ДАРА ЖЕРЛЕНДІРГІШТЕРДІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА КЕДЕРГІСІ МЕН ПОТЕНЦИАЛЫ

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 19 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық Университеті

Еңбек және тіршілік қауіпсіздігі кафедрасы

Зертханалық жұмыс №7

Тақырыбы: Жерлендіру құрылғылардың көрсеткіштерін зерттеу және есептеу

Оқытушы_______________
ғыл. атағы
_______________________
_______________2006 ж
Студент________________
Мамандығы_____________
Тобы___________________

Алматы 2006
Жұмыстың мақсаты: студенттерді қорғайтын жерлендірудің тағайындалуымен,
құрылғысымен және қолдану аймағымен таныстыру, сонымен қатар көрсеткіштерді
өлшеуге және жерлендіргіш құрылғылардың есептеулерін орындауды үйрету.

1 ҚОРҒАЙТЫН ЖЕРЛЕНДІРУ

Қорғайтын жерлендіру – электр тогынан болатын зақымданудан қорғайтын
негізгі ертеден келе жатқан кең қолданылатын шара.
Қорғайтын жерлендіру дегеніміз кернеулі болу мүмкін ток өткізгіш
құрылымдарын жермен қосатын және олардың потенциалын төмендете алатын
арнайы құрылғы.
Жермен байланысы жоқ қорапта қысқа тұйықталу болған кезінде (мысалы,
электрқозғалтқыштың оңашалау орамы зақымдалған кезде), қораптың потенциалы
жерге қатысты фазалық шамаға жетеді, ал қос тұйықталу кезінде – желінің
сызықтық кернеуінің шамасына жетеді.
Егер дәл сол жағдайларда қорап жерлендірілген болса, онда оның
потенциалы жерлендіргіштің потенциалына дейін төмендейді, соған байланысты
жанасу кернеуі қауіпсіз шамаға дейін төмендеуі мүмкін.
Одан басқа, жерлендіру бар болған кезде, кедергілі қорапты ұстаған
адам жер мен қорап арасындағы тізбекке параллель қосылады. Егер бұл
жағдайда жерлендіру ағып таралу тогының кедергісі адам денесінің
кедергісінен кіші болса, онда жерлендіру тогының негізгі бөлігі жер арқылы
өтеді, ал дене арқылы өтетін ток шамасы аз болады және зақымдану бұл кезде
болмайды.
Сонымен, қорғайтын жерлендіргіш қысқа тұйықталу кезінде адам,
қорғалатын құрылғының қорабын ұстаған кезде, адамның денесі арқылы өміріне
немесе денсаулығына қауіпті болатын ток шамасының өтуін болдырмайтындай,
жер мен қорғалатын құрылғының қорабы арасында, жеткілікті аз кедергімен
электрлік байланысты құру үшін қажет.
Жерлендіру құрылғыларының максималды мүмкін болатын кедергілерінің
шамалары 1-кестеде келтірілген.

1-кесте. Жерлендіру құрылғыларының максималды мүмкін болатын
кедергілері.

Қондырғының сипаттамасы Жердің өте азЕскерту
өткізгіштік
кезеңіндегі
ең жоғарғы
мүм-кін
болатын
кедергі (Ом)
500 А-ден көп қысқа тұйықталу 0,5 Жасанды жерлендіру
тогы бар 1000 В-тан жоғары табиғи құрылғысының кедергісі 1
кернеулі электроқондырғылар жерлендірудіңОм-нан көп емес
ескерілуімен
500 А және одан төмен болатын 125 Бір уақытта 1000 В-тан
қысқа тұйықталу тогы бар 1000 J төмен кернеулі
В-тан жоғары кернеулі электроқондырғылар үшін
электроқондырғылар қолданылатын, жерлендіру
құрылғысы үшін
500 А және одан төмен болатын 250 1000 В-тан жоғары кернеулі
қысқа тұйықталу тогы бар 1000 J электроқондырғылар үшін
В-тан жоғары кернеулі ғана қолданылатын,
электроқондырғылар жерлендіру құрылғысы үшін
Бөлек тұратын найзағай қайтарғыш25
100 кВт және одан аз қуатты
генераторлар мен
трансформаторлардан басқа 4
кернеуі 1000 В дейінгі
электроқондырғылар
Қосынды қуаты 100 кВт және одан 10 Бейтарап жерлендірудің
аз болатын генераторлар мен кедергісі 10 Ом болғанда,
трансформаторлар саны 3-тен кем емес, әрбір
қайта жерлендірілетін
құрылғылардың нөлдік
сымының кедергісі 30
Ом-нан көп емес
Саңырау бейтарап жерлендіруі бар10 Бейтарап жерлендірудің
кернеуі 1000 В кедергісі 10 Ом болғанда,
электроқондырғылар саны 3-тен кем емес, әрбір
қайта жерлендірілетін
құрылғылардың нөлдік
сымының кедергісі 30
Ом-нан көп емес

