2020-10-11
95
1. Лабораторную работу выполняет бригада в количестве не более двух студентов.
2. Перед началом выполнения работы изучите полностью настоящие методические указания. Обратите внимание на особенности приборов МС-08, М-416, Ф4103-М1 и порядок работы с ними. Ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с приборами. Для записи результатов эксперимента подготовьте необходимые таблицы. Форма их приведена ниже. Получите у преподавателя задание на выполнение работы. В ходе лабораторной работы измеряется удельное сопротивление грунта на различной глубине от поверхности земли. Полученные значения удельных сопротивлений используются при расчете заземляющего устройства, варианты которых указаны ниже.
В работе используются измерители сопротивления заземлений МС-08, М-416, Ф4103-М1 или иные приборы (по указанию преподавателя).
В приборе МС-08 использован метод амперметра и вольтметра (рис.8.7, 8.9). Источником электроэнергии в этом приборе является встроенный генератор постоянного тока, приводимый в действие вручную через редуктор рукояткой 2 (см. рис.8.9). Прибор имеет три предела измерений: 0-1000, 0-100 и 0-10 Ом. Для перехода с одного предела на другой имеется переключатель 3 с положениями «х1», «х0,1», «х0,01» - см. рис. 8.9. предусмотрены четыре зажима 4: два токовых I1 и I2, два потенциальных Е1 и Е2, которые используются в ходе измерений.
Рис. 8.9. Измеритель заземления типа МС-08
1 - показывающий прибор; 2 - рукоятка генератора; 3 - переключатель
режимов работы прибора; 4 – зажимы; 5 - головка реостата
Прибор М-416 основан на компенсационном методе измерения сопротивления растеканию тока с заземления, который заключается в уравновешивании напряжения равным по величине и противоположным по направлению падением напряжения на известном сопротивлении (см.рис.8.8, 8.10). Источником питания прибора служат три соединенных последовательно элемента напряжением 1,5 В каждый. Измерительное устройство прибора снабжено индикатором А. Прибор имеет 4 диапазона измерений: 0,1 - 10 Ом, 0,5 - 50 Ом, 2 - 200 Ом, 10 - 1000 Ом. Для перехода с одного диапазона на другой используется переключатель В. Для подключения элементов системы измерения имеются четыре зажима С, обозначенных цифрами 1, 2, 3, 4. Питание прибора включается кнопкой Д, а ручка Е «Реохорд» служит для регулировки калиброванного сопротивления – см. рис. 8.10.
Измеритель сопротивления заземлений Ф4103-М1, как и МС-08, М-416 предназначен для измерения сопротивления заземляющих устройств любых геометрических размеров, а также удельного сопротивления грунтов. Электропитание измерителя осуществляется от девяти встроенных элементов 373 или от внешнего источника постоянного тока напряжением от 11,5 до 15 В. Для подключения измеряемого сопротивления Rx, вспомогательного заземлителя В и зонда З (рис. 8.11) на приборе имеется четыре зажима, обозначенных Т1, П1, П2, Т2. Для грубых измерений зажимы Т1, П1 соединяются перемычкой и к ним присоединяют измеряемый объект. К зажиму П2 присоединяют зонд, а к зажиму Т2 – вспомогательный заземлитель.
3. Последовательность выполнения работы
1) Получите от преподавателя или лаборанта измерительный прибор, принадлежности. Изучите инструкцию по порядку работы с прибором.
2) Измерьте с помощью прибора МС-08 удельное сопротивление грунта.
С этой целью установите прибор на ровной поверхности. К зажимам I1, Е1, подключите дополнительный заземлитель, который входит в состав принадлежностей и размещается на расстоянии 20 м от зонда – см. рис. 8.7. Проведите замер сопротивления грунта. Поставьте ручку переключателя 3 в положение «Измерение2 «х1», т.е. на предел 1000 Ом; вращая ручку генератора 2 со скоростью около 135 об/мин, произведите замер удельного сопротивления грунта. При незначительном отклонении стрелки прибора перейдите на шкалу 100 Ом, переключив ручку 3 в положение «х0,1», и замер повторите. Если и на этом диапазоне отклонение стрелки прибора незначительно, перейдите на шкалу 10 Ом, переключите ручку 3 в положение «х0,01» и снова повторите замер. Результат впишите в табл. 8.5. Переключатель верните в положение «х1».
