3.5.3. Расчет сопротивления защитного заземления

Задание: в электродвигателе одного из станков произошло короткое замыкание обмотки на его корпус, в результате чего возникла аварийная ситуация и угроза поражения электрическим током. Необходимо сделать анализ состояния электробезопасности на данном рабочем месте при условии, что электродвигатель станка включен в трехфазную силовую электросеть с напряжением до 1000В с незаземленной нейтралью, а корпус станка заземлен (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Лабораторный стенд

Ход работы

1. Рассчитать общее сопротивление защитного заземления Rз.p., Ом по формуле:

,

где R_т – сопротивление одиночного заземлителя («трубы»),Ом; R_п – сопротивление горизонтального заземлителя («полосы»), Ом; η_п ,η_т – коэффициенты использования «полосы» и «трубы» (табл. 3.10, 3.11); n – число вертикальных заземлителей («труб»), шт.

1.1. Сопротивление одиночного заземлителя R_T, вычисляем по формуле, Ом:

где р - удельное сопротивление грунта, Ом • м, (табл. 3.8); 1 - длина вертикального заземлителя, м - выбирается по своему варианту (приложение 10); d – диаметр вертикального заземлителя, м - выбирается по своему варианту (приложение 10); t – глубина заложения «трубы», м - вычисляется по формуле:

где h – глубина погружения «полосы», м - выбирается по своему варианту (приложение 10).

1.2. Сопротивление горизонтального заземлителя («полосы») Rп, Ом – вычисляется по формуле:

,

где В – ширина «полосы», м – по варианту (приложение 10); р – удельное сопротивление грунта, Ом • м (табл. 3.9); h – глубина погружения «полосы», м - по варианту (приложение 10);  – коэффициент сезонности (табл. 3.9); L – длина «полосы», м – вычисляется по формуле:

где L₃ – расстояние между одиночными заземлителями, м - по варианту (приложение 10); n – число вертикальных заземлителей, шт. - по варианту (приложение 10);

2. Дать оценку электробезопасности на рабочем месте по величине сопротивления защитного заземления, согласно коэффициента неблагополучия условий труда Кнут:

где R_зp – расчетная величина сопротивления защитного заземления, Ом; R_ЗД – предельно-допустимая величина защитного заземления, Ом, для установок до 1000В.

Таблица 3.8

Значения удельных сопротивлений грунтов, , Ом-м

№ п/п	Грунт	Удельное сопротивление грунта, ρ, Ом·м
		Пределы	Малая влажность,(%)
1	Песок	400-700	700
2	Супесок	150-400	300
3	Суглинок	40-150	100
4	Глина	8-70	40
5	Чернозем	9-53	20
6	Речная вода	50	-
7	Морская вода	0,2-1,0	-

Таблица 3.9

Значения коэффициентов сезонности, 

№ п/п	Грунт	При влажности грунта
		большой	средней	малой
1	Суглинок	2,0	1,5	1,4
2	Чернозем	1,9	1,3	1,2
3	Супесок	1,5	1,3	1,2
4	Песок	2,4	1,6	1,2
5	Глина	2,4	1,2	1,2

Таблица 3.10

Коэффициент использования соединительной «полосы»

Расположение заземлителей	Lз/l	Число вертикальных заземлителей, n, шт.
		4	8	10	20	30	40
В ряд	1	0,77	0,67	0,62	0,42	0,31	0,2
	2	0,89	0,79	0,75	0,56	0,46	0,27
	3	0,92	0,85	0,85	0,68	0,58	0,36

Таблица 3.11

Коэффициент использования вертикальных заземлителей («труб»), ηт

Число вертикальных заземлителей, n, шт.	«Трубы» расположены в ряд
2	0,84	0,9	0,93
5	0,67	0,79	0,85
10	0,56	0,72	0,79
20	0,47	0,654	0,74