Вебинар "Расчёт заземляющих устройств", страница 2

Следующий, более важный практический результат. Электрод забили вертикальный в грунт не от поверхности земли, а забили его в траншейке на глубине h. Тогда отражение получается таким: вот реальный электрод, а вот электрод, который отразился, для того, чтобы убрать эту границу и он находится друг от друга на двойной высоте h. Все формулы работают снова, все те же самые. Собственный потенциал, он какой был такой и остается, вот он. И надо добавить потенциал от отраженного электрода, имея в виду, что расстояние между началом этой штуки и этой точкой, оно равно вот такой величине. Вот, она. А расстояние между этой точкой и фактической расчетной точкой реального электрода, вот оно. Это простая геометрия. В результате полный потенциал складывается из потенциала собственного тока и с потенциала от отраженного тока. Этот полный потенциал здесь записан, остается это полный потенциал поделить на ток, получится выражение для сопротивления заземления. Это выражение для сопротивления заземления я специально записал в таком виде, в каком он записывается обычно в справочнике. Там используют такую величину, вводят некий расчетный параметр t равный длине пополам плюс эта глубина h. Получается такое расчетное соотношение, которое существует абсолютно во всех справочниках.

Теперь вопрос вот какой. Представьте себе, что у вас есть несколько электродов, которые расположены не слишком далеко один от другого. Например, я нарисовал здесь простейшую ситуацию, которая здесь есть. Когда у меня три электрода находятся в однородном грунте, границы нет никакой для простоты и эти электроды расположены в вершинах равностороннего треугольника. Теперь каждый электрод симметричен относительно всех других. Поэтому решать вопрос о токе здесь не приходится. Ток, который стекается с электродов с их полной симметрией, будет распределен равномерно между тремя электродами, и с каждого электрода будет растекаться на три тока. Я снова хочу посмотреть, какое будет сопротивление заземления в этом случае, когда у меня будут работать три электрода. Опять же потенциал от собственного тока одного электрода определяется вот таким выражением. А потенциал от соседних электродов определяется таким выражением, в которых вместо расстояния R здесь фигурирует это расстояние D.

Но особенно важна, вот какая штука. Когда расстояние между заземляющим и электродами очень маленькое, например, на уровне 10 см. Откуда возьмутся такие расстояния? Вообще говоря, никто, наверное, нет такого идиота инженера, который забьет стержни в грунт на расстоянии 10 см друг от друга. Правильно, такого нет. Зато у вас есть арматура фундамента, в которой находятся арматурные стержни. По нашему российскому законодательству арматуру фундамента используют в качестве заземляющих электродов и это стандартный типовой прием. И в этом стандартном типовом приеме сделана следующая вещь. В основе этого приема лежит очень большая работа НИИ железобетона, который показал, что бетон, когда он попадает в грунт, он всасывает влагу и через достаточное короткое время бетон ничем не отличается от того грунта, в котором он лежит. И значит, вы имеете арматурные стержни, которые лежат в этом бетоне на расстоянии где-нибудь там, на уровне каких-нибудь десятков сантиметров. Если вы возьмете, и посчитает коэффициент использования для этого случая. А я считал, например, такую вещь - стержни арматурные десятиметровой длины, радиус их 1 см, а расстояние между этими стержнями где-то на уровне 10 см, то коэффициент использования, который получается, он получается на уровне где-то 0,25. И получается, что тот результат, который вы получили бы, нужно было бы поправить в 2 с лишним раза. Но интересно вот что. Интересна вот такая вещь. Я провел расчет при этом расстоянии 10 см между стержнями, три стержня. Посчитал сопротивление заземления правильно грамотно, у меня получилась такая величина. Такой коэффициент, который надо умножить на удельное сопротивление грунта. А теперь я задаю вот какой вопрос. А каким должен был бы быть радиус стержня, который я заменил бы все эти три электрода и получил бы точно такую же величину. Я решаю эту задачу, она решается элементарно просто и получается, что в данном случае этот радиус равен 4,6 см. А что это такое 4,6 см? А это оказывается радиус окружности, на которой стоят эти самые стержни под углом 120 градусов. И получается вот какая вещь. Оказывается, что арматурные стержни, расположенные в любом количестве с равным шагом на заданной окружности, можно заменить одним единственным стержнем, радиус которого равен вот такой величине (последняя формула). Эта формула, которую я здесь написал, один в один соответствует формуле для расчета эквивалентного радиуса расщепленного провода, который используют на линии электропередачи для расчета емкостей. Значит можно не беспокоиться о сложном расчете, скажем, арматурной сваи. Нужно знать, сколько в ней арматурных стержней, нужно знать по какому среднему радиусу распределены эти стержни. Взять подставить это в расчетную формулу, получить эквивалентный радиус и дальше считать, что никакой сваи у вас нет, а есть просто одиночный стержень, вот такого радиуса.

Я получаю, что неравномерность распределения тока она зависит и это вполне естественно от того, на каком расстоянии находится стержень. Если эти десятиметровые стержни находятся, скажем, на расстоянии 1 м, как показано на этой самой верхней строчки. Если я возьму и запишу эти выражения для десятиметровых стержней на расстоянии метр, нагрузка будет действительно существенно различной. Смотрите, в крайних стержнях будет по 40% тока, а в центральном стержне будет 20% тока. Но если я начну разделять стержни на расстояние, которое практически используется, скажем, возьму между десятиметровыми стержнями, расстояние где-нибудь на уровне 5 метров, то у меня токовая нагрузка всех стержней окажется практически одинаковой.