Если при измерении проявляется влияние блуждающих переменных токов (в виде колебания стрелки), то необходимо изменить число оборотов рукоятки генератора в ту или иную сторону, добиваясь спокойного и уверенного отклонения стрелки, соответствующего измеряемой величине. При этом число оборотов в минуту должно составлять 90 - 150.
Верните прибор в исходное положение.
3) Измерьте с помощью прибора М-416 удельное электрическое сопротивление грунта. С этой целью установите прибор на ровной поверхности, откройте крышку. Проконтролируйте питание прибора, т.е. установите переключатель В (см.рис.8.10) в положение «Контроль 5 Ом», нажмите кнопку Д и вращением ручки Е «Реохорд» добейтесь установления стрелки индикатора А на нулевую отметку. На шкале реохорда Е при этом должно быть показано 5±0,35 Ом; присоедините провод от дополнительного заземлителя к зажимам 1, 2, замкнутым перемычкой; к зажиму 3 присоедините зонд 3, а к зажиму 4 - вспомогательный заземлитель В (см. рис 8.8). Переключатель В установите в положение «х1»; нажмите кнопку Д, вращая ручку Е «Реохорд», добейтесь максимального приближения стрелки индикатора А к нулю. Результат измерения равен произведению показания шкалы реохорда на множитель у переключателя В. Результат запишите в табл. 8.5; если измеряемое сопротивление окажется больше 10 Ом, переключатель В установите в положение «х5», «х20» или «х100» и повторите указанные выше операции. Верните прибор в исходное положение.
4) Измерьте удельное электрическое сопротивление грунта с помощью прибора Ф4103-М1. Установите расстояние между вспомогательными электродами а (см. рис. 8.12) – 0,5 м.
Рис. 8.10. Измеритель заземления типа М-416
А- показывающий прибор; В- переключатель диапазонов;
С- зажимы; D- кнопка питания; Е- ручка реохорда
Рис. 8.11. Измеритель сопротивления заземления типа Ф4103-М1
Работы выполняются во дворе учебного корпуса.
Далее:
А) проверить напряжение источника питания. Для этого закоротить с помощью перемычек зажимы Т1, П1, П2, Т2, установить переключатели в положение КЛБ и «0,3», а ручку КЛБ – в крайнее правое положение. Нажать кнопку ИЗМ. Если при этом лампа КП не загорается, напряжение питания в норме (см. рис. 8.11);
Б) проверить работоспособность измерителя. Для этого, в положении КЛБ переключателя установить ноль ручкой УСТ 0, нажать кнопку ИЗМ, ручкой КЛБ установить стрелку на отметку «30». Не забывайте устанавливать переключатель в положение ОТКЛ после окончания работ для предотвращения разряда внутреннего источника питания;
В) к зажимам Т1, П1, П2, Т2 с помощью соединительных проводов подключите вспомогательные четыре заземлителя, отсоедините перемычку между зажимами П2, Т2;
Г) установить необходимый диапазон измерений (30). Перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ2 и отсчитать значение сопротивления. Если стрелка под воздействием помех совершает колебательные движения, устранить их вращением ручки ПДСТ;
Д) при необходимости перейти на другой диапазон измерения, переключить ПРЕДЕЛЫ W в необходимое положение. Установить ноль и откалибровать измеритель по п. Б. Затем перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ2 и отсчитать значение сопротивления. Например, если стрелка показывает 5, а ПРЕДЕЛЫ установлены на отметке 1000, то сопротивление составит 500 Ом. Данные запишите в таблицу 8.5. Установите расстояние между электродами а=2,0 м, затем 3,0 м и повторите измерения. Все данные заносятся в табл. 8.5.
