Примеры расчета заземлителей

На базе рассмотренного алгоритма создана программа для персональных компьютеров. Пользователю достаточно освоить ввод исходных данных и вывод результатов, чтобы рассчитывать сложные заземлители в однородных средах. Рассмотрим ряд примеров, которые помогут в этом вопросе.

Пример 1. Рассчитать электрическое поле вертикального стержня (рис.2.3) радиуса r=0.01м, длиной L=5м и глубиной погружения h=1м. Ток заземлителя I=100А, удельное сопротивление земли r=100 Ом/м. Влияние поверхности земли во всех задачах автоматически учитывается как симметрия системы по оси Z.

Примеры расчета заземлителей - student2.ru

Рис.2.3

Запустив программу, увидим окно 1 с названием задач

Окно 1

	Задача 1
	Задача 2
...
n	Задача n

Нашей задачи в списке нет, ее надо создать. Для этого, установив курсор на последней строке, нажмем клавишу F5. Появится вопрос:

“Копировать строку? Да Нет”

Установим курсор на слово Да и нажмем Enter.Появится новое окно, в котором набирается название задачи. Перед названием условимся указывать фамилию и группу студента. Например,

Иванов А.А. ЭС-51 Вертикальный стержень

Закончив ввод, нажмите Enter.С этого момента окно 1 будет выглядеть следующим образом

Окно 1

	Задача 1
	Задача 2
...
n	Задача n
n+1	Иванов А.А. ЭС-51 Вертикальный стержень

Загрузим файл задачи. Для этого нажмем Enter и появится окно 2

Окно 2

	Симметрия заземлителей по оси X= Нет
	Симметрия заземлителей по оси Y= Нет
	Удельное сопротивление земли= 100
	Множитель по X=1
	Множитель по Y=1
	Глубина погружения=1
	Длина вертикальных стержней=5
	Границы
	Внеграничные точки
	Расчет
	Интегральные характеристики границ
	Плотность тока на границах
	Потенциал и напряженность вне границ

В п.1,2 зададим отсутствие симметрии по осям X,Y. Для этого установим курсор на нужную строку, нажмем Enter, выберем ответ “Да” и вновь нажмем Enter. В п.3 зададим значение r. Для этого необходимо нажать Enter, после появления курсора набрать число и вновь нажать Enter. В п.4,5 задаем множители геометрических размеров по осям x,y. В большинстве случаев они равняются 1. В п.6,7 укажем глубину погружения и длину вертикальных стержней. Все размеры задаются в метрах.Установим курсор на п.8 “Границы” и нажмем Enter. Появится окно 3, которое в наших задачах будет всегда содержат 1 строку

Окно 3

Заземлитель 1

Нажмем Enter и откроем параметры этого заземлителя в окне 4

Окно 4

	Общие параметры
	Стержень 1

Установим курсор на п.1 и нажмем Enter. Появится окно 5, содержащее общие для всего заземлителя параметры.

Окно 5

	Задан потенциал U или ток I=I
	Потенциал U=
	Ток I=100
	Сопротивление=
	Радиус стержней=0.01
	Число отрезков=10

Установив значения окна 5, закроем его, нажав на клавишу Esc, расположенную слева-вверху клавиатуры. Мы вновь находимся в окне 4. Опустим курсор на п.2 этого окна с названием “Стержень 1”. Нажмем Enter и откроем окно 6, содержащее параметры данного стержня.

Окно 6

	Расчет=Да
	Стержень вертикальный=Да
	X;Y начала=0;0
	X;Y конца=0;0
	---при наклонном стержне---
	Z начала=
	Z конца=
	---при отличии от общих---
	Радиус стержня=
	Число отрезков=

В п.1 указываем, что этот стержень надо учитывать при расчете, в противном случае программа его пропустит. В п.2 указываем, что стержень вертикальный, что позволяет программе определить координаты z по заданной в окне 2 длине вертикальных стержней. Пункты 5-10 оставить пустыми. Закроем данное окно, нажав на клавишу Esc. Мы вернулись в окно 4. Еще дважды нажав на Esc последовательно закроем окна 4 и 3, вернувшись в окно 2. Опустим курсор на п.9 этого окна “Внеграничные точки”. Эти точки обычно располагают на поверхности земли для определения распределения потенциала и напряжения прикосновения. Нажмем Enter и откроется окно 7.

Окно 7

На отрезке 1

Нажмем Enter и откроем окно 8 с параметрами отрезка, на котором располагаются внеграничные расчетные точки.

Окно 8

	Расчет=Да
	X;Y;Z начала=0;0;0
	X;Y;Z конца=10;0;0
	Число отрезков=10

Установим параметры окна 8. Далее, нажимая на Esc, последовательно закроем все окна до окна 2. Опустим курсор до п.10 “Расчет” и нажмем Enter. Появляется индикатор, информирующий об этапах решения. Однако расчет данной задачи слишком скоротечен, чтобы заметить его на экране. Поэтому сразу опустим курсор на п.11 “Интегральные характеристики границы” окна 2 и, нажав Enter, получим таблицу:

N	Задан	Потенциал	Ток	Сопротивление	...
	I			20.11	...

Таблица закрывается при нажатии на Esc. Пропустим п.12 окна 2 “Плотность тока на границах” и остановимся на п.13 “Результаты во внеграничных точках”. Нажав Enter получим таблицу

N	x	y	z	U	Uпр	...	E
				572.8
				513.1			91.21
				424.7			80.4
				354.2			61.27
				300.6			46.7
				259.4			36.22
				227.2			28.64
				201.5			23.05
				180.6			18.86
				163.5			15.65
				149.1			13.17

На основании данных таблицы строятся графики распределения потенциала и напряженности на поверхности земли - рис.2.4.

Примеры расчета заземлителей - student2.ru

Рис.2.4

Пример 2. Рассчитать горизонтальный заземлитель (рис.2.5), выполненный из стержневых электродов радиуса R=0.01м в виде квадрата со стороной 40м. Глубина погружения h=0.5м, ток заземлителя I=100А, удельное сопротивление земли r=100 Ом/м.

Примеры расчета заземлителей - student2.ru

Рис.2.5

Создание файла задачи и ввод данных аналогичен предыдущему случаю, поэтому ниже приводятся лишь отличия новой задачи. Как видно из рис.2.5, заземлитель обладает симметрией по направлению осей X и Y. Стороны 1 и 4, 8 и 5 симметричны по координате X, стороны 2 и 7, 3 и 6 симметричны по координате Y. Задав симметрию в окне 2, в дальнейшем рассматриваем только отрезки 1 и 2.

Окно 2

	Симметрия заземлителей по оси X= Да
	Симметрия заземлителей по оси Y= Да
	Глубина погружения=0.5

При симметрии по двум осям, как в данном случае, программа автоматически учитывает и центральную симметрию. Влияние земли, как было уже сказано, учитывается автоматически. Окно 4 будет содержать 2 стержня, если скопировать строку п.2, нажав на клавишу F5, ответив “Да” и нажав Enter, как было описано ранее.

Окно 4