Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения icon

Методические указания к выполнению лабораторной работы "Исследование одиночных заземлителей" для студентов всех специальностей и всех форм обучения


Скачать 150.19 Kb.
НазваниеМетодические указания к выполнению лабораторной работы "Исследование одиночных заземлителей" для студентов всех специальностей и всех форм обучения
Дата публикации19.09.2013
Размер150.19 Kb.
ТипМетодические указания


Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Брянская государственная инженерно-технологическая академия»


Кафедра «Рациональная экология и безопасность жизнедеятельности»


Утверждены научно-методическим

советом БГИТА

протокол №__ от __________2006 года


БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

"Исследование одиночных заземлителей"

для студентов всех специальностей и всех форм обучения.


Брянск 2006 год


УДК 621.3.053(072)


Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование одиночных заземлителей» для всех специальностей и форм обучения / Брянск. гос. инженерн. технол. акад. Сост. В.Н. Ярыгин, Р.В. Корытко, А.В. Ткачев, В.А. Полухина.- Брянск, 2006. – 9с.


Методические указания раскрывают содержание основных разделов курса, необходимых для его самостоятельного изучения и выполнения лабораторной работы с помощью рекомендуемой литературы.


Рецензент: доктор т.н., проф. Буглаев А.М.


Рекомендованы редакционно-издательской и методической комиссиями

инженерно-технологического факультета БГИТА.

Протокол № ____ от ______________ 2006 г.


Введение


Поражение человека электрическим током возможно лишь при замыкании электрической цепи через его тело или при соприкосновении человека к сети не менее чем в двух точках. Это происходит: при двухфазном включении в сеть; при однофазном включении в сеть или при контакте с токоведущими частями оборудовании, оказавшимися под напряжением из-за нарушения изоляции проводов; при напряжении шага.

Задачей исследования и расчета защитного заземления является устранения опасности поражения человека электрическим током в случае прикосновения к корпусу или к другим нетоковедущим частям электроустановок, оказавшихся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.


^ Лабораторная работа №8

Исследование одиночных заземлителей


Цель работы: Определить влияние геометрических размеров одиночных заземлителей на их сопротивление растеканию тока и ознакомиться с методом определения удельного объема сопротивления грунта.


^ 1 Краткие сведения


Заземлитель – это проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей. Заземлители бывают искусственные, предназначенные исключительно для целей загземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.

Для заземления оборудования используются естественные заземлители: железобетонные фундаменты, а также расположенные в земле металлические конструкции зданий и сооружений.

С помощью защитного заземления уменьшается напряжение на корпусе относительно земли до безопасного значения, следовательно, уменьшается и сила тока, протекающего через тело человека.

Каждый отдельный проводник, находящийся в контакте с землей, называется одиночным заземлителем или электродом. Если заземлитель состоит из нескольких электродов соединенных между собой параллельно, то он называется групповым заземлителем.

Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемое сопротивлением заземлителя растеканию тока или просто сопротивлением растеканию. Это сопротивление состоит из трех частей: сопротивление самого заземлителя, переходного сопротивления между заземлителем и грунтом, сопротивления грунта. Две первые части по сравнению с третьей весьма малы, поэтому под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление грунта растеканию тока.




Рисунок 1 - Типы одиночных заземлителей (электродов): а – стержневой вертикальный у поверхности земли;

б – стержневой вертикальный заглубленный;

в – полосовой горизонтальный.


Поскольку плотность тока в земле на расстоянии больше 20 м от заземлителя весьма мала, можно считать, что сопротивление растеканию оказывает лишь соответствующий объем земли: например, при одиночном полушаровом заземлителе эта полусфера радиусом 20 м. Однако при разных формах и размерах заземлителя сопротивление этого объема грунта различно.