Өндірісте электроқозғалтқыштарды, пештер мен агрегеттардың металл
жабындыларын, цех ғимаратының металл құрылымдарын, кран астылық жолдарды
және т.б, басқаша айтқанда, кернеулі болып, электр тогын өткізе алатын
құрал-жабдықтардың бәрін жерлендіру керек.
Жерлендіргіш құрылғылардың жүкпен қосылуы жерлендіргіштер мен
жерлендіргіш өткізгіштер арқылы жүзеге асады.
Жерлендіргіштер – бұл болат өткізгіш-электродтар: белгілі бір
тәртіппен салынатын жолақтар, түтіктер, бұрыштар, құбырлар. Жерлендіргіш
өткізгіштер жерлендіргіш құрылғыларды жерлендіргіштермен электрлі қосады.
Жерлендіргіштердің механикалық тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін электр
құрылғыларын орнату ережелеріне (ЭҚОЕ) сәйкес электродтардың өлшемі 2-
кестеде келтірілген мәндерден кем болмауы керек.

2- кесте. Жерлендіргіш-электродтардың минимал өлшемі.

Электрод Минималды өлшем
Дөңгелек Диаметрі 10 мм
Цинкталған дөңгелек Диаметрі 6 мм
Тікбұрышты Қимасы 48 мм2, қалыңдығы 4 мм
Бұрыштық болат қалыңдығы 4 мм
Су өткізгіш құбыры Қабырғалар қалыңдығы 3,5 мм

Жерлендірудің контурлық түрі көп тараған. Сонымен бірге ғимараттың
периметрі бойынша ұрада 0,7-1 м тереңдікте шыбықтан немесе тілім-жолақтан
орындалған көлденең электрод салынады. Көлденең электродқа бір бірінен
белгілі бір арақашықтықта құбырлардан, шыбықтардан немесе тілім-жолақтардан
орындалған тік электродтарды дәнекерлейді. Тік электродқа бір бірінен
белгілі бір арақашықтықта жерге 2-3 м, кейде 15 м –ге дейін кіретін
құбырлардан, шыбықтардан немесе бұрыштық болаттан орындалған тік
электродтарды дәнекерлейді. Осылай жасалған топтық жерлендіргішті
жерлендіргіш өткізгіштерімен сәйкес жабдықтар біріктіреді.
Шығарылатын жерлендіруді цех астындағы жердің қажетті
электрөткізгіштігі болмаған жағдайда орнатады. Бұл жағдайда жерлендіргіштер
цехтан тыс, қорғау жерлендіргішінің талап етілген ЭҚОЕ кедергісі қамтамасыз
етілетін, жерде орналастырылады.
Жерлендіргіш құрылғысы ЭҚОЕ, ҚНжЕ талаптар жобасына және монтаждық
ұйымдардың нұсқамаларына сәйкес құрылады.
Қорғау жерлендіргіші электрқауіпсіздікті қамтамасыз ету шарасы
ретінде кернеуі 1000 В-қа дейінгі үшфазалық үшөткізгіштік желілермен,
оқшауланған бейтараппен және
кернеуі 1000 В-тан жоғары кез келген желілермен бірігіп қолданылады, бірақ
соңғы жағдайда потенциалдардың түзетілуі міндетті түрде болуы керек (1-
сурет).

1-сурет. Қорғау жерлендіруінің желідегі оқшауланған бейтараппен сұлбасы.
1- электрқозғалтқыш; 2 - жерлендіргіш; I, II, III - сымдар.

Кернеуі 1000 В-қа дейінгі жерлендірілген бейтарабы бар желілерде
жерлендіру жеке қорғау шарасы ретінде электрқауіпсіздікті қамтамасыз
етпейді. Бірақ ол нөлдеумен бірге қолданылады және қауіпсіздіктің шарттарын
жақсартады (2-сурет).

2-сурет. Қорғау жерлендіруінің желідегі жерлендірілген бейтараппен сұлбасы.
1- электрқозғалтқыш; 2- жерлендіргіш; 3- бейтараптың жерлендіргіші; I, II,
III, 0 - фазалық және нөлдік сымдар.

