4. Измерение распределения потенциалов вокруг заземлителей

Характер распределения потенциалов заземлителей при прохождении тока в значительной мере предопределяет защитное заземление. По кривой распределения потенциалов можно оценить величины напряжения прикосновения U_ПР и шагового напряжения. Характер кривой распределения потенциалов вокруг заземлителей зависит от форм заземляющих электродов, от глубины их заложения и почти не зависит от удельного сопротивления грунта и величины тока, проходящего через заземлители. Потенциалы на поверхности земли могут измеряться при помощи вольтметра, или с помощью измерителей заземления и мостов.

5. Определение распределения потенциалов при помощи вольтметра

В схеме на рисунке 2.5, а вольтметр включен между испытываемым заземлителем "X" и зондом "З", потенциал которого U₁ равен

, (2.9)

где U_Х – полный потенциал испытываемого заземлителя при измеренном токе, для определения величины которого "З" помещают в зону нулевого потенциала, U_V – напряжение, которое покажет вольтметр. Отсюда в процентном отношении получим

(2.10)

Для того чтобы измерить потенциалы исследуемых точек непосредственно вольтметром (без вычислений), необходимо, кроме перечисленного зонда "З", иметь неподвижный зонд "З_о", расположенный в точке с нулевым потенциалом на участке С-Д (рисунок 2.5, б).

Вольтметр по этой схеме включается между зондами "З" и "З_о", и показание его равно потенциалу исследуемой точки земли. При измерении желательно пользоваться электронным вольтметром, в противном случае в результат должна вводиться относительная погрешность.

а)

б)

Рисунок 2.5 – Схемы измерения распределения потенциалов вокруг испытываемого заземлителя:

а – вычисление потенциалов производится с использованием формулы (2.9); б – потенциалы измеряются вольтметром

Аппаратура и материалы

Лабораторная работа выполняется на виртуальном лабораторном стенде LabVIEW.

На стенде проводятся 3 опыта:

1. Измерение сопротивления испытываемого заземления методом амперметра-вольтметра (рисунок 2.6);

2. Измерение удельного сопротивления грунта по методу четырех электродов (рисунок 2.7);

3. Измерение распределение потенциалов на поверхности вокруг испытываемого заземлителя (рисунок 2.8).

Включение стенда выполняется кнопкой «Сеть», лампочка которой изменяет цвет на зеленый при включении питания сети. Измерение тока через заземлитель производится миллиамперметром «Ток через заземлитель Х, мА», а тока через грунт – миллиамперметром «Ток через заземлитель Х, мА». Вольтметры «Потенциал заземлителя Х, В», «Напряжение между электродами Э₂ и Э₃, В» и «Напряжение между зондами, В» показывают потенциал на исследуемом заземлителе и напряжения между заземлителя соответственно. Регулирование напряжения в сети производится регулятором «Напряжение сети, В». Выбор точки замера потенциала на поверхности земли в последнем опыте осуществляется с помощью селективного ползунка путем его переключения в требуемое положение.

Рисунок 2.6 – Лицевая панель лабораторного стенда для измерения сопротивления заземления

Рисунок 2.7 – Лицевая панель лабораторного стенда для измерения удельного сопротивления грунта

Рисунок 2.8 – Лицевая панель лабораторного стенда для измерения распределения потенциалов на поверхности