4. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд представляет собой электрическую модель однородного электропроводного грунта, содержащего электроды заземляющего устройства. Стенд позволяет имитировать реальные процессы растекания тока в грунте, а значит, опытным путём установить зависимости сопротивления заземляющего устройства от количества электродов, расстояния между ними, положения и длины электродов.

Рис.4. Схемы измерения сопротивления заземления:

а) прибором М-416; б) по способу амперметра вольтметра

Электрическое моделирование электропроводного грунта достигнуто за счёт соединения в кубическую структуру (в объёмную кубическую решётку) несколько сотен сопротивлений одинакового номинала. Для устранения краевого эффекта значения сопротивлений у решётки несколько уменьшены. Электроды заземляющего устройства имитируются проволочными перемычками сопротивлений. Для подсоединения к земле разного числа электродов и изменения их длины в стенде имеются кнопочные переключатели.

Измерения сопротивления заземляющего устройства производятся при помощи прибора М-416 по методу амперметра-вольтметра. Известно, что на основании закона Ома . Специфической особенностью заземляющего устройства является пространственная рассредоточенность его сопротивления. Поэтому при измерениях применяют дополнительные заземлитель и зонд, (рис.4).

Измерительное напряжение подаётся между испытуемым и вспомогательнымзаземлителями; последний вынесен на расстояние не менее 20 м от одиночного испытуемого заземлителя и не менее 40 м от

групповых заземлителей. Ток измеряется амперметром, включённым в цепь между испытуемым и вспомогательными заземлителями, а напряжение – вольтметром, включённым между испытуемым заземлителем и дополнительным зондом , вынесенным на расстояние 40 м от испытуемого заземлителя. Сопротивление заземления определяют по закону Ома. Метод амперметра-вольтметра позволяет измерять сопротивление заземлителей значениями от сотых долей Ома. В приборе М-416 амперметр и вольтметр объединены в виде одного прибора. Его схема приведена на рис. 4.

7. Порядок выполнения работы

1. Подготовьте стенд к измерениям, для чего приведите все кнопки на передней панели стенда в ненажатое состояние (в дальнейшем будем называть его отключением); подсоедините прибор М-416 согласно схеме на внутренней стороне крышки прибора и включите питание тумблера с левой стороны стенда.

2. Постройте график зависимости сопротивления одиночного вертикального заземляющего электрода от его длины. По оси ординат откладывается сопротивление в Омах, по оси абсцисс – длина в процентах (25%, 50%, 75%, 100%). Измерение первого параметра производится после включения кнопок SA1 иSB1-1, второго – после включенияSB1-2 (предыдущие кнопки остаются включёнными), третьего – после включенияSB1-3 и так далее. Результаты измерений записываются в таблицу.

3. Постройте график зависимости сопротивления заземляющего электрода в виде горизонтальной полосы от длины, в данном случае полосы, соединяющей вертикальные электроды. Для этого приведите кнопки стенда в исходное положение (все выключены). Включите SA1 и проведите замер. ВключитеSA2 и снова проведите замер сопротивления, и так далее, пока не проведёте измерения сопротивления всех пяти участков. Длина полосы откладывается по оси абсцисс также в % от полной длины 16%, 32%, 64%, 80%, 96%.

4. Постройте график зависимости сопротивления ЗУ от количества вертикальных электродов. Для этого приведите стенд в исходное положение и включите кнопки первого электрода (SA1, SB1-1, SB1-2, SB1-3, SB1-4 ...). Проведите замер сопротивления. Второй замер проводится после включения второго электрода (нажмите кнопкиSA2 и всеSB2), третий – после включения третьего электрода и так далее.

5. Определите коэффициент использования различных пар вертикальных электродов при соединении горизонтальной полосой по формуле

, (21)

где – сопротивление одиночного электрода;

R_зу – сопротивление заземляющего устройства.

6. Постройте график зависимости коэффициента использования от расстояния между электродами. Расстояние определяется в процентах от максимального. Для этого необходимо провести 6 замеров. Первый проводится при включённых 1 и 2 электродах (надо нажать кнопки SA1, все кнопкиSB1 иSA2,SB2); второй – при включённых 1 и 3 электродах (надо включить кнопки второго электрода и кнопки третьего –SA3 иSB3); третий замер – при включённых 1 и 4 электродах и так далее. При включении электродов не забывайте соединять их горизонтальной полосой, для чего включаются соответствующие кнопкиSA1, SA2, SA3 и так далее.

7. На основании построенных зависимостей сделайте выводы о наиболее эффективной конструкции заземлителя.

8. Нажмите все кнопки и измерьте сопротивление всего заземляющего устройства. Сравните его с нормативными значениями. Сделайте выводы о соответствии измеренного значения требованиям ПУЭ.

9. Рассчитайте суммарное значение всей системы и сравните расчётное значение с экспериментальным (сделайте выводы о точности расчёта).