2 ДАРА ЖЕРЛЕНДІРГІШТЕРДІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА КЕДЕРГІСІ МЕН ПОТЕНЦИАЛЫ

Электр тогы жерлендіргіш арқылы жерге аққан кезде жерлендіргіштің
өзінде, сонымен қатар жерлендіргішпен қатынастағы металдық бөлшектерде және
токтың жерге ағатын орнының төңірегіндегі жердің үстінде потенциал пайда
болады. Бұл потенциал жерлендірудің жоғарғы жағында максимумға жетеді және
токтың ағып таралу орнынан 20 м қашықтықта нөлге тең десе де болады.
Жерге ағатын ток, жерлендіру өткізгіштерінің кедергісінен,
жерлендіргіштің өзінің кедергісінен, жерлендіргіш пен жердің арасындағы
өтпелі кедергіден, жердің кедергісінен құралатын кедергіні қабылдайды.
Алғашқы үшеуінің мәні төртіншіге қарағанда әлдеқайда аз және тәжірибелік
есептеулерде ескерілмейді. Жерлендіргіш құрылғысының токтың ағып таралуына
кедергісі немесе жәй ағып таралу кедергісі жердің токтың ағып таралуына
кедергісі деп аталады. Ол қорғау жерлендіргіші үшін пішімдерінен,
өлшемдерінен және орналасуынан тәуелді болатын дара жерлендіргіштердің
кедергілерінен құралады.
Жер бетіндегі нүктелік жерлендіруден х қашықтықта орналасқан, қандай
да бір нүктенің потенциалы х-тен шексіздікке дейін аралықта жердің
кернеуінің құлауына тең, яғни

Жерлендіргіштің бетіне тиісті аймақтан бастап, барлық жер
жерлендіргіштен ағатын токқа кедергі көрсететіндіктен жерлендіргіштің
токтың ағып таралуына кедергісі

мұнда ( - жердің бетіндегі нүктенің потенциалы; dU - жердің
элементарлық аймағында кернеудің құлауы; J - ағып таралу тогы; R -
жерлендіргіштің кедергісі; ( - жердің меншікті кедергісі; S(x) - ток ағып
таралуы өтетін бет.

3 ЖЕР БЕТІНДЕГІ ЖАРТЫШАРЛЫ ЖЕРЛЕНДІРГІШТІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА КЕДЕРГІСІ

Жерлендіргіш жерге кіріп тұратын және жер бетіне шығып тұратын
жартышар түрінде болады (3 - сурет).

3-сурет. Жер бетіндегі жартышарлы жерлендіргіштің ағып таралуға
кедергісін есептеу сұлбасы.

Ағып таралу беті радиусы х болатын жартысфера болып табылады және ол
мынаған тең:

Жер бетіндегі потенциал келесі заң бойынша өзгереді:

Ағып таралуға кедергі төмендегіге тең:

4 ЖЕР БЕТІНДЕГІ ӨЗЕКТІ ТІК ЖЕРЛЕНДІРГІШТІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА КЕДЕРГІСІ

Жерлендіргіш ұзындығы L болатын, диаметрі ұзындығымен салыстырғанда
ескерілмейтін аз, жерге тігінен ендірілген және жер бетіне шығып тұратын
өзек түрінде болады (4 - сурет).

4 –сурет. Жер бетіндегі өзекті тік жерлендіргіштің ағып таралуға кедергісін
есептеу сұлбасы.

Ағып таралу беті, құрама ұзындығы теңбүйірлі гиперболаның заңымен
өзгеретін, радиусі х цилиндр түрінде болады. Бұл бет мынаған тең:

Жер бетіндегі потенциал келесі байланыспен сипатталады:

Токтың ағып таралуына кедергі:

5 ЖЕР БЕТІНДЕГІ ӨЗЕКТІ КӨЛДЕНЕҢ ЖЕРЛЕНДІРГІШТІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА
КЕДЕРГІСІ

Жерлендіргіш ұзындығы L болатын, диаметрі ұзындығымен салыстырғанда
ескерілмейтін аз, жерге көлденеңінен ендірілген және жер бетіне шығып
тұратын өзек түрінде болады (5 - сурет).

5-сурет. Жер бетіндегі өзекті көлденең жерлендіргіштің ағып таралуға
кедергісін есептеу сұлбасы.