Так, для стержневого электрода (труба), забитого в землю вертикально (в соответствии с рисунком 1 а) сопротивление растеканию может быть определено по следующей формуле:


, (1)


где l и d – длина и диаметр стержня, м

ρ – удельное объемное сопротивление грунта, Ом

Для наиболее часто применяемых электродов – вертикального стержневого, верхний конец которого заглублен в землю (в соответствии с рисунком 1 6), и горизонтального полосового, уложенного на некоторой глубине параллельно поверхности земли (в соответствии с рисунком 1 в) – сопротивление растеканию определяются по следующим формулам (Ом):


для вертикального , (2)


где t – заглубление электрода, т.е. расстояние от поверхности земли до середины электрода, м


для горизонтального , (3)


где l и b – длина и ширина полосы, м

t – заглубление полосы, м

Из уравнений (1), (2), и (3) видно, что сопротивление заземлителя растекания тока прямопропорционально удельному объемному сопротивлению грунта ρ, т.е. сопротивлению куба грунта с ребром 1 м. Удельное объемное сопротивление имеет размерность Ом*м.

Значение плотности земли колеблется в широких пределах – от десятков Ом*м до десятков тысяч Ом*м, так как оно зависит от многих факторов: влажности грунта, температуры, рода грунта, степени его уплотненности, а так же времени года. Абсолютно сухой грунт является плохим проводником тока. Малейшее увлажнение резко снижает его сопротивление. При низкой температуре – ниже нуля градусов – земля обладает очень большим сопротивлением. Грунты разного рода при одних и тех же условиях имеют разные объемные удельные сопротивления. Хорошо проводит ток глина, поэтому в глинистой почве качественное заземление выполнить легче, чем в других грунтах и заземление работает надежнее. Песок плохо проводит ток, так как удерживает влагу плохо и поэтому в песчаном грунте заземление работает плохо, т.е. сопротивление его может резко возрасти при незначительных изменениях погодных условий.

Уплотненность, т.е. утрамбованность грунта также влияет на его удельное объемное сопротивление: чем плотнее грунт, тем меньше сопротивление.

Времена года так же влияют на сопротивление грунта, поскольку атмосферные условия, изменяющиеся в течение года, изменяют содержание влаги в грунте, его температуру и т.д. Уменьшение удельного объемного сопротивления происходит в весенние и осенние месяцы года, когда дожди и тающий снег резко увеличивают содержание влаги в почве. Увеличение удельного сопротивления происходит зимой и летом: зимой – вследствие замерзания, а летом – вследствие испарения влаги.

Наибольшему влиянию атмосферных условий подвержены верхние слои земли, которые зимой промерзают, весной и осенью раньше других слоев насыщаются влагой, а летом раньше прогреваются и высыхают. Поэтому заземлители, глубоко погруженные в землю, например вертикальные стержневые, выполняют свою задачу лучше, чем горизонтальные полосовые, прокладываемые обычно вблизи поверхности земли.

При проектировании заземляющих устройств необходимо в качестве расчетного брать наибольшее возможное в течение года значение удельного объемного сопротивления грунта ρрасч, т.е. ориентироваться на худший случай. Однако в самое неблагоприятное время года производить измерения сопротивления земли на всегда возможно, ρрасч принимают равным произведению измеренного удельного объемного сопротивления ρизм на коэффициент сезонности φ, учитывающий возможное повышение ρизм за счет изменения погодных условий, т.е.





При этом ρизм получают при средней влажности грунта, когда ему предшествовало выпадение небольшого дождя, а коэффициент φ берется из таблицы (Б 1, приложения).

При проектировании заземляющего устройства необходимо знать удельное объемное сопротивление грунта в том месте, где будет сооружаться заземление. Пользоваться для этой цели данными справочника нельзя, так как в них приводятся ориентировочные значения ρ, которые могут отличаться от истинных в сотни раз.

Удельное объемное сопротивление грунта определяется в два этапа: вначале измеряется сопротивление растеканию Rрасч одиночного заземлителя, погруженного в землю на участке, где будет сооружаться заземление, и называемого в этом случае контрольным электродом, а потом, подставив Rизм в формулу для определения сопротивления растеканию данного электрода, вычисляется ρизм.