Рис. 8.12. Схема измерения прибором Ф4103-М1
Таблица 8.5
К определению расчетного удельного сопротивления грунта r, Ом×м
| Тип прибора | Показания прибора, Ом | rизм, Ом×м (по формуле (8.16) или (8.17)) | y (по табл. 8.2 с учетом климатических условий) | rрасч=rизм×y, Ом×м | |
| МС-08 |
| ||||
| М-416 |
| ||||
| Ф 4103-М1 | а=0,5 м |
|
| ||
| а=2,0 м | |||||
| а=3,0 м | |||||
| ИСЗ-2016 | а=0,5 м |
|
| ||
| а=2,0 м | |||||
| а=3,0 м | |||||
4. Рассчитайте по результатам замера при использовании приборов МС-08 и М-416 удельное сопротивление грунта rизм:
(8.16)
где R – показания приборов, Ом;
l - длина дополнительного заземлителя, м;
d - диаметр дополнительного заземлителя, м.
Дополнительный заземлитель, использованный при измерении удельного сопротивления, имеет следующие размеры:
d = 0,02 м, l = 1,0 м.
При использовании прибора Ф4103-М1 и ИСЗ-2016 расчет удельного сопротивления грунта выполняют по формуле:
rизм = 2pRa, (8.17)
где а – расстояние между заземлителями. Результаты расчета приведите в табл. 8.5.
Воспользовавшись приведенными выше формулами 8.10 - 8.15 и определенным экспериментально значением удельного сопротивления грунта rрасч (см. табл. 8.5), рассчитайте сопротивление растеканию тока с конструкции заземления для заданного вам из табл. 8.6 варианта конструкции заземления.
Таблица 8.6
Варианты заданий по лабораторной работе
| Номер вари-анта | Кол-во верти-кальных зазем-лителей, n | Размещение заземлителей | Расстояние между заземлителями, L, м | Размеры вертикальных заземлителей | Заглуб-ление t0,м | ||
| l, м | d×10-3, м | ширина соедини-тельной полосы в пол×10-3,м | |||||
| 1 | 2 | В ряд | 5,0 | 2,0 | 20 | 4 | 0,5 |
| 2 | 4 | В ряд | 7,0 | 3,5 | 15 | 4 | 0,8 |
| 3 | 4 | По контуру в углах квадрата | 8,0 | 3,0 | 12 | 5 | 0,5 |
| 4 | 8 | По контуру в углах квадрата и в середине каждой стороны | 4,0 | 2,5 | 15 | 5 | 0,6 |
| 5 | 20 | В ряд | 6,0 | 2,0 | 18 | 6 | 0,7 |
| 6 | 4 | В ряд | 9,0 | 3,0 | 20 | 5 | 0,8 |
| 7 | 4 | По контуру в углах квадрата | 3,0 | 2,0 | 18 | 4 | 0,7 |
5. Указания по подготовке отчета
Отчет готовится индивидуально каждым студентом и должен содержать:
- цель работы;
- заполненную таблицу результатов опытов, форма которой должна соответствовать табл.8.5;
- расчеты по формулам 8.10-8.15 сопротивления растекания тока заземления для заданного варианта;
- основные выводы по проделанной работе, соответствует ли рассчитанное значение сопротивления растеканию тока с заземлителя требованиям ГОСТ 12.1.030 с рекомендациями при необходимости по снижению сопротивления растеканию тока с защитного заземления.
Меры безопасности
При работе с прибором МС-08 необходимо иметь в виду, что напряжение на клеммах может составлять 140 -150 В. Такое напряжение опасно для жизни человека. В связи с этим прикасаться к клеммам при вращении ручки генератора категорически запрещено.
Во избежание порчи прибора МС-08 нельзя вращать ручку генератора при положении переключателя «Регулировка» и отсоединенных исследуемом заземлителе и зонде.