Ағып таралу беті, құрамалар ұзындығы теңбүйірлі гиперболаның заңымен
өзгеретін, радиусы х екі жарты цилиндр түрінде болады. Бұл бет мынаған
тең:

Жер бетіндегі потенциал:

Токтың ағып таралуына кедергі:

6 ЖЕРГЕ ЕНДІРІЛГЕН ӨЗЕКТІ ТІК ЖЕРЛЕНДІРГІШТІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА КЕДЕРГІСІ

Жерлендіргіш ұзындығы L болатын, диаметрі ұзындығымен салыстырғанда
ескерілмейтін аз, ортасына дейін t тереңдікке жерге тігінен ендірілген
өзек түрінде болады (6- сурет).

6 –сурет. Жерге ендірілген өзекті тік жерлендіргіштің ағып таралуға
кедергісін есептеу сұлбасы.

Бастапқыда, ағып таралу беті құрамалар ұзындығы 2t-ға жеткенге дейін
ұзындығы теңбүйірлі гипербола заңына сәйкес өзгеретін, радиусы х екі
цилиндр түрінде болады, одан соң бір цилиндр түріне өзгереді. Сол беттер
сәйкесінше төмендегідей:

Жер бетіндегі потенциал:

Токтың ағып таралуына кедергі:

7 ЖЕРГЕ ЕНДІРІЛГЕН ӨЗЕКТІ КӨЛДЕНЕҢ ЖЕРЛЕНДІРГІШТІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА
КЕДЕРГІСІ

Жерлендіргіш ұзындығы L болатын, диаметрі ұзындығымен салыстырғанда
ескерілмейтін аз, осіне дейін t тереңдікке жерге тігінен ендірілген өзек
түрінде болады
(7- сурет ).

7- сурет. Жерге ендірілген өзекті көлденең жерлендіргіштің ағып таралуға
кедергісін есептеу сұлбасы.

Бастапқыда, ағып таралу беті радиус ұзындығы 2t-ға жеткенге дейін
құрамалар ұзындығы теңбүйірлі гипербола заңына сәйкес өзгеретін, радиусы х
екі цилиндр түрінде болады, одан соң сондай бір жерлендіргіш түріне
өзгереді.
Сол беттер сәйкесінше төмендегідей:

Жер бетіндегі потенциал:

Токтың ағып таралуына кедергі:

8 ЖЕРГЕ ЕНДІРІЛГЕН ПЛАСТИНАЛЫҚ ТІК ЖЕРЛЕНДІРГІШТІҢ АҒЫП ТАРАЛУҒА
КЕДЕРГІСІ

Жерлендіргіш, ортасына дейін t тереңдікке жерге тігінен
ендірілген, r радиусты шеңбермен тең шамалы, F ауданды жазық пластина
түрінде болады (8 - сурет ).

8 – сурет. Жерге ендірілген пластиналық тік жерлендіргіштің ағып таралуға
кедергісін есептеу сұлбасы.
Бастапқыда, ағып таралу беті құрамалар ұзындығы 2t-ға жеткенге дейін
ұзындығы теңбүйірлі гипербола заңына сәйкес өзгеретін, радиусы х екі
цилиндр түрінде болады, одан соң бір цилиндр түріне өзгереді.
Сол беттер сәйкесінше төмендегідей:

Жер бетіндегі потенциал:

Токтың ағып таралуына кедергі:

Дара, кең таралған жерлендіргіштердің ағып таралуға кедергісін
анықтайтын есептеу формулалар 3 - кестеде келтірілген.

3- кесте. Токтың ағып таралуына кедергілерді есептеу формулалары

Жерлендіргіш Есептеу формуласы
Жердің бетіндегі өзекті тік
Жерге ендірілген өзектік тік
Жердің бетіндегі өзекті көлденең
Жерге ендірілген өзектік көлденең

9 ЖЕРДІҢ ЭЛЕКТРЛІК КЕДЕРГІСІ

Токтың ағып таралуына жерлендіргіштердің кедергілерін есептейтін
формулаларға жердің меншікті кедергісі кіреді. Бұл қабырғалар өлшемі 1 м
болатын жер кубының қарама-қарсы жазықтықтарының арасындағы электрлік
кедергі. Меншікті кедергіні Ом.м немесе Ом.см –мен өлшейді. Неғұрлым ол
кедергі мәні кіші болса, жерлендіргішті орналастыру жағдайлары соғұрлым
жағымды болады.
Түрлі жердің 10-20% ылғалдылықтағы меншікті кедергілерінің шамалас
мәндері 4 – кестеде көрсетілген .

4- кесте. Жердің шамалас меншікті кедергілері.

