התפשטות זרם באדמה

 

לא כולם, אבל חשמלאים רבים יכולים לעשות טעויות בכל הנוגע להארקה.  אז מה אפשר לומר על אנשים רגילים שפשוט מתעניינים בהנדסת חשמל? נושא הארקה מעניין, אך נחשף בצורה גרועה. בד"כ, זה די  מוגבל להבנה מהדברים שכתובים בחוק החשמל ודברים ברורים בלבד

חלק מהמושגים של הארקות בלתי נתפס

פרסום

פוטנציאל חשמלי הקרקע בהנדסת חשמל הוא נקודת התחלה משותפת נפוצה אם המערכת אינה מבודדת. כולם יודעים שהפוטנציאל על פני כדור הארץ הוא אפס. אבל מה זה האפס הזה – מותנה או לא? יש הרבה שאלות, אבל אין מספיק מידע. אפילו מומחים בתחום זה לא ממש מבינים ומעלים כל הזמן השערות חדשות. ננסה להתמודד גם עם אדמה בהנדסת חשמל

כולם בוודאי שמעו שהפוטנציאל של כדור הארץ (פני השטח של כדור הארץ) הוא אפס. ואז מה? לכל דבר על פני כדור הארץ יש אפס פוטנציאל. חשוב להבין כאן שכדור הארץ הוא בעצם מוליך גדול, שלא ניתן לשנות את הפוטנציאל שלו. לכן, הוא פועל כמעין נקודת התחלה. וזה נאיבי להאמין שאם אתם נוגעים במכשיר חשמלי מוארק, שעל גופו נפל פוטנציאל מסוכן, ובאותו זמן עומדים על הקרקע, אז זה איכשהו יעזור. כאן הכול הרבה יותר מסובך והפנטזיה של רבים על נטרול קסום של פוטנציאל מסוכן על ידי אפס הפוטנציאל של אדמה לא עובדת. לכן, חשוב להבין נכון את הארקה

נדמיין שהפוטנציאל המסוכן של הפאזה מסיבה כלשהי הופיע על גופים של מכשירים מוארקים וכמובן על האלקטרודה הארקה. ובשלב זה, רבים, כולל אותי, אינם מבינים מה קורה הלאה עם הפוטנציאל הזה ולאן הולך הזרם. מישהו יגיד שזה מתפשט דרך האלקטרודה הארקה, והם יהיו צודקים. ומישהו יחשוב על זה שמכיוון שהזרם מתפשט באדמה, זה אומר שהוא נעלם שם. אז הזרם לא נעלם לשום מקום

מכיוון שהזרם אינו נעלם ללא עקבות, במהלך תקלה, הזרם עובר דרך אלקטרודת ההארקה לאדמה. הזרם מתנקז לאדמה ונוצר שדה התפשטות סביב אלקטרודת הארקה. הפרמטרים של שדה ההתפשטות תלויים בתנאים שונים. אלה כוללים את הצורה והממדים של מערכת האלקטרודות הארקה, הרכב הקרקע, לחות הקרקע, העונה, וכן הלאה. ביחד, ניתן להחליף את התנאים הללו בפרמטר אחד – ההתנגדות להתפשטות הזרם. נגיד קיימת התנגדות סגולית של אדמה 400 אוהם מטר

כדור הארץ הוא מוליך. כדור הארץ הוא מוליך ענק עם התנגדות שואפת לאפס.

איך להשוות בין 400 אוהם ל-0 אוהם? הכול מאוד פשוט. הזרם הזורם לקרקע וסוטה לכל הכיוונים מנקודת המגע עם האדמה עיגולים קונצנטריים נוצרים סביב האלקטרודה הארקה, גדלים עם המרחק מנקודת הכניסה.

