Расчет заземлителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Вологодский государственный технический университет

Кафедра электрооборудования

Контрольная работа

Расчет заземлителей

Выполнил:

ст. гр. ЗЭО-42у

Проверил:

Шишигин С.Л.

Вологда

2013

Оглавление

электрический ток заземлитель

Введение

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Заключение

Список использованных источников

Введение

Заземление электроустановки -- преднамеренное электрическое соединение ее корпуса с заземляющим устройством.

Заземление электроустановок бывает двух типов: защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение - защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу элекроустановки или других ее частей, которые из-за нарушения изоляции оказались под напряжением.

Есть два вида заземлителей - естественные и искусственные. К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединенные с землей. В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединенных друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой.

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество исскуственных заземлителей.

Целью данной контрольной работы является выполнение расчета сопротивлений заземлителей разных типов, построение графиков зависимости сопротивления стержней от глубины погружения, сравнение результатов, составление выводов. Научиться рассчитывать заземлители при помощи программы Mathcad.

Задача 1

Рассчитать и построить графики сопротивлений вертикального и горизонтального стержней длиной L радиуса R₀ в земле с удельным сопротивлением р от глубины погружения t в диапазоне t/L = 0ч0.5. Для каждого стержня построить приблизительную картину растекания электрического тока.

Дано:

Номер варианта

Длина стержней (м)

Радиус стержней (м)

Удельное сопротивление (Ом/м)

Ток (А)

Решение:

1. Рассчитать сопротивление вертикального и горизонтального стержней

Сопротивление вертикального стержня

Сопротивление горизонтального стержня при h>0

Сопротивление горизонтального стержня при h=0

Сопротивление горизонтального стержня при h?0

Рассчитаем и построим зависимости сопротивления вертикального и горизонтального стержней от глубины погружения (рис. 1)

Рис. 1. Зависимости сопротивления вертикального и горизонтального стержней от глубины погружения

Сопротивление горизонтального стержня существенно зависит от глубины погружения и всегда больше сопротивления вертикального стержня при одинаковой глубине погружения, что объясняется влиянием земли. Земля мешает току растекаться из горизонтального стержня и практически не влияет на растекание тока из вертикального стержня. Поэтому увеличение глубины погружения сильнее сказывается на снижение сопротивления горизонтального стержня, чем вертикального. В результате, заглубление вертикального стержня для снижения сопротивления неэффективно. В конструкциях рабочего заземления целесообразно использовать вертикальные стержни, которые обладают меньшим сопротивлением, чем такие же горизонтальные.

Приблизительная картина растекания электрического тока

Задача 2

Рассчитать и построить графики сопротивления квадратного контура со стороной L и горизонтального стержня длиной 4L радиусами R₀ в земле с удельным сопротивлением р в функции глубины погружения t в диапазоне t/L = 0ч0.5. Пояснить различие сопротивлений.

Дано:

Номер варианта

Длина стержней (м)

Радиус стержней (м)

Удельное сопротивление (Ом/м)

Ток (А)

Решение:

Рассчитаем сопротивление квадратного контура со стороной L

Потенциал контура при h>0

Потенциал контура при h=0

Потенциал контура при h > 0

Сопротивление контура

Потенциал в средней точке контура на поверхности земли

Рассчитаем сопротивление горизонтального стержня длиной 4L

Длина стержней (м)

Сопротивление горизонтального стержня при h>0

Сопротивление горизонтального стержня при h=0

Сопротивление горизонтального стержня при h?0

Рис. 2. Зависимости сопротивления контура от глубины погружения

Как видно по рис. 2 сопротивление горизонтального стержня длиной 4L меньше, чем сопротивление квадратного контура со стороной L.

Задача 3

Сопоставить сопротивления заземлителей, выполненных в виде одиночного вертикального стержня длиной L и двух вертикальных стержней длиной L/2 и расстоянием между ними d=var, при нулевой глубине погружения и прочих равных условиях. Построить приблизительную картину растекания тока.

Решение:

Сопротивление двух параллельных вертикальных стержней с нулевой глубиной погружения может быть найдено по формуле сопротивления горизонтального стержня удвоенной длины с глубиной погружения, равной половине расстояния между стержнями.

Рассчитаем сопротивления двух коротких вертикальных стержней от расстояния между ними и сравним с сопротивлением одного длинного (рис. 3)

Рис. 3

Коэффициент использования двух стержней - отношение сопротивления двух уединенных стержней к сопротивлению реальных стержней

Для расстояния 0.5L

Для расстояния L

Для расстояния 1.5L

Как видно по рис. 3 сопротивление двух коротких стержней больше, чем один длинный при малых расстояниях, а затем оно становится меньше одного длинного. Поэтому расстояние между двумя стержнями следует выбирать равным или более их длины. Коэффициент использования стержней возрастает с увеличением расстояния, что объясняется меньшим влиянием стержней друг на друга. При бесконечном раздвижении стержней коэффициент использования равен 1 и их сопротивление стремится к сопротивлению двух уединенных стержней.

Приблизительная картина растекания электрического тока

Заключение

Основные функции заземления - защита людей от поражения электротоком, защита электрооборудования в аварийных ситуациях, обеспечение электропожаробезопасности, обеспечение работоспособности ответственного оборудования и поэтому разработка и устройство заземлителей регламентируется нормативными документами (ПУЭ, РД ……. и ГОСТами). Проектирование заземляющих устройств - это результат специальных технических расчётов. Правильный проект заземления гарантирует попадание в требуемые характеристики заземлителя при сохранении проектной стоимости исполнения. Как правило, разработка требует изысканий на объекте - измерение сопротивления грунтов, причём с учётом многослойности и разнородности, поиск и измерение существующих естественных искусственных заземлителей.

Список использованных источников

1. Защитное заземление и зануление электроустановок: Справочник / В.Д. Маньков, С.Ф. Заграничный, издательство: Политехника, 2005 г., 401 стр.

2. Заземление и другие защитные меры / Найфельд М.Р., издательство Энергия, 3-е издание, 1975 г.

3. Что такое защитное заземление и как его устраивать / Найфельд М.Р., издательство Госэнергоиздат, 1959 г.

4. Заземляющие устройства электроустановок / Карякин Р.Н., издательство Энергосервис, 2-е издание, 218 стр., 2006 г.

Размещено на Allbest.ru