунта:
1 – электрод, 2 – прибор с клеммами: I – клеммы токовой линии; E – клеммы линии напряжения; а – расстояние между электродами
Изменяя расстояние а между электродами, можно построить зависимость удельного электрического сопротивления грунта ρ от глубины.
Измерения могут быть выполнены несколько раз, а в расчёте по формуле
(10.1) используется среднее арифметическое значение Rn.
Лабораторный метод исследования удельного электрического сопротив- ления грунта предполагает наличие проб грунтов массой 1,5 – 2 кг, из которых должны быть удалены твёрдые включения размером более 3 мм. Пробы долж- ны быть взяты с нужной глубины в том месте, где предполагается устройство заземления.
Отобранные пробы должны быть размещены в ячейке прямоугольной формы, выполненной из диэлектрических материалов. Рекомендуются следую- щие внутренние размеры ячейки: длина а = 100 мм; ширина b = 50 мм; высота – h = 50 мм. Высота грунта в ячейке должна быть на 8 – 9 мм ниже высоты ячейки. Грунт должен быть уплотнен и при необходимости смочен дистиллиро- ванной водой.
Вдоль внутренних торцовых стенок ячейки устанавливают два внешних электрода размером 44 × 40 мм, представляющие проводящие пластины площа- дью S = 0,00176 м2. Стороны этих пластин, прилегающие к стенкам ячейки, должны быть изолированы.
Между внешними электродами устанавливаются по центральной линии два внутренних электрода на расстоянии 50 мм друг от друга и 25 мм – от торцовых стенок ячейки. Эти электроды могут быть выполнены из медной проволоки толщиной до 3 мм. Длина её должна быть немного выше стенки ячейки.
Общая схема лабораторной установки для определения удельного элек- трического сопротивления грунта приведена на рис. 10.2.
Перед началом измерений электроды установки должны быть зачищены шлифовальной шкуркой, обезжирены, а затем промыты дистиллированной во- дой и установлены согласно схеме на рис. 10.2.
Электрическое сопротивление грунта Rг вычисляют по формуле
1
????г = ????????1�???????? , (10.2)
где U1 – падение напряжения между двумя внутренними электродами, В, считывается
с вольтметра;
I1 – сила тока в ячейке, определяется по показаниям миллиамперметра, А.
Рис. 10.2. Схема лабораторной установки для определения удельного электрического сопротивления грунта:
1 – миллиамперметр; 2 – источник тока; 3 – вольтметр; 4 – измерительная ячейка; А, В – внешние электроды; M, N – внутренние электроды
Если при отсутствии тока разность потенциалов между двумя внутренними электродами U0 отлична от нуля, то тогда для расчёта Rг используется формула
????г = (????????1 − ????????0)/????????1. (10.3)
Значение U0 может быть в пределах от 10 до 30 мВ.
Удельное электрическое сопротивление грунта определяется по формуле
???? = (????г ∙ ????????)/????????, Ом · м, (10.4) где S – площадь поверхности внешнего электрода, м2;
L – расстояние между внутренними электродами, м.
Измеренное значение ρ может быть сопоставлено с табличными данными – см. табл. 10.1.
- 1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 ... 41