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

36191. Огнестойкость строительных конструкций и классификация степени сгораемости материалов 43.5 KB
  Продолжительность в часах сопротивления строительной конструкции воздействию высокой температуры при пожаре до исчерпания ею несущей и ограждающей способности принято называть пределом огнестойкости. Предел огнестойкости конструкции определяется опытным или расчетным путем.Он измеряется в см и представляет собой размер повреждения конструкции в контрольной зоне в течение 15 мин. В соответствии со СНиП 11280 Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений по сгораемости строительные конструкции делятся на: несгораемые...
36192. Виды систем канализации. Устройство наружных и внутренних канализационных систем 20.42 KB
  Канализация представляет собой комплекс инженерных сооружений и мероприятий предназначенных для следующих целей: приема сточных вод в местах образования и транспортирования их к очистным сооружениям; очистки и обеззараживания сточных вод; утилизации полезных веществ содержащихся в сточных водах и в их осадке; выпуска очищенных вод в водоем. Системы канализации: Под системой канализации принято понимать совместное или разделительное отведение сточных вод. Общесплавными называют системы канализации при которых все сточные воды ...
36193. Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией и нижней разводкой 217.5 KB
  Удаление воздуха осуществляется либо через воздушные краны краны Маевского установленные на радиаторах отопления верхнего этажа либо через воздушную трубу соединяющую подающие стояки с расширительным баком. Преимущества нижней разводки отопления перед верхней разводкой: Меньшие потери теплоты так как магистральные трубопроводы не прокладываются на чердаке. При строительстве можно запускать систему отопления при недостроенных верхних этажах.
36194. Системы вентиляции 73.54 KB
  Результатом плохой вентиляции в помещении может стать: несвежий воздух неприятные запахи из кухни и туалетных комнат повышенная влажность конденсация влаги ощущение недостатка свежего воздуха. Существует два основных типа вентиляции: естественная вентиляция и принудительная вентиляция. Для создания усиления естественной вентиляции в стенах зданий прокладывают специальные вытяжные вентиляционные каналы ведущие в кухню в ванную и туалет.
36195. Сфера деятельности дизайнера пространственной среды и вопросы которые он должен решать в проектировании различных объектов 28 KB
  Суть дизайнерской деятельности: с одной стороны это комплекс знаний и навыков преобразованные в метод проектирования который в дальнейшем используется для создания дизайнпроекта; с другой это мировоззрение проектировщика его взгляд на объект проектирования и окружающий мир а также умение обобщать синтезировать вычленять существенные взаимосвязи и закономерности Дизайн и архитектура вместе образуют основу предметнопространственного окружения второй природы которую создает вокруг себя человек. Архитектура формирует ее стабильный...
36196. Методика подхода к проектированию объектов дизайна среды 37 KB
  Основными методами являются анализ синтез оценка Методы проектирования можно разделить на критерии: Обследование знакомство с ситуацией контекстом размещения будущего объекта перечнем свойств которыми он должен обладать. столкновения противоречий между обстоятельствами будущей жизни объекта и эксплуатационными характеристиками его структур. Так сделала многие свои открытия современная бионика почти копирующая в технических объектах принципы и конструкции подсмотренные у природы; субъективные когда автор воображает себя неким...
36197. Коммуникации как одна из фундаментальных тем архитектуры. Градостроительные идеи ХХ века 4.14 MB
  Городасады В 1898 г. вышла книга Городасады будущего где Э. Схема городасада Размышления Говарда стали основой будущих городовспутников широко распространенных и в России с середины XX в. Планировочная схема городасада представлена в виде круга опоясанного сельскохозяйственной зеленой зоной рис.
36198. Цвет и свет в формировании пространства 19.84 KB
  Понятие свет и цвет неразделимы. Цвет. Цветкак один из важнейших компонентов среды обитания человекав проектной практике организуется в соответствии с конкретными условиями с учетом психофизиологиипсихологии и эстетики.
36199. Эргономика 19.15 KB
  Задача: создание таких условий работы для человека которые бы способствовали сохранению здоровья повышению эффективности труда снижению утомляемости. Эргономические требования это требования которые предъявляются к системе человекмашинасреда в целях оптимизации деятельности человекаоператора с учетом его объективных характеристик и возможностей Факторы определяющие эргономические требования Социальнопсихологические факторы предполагают соответствие конструкции машины и организации раб. Психологические факторы предопределяют...