Жердің түрлері Меншікті кедергі, Ом.м
Құм 400-1000 және артық
Құмдық 150-400
Саздық 40-150
Саз 8-70
Бақшалық жер 40
Қара топырақ 10-50
Шымтезек 20
Тасты саз (50% қатынаста) 100
Әксаз, әктас 1000-2000
Қойтастары бар ірі түйірлі құм 1000-2000
Жартастар, қойтастар 2000-4000

Зениттік жерлендіргішті жобалағанда жердің шамалас емес, нақты мәнін
білу қажет. Ол жерлендіру тұрғызылатын жерде өлшеулерді жүргізу арқылы
анықталады.
Жердің қасиеттері оның қалып-күйі, ылғалдылығы, температурасына, т.б.
байланысты өзгеруі мүмкін, сол себепті жердің меншікті кедергісі әртүрлі
жыл мезгілінде, құрғауына, сулануына немесе жердің қатуына байланысты
әртүрлі мәндерді қабылдауы мүмкін, сонымен қатар өлшеу кезеңіндегі жердің
қалып-күйіне байланысты.
Бұл факторлар жыл мезгілінің коэффиценттерімен және жердің кез келген
ылғалдылығы мен кез келген уақыт мезгілінде қорғау жерлендіруінің кедергісі
нормативті сақталуы үшін, жердің меншікті кедергісін өлшеу кезеңінде жердің
күйіне түзетулер енгізетін коэффиценттермен ескеріледі.
Жердің 10-20% ылғалдылығындағы түрлі климаттық белдеулерде тік және
көлденең электродтардың мезгілдік коэффиценттерінің мәні 5-кестеде
келтірілген.

5 - кесте. Климаттық белдеулердің белгілері мен мезгілдік
коэффиценттердің мәні

Климаттық белдеудің сипаттамасы ТМД елдеріндегі климаттық белдеу
және электродтың түрі
I II III IV
Климаттық белгілері
орташа көпжылдық температура:
    төменгі (қаңтар), 0С -15 -20 0. -10 0. +15
    жоғарғы (шілде), 0С +16. +18+18. +22 +22. +24 +24. +26
судың қатуының ұзақтығы (күн) 100-190 150 дейін100 дейін0
Мезгілдік коэффицент
тік электрод:
    ұзындығы 3 м –ге дейін 1,65 1,45 1,30 1,10
    ұзындығы 5 м –ге дейін 1,35 1,25 1,15 1,10
көлденең электрод:
    ұзындығы 10 м-ге дейін 5,5 3,5 2,5 1,5
    ұзындығы 50 м-ге дейін 4,5 3,0 2,0 1,4

Өлшеу кезіндегі жердің күйін ескеретін коэффиценттер 6-кестеде
келтірілген.

6 - кесте. Жердің меншікті кедергісін өлшеу кезеңіндегі жердің күйін
есептейтін коэффициенттер

Электрод К1 К2 К3
Тік:
    ұзындығы 3 м –ге дейін 1,15 1 0,92
    ұзындығы 5 м –ге дейін 1,10 1 0,95
Көлденең:
    ұзындығы 10 м-ге дейін 1,7 1 0,75
    ұзындығы 50 м-ге дейін 1,6 1 0,80

К1 коэффициенті егер жер ылғалды болса және жауын-шашын мөлшерінің көп
көлемде түсуіне байланысты өлшеулер жүргізілсе қолданылады;
К2 коэффициенті егер жер қалыпты ылғалдылықты болса және жауын-шашын
мөлшері аз көлемде түсуіне байланысты өлшеулер жүргізілсе қолданылады;
К3 коэффициенті егер жер құрғақ, жауын-шашын мөлшері нормадан төмен
болса қолданылады.
Сонымен, жердің меншікті есептік кедергісі төмендегідей:

мұнда, - жердің есептік кедергісі; (өлш– жердің өлшенген
кедергісі; Kм – мезілдік коэффицент; Kж - өлшеу кезіндегі жердің күйін
ескеретін коэффицент.

10 ТОПТЫҚ ЖЕРЛЕНДІРГІШТІҢ ТОКТЫҢ АҒЫП ТАРАЛУЫНА КЕДЕРГІСІ

Тік және көлденең электрод- өзектерінен тұратын, топтық
жерлендіргіштің өткізгіштігі көлденең электод пен белгілі бір мөлшердегі
параллель қосылған тік электродтың өткізгіштіктерінің қосындысынан шығады,
сонымен қатар олардың электрлік өрістері бір бірінің әрекеттерін экрандауы
мүмкін. Экрандау коэффицентінің осы әсерлерін ескере отырып, топтық
жерлендіргіштің өткізгіштігін келесі теңдікпен көрсетуге болады:

мұнда, Rтоп – топтық жерлендіргіштің кедергісі; Rк, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.