ניתן לדמיין שהאלקטרודה מוקפת בשכבות אדמה קונצנטריות בעובי שווה. לשכבה הקרובה ביותר לאלקטרודה יש ​​את המשטח הקטן ביותר, אך ההתנגדות הגדולה ביותר. ככל שהמרחק מהאלקטרודה גודל, פני השכבה גדלים, וההתנגדות שלה יורדת. בסופו של דבר, התרומה של ההתנגדות של השכבות שהוסרו להתנגדות פני הקרקע הופכת לחסרת משמעות. כלומר, הזרם המתפשט באדמה ומגיע לאזור בו התנגדות הקרקע כמעט שווה לאפס. ואז כל נפח האדמה יכול פשוט להיות מיוצג על תנאי כמוליך עם התנגדות אפס. האזור שמעבר לו ניתן להזניח את ההתנגדות של שכבות האדמה נקרא אזור מסה כללית. על ידי הגדלת שטח המגע בעזרת אלקטרודת הארקה, אנו מפחיתים את ההתנגדות להתפשטות הזרם ומפחיתים את ירידת המתח באזור האדמה המקומית

אם אדם מוצא את עצמו באזור התפשטות הזרם, אז רגליו יהיו בנקודות עם פוטנציאל שונה. מתח צעד יופעל על אדם לאורך נתיב רגל-רגל. מתח הדרגתית מתרחשת באזור ההתפשטות. על ידי הגדלת שטח המגע בעזרת אלקטרודות הארקה, אנו מפחיתים את ההתנגדות להתפשטות הזרם ומפחיתים את המשמעות הדבר שאם פוטנציאל הפאזה נמצאת באלקטרודת הארקה, הוא ירד לרמה מסוימת באזור ההתפשטות זרם. לדוגמה, דמיינו שהזרם מאלקטרודת הארקה שלנו 95 אוהם דרך מסה כללית של האדמה יעבור לאלקטרודת הארקת שיטה 5 אוהם של מקור מתח 230 וולט. נמצא את זרם הקצר לפי חוק אוהם

I = U/R

I = 230/(95+5) = 2,3

כעת ניתן לדעת את המתח בכל התנגדות

R = 95 Ом   U = I×R = 2,3×95 = 218,5 וולט

נפילת מתח כזו תתרחש כאשר זרם עובר דרך אלקטרודת הארקה מקומית עם התנגדות של 95 אוהם

באלקטרודת הארקה השנייה, שיטה של 5 אוהם, מפל המתח יהיה

U = 2.3 × 5 = 11.5 וולט

סכום נפילות המתח הוא

218.5 + 11.5 = 230

כלומר, במילים פשוטות, הזרם נכנס לאדמה דרך אלקטרודת הארקה מקומית ומתפשט דרך אזור ההתפשטות. במקרה זה, הפוטנציאל של פני כדור הארץ עם המרחק מאלקטרודת הארקה יורד בהדרגה מ-230 וולט עד 11.5 וולט. האחרון  11.5 יורד ל 0  וולט באזור ההתפשטות של אלקטרודת הארקה השנייה (שיטה) 5 אוהם

התפלגות מתח זו מוסברת על ידי העובדה שקווי הזרם מאלקטרודת הארקה הראשונה מתפצלים לכיוונים שונים. ככל שמתרחקים, הזרם עובר דרך חלקים הולכים וגדלים של כדור הארץ. במילים אחרות, ככל שמתרחקים מאלקטרודת ההארקה הראשונה, צפיפות הזרם פוחתת, ומגיעה במרחק מסוים ממנה (במרחק של כ-20 מ') לערכים כל כך קטנים עד שניתן לראות אותה שווה אֶפֶס

כתוצאה מכך קיימת התנגדות לזרם ליד האלקטרודה ופחות ופחות קיימת ככל שהוא מתרחק ממנה. זה מוביל לעובדה שנפילת המתח ככל שמתרחקים מהאלקטרודה ומגיעה לאפס במרחק של יותר מ-20 מ'. כשה מתקרבים לאלקטרודת הארקה השנייה, קווי הזרם מתכנסים, לכן, ההתנגדות עולה ויוריד מתח לנתיב זרם

אני לא מצאתי הגדרה ברורה לגבי מסה כללית של אדמה

אז, להבנתי זהו חלק מכדור הארץ שנמצא מחוץ לאזור ההשפעה של כל אלקטרודה הארקה, שהפוטנציאל החשמלי שלו הוא אפסי.

