Тема: Исследование электрического поля заземленного электрода и возникновение шаговых напряжений.
Цель работы — научить студентов определять потенциалы точек на поверхности почвы, анализировать закон их изменения, определять шаговые напряжения вблизи одиночного и группового заземлений.
Теоретическая часть
Пространство вокруг заземлителя, где потенциалы не равны 0- называется полем растекания тока.
Замыкание на землю может произойти из-за контакта между токоведущими частями и заземленным корпусом при повреждении электрической изоляции оборудования, падении на землю оборванного провода и др. В этих случаях ток стекает в землю через электрод, который контактирует с грунтом. Металлический проводник (электрод), погруженный в грунт, называется заземлителем.
Напряжение между двумя точками электрической цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется напряжением шага или шаговым напряжением.
UШ=fA – fБ
Так как точка А удалена от заземлителя на расстояние Р то её потенциал равен
Точка Б находится от заземлителя на расстоянии r+a,т.е. точка Б отстает точка А на величину шага человека
Потенциал точки Б:
Тогда шаговое напряжение равно:
Описание установки
Изучение электрического поля на поверхности почвы вблизи заземлителя производится на модели (рис. 1).
Рис 1. Принципиальная схема экспериментальной установки
R=UОЗ / I =18/0,07=257 Ом
Удельное сопротивление грунта r (Ом*см) определяется
где r0=0.5 – радиус заземлителя.
UОЗ, В | I, MA | R, Oм | r, Ом*см |
20,17 |
где UР,З, – напряжение на заземлителе в реальных условиях, В;
UДОП – допустимое по условиям электробезопасности шаговое напряжение, В.
Построение эквипотенциальных линий (линий равного потенциала) начинают с точки, потенциал которой jН определяется выражением:
где n – порядковый номер точки (см. приложение)
Потенциал следующей эквипотенциальной линии: