1.2.Заземлитель с вертикальным трубчатым электродом

Рассмотрим заземлитель с вертикальным трубчатым электродом длиной l, и диаметром d, погруженный в землю так, чтобы его верхний конец был на уровне земли.

Рис. 2.2 - Определение уравнения потенциальной кривой заземлителя с вертикальным трубчатым электродом

С заземлителя стекает ток I3. Найдем выражение для расчета потенциала точек на поверхности земли и потенциала заземлителя.

Разбиваем заземлитель по длине на бесконечно малые участки каждый длиной dy и диаметром dy.

С каждого такого участка в землю стекает ток, который обуславливает возникновение элементарного потенциала dφ, в некоторой точке земли.

dIз = , (4)

Рассмотрим точку А на поверхности земли, отстоящую от оси заземлителя на расстоянии х.

Потенциал этой точки будет равен

dφ = , (6)

Учитывая, что m = , и заменяя dIз его значением из формулы (4), получаем

dφ = , (7)

Проинтегрировав это уравнение по всей длине заземлителя (от 0 до l), получим искомое уравнение для потенциала точки А, т. е. уравнение потенциальной кривой

dφ = = , (8)

Потенциал заземлителя φ3, будет, при х = 0,5d т. е.

φз = , (9)

Здесь 0,5 d << l, следовательно, первым слагаемым под корнем можно пренебречь. Тогда это уравнение примет вид

φз = , (10)

На рис. 2.3 показана потенциальная кривая заземлителя с вертикальным трубчатым электродом с отношением размеров l : d = 50.

Рис. 2.3 - Распределение потенциала на поверхности земли вокруг заземлителя с вертикальным трубчатым электродом с размерами l : d = 50 (l = 2,5; d = 0,05)

1.3. Заземлитель с протяженным трубчатым электродом на поверхности

У этого вида заземлителя, находящегося на поверхности земли и заглубленного так, что его продольная ось совпадает с поверхностью земли, изменения потенциальной кривой различны в различных направлениях.

Рис. 2.4 - Распределение потенциала на поверхности земли вокруг заземлителя с протяженным трубчатым электродом:

а) потенциальная кривая вдоль оси заземлителя;

б) потенциальная кривая в плоскости, перпендикулярной оси заземлителя и пересекающей его в середине;

в) эквипотенциальные кривые на поверхности земли вокруг протяженного заземлителя.

Наиболее резко потенциал падает вдоль оси заземлителя, а наиболее плавно – поперек оси по линии, проведенной через его середину.

Уравнение потенциальных кривых этого заземлителя имеют следующий вид:

а) вдоль оси заземлителя (по оси х),

φх = , (11)

где l и d – длина и диаметр сечения заземлителя.

б) поперек оси заземлителя (по оси у),

φу = , (12)

Потенциал заземлителя будет при наименьшем значении х, т. е. при х = 0,5l, если φз вычисляется из (11), или при наименьшем значении у, т. е. при у = 0,5 d, если φз вычисляется из (12), т. е

φз = , (13)

Эквипотенциальные линии на поверхности земли вокруг протяженного заземлителя приближаются по форме к эллипсам; на большом расстоянии от заземлителя они переходят в окружности (рис.2.4 в)