Конструкция заземлителя

Устройство заземляющего устройства (ЗУ) определяется удельным сопротивлением грунта и геометрическими размерами заземлителя.

ЗУ, состоящее из одиночного заземлителя, имеет значительное сопротивление и неблагоприятный характер распределения напряженности электрического поля в зоне растекания тока короткого замыкания. Поэтому ЗУ состоит из нескольких заземлителей. При этом общее сопротивление ЗУ снижается и определяется по формуле

где R_оз – сопротивление одиночного заземлителя, Ом;

п – число заземлителей;

η – коэффициент использования заземлителей, определяемый по графикам и таблицам в зависимости от конструкции ЗУ.

При расчете ЗУ необходимо знать удельное сопротивление грунта в том месте, где будет проходить заземляющая линия и где заложены зазем-лители. На нефтяных промыслах, например, грунт может оказаться пропитанным нефтью, в результате чего его удельное сопротивление резко возрастает, и необходимое сопротивление ЗУ 4... 10 Ом получить трудно. В таких случаях забивают заземлители в более глубокие слои грунта, не пропитанные нефтью или относят их в другое более отдаленное место. Аналогичные меры применяют в районах со скалистым грунтом, в районах вечной мерзлоты и т.п.

При сооружении ЗУ необходимо максимально использовать имеющиеся естественные заземлители: металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле; обсадные труды; водопроводные и другие металлические трубопроводы (кроме трубопроводов горючих жидкостей, горячей воды, а также горючих или взрывчатых газов и т.д.).

В качестве искусственных заземлителей рекомендуется применять вертикальные стальные трубы либо горизонтально проложенные стальные полосы. Стальные трубы диаметром 38...50 мм, длиной 2...3 м и толщиной стенок не менее 3,5 мм забивают в землю на глубину от поверхности земли до верхнего конца трубы 0,5...0,8 м. Для уменьшения взаимного экранирования труб их следует располагать на расстоянии друг от друга не менее одной длины трубы. Вместо труб допускается использовать круглую сталь диаметром не менее 25 мм или уголковую сталь 20x30x3 мм.

Для создания полосовых заземлителей применяют стальные полосы шириной 20...40 мм и толщиной не менее 4 мм, укладываемые в траншеи глубиной 0,5...0,8 м. Такие же полосы применяют для соединения друг с другом трубчатых заземлителей. Полосы соединяют между собой и с трубами заземлителей сваркой.

Каждый заземляемый элемент установки присоединяют к ЗУ или заземляющей магистрали при помощи отдельного ответвления.

Последовательное включение в заземляющий провод нескольких заземляемых участков не допускается, т.к. при таком соединении в случае обрыва заземляющего ответвления все заземляемые участки окажутся не-заземленными.

Площадь сечения заземляющих проводников должна удовлетворять требованиям Правил устройства электроустановок (обычно не менее 24 мм²).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. Учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 1999. – 542с.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Высшая школа, 2000.

3. Кузовкин В.А. Теоретическая электротехника: Учебник. – М.: Университетская книга, Логос, 2005. – 480 с: ил.

4. Мурзин Ю.М., Волков Ю.И. Электротехника: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2007.

5. Электротехника и электроника / Под ред. В.Г. Герасимова (в 3-х томах). – М.: Энергоатомиздат, 1996-1998, том 1.

6. Электротехника: Учебное пособие для вузов. – В 3-х книгах. Книга 1. Теория электрических и магнитных цепей. Электрические измерения / Под ред. П.А. Бутырина. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003.

7. Электротехника: Учебное пособие для вузов. – В 3-х книгах. Книга 2. Электрические машины. Промышленная электроника. Теория автоматического управления / Под ред. П.А. Бутырина. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004.

8. Электротехника: Учебное пособие для вузов. – В 3-х книгах. Книга 3. Электроприводы. Электроснабжение / Под ред. П.А. Бутырина. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Основные понятия и определения…………………………………………..4

1.1 Общие сведения……………………………………………………….…4

1.2 Резистивные элементы…………………………………………………..5

1.3 Индуктивный и емкостный элементы………………………………….8

1.4 Источники постоянного напряжения…………………………………..9

2 Электрические цепи постоянного тока……………………………………10

2.1 Общие сведения………………………………………………................10

2.2 Законы Киргофа…………………………………………………………12

2.2.1 Первый закон Киргофа………………………………………………...12

2.2.2 Второй закон Киргофа…………………………………………………13

2.3 Распределение потенциала вдоль электрической цепи………………14

2.4 Последовательное и параллельное соединение резистивных элементов………………………………………………………………………..15

2.4.1 Последовательное соединение……………………………………….15

2.4.2 Параллельное соединение…………………………………………….16

2.5 Соединение резисторов треугольником и звездой……………………17

2.6 Электрическая энергия и мощность……………………………………19

2.7 Номинальные величины источников и приемников. Режимы работы электрических цепей……………………………………………………20

2.8 Нелинейные электрические цепи постоянного тока………………….21

2.9 Магнитные цепи………………………………………………………...26

3 Линейные однофазные электрические цепи синусоидального тока….36

3.1 Основные величины, характеризующие синусоидальный ток, напряжение и ЭДС…………………………………………………………………36

3.1.1 Мгновенное значение…………………………………………………36

3.1.2 Действующее и среднее значения……………………………………39

3.1.3 Изображение синусоидальных токов, напряжений и ЭДС комплексными числами и векторами………………………………………………41