נראה כאילו הכול ברור. עם זאת, רבים, לאחר ששמעו שאיפשהו הפוטנציאל הוא אפס, מאמינים מיד שאין זרם בתחום זה. זוהי טעות, כי פוטנציאל האפס המותנה בגלל ההתנגדות האפס המותנית של אדמה. אבל ברגע שנוסיף לו התנגדות, מיד יופיע הפרש פוטנציאלים

מכיוון שאין התנגדות, אין נפילת מתח. לכן, הפרש הפוטנציאלים בין כל נקודות באזור זה הוא אפס. והזרם, כפי שהגיע מאלקטרודת הארקה אחת, ימשיך ללכת

האם אני מאמין בכל זה. בְּקוֹשִׁי. עשרות אלפים דוחות בדיקת הארקות עברו דרכי. השוויתי את ערכי ההתנגדות והלולאות תקלה. לא מצאתי שום תבנית או מערכת. גם מקביליות או חיבור בטור של אלקטרודות הארקה אינם מאושרים

מה אומרים אנשים אחרים, בודקים?

בודקים לפני שמבצעים איפוס במתקן, בודקים את עכבת לולאת התקלה של המתקן (מעין בדיקת התנגדות אלקטרודת הארקת היסוד ביחס למסת האדמה) ללא חיבורים, דרך האדמה. אבל נדירים המקרים בהם מבצעים בדיקה זו בצורה תקופתית מאחר והבדיקה מחייבת הפסקת מוחלטת של מערכת החשמל במתקן

קיימת עוד גרסה לגבי פוטנציאלים באדמה

הפוטנציאלים הגבוהים ביותר יהיו על אלקטרודות הארקה . הפוטנציאלים שלהם נקראים פוטנציאלים מלאים או מתח על אלקטרודות הארקה , שהם שווים, אבל יש להם סימנים שונים + –

הסימנים השונים של הפוטנציאלים מוסברים על ידי הכיוון השונה של הזרמים הזורמים דרך אלקטרודות הארקה. מתח על אלקטרודות ההארקה – המתח המתרחש כאשר זרם מתנקז מאלקטרודת ההארקה לאדמה בין נקודת הכניסה של הזרם מאלקטרודה ההארקה לבין אזור האפס פוטנציאל (מסה כללית)

אני חוזר ומדגיש, למרות השינוי גישה לגבי מתחים, במרחק של יותר מ-20 מ' מאלקטרודת הארקה, כמעט ואינה מזוהה ירידת המתח בשכבות כדור הארץ מהזרם הזורם ממוליך הארקה. למרות שהזרם באדמה למעשה אינו מזוהה מחוץ לשדה המתפשט, אין להניח שהוא אינו קיים במקום זה. עבור נוכחות של זרם, מעגל סגור נדרש

פרסום

קטונתי, אבל אם הייתי מסביר אני את זה שמתרחש באדמה בין אלקטרודה הארקה מקומית ובין מסה כללית של אדמה ובהמשך בין בארקת שיטה, אולי הייתי אומר דבר הבא:

מציע לצייר תרשים כזה של האינטראקציה של שתי אלקטרודות הארקה:

פשט על ידי השלכת הענפים הצדדיים, ואז נקבל

תוכנית זו מראה בבירור שאין אזורים, אבל במרחק מסוים מאלקטרודת הארקה, צפיפות הזרם באדמה הופכת קטנה מאוד והמכשירים פשוט לא מרגישים את זה

הזרם בין האלקטרודות אינו משתנה, זה תלוי בהפרש הפוטנציאלים ובהתנגדות הקרקע

סיכום:

  1. 1. צפיפות הזרם [A/mm2] הופכת זניחה באזור -מסה כללי, יכולים להגדיר אותו לאפס,
  2. 2. לכן, מתח הצעד באזור זה הוא אפס,
  3. 3. לכן, הפוטנציאל של אזור זה שווה לאפס
  4. לכן, הזרם באזור אינו נתקל כמעט בהתנגדות בדרכו.

