Розділ «4.5. Основи електробезпеки та захист працівників»

Потенціал точки А (або напруга цієї точки відносно землі) дорівнює сумарному падінню напруги від точки А до землі - нескінченно віддаленої точки з нульовим потенціалом:

Напруженість електричного поля в точці А визначається за законом Ома, який виражений у диференціальній формі:

Якщо підставити у формулу 4.6 відповідні значення з формул 4.4, 4.5 та 4.7, то одержимо:

Розв'язання цього інтеграла приводить до виразу:

Це й є потенціал точки А, який ми шукали. Якщо взяти до уваги, що І3р / 2pх = k = const, тоді інтеграл 4.8 набуде вигляду:

Останній вираз є рівнянням гіперболи, тому потенціали точок ґрунту у полі розтікання змінюються за гіперболічним законом (рис. 4.8).

Такий розподіл потенціалів пояснюється формою провідника-ґрунта, поперечний переріз якого зростає пропорційно квадрату відстані від центра заземлювача х2.

Якщо провідник (наприклад дріт) має постійний переріз по всій довжині, то падіння напруги на будь-якій ділянці буде пропорційним довжині цієї ділянки (рис. 4.9а). Провідник, що має форму конуса (рис.4.96), чинить різний опір струму на різних ділянках однакової довжини, бо переріз цих ділянок є різним. Ґрунт поблизу заземлювача можна розглядати як провідник конічної форми з вершиною у центрі заземлювача та кутом при вершиш g = 180е.

Найзначніше падіння напруги виявлено біля заземлювача, а щодо віддаленіших ділянок ґрунту, то вони мають більший поперечний переріз і чинять менший опір струмові.

Якщо точка А буде на значній відстані від електрода, тобто х>ос, її потенціал дорівнюватиме нулю. При наближенні точки А до центра електрода збільшується і потенціал на поверхні електрода, де відстань від центра дорівнює х3:

Це й є потенціал електрода або напруга електрода відносно землі. Оскільки матеріал заземлювача (метал) має питомий опір значно менший, ніж ґрунт, падіння напруги на заземлювачі дуже мале, і поверхню заземлювача можна вважати еквіпотенціальною. Корпус

електрообладнання матиме такий самий потенціал, якщо не брати до уваги опір з'єднувальних дротів. Напругою корпусу електрообладнання відносно землі називають напругу між корпусом і точками ґрунту, потенціали яких можуть бути прирівняні до нуля.

У колі замикання на землю найбільший потенціал має заземлювач. Точки, які лежать на поверхні ґрунту, мають тим менший потенціал, чим далі вони розташовані від заземлювача: потенціал найвіддаленіших точок ґрунту прямує до нуля. Зону поверхні ґрунту, потенціал якої дорівнює нулю, називають електротехнічною землею. Густина струму в землі також дорівнює нулю.

Ділянка ґрунту, яка лежить поблизу заземлювача, де потенціал не дорівнює нулю, називають полем розтікання (струму).

Опір заземлювача розтіканню струму (опір розтіканню) можна визначити як сумарний опір ґрунту від заземлювача до будь-якої точки з нульовим потенціалом (землі). Для напівкульового заземлювача, який міститься в однорідному ізотропному ґрунті, опір розтіканню можна визначити з рис 4.10. Опір елементарного провідника або шару ґрунту товщиною dх буде таким:

звідки опір розтіканню буде наступним:

Спільне розв'язання рівнянь 4.12, 4.13 дає:

Якщо замість правої частини рівняння 4.14, із рівняння 4Л1, підставити Яро9І, тоді одержимо:

Останнє рівняння витікає також із закону Ома.

Таким чином, опір струму замикання на землю чинить ґрунт, який перебуває у полі розтікання. За межами поля розтікання ґрунт є провідником з нескінченно великим поперечним перерізом і не чинить опору струмові. Тому опір заземлювача не залежить від відстані між заземлювачами, включеними у коло послідовно.