3.2 Элементы электрических цепей синусоидального тока………………43

3.2.1 Резистивный элемент………………………………………………….43

3.2.2 Индуктивный элемент………………………………………………...45

3.2.3 Емкостной элемент……………………………………………………47

3.3 Расчет неразветвленной электрической цепи синусоидального тока...50

3.4 Мощность в линейных цепях синусоидального тока………………….53

3.5 Переходные процессы в электрических цепях…………………………55

4 Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока…63

4.1 Трехфазный источник электрической энергии………………………...63

4.2 Анализ электрических цепей при соединении трехфазного источника и приемника по схеме «звезда» с нулевым проводом……………………65

4.3 Соединение приемника по схеме «треугольник»……………………...68

4.4 Мощность трехфазной цепи…………………………………………….70

4.4.1 Трехфазная электрическая цепь с симметричным приемником…...70

5 Электромагнитные устройства…………………………………………...71

5.1 Выключатели, кнопки и клавиши………………………………………71

5.2 Электрические контакты………………………………………………...73

5.3 Электромагниты………………………………………………………….75

5.4 Контакторы……………………………………………………………….77

5.5 Электромагнитные реле………………………………………………….78

6 Трансформаторы……………………………………………………………80

6.1 Общие сведения…………………………………………………………..80

6.2 Принципы действия трансформатора…………………………………..82

6.3 Работа трансформатора в режиме холостого хода……………………..84

6.4 Опыт короткого замыкания……………………………………………...87

6.5 Мощность потерь в трансформаторе…………………………………...89

6.6 Автотрансформаторы…………………………………………………….90

7 Электрические машины…………………………………………………...92

7.1 Общие сведения…………………………………………………………..92

7.2 Вращающееся магнитное поле…………………………………………..93

7.3 Асинхронные машины…………………………………………………...95

7.3.1 Принцип действия асинхронного двигателя………………………...95

7.3.2 Устройство асинхронного двигателя………………………………...97

7.3.3 Характеристики асинхронного двигателя…………………………...98

7.3.4 Контакторное управление асинхронными электродвигателями….100

7.4 Синхронные машины……………………………………………………102

7.4.1 Назначение и устройство синхронных машин…………………….102

7.4.2 Принципы действия синхронных машин…………………………..104

7.4.3 Основные характеристики синхронных генераторов……….…….105

8 Электроника……………………………………………………………….106

8.1 Общие сведения…………………………………………………………106

8.2 Полупроводниковые диоды…………………………………………….108

8.2.1 Полупроводниковые фотоэлектрические приборы………………..109

8.2.2 Транзисторы………………………………………………………….114

8.2.3 Оптоэлектронные приборы………………………………………….116

8.2.4 Тиристоры…………………………………………………………….121

8.3 Выпрямители на полупроводниковых диодах……………………….126

8.3.1 Однополупериодное выпрямление………………………………….126

8.3.2 Двухполупериодное выпрямление………………………………….129

8.3.3 Трехфазные выпрямители…………………………………………...130

8.3.4 Управляемые выпрямители………………………………………….133

8.3.5 Стабилизаторы напряжения…………………………………………136

8.4 Усилители на транзисторах……………………………………………..147

8.4.1 Операционные усилители…………………………………………...149

9 Электрические измерения и приборы …………………..……………...156

9.1 Системы электрических измерительных приборов…………………157

9.2 Основные характеристики электрических измерительных приборов………………………………………………………………………..161

9.2.1 Статическая характеристика………………………………………..161

9.2.2 Погрешность…………………………………………………………162

9.2.3 Класс точности……………………………………………………….163

9.2.4 Вариация……………………………………………………………...164

9.2.5 Цена деления…………………………………………………………164

9.2.6 Предел измерения……………………………………………………164

9.2.7 Чувствительность…………………………………………………….165

9.3 Измерение тока, напряжения и мощности…………………………...165

9.3.1 Измерение тока……………………………………………………….165

9.3.2 Трансформатор тока…………………………………………………167

9.3.3 Измерение напряжения………………………………………………170

9.3.4 Измерение мощности………………………………………………...172

9.3.5 Электронно-лучевые осциллографы………………………………..173

9.3.6 Цифровые измерительные приборы (ЦИП)………………………..179

9.3.7 Технические характеристики ЦИП…………………………………183

9.3.8 Цифровые вольтметры……………………………………………….184

9.3.9 Использование ЦИП для измерения переменных напряжений…...188

10 Частотно-регулируемый привод (система ПЧ-АД)………………….190

10.1 Методы частотного регулирования………………………………….191

10.2 Краткие сведения о преобразователях частоты…………………….195

10.3 Принцип действия однофазного ПЧ…………………………………198

11 Электрооборудование…………………………………………………...201

11.1 Трансформаторные подстанции и распределительные устройства...201

11.2 Релейная защита и защита от атмосферных перенапряжений………202

12 Электротехнологии……………………………………………………....205

12.1 Электротермия…………………………………………………………205

12.2 Электрохимия…………………………………………………………..207

12.3 Электронно-ионная технология……………………………………….209

13 Системы электроснабжения…………………………………………….212

13.1 Общие сведения об электроснабжении……………………………….212

14 Электробезопасность…………………………………………………….215

14.1 Общие сведения………………………………………………………...215

14.2 Защитное заземление…………………………………………………..217

14.3 Зануление………………………………………………….……………220

14.4 Конструкция заземления………………………………………………220

Список литературы…………………..………………………….……………223