Проектирование системы измерения электрических параметров каналов звуковой частоты (стр. 18 из 22)
Для постоянных заземляющих устройств в качестве искусственных заземлителей используют стальные (газопроводные) трубы диаметром 40-60 мм или стержни из уголковой стали, забиваемые вертикально в грунт. Если вместо труб используют заземлители из уголковой стали, то для расчетов применяют так называемый эквивалентный диаметр dэ = 0,95 * b, где b - ширина стороны уголка.
Наиболее часто при устройстве искусственного заземления применяют вертикальные заземлители, которые забивают на расстоянии h = 0,5 - 0,8 м от поверхности земли. На рис. 4.2.3.1 приведена схема установки в земле вертикального одиночного трубчатого заземлителя.
При таком расположении заземлителей удается в течение всего года иметь наиболее устойчивое значение сопротивления заземляющего устройства, чем, например, при расположении в горизонтальном направлении заземлителей.
Диаметр трубы и глубину ее забивки выбирают в зависимости от характера грунта, руководствуясь экономическими соображениями. Влияние длины и глубины цилиндрического заземлителя показано на рис. 4.2.3.2 (грунт песчаный 50%-ной влажности).
Влияние диаметра заземлителя на сопротивление растеканию тока меньше, чем влияние, оказываемое глубиной забивки.
Повышающий коэффициент kп - это коэффициент, учитывающий глубину забивки одиночных заземлителей и влажность грунта, в среднем он может быть принят как kп = 1,5.
По удельному сопротивлению грунта
и повышающему коэффициенту kп находится расчетное удельное сопротивление грунта расч = kп × , Ом×см.Сопротивление растеканию одиночного заземлителя можно вычислить по формуле
R1 =
где
расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом×см; l, d - длина и диаметр трубы одиночного заземлителя, см; t = l/2 + h, см (см. рис. 4.2.3.3); h - глубина заложения трубы.Приближенное число заземлителей n' = R1 / Rдоп, где Rдоп - нормируемое значение заземляющего устройства.
При определении фактического сопротивления растеканию тока для соединительной полосы между одиночными заземлителями необходимо учитывать коэффициент использования полосы
п.с., так как между соединительной полосой и трубами происходит взаимное экранирование.Одиночные заземлители в групповом заземлителе могут быть расположены в ряд (рис. 4.2.3.3,а) или по контуру, как показано на рис. 4.2.3.3,б.
Коэффициенты использования
тр вертикальных стержневых заземлителей, расположенных в ряд или по контуру, можно определить из табл. 4.2.3.2.Таблица 4.2.3.2
Коэффициент использования
тр = f (n, a/l) | Число | Отношение расстояний между заземлителями к их длине (а/l) | |||||
| заземли- | Размещение заземлителей | |||||
| телей, | в ряд | по контуру | ||||
| шт. | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 |
| 2 | 0,85 | 0,91 | 0,94 | |||
| 4 | 0,73 | 0,83 | 0,89 | 0,69 | 0,78 | 0,85 |
| 6 | 0,65 | 0,77 | 0,85 | 0,61 | 0,73 | 0,80 |
| 10 | 0,59 | 0,74 | 0,81 | 0,55 | 0,68 | 0,76 |
| 20 | 0,48 | 0,67 | 0,76 | 0,42 | 0,63 | 0,71 |
| 40 | 0,41 | 0,58 | 0,66 | |||
| 60 | 0,35 | 0,55 | 0,64 | |||
| 100 | 0,30 | 0,52 | 0,62 | |||
В табл. 4.2.3.3 приведены значения коэффициентов использования
п полос связи горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные стержневые заземлители.Таблица 4.2.3.3
Коэффициент использования
п | Отношение расстояний | Число стержневых заземлителей n, шт. | |||||||||||
| Между | 2 | 4 | 6 | 10 | 20 | 40 | 60 | 100 | ||||
| заземлителями к их длине | Заземлители размещены в ряд | |||||||||||
| 1 | 0,85 | 0,77 | 0,72 | 0,62 | 0,42 | |||||||
| 2 | 0,94 | 0,89 | 0,84 | 0,75 | 0,56 | |||||||
| 3 | 0,96 | 0,92 | 0,88 | 0,82 | 0,68 | |||||||
| Заземлители размещены по контуру | ||||||||||||
| 1 | 0,45 | 0,40 | 0,34 | 0,27 | 0,22 | 0,20 | 0,19 | |||||
| 2 | 0,55 | 0,48 | 0,40 | 0,32 | 0,29 | 0,27 | 0,23 | |||||
| 3 | 0,70 | 0,64 | 0,56 | 0,45 | 0,39 | 0,36 | 0,33 | |||||
Для нахождения коэффициентов использования труб предварительно задаются расположением труб в групповом заземлении (в ряд или по контуру), а далее принимают расстояние между трубами. При небольшом количестве труб (менее пяти) они располагаются в ряд, при большом - по контуру. Расстояние между трубами выбирают из соотношения 1
а 3.По приближенному числу заземлителей n' по табл. 4.2.3.3 определяют коэффициент использования труб. После этого находим число труб n = n'/
тр с учетом найденного коэффициента использования n = n'/ тр. Затем уточняем коэффициент использования труб с учетом найденного количества труб n и определяем сопротивление растеканию тока труб группового заземлителя:Rтр =
где a - расстояние между заземлителями.
Сопротивление растеканию тока одиночной полосы связи (рис. 4.7) Rо.п. (в Омах) определяется по формуле
Rо.п. =
lп = 1,05×а×n, где lп - длина полосы связи, см; h - расстояние от поверхности земли до полосы связи, см; b - ширина полосы связи, см.
Сечение полосы связи должно быть не менее 100-120 мм2, из этих соображений выбирается ее толщина и ширина.
В табл. 4.2.3.1 определяем коэффициент использования полосы связи
п и вычисляем сопротивление растеканию тока полосы связи Rп с учетом найденного коэффициента использования Rп = Rо.п./ п, Ом.Общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства
Rз =
должно быть не более установленной нормы, в противном случае увеличивается число заземлителей и расчет повторяется.
Произведем расчет для нашего случая:
Исходные данные:
- заземлители размещены по контуру в два ряда;
- сопротивление заземляющего устройства Rз
4Ом;- размеры одиночного заземлителя (трубы) l = 2м; dнар = 5 см;
- расстояние между трубами а = 2 м; глубина заложения труб h = 0,8м;
- размер соединительной полосы связи 25×4 мм;
- грунт - суглинок; повышающий коэффициент kп = 1,5.
Расчет:
1) Определяется расчетное сопротивление грунта: для суглинка
=1,0×104 Ом×см. расч = × kп = 1,5*×1,0*104 =15000 Ом×см.2) Определяется сопротивление растеканию тока одиночного трубчатого вертикального заземлителя:
R1 =
==
Ом.3) Ориентировочное число заземлителей (труб) без учета коэффициента использования:
n’ =
4) По табл. 4.2.3.2 определяется коэффициент использования для трубы:
тр=0,68.5) Число труб в грунтовом заземлителе с учетом коэффициента использования:
n =
