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

При стекании тока в землю, происходит резкое снижение потенциала заземлившейся токоведущей части до значения - fз(в), равного произведению тока, стекающего в землю - Iз(A), на сопротивление, которое ток встречает на своем пути -R3 * (oм) f3 = I3*R3.

Это явление используется как способ защиты от поражения током при случайном появлении напряжения на металлических нетоковедущих частях, которые с этой целью заземляют.

Но при этом возникают и отрицательные явления - появление потенциала на заземлителе, а также на поверхности грунта вокруг места отекания тока в землю.

Характер распределения потенциала на поверхности земли рассмотрим на примере стекания тока - I3(A) в землю через заземлитель - полушар радиусом r (M) .

Рис. - Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя

Для упрощения считаем, что земля в любой точке обладает одинаковым удельным сопротивлением - r (Ом ∙ м). В этом случае ток в земле будет растекаться по радиусам полушара и величина его будет уменьшаться по мере удаления от заземлителя по закону увеличения площади полусферы через которую проходит ток.

На расстоянии Х от центра полушара плотность тока (А/м2) будет равна:

Потенциал точки А, расположенный на расстоянии Х от центра заземлителя будет равен

f = 0 при Х =. Обычно область нулевого потенциала начинается на расстоянии 20 м от заземлителя.

Максимальный потенциал будет при Х = min, т.е. при Х = r ,

Решив совместно два уравнения (9.3) и (9.42), получим.

Из (9.4) тогда подставив в (9.3) это значение получим: Обозначив через К имеем: - т.е. получим уравнение равносторонней гиперболы. Следовательно, потенциал на поверхности земли вокруг заземлителя изменяется по закону гиперболы.

Напряжение шага или шаговое напряжение есть разность потенциалов fx и fx+a двух точек на поверхности земли в зоне растекания тока, находящиеся на расстоянии шага а = 0,8 м.

Напряжение шага при одиночном заземлителе.

Через тело человека в этом случае будет протекать ток:

Напряжение прикосновения характеризуется отрезком АВ и зависит от формы кривой и расстояния Х между человеком, касающимся к заземленному оборудованию и заземлителю. Чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше Unp, наоборот- при Х=20м, Unp = f3, наиболее опасно.

При Х = 0, т.е. человек стоит на заземлителе, Unp=0, т.е. это безопасный случай, хотя человек и находится под потенциалом f3. В остальных случаях Unp возрастает от 0 до f3.

Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе: 1 - потенциальная кривая; II - кривая, характеризующая изменение напряжения прикосновения Uпр при изменении расстояния от заземлителя x

Через тело человека в этом случае протекает ток:

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

Зона растекания тока - зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю.

Напряжение прикосновения - напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек

Так, например, если человек стоит на грунте и касается заземленного корпуса оказавшегося под напряжением, то напряжение прикосновения численно равно разности потенциалов корпуса и точек почвы, где находятся ноги человека.

Напряжение прикосновения увеличивается по мере удаления от места заземления и за пределами зоны растекания тока равно напряжению на корпусе оборудования относительно земли.