34. Явища, що виникають при стіканні струму в землю крізь одиночний заземлювач. Рівняння потенційної кривої.

Для упрощения картины электрического поля и его анализа сделаем допущение, что ток проходит в землю через одиночный заземлитель полусферической формы, погруженный в однородный и изотропный грунт с удельным электрическим сопротивлением, во много раз превышающим удельное электрическое сопротивление материала заземлителя. Ток распределяется по этой поверхности равномерно. Поэтому плотность тока в точке А на поверхности грунта, находящейся на расстоянии х от центра заземлителя, определяется как отношение тока замыкания на землю к площади поверхности полушария радиусом х:

. (1)

Эта поверхность является эквипотенциальной поверхностью. Для определения потенциала точки А, лежащей на поверхности радиусом х, выделим элементарный слой толщиной dх. Падение напряжения в этом слое:

(2)

Потенциал точки А или напряжение этой точки относительно земли равны суммарному падению напряжения от точки А до бесконечно удаленной точки с нулевым потенциалом:

(3)

Напряженность электрического поля в точке А определяется из закона Ома, выраженного в дифференциальной форме:

(4)

Поставив в выражение (3) соответствующие значения из выражений (1), (2), (4), а также их формулы , получим

(5)

Из решения этого интеграла получаем

(6)

Это и есть искомый потенциал точки A. Если учесть, что

то выражение (6) принимает вид:

.

Таким образом, имеется гиперболическая зависимость потенциала точки от расстояния.

35. Дайте визначення поняття «зона розтікання струму». Розгляньте напругу дотику.

-- В объеме земли, где проходит ток, возникает так называемое поле растекания тока. Теоретически оно простирается до бесконечности. Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя речение слоя земли, через который проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю, то есть поле растекания тока можно считать ограниченным объемом сферы радиусом примерно 20м.

Напряжение прикосновения - это напряжение между двумя точками электроцепи, которых одновременно касается человек. Так для человека, стоящего на земле и касающегося оказавшегося под напряже¬нием заземленного корпуса прибора или другой электроустанов¬ки, напряжение прикосновения численно равно разности потенциалов между корпусом и точкой касания земли. Напряжение прикосновения увеличивается по мере уда¬ления от заземляющего устройства.

36. Розгляньте напругу кроку. Вирівнювання потенціалів.

Напряжение шага Uш (В) – есть напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. При этом длина шага принимается равной 0,8 м. Таким образом, если человек удален на расстояние более 20 м от заземлителя шаговое напряжение U_Ш = 0, т.е. с удалением от заземлителя U_Ш уменьшается.

ВЫРАВНИВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ — снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу (или на поверхности) и присоединенных к заземляющему устройству, либо путем применения специальных покрытий. При распределенном заземляющем устройстве безопасность обеспечивается не только уменьшением потенциала заземлителя, но и В. п. на защищаемой территории до такого значения, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых.

Изменение потенциала в пределах площадки, на которой размещены электроды заземлителя, происходит плавно. При этом напряжение прикосновения Uпр и напряжение шага Uш имеют небольшие значения по сравнению с потенциалом заземлителя φ3. Однако за пределами контура по его краям наблюдается крутой спад φ. Чтобы исключить в этих местах опасные напряжения шага, которые особенно высоки при больших токах замыкания на землю, по краям контура за его пределами (в первую очередь в местах проходов и проездов) укладывают в землю на различной глубине дополнительные стальные полосы, соединенные с заземлителем. Тогда спад потенциала в этих местах происходит по пологой кривой.

Внутри помещений В. п. происходит благодаря металлическим конструкциям, трубопроводам, кабелям и подобным им проводящим предметам, связанным с разветвленной сетью заземления. Арматура железобетонных зданий также способствует В. п.