99435

Применение метода эквивалентных зарядов к расчёту стационарного сопротивления заземлителя сложной формы

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Выберем модель для расчёта электрического поля заданной электродной системы: определим тип количество и место расположения эквивалентных зарядов; зададим координаты расчётных точек; покажем на рисунке взаимное расположение источников поля и расчётных точек. Используя метод электростатической аналогии построить...

Русский

2016-09-15

689.5 KB

1 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ивановский государственный энергетический Университет

Кафедра “Высоковольтных электроэнергетики, электротехники и электрофизики”

Курсовая работа по физико-математическим основам специальности на тему:

“Применение метода эквивалентных зарядов к расчёту стационарного сопротивления заземлителя сложной формы”

              Выполнил студент 3-25 гр.

           Шавандин С.В.

                     Проверил преподаватель

                                                                       Шишкова И.Е.

Иваново 2004

 

Вариант №9

При выполнении работы принять:

  1.  Номер рисунка  -  1
  2.  l1=2.5м.
  3.  l2=1.0 м.
  4.  h=2.0 м.
  5.  Диаметр электрода d=6 см.
  6.  Количество эквивалентных зарядов n=5.
  7.  Число точек при оценке точности модели m=7.
  8.  Величина допустимого шагового напряжения Uш,доп=100В.
  9.  Длина шага lш=0.8 м.
  10.  Удельное сопротивление грунта =100 Ом*м.
  11.  Ток стекающий с заземлителя I=10А.

Расположение заземлителя в однородном грунте с проводимостью

                                    =

   I

 =const

 I h

L1

d

l2                                                    l2

1) Выберем модель для расчёта электрического поля заданной электродной системы: определим тип, количество и место расположения эквивалентных зарядов; зададим координаты расчётных точек; покажем на рисунке взаимное расположение источников поля и расчётных точек.

Тип эквивалентных зарядов – линейные.

Количество эквивалентных зарядов n=5.

Переносим заряды с поверхности проводника на его ось.

2) Составим систему линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных эквивалентных зарядов. Запишем СЛАУ в общем виде, используя относительные величины.

            =1

                     =1

                     =1

                     =1

                     =1

                      z

 52                                       1                           51   

 

 42                                      2                                          41

                                                                  

                                                  32                                           31

       x

                              

                                                                                                                        

                     32                                          31                   

. 3

                         l1/2      42                              2     . 2                                4  .    41           

                      l1/2        52                              1        .1                                  5 .    51

 l2                                            l2

3) Рассчитаем потенциальные коэффициенты входящие в СЛАУ, и представим их по составляющим в виде таблицы.

 

11=7,621

11=7,4594

11=0,16164

12=1,2915

12=1,098

12=0,193


13=1,3604

13=1,02165

13=0,3388

14=1,9737

141=0,80679

142=0,785656

141=0,19075

142=0,19049

 

15=2,683

151=1,212928

152=1,149287

151=0,160376

152=0,160218

 

21=1,291

21=1,0981

21=0,1929

22=7,6986

22=7,4594

22=0,239229


23=2,93

23=2,49797

23=0,42913

24=2,83

241=1,21293

242=1,1492876

241=0,23515

242=0,23465

 

25=1,974

251=0,8068

252=0,785656

251=0,19076

252=0,19049

 

31=0,8876

31=0,67589

31=0,211709

32=1,916

32=1,6472

32=0,268568

33=8,599

331=7,013116

332=1,09861

331=0,247508

332=0,240356

 

35=1,6245

351=0,675889

352=0,5304141

351=0,212068

352=0,286156

34=3,328

341=1,64723

342=0,758486

341=0,66521

342=0,25679

 

41=0,9975

41=0,806795

41=0,190759

42=1,448

42=1,212928

42=0,235156


43=2,2625

43=1,8425

43=0,419977

44=8,547

441=7,4594

442=0,62433

441=0,23923

442=0,22367

 

45=2,011

451=1,0986

452=0,534696

451=0,192903

452=0,184496

 

51=1,3733

51=1,2129

51=0,16637

52=0,9976

52=0,8068

52=0,19076


53=1,262

53=0,92774

53=0,33418

54=2,0108

541=1,098613

542=0,5347

541=0,192904

542=0,1844963

 

55=8,402

551=7,4594

552=0,6243285

551=0,16164

552=0,156609

4) Найдём неизвестные величины эквивалентных зарядов. Используя метод электростатической аналогии, построить распределение линейной плотности тока по заземляющему электроду при его растекании с заземлителя. График представить в относительных величинах.

С=Q/=( 1*l1+2*l2+3*l3+4*l4+5*l5)*4**а */=0.44447339   

G=0.44447339*4*

R=1/G   

 =1/ 

=100 Ом*м

R=17,90376507 Ом

                                                                   0,057145

0,0669 0,0669

           0,0524

0,0771 0,0676 0,0771

  5) Оценим точность выбранной расчётной модели.

                     =

                     =

                     =

                     =

                     =

=

=

 

 

                                                                                                                      

   

                           

                                           z

 52                                       1                           51   

 

 42                                      2                                          41

                                                                  

                                                  32                                           31

       x

                              

                                                                                                                        

                     32                                          31                    .  7

            . 3                            4  .

                         l1/2      42                              2                                         41           

                                           . 2                              5 .

                      l1/2        52                              1                                              51

        . 1             6  .

 l2                                            l2

6) Найдём стационарное сопротивление растеканию тока с заземлителя.