В качестве контрольных следует применять также электроды, которые будут использоваться при устройстве заземления. Обычно это стержневой электрод, забиваемый в землю вертикально, полосовой, прокладываемый параллельно поверхности земли и служащий для соединения между собой стержневых электродов.

Определять ρ грунта путем измерения сопротивления образца не разрешается, поскольку этот способ дает большую ошибку из-за неучета разнородности слоев почвы на разных глубинах и в разных местах и потому, что у извлеченного образца плотность грунта и структура обычно иные, чем в реальном грунте.


^ 2 Описание прибора для измерения сопротивления растеканию


Работа выполняется на участке земли, где размещены специальные заземлители или на стенде, на котором заземлители имитированы резисторами.

Для определения зависимости сопротивления растеканию одиночного вертикального стержневого заземлителя Rо.с. от его диаметра d и длины l предназначены забитые вертикально в землю два ряда металлических стержней круглого сечения или труб (в соответствии с рисунком 1): - первый ряд – 4 стержня одинаковой длины (2-2,5 м) диаметром 25, 30, 40, 50 мм;- второй ряд – 4 стержня одинакового диаметра (25-50 мм) длиной 1, 1,5, 2, 2,5 м.

Для определения расчетных удельных объемных сопротивлений грунта ρрасч.с. и ρрасч.г. используют одиночные заземлители – стержневой и горизонтальный полосовой (в соответствии с рисунком 1,2).

В качестве измерительного прибора используется измеритель заземления типа МС-08, схема которого приведена на рисунке 3. Основными частями этого измерителя являются: генератор постоянного тока 1 с ручным приводом; прерыватель тока 2 и выпрямитель 3, жестко закрепленные на валу генератора; магнитоэлектрический логометр 4; резистор 5.



Рисунок 1 - Размещение вертикальных одиночных заземлителей (электродов), предназначенных для определения зависимости сопротивления растеканию тока от диаметра и длины электрода:

а) электроды разного диаметра

б) электроды разной длины.

Рисунок 2 - Электроды, предназначенные для определения удельного объемного сопротивления грунта

А) вертикальный стержневой

Б) горизонтальный полосовой






При вращении генератора возникает постоянный ток, который прерывателем преобразуется в переменный (показан пунктиром на рис.3). Пройдя внешнюю цепь переменный ток преобразуется в постоянный (сплошные линии). Значение тока и падение напряжения в измеряемом сопротивлении определяют логометром, что и позволяет измерить значение искомого сопротивления.


Рисунок 3 - Схема прибора МС-08 для измерения заземления

Прибор имеет четыре зажима: два токовых, обозначенных буквами I1 и I2, через которые проходит ток внешней цепи Е1 и Е2, к которым приводится напряжение с измеряемого сопротивления.

Прибор МС-08 позволяет измерять сопротивления растеканию заземлителей, сопротивления проводников и других элементов электрических цепей, не содержащих индуктивностей и больших емкостей, например сопротивления контактов и т.п. Предел измерения прибора велик: от десятых долей Ома до 1000 Ом.


^ 3 Порядок проведения работы


А. Для определения зависимости сопротивления растеканию одиночного вертикального стержневого заземлителя RС.О. от его диаметра d и длины l.

1. Измерить с помощью измерителя МС-08 сопротивление растеканию RС.О. каждого из восьми одиночных стержневых заземлителей: четырех разного диаметра и четырех разной длины, при этом:

а) прибор установить возможно ближе к испытуемому заземлителю;

б) забить в землю на глубину не менее 0,5 м на расстоянии не ближе 20 м друг от друга и от испытуемых заземлителей два вспомогательных электрода – стальные стержни диаметром 25 50 мм: тоновый электрод (на рис. 2.4 обозначен буквой Т) и электрод-зонд (обозначенный буквой З).