התנגדות לזרם היא בשני אזורים – באלקטרודת הארקה מקומית ובאלקטרודת הארקה של המקור. באזור אפס פוטנציאל – נפילת המתח היא אפס ואין התנגדות באזור הזה

אגב, גם חשבתי

לפי דעתי, למרות לטענה בחוק החשמל שמותר להשתמש בהגנת על ידי איפוס והארקת הגנה במבנים נפרדים הניזונים על ידי אותה רשת חלוקה, לא הייתי ממליץ. יתכן שאני טועה.

הזרם דרך אלקטרודה הארקה בבית עם מערכת הארקה TT הולך לאדמה. נניח שהניתוק הבטיחותי האוטומטי לא עבד. ליד (אולי לא ממש ליד) בית של שכן עם מערכת הארקה. TNC-S  סביר להניח שזה באזור של אפס פוטנציאל (מסה כללית) אבל יתכן שלא. באזור זה, זרם זורם והפוטנציאל בכל נקודה הוא כמה עשרות וולט. אם השכן נוגע בגוף המאופס ויש לו מגע טוב עם הקרקע, אז במקרה זה הוא למעשה יפעל כהארקה נוספת של האפס (ניוטרל, PEN). זרם יעבור דרך אדם, שקל לחשב את עוצמתו. אם נניח שהתנגדות המגע היא 1000 אוהם, אז עוצמת הזרם לפי הסימולציה היא עשרות mA.

לכן, חשוב להבין נכון את אזור האפס פוטנציאל (מסה כללית). במקרה תקלה, כאשר זרם זורם מאלקטרודת הארקה אחת לאחרת, לא יהיה מתח צעד באזור זה, ללא קשר למתח. אבל אם ליצור חיבור עם אפס, המעגל המקביל ייסגר וזרם יזרום דרכו ביחס להתנגדות החיבור

MASTAQ

Print Friendly, PDF & Email

תודה שאתם מבקרים בפורטל חשמלנט. חשמלנט היינו פורטל מקצועי ומקיף לתחום החשמל והתאורה .בחשמלנט תוכלו למצוא אינפורמציה מקצועית שחשובה לכם ומאגר ספקים גדול מתחום החשמל והתאורה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

אתר זה עושה שימוש באקיזמט למניעת הודעות זבל. לחצו כאן כדי ללמוד איך נתוני התגובה שלכם מעובדים.

כתבות נוספות

הפחתת התנגדות חשמלית של אלקטרודת הארקה באמצעות גרפיט והידרו ג'ל לייצוב הפרמ...

18 במאי 2024

הזרקת אבקה מוליכה במקום האלקטרודה הארקה.

18 במאי 2024

אלגוריתם בדיקת מפסקי מגן

8 במאי 2024

שימוש במפסק מגן תלת פאזי כחד פאזי

8 במאי 2024

פס דין ללוח חשמל - פתרון נוח בפריסת אביזרים בלוח החשמל

8 במאי 2024

שקעי תעשייה מקצועים

24 באפריל 2024

הפחתת התנגדות חשמלית של אלקטרודת הארקה באמצעות גרפיט והידרו ג'ל לייצוב הפרמ...

18 במאי 2024

הזרקת אבקה מוליכה במקום האלקטרודה הארקה.

18 במאי 2024

אלגוריתם בדיקת מפסקי מגן

8 במאי 2024

שימוש במפסק מגן תלת פאזי כחד פאזי

8 במאי 2024

תמיד לדעת לפני כולם

השארו מעודכנים

השאירו פרטים לקבלת עידכונים למייל

בחרו תחום