Сопротивление растеканию полушарового заземлителя
Сопротивление растеканию полушарового заземлителя радиусом r, м, получаем с использованием метода зеркального отображения (рис. 2.11), полагая, что воздушное пространство над поверхностью земли заполнено средой с таким же, как у земли, удельным сопротивлением .
В этом случае мы имеем дело с шаром, находящимся в однородной безграничной среде. Однако учитывая, что действительный электрод является полушаром, емкость его в 2 раза меньше, а сопротивление растеканию в 2 раза больше, чем целого шара. Значит, искомое сопротивление растеканию тока для полушарового заземлителя:
Стекание тока в землю через групповой заземлитель. Потенциальная кривая простейшего группового заземлителя. Потенциал и сопротивление группового заземлителя.
По условиям безопасности обслуживающего персонала заземление должно обладать сравнительно малым сопротивлением, обеспечить которое можно путем увеличения геометрических размеров одиночного заземлителя (электрода) или применения нескольких параллельно соединенных электродов, именуемых групповым заземлителем.
Используя групповой заземлитель, можно выровнять потенциал на территории, где размещаются заземляющие электроды, что в ряде случаев играет решающую роль в обеспечении безопасности обслуживающего персонала.
Распределение потенциала на поверхности земли при использовании группового заземлителя и значение потенциала самого группового заземлителя (электродов) зависит от количества используемых электродов, их формы и размеров, а также от расстояния между электродами:
Потенциальная кривая простейшего группового заземлителя
Потенциальная кривая простейшего группового заземлителя, состоящего из двух одинаковых полушаровых электродов, показана на рис. 2.9 жирной линией. Она получена сложением потенциальных кривых обоих электродов. Поскольку электроды одинаковы и находятся в одинаковых условиях, ток, стекающий в землю распределяется между ними поровну и, следовательно, их потенциальные кривые идентичны.
Рис. 2.9. Потенциальная кривая группового заземлителя, состоящего из двух одинаковых полушаровых электродов
Рассмотрим участок между электродами, т. е. кривые 1 и 2, которые в системе прямоугольных координат , x с ординатой, проходящей через центр левой полусферы (рис. 2.9), выражаются следующими уравнениями, В:
где 0 собственный потенциал полушарового заземлителя, определяемый но формуле (2.9), В; r радиус полусферы, м; s расстояние между центрами полусфер, м.
Искомое уравнение суммарной потенциальной кривой , В, на участке между заземлителями определяется как:
(2.16)
Наибольший потенциал на поверхности земли будет при наименьшем значении x, т.е. при x=r. Это потенциал каждого из двух полушаровых электродов, входящих в состав рассматриваемого группового заземлителя, или потенциал группового заземлителя, В:
(2.17)
Разделив (2.16) на (2.17), получим уравнение той же кривой, но выраженное через потенциал группового заземлителя, В:
(2.18)
Наименьший потенциал на поверхности земли между электродами будет в точке В, лежащей на средине отрезка s при x=s/2:
или
Из приведенных выражений видно, что с уменьшением s потенциал Ввозрастаетприближаясь к потенциалу группового заземлителянаименьшее значение s=2r). Одновременно возрастает и гр, приближаясь к 0 .
При большом значении s, например при s>=40м, Ва гр0.
Таким образом, с уменьшением расстояния между электродами группового заземлителя (начиная от 40 м) происходит выравнивание потенциала на поверхности земли. Подобный эффект наблюдается и при других групповых заземлителях, т.е. при иной форме электродов, большем числе их и любом взаимном размещении.