в) зажим I1 прибора соединить с испытуемым электродом (на рис. 2.4 обозначен буквой Х), зажим I2 – с вспомогательным токовым, зажим Е1 – специальной перемычкой с зажимом I1, зажим Е2 – с зондом. В случае сопротивления проводника, соединяющего зажим I1 с испытуемым заземлителем, войдет в схему измерения, поэтому во избежание ошибки этот провод должен иметь сечение не менее 4-6 мм2 и длину не более двух метров. При большой длине провода, чтобы исключить его влияние на результаты измерения, следует снять перемычку между зажимами I1 и Е1 и соединить зажим Е1 с испытуемым заземлителем отдельным проводом;

г) произвести компенсацию внешних сопротивлений потенциальной цепи. Для этого переключатель на приборе МС-08 (служащий для выбора режима, так и для выбора пределов измерения) поставить в положение «Регулировка»;

д) вращая генератор со скоростью 120-135 оборотов в минуту, производить отчет измерений по шкале с учетом положения переключателя 2. Пользуюсь формулой (1), вычислить сопротивление растеканию RО.С. каждого из восьми электродов как функцию ρ, т.е. RО.С.=f(ρ) (поскольку удельное сопротивление грунта не известно).

3. Результаты измерений RО.С. и вычислений RО.С.=f(ρ) свести в таблицу (А 1, приложения).

4. Построить кривые зависимости R О.С.=f(d) RО.С.=f(l) по данным таблицы А 1 (четыре кривые). При этом сопротивление первого в группе заземлителя, как измеренное, так и вычисленное, принять за единицу.

^ Б. Для определения расчетного удельного сопротивления грунта.

1. Измерить с помощью измерителя МС-08 сопротивления растеканию одиночных заземлителей: одного вертикального стержневого RО.С. и одного горизонтального полосового RО.П. (каждого в отдельности – так, как указано выше).

2. Вычислить по формулам (2) и (3) значения измеренных удельных объемных сопротивлений грунта ρизм.с. и ρизм.п..

3. Руководствуясь таблицей Б 1 и указаниями преподавателя о климатической зоне местности, определить коэффициенты сезонности при вертикальном и горизонтальном заземлителях – φС и φП.

4. Вычислить по формуле (4) расчетные значения удельных сопротивлений грунта при вертикальном стержневом и горизонтальном полосовом заземлителях – ρрасч.с. и ρрасч.п..


4 Форма и содержание отчета


Отчет должен иметь:

1. Элементарную схему измерения сопротивлений растеканию тока заземлителей с помощью измерителя МС-08.

2. Результаты измерений и вычислений сопротивлений растеканию тока одиночных вертикальных стержневых заземлителей по п.1 (см. «Содержание работы»), сведенные в таблицу А 1.

3. График кривых зависимостей RО.С.=f(d) и RО.С.=f(l), построенных по данным таблицу А 1 (четыре кривые).

4. Выводы о влиянии диаметра и длины одиночных вертикальных стержневых заземлителей на их сопротивление растеканию тока и о целесообразных размерах таких заземлителей по экономическим соображениям.

5. Результаты измерения сопротивлений растеканию электродов – вертикального и горизонтального, необходимые для определения удельных объемных сопротивлений грунта.

6. Вычисление расчетных удельных объемных сопротивлений грунта при вертикальном и горизонтальном электродах в пояснение, для чего необходимо учитывать коэффициент сезонности и по каким условиям выбраны используемые при вычислении коэффициентов сезонности.

7. При выполнении лабораторной работы иллюстрационные материалы должны выполняться в графических редакторах (Corel Draw, КОМПАС-3D V7).


5 Заключение


Данные методические указания позволят ознакомиться с порядком нормирования и расчета сопротивлений растеканию тока в заземлителях, а также привить навыки работы с прибором для измерения сопротивления растеканию заземлителей, сопротивления проводников и других элементов электрических цепей.


^ Список рекомендуемой литературы


1 Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: учеб. для ву­зов / С.В. Белов и др.- М.: Высшая школа, 1999. – 448 с.

2 Щербаков А.С.   Охрана труда в лесной и деревообрабатывающей промышленности: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений / А. С. Щербаков, Л. И. Никитин, Н. Г. Бобков. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 429 с. - Библиогр.: 28 назв.