С=Q/=( 1*l1+2*l2+3*l3+4*l4+5*l5)*4**а */=0.44447339   

G=0.44447339*4**

R=1/G   

 =1/ 

=100 Ом*м

R=17,90376507 Ом

7) Рассчитаем и построим в относительных величинах распределение потенциала по поверхности земли. Найдём длину запрещённой зоны и величину напряжения прикосновения к токоотводу для человека, находящегося на границе запрещённой зоны.

 52           1                    51   

 42      32      2  31      41

 

      0                 0,8                1,6                2,4                 3,2                4,0                 4,8                5,6                    x

   

              42      32   2       31       41

              52              1                     51

                                                                       

 

 

X



5.6

0.19714316

4.8

0.22146434

0.056108

4.0

0.25107832

0.02961398

3.2

0.28687308

0.03579476

2.4

0.328649

0.04177593

1.6

0.3726689

0.0440399

0.8

0.40554618

0.032855727

0

0.42280283

0.01725665

Найдём допустимую величину шагового напряжения

баз.=I*R=10*17,90376507=179,0376507

U*ш,доп.=100/179,0376507=0,55854173

Так как величина U*ш,доп. больше любой величины , то для заземлителя с данными параметрами запрещённой зоны нет.

Найдём величину напряжения прикосновения к токоотводу для человека, находящегося     на расстоянии 1,6 метра от центра заземлителя.

L=1,6

=0,3726889

U*пр.=1-=0,6273111

Uпр.=0,6273111*100*17,90376507=1123,123 В

8)Найдём минимальное и максимальное значения сопротивления растеканию тока с заземлителя. Используем упрощенный подход к выбору расчётной модели.

q=1/*11

Rmin -

 

                      С=Q/=( 1*l1+2*l2+3*l3+4*l4+5*l5)*4**а */=0.50378656 *4**а  

G=0.50378656*4**

R=1/G   

 =1/ 

=100 Ом*м

Rmin=15.79587029 Ом

Rmax -

   С=Q/=( 1*l1+2*l2+3*l3+4*l4+5*l5)*4**а */=0.25189329 *4**а

G=0.25189329*4**

R=1/G   

 =1/ 

=100 Ом*м

Rmax=31.59173932 Ом

H

R

0

31.59173932 Ом

h

17,90376507 Ом

µ

15.79587029 Ом

9) Рассчитаем ёмкость уединённого электрода, форма которого совпадает      с показанной на рисунке.

q*=1/11

С=Q/=( 1*l1+2*l2+3*l3+4*l4+5*l5)*4**а=0,50378656*4*3,1415*8,85*10-12                        =56,02565*10-12 Ф =56,02565 пФ.

10) Определим ёмкость электрода заданной формы относительно земли, расположенного над землёй на высоте h.

q*=1/(11-11)

        

            С=Q/=( 1*l1+2*l2+3*l3+4*l4+5*l5)*4**а=0,58213636*4*3,1415*8,85*10-12=64,74077 пФ

H

С

h

64,74077 пФ

µ

56,02565 пФ

              


=29,5

=1,65

=11,7

=7,44

=2,2

=30,71

=7,84


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68786. ИСТОКИ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СРЕДНЕВЕКОВОЙ РУСИ 409.5 KB
  Торговый обмен – древнейший вид предпринимательской деятельности, а купцов по праву называют первыми русскими предпринимателями, внесшими значительный вклад в поступательное развитие экономики страны. На протяжении IX – X вв. одновременно с началом формирования классовых отношений...
68788. Стародавня історія України 654.5 KB
  Основними заняттями кочовиків були скотарство, ремісництво (виплавка заліза, виготовлення зброї), землеробство, торгівля. Із посиленням майнової нерівності, зародженням класів з’явилися елементи державності. Центром Скіфського царства в Криму, яке існувало до III ст. н. е., був Неаполь...
68789. Распад СССР. Формирование ближнего зарубежья 351.5 KB
  В настоящее время в НАТО входят: США Великобритания Франция Бельгия Нидерланды Люксембург Португалия Канада Италия Норвегия Дания Исландия Греция Турция Испания Германия. В июле 2009 года помощник госсекретаря США по делам Европы и Евразии Филип Гордон заявил что США готовы рассмотреть вопрос...
68791. Промышленное здание в г. Красноярск 110.5 KB
  Задание на архитектурно-конструктивную разработку промышленного здания Следует в срок до запроектировать промышленное здание на основе следующих исходных данных и параметров. Красноярск Списочный состав работающих человек 820 Количество работающих в максимальную смену человек 450 Из них доля мужчин...
68792. Проект модернізації роторної тістоподільної машини 2.52 MB
  Вирішальне значення для підвищення ефективності суспільного виробництва і для підвищення продуктивності праці в хлібопекарному виробництві має впровадження нової техніки, яка сприяє інтенсифікації технологічних процесів, скорочення тривалості виробничих циклів, і зниження технологічних втрат сировини.
68793. Проектирование гаража-стоянки с/х машин в городе Пермь 142 KB
  Гараж-стоянка для сельскохозяйственных машин предназначен для строительства на действующих автотранспортных предприятиях, удельная площадь стоянки на одно место хранения в гараже для сельскохозяйственных машин составляет 33 кв. м., в здании предусмотрена стоянка для машин...
68794. Расчёт трёхфазного силового масляного двухобмоточного трансформатора 2.79 MB
  Трансформатором называется статистическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или несколько систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.