3. Долин П.А.   Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для электроэнергет. специальностей вузов / П. А. Долин. - М.: Энергия, 1979. - 407 с. - Библиогр.: 24 назв.


Приложение А

(обязательное)


Таблица А 1- Измеренные и вычисленные сопротивления растеканию одиночных вертикальных стержневых заземлителей


№ заземлителя

Диаметр, мм

Длина, м

Сопротивление растеканию RО.С., Ом

Измеренное

Вычисленное

Заземлители одинаковой длины

1

2

3

4

25

30

40

50

2

2

2

2







Заземлители одинакового диаметра

1

2

3

4

25

25

25

25

1,0

1,5

2,0

2,5









Приложение Б

(справочное)


Таблица Б 1 – Значение коэффициента сезонности φ


Характеристика климатической зоны и тип электрода

Климатические зоны РФ

1

2

3

4

^ Признаки климатических зон

Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С

от -20 до -15

от -14 до -10

от -10 до 0

от 0

до +5

Средняя многолетняя низшая температура (июль), °С

от +10

до +18

от +18 до +22

от +22 до +24

от +24 до +26

Среднегодовое количество осадков, см

около 40

около 50

около 50

30-50

Продолжительность промерзания воды, дней

190-170

150

100

0

^ Коэффициенты сезонности φ

Вертикальные электроды длиной 2-3 м при глубине заложения вершин 0,5-0,8 м.

1,8-2,0

1,5-1,8

1,4-1,6

1,2-1,4

Горизонтальные электроды при глубине заложения 0,8 м.

4,5-1,0

3,5-4,5

2,0-2,5

1,5-2,0


Содержание


Введение…………………………………………………………………….3

1 Краткие сведения…………………………………………………………3

2 Описание прибора для измерения сопротивления растеканию …6

3 Порядок выполнения работы…………………………………………….8

4 Форма и содержание отчета…………………….………………………..9

Заключение…………………………….…………….………………………9

Список рекомендуемой литературы………………….…………………...10

Приложение А………………………………………………………………10

Приложение Б………………………………………………………………10





Похожие:

Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы "Исследование одиночных заземлителей" для студентов всех специальностей и всех форм обучения
Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование одиночных заземлителей» для...
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы №4 «Исследование запыленности воздуха» для студентов всех специальностей и всех форм обучения
Безопасность жизнедеятельности: метод указания к выполнению лабораторной работы «Исследование запыленности» для всех специальностей...
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы "Исследование естественного освещения в рабочих помещениях" для студентов всех специальностей и всех форм обучения
Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование естественного освещения в рабочих...
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы №3 «Исследование искусственного освещения в рабочих помещениях», для студентов всех специальностей всех форм обучения
Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование искусственного освещения в рабочих помещениях» для всех специальностей...
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование метеорологических условий производственной среды», для студентов всех направлений всех форм обучения
Безопасность жизнедеятельности. Методические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование метеорологических условий производственной...
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы «Исследование вибрации работающих механизмов с помощью вибрографа» для студентов всех специальностей
Деятельности: метод указания к выполнению лабораторной работы «Исследование вибрации работающих механизмов с помощью вибрографа»...
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Организация международного туризма» для студентов специальности
Методические указания предназначены для студентов специальности 080102 «Мировая экономика» всех форм обучения
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности
Методические указания предназначены для студентов специальности "Финансы" всех форм обучения
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические указания к проведению лабораторных работ с элементами нирс для студентов всех специальностей
Техническая термодинамика: методические указания к проведению лабораторных работ с элементами нирс для студентов всех специальностей...
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы для студентов всех форм обучения по направлению 080100. 62 «Экономика»
Методические рекомендации по выполнению выпускных квалификационных работ
Методические указания к выполнению лабораторной работы \"Исследование одиночных заземлителей\" для студентов всех специальностей и всех форм обучения iconМетодические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине «основы аудита» для студентов специальности 080105 «Финансы и кредит» всех форм обучения
Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы аудита» для студентов специальности 080105 «Финансы...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы