Jeusi la Dunia ni nini?

Nini ni Ukingo wa Dunia?

Maelezo ya Ukingo wa Dunia

Mkondo wa dunia ni mbari au mshale wa chuma ambao unakubalika katika mchanga na unaunganishwa kwenye terminali ya dunia ya mfumo wa umeme. Hupatia njia ya ukingo ndogo kwa viwango vya hitilafu na majonzi ya maitaraji kusimamishwa kwenye ardhi. Pia huchangia kuhakikisha upimaji wa mfumo na kupunguza uongofu wa mawimbi.

Mikononi ya dunia zinaweza kutengenezwa kutoka kwa vitu kama chuma, chuma, au chuma kilichoambatana, vilivyochaguliwa kwa ajili ya uhamiaji na ukabilibishaji wao. Umbo, mtaa, urefu, na umbali wa mkondo huwasiliana na hali ya mchanga, daraja la viwango, na matumizi maalum ya mfumo wa kuhamisha.

Vitu vinavyosababisha ukingo wa kuhamisha

Ukingo wa dunia unategemea sana kwenye ukingo wa mchanga kati ya mkondo na nukta ya ukingo sifuri (dunia kamili). Ukingo wa mchanga unachanganyikiwa na mambo kadhaa, kama vile:

• Uhamiaji wa mchanga, ambao unatumika kwa sababu ya electrolysis. Kipimo cha maji, chumvi, na madini mengine katika mchanga hutegemeza uhamiaji wake. Mchanga wenye maji mengi na chumvi chenye kiwango kikubwa una ukingo ndogo kuliko mchanga mdogomdogo na chumvi chenye kiwango kidogo.

• Tafsiri ya mchanga, ambayo inaathiri pH value na masharti ya kujifunika. Mchanga wa asidi au alkaline anaweza kujifunika mikono ya dunia na kupunguza ukingo wake.

• Ukubwa, usawa, na upakiajio wa vibao vya mchanga huathiri porositii na uwezo wa kukalia maji. Mchanga wenye vibao vidogo na usawa wa kila kitu na upakiajio wa kushindilia una ukingo ndogo kuliko mchanga wenye vibao vikubwa na usawa wa kila kitu na upakiajio wa kufungua.

• Joto la mchanga, ambalo linathibitisha ukuaji na nukta ya kuanguka. Joto kikubwa linaweza kupunguza ukingo wa mchanga kwa kuongeza uhamiaji wa miongo. Joto kidogo linaweza kupunguza ukingo wa mchanga kwa kuanguka maji yake.

• Ukingo wa dunia pia unategemea kwenye ukingo wa mkondo mwenyewe na ukingo wa mawasiliano kati ya pembeni la mkondo na mchanga. Lakini, mambo haya mara nyingi hayawezi kulinganishwa na ukingo wa mchanga.

Utumiaji wa Kutathmini Ukingo wa Dunia

Kuna njia tofauti za kutathmini ukingo wa dunia kwenye mfumo zilizopo. Baadhi ya njia za kawaida ni:

Njia ya Kupunguza Potential

Njia hii, inayoitwa pia njia ya point tatu au potential drop, inahitaji mikono miwili ya utathmini (current na potential) na tester wa ukingo wa dunia. Mikono ya current yanatakikana kubaki kwenye umbali kutoka kwenye mkondo wa dunia, kulingana na urefu wake. Mikono ya potential yanatakikana kuwekwa kati yao, nje ya eneo la ukingo lake. Tester huanza viwango visingine kwenye mikono ya current na hutathmini voltage kati ya mikono ya potential na dunia. Ukingo wa dunia hutanakikana kutumia sheria ya Ohm:

Ambapo R ni ukingo wa dunia, V ni voltage iliyotathmini, na I ni viwango vilivyotumika.

Njia hii ni rahisi na sahihi lakini inahitaji kutokata mawasiliano yote kwenye mkondo wa dunia kabla ya kutathmini.

Njia ya Clamp-On

Inaitwa pia testing ya induced frequency au njia isiyotumia mikono. Haipaswi mikono yoyote ya utathmini au kutokata mawasiliano yoyote kwenye mkondo wa dunia. Inatumia mikono miwili yanayowekeka kwenye mkondo wa dunia. Mikono moja inanenea voltage kwenye mkondo na mikono nyingine hutathmini current inayopita kwenye. Ukingo wa dunia hutanakikana kutumia sheria ya Ohm:

Ambapo R ni ukingo wa dunia, V ni voltage iliyonenea, na I ni current iliyotathmini.

Njia hii ni rahisi na haraka lakini inahitaji mfumo wa dunia wa kigeugeu na mikono mingapi.

Njia ya Mkondo Unayowekeka

Njia hii inahitaji mikono moja ya utathmini (current electrode) na tester wa ukingo wa dunia. Mikono ya current yanatakikana kuunganishwa kwenye mkondo wa dunia na mwito. Tester huanza viwango visingine kwenye mwito na hutathmini voltage kati ya mwito na mkondo wa dunia. Ukingo wa dunia hutanakikana kutumia sheria ya Ohm:

Ambapo R ni ukingo wa dunia, V ni voltage iliyotathmini, na I ni viwango vilivyotumika.

Njia hii haipaswi kutokata mawasiliano yoyote kwenye mkondo wa dunia lakini inahitaji mawasiliano mema kati ya mwito na mikono ya current.

Njia ya Star-Delta

Njia hii hutumia mikono mitatu ya utathmini (current electrodes) yenye mtaani mwenye ubora kwenye mkondo wa dunia. Tester wa ukingo wa dunia huanza viwango visingine kwa kila jumla ya mikono ya utathmini kwa kasi na hutathmini voltage kati ya kila jumla ya mikono ya utathmini kwa kasi. Ukingo wa dunia hutanakikana kutumia sheria za Kirchhoff:

Ambapo R ni ukingo wa dunia, V_AB, V_BC, V_CA ni voltage zilizotathmini kati ya kila jumla ya mikono ya utathmini, na I ni viwango vilivyotumika.

Njia hii haipaswi kutokata mawasiliano yoyote kwenye mkondo wa dunia lakini inahitaji mikono mingapi zaidi kuliko njia nyingine.

Njia ya Dead Earth

Njia hii hutumia mikono miwili ya utathmini (current electrodes) yenye series na tester wa ukingo wa dunia. Mikono moja yanatakikana kuwekwa karibu na mkondo wa dunia, na mikono nyingine yanatakikana kuwekwa mbali. Tester huanza viwango visingine kwa kila mikono na hutathmini voltage kati yao. Ukingo wa dunia hutanakikana kutumia sheria ya Ohm:

Ambapo R ni ukingo wa dunia, V ni voltage iliyotathmini, na I ni viwango vilivyotumika.

Njia hii haipaswi kutokata mawasiliano yoyote kwenye mkondo wa dunia lakini inahitaji mwito mzima kati ya mikono miwili.

Njia ya Slope

Njia hii hutumia mikono moja ya utathmini (potential electrode) na tester wa ukingo wa dunia. Mikono ya potential yanatakikana kuruka kwenye mstari moja kuelekea mbali kutoka kwenye mkondo wa dunia kwa muda. Tester huanza viwango visingine kwenye mkondo wa dunia na hutathmini voltage kati yake na mikono ya potential kwa kila muda. Grafu ya voltage dhidi ya umbali hutengenezwa na kutathmini kwenye voltage axis. Ukingo wa dunia hutanakikana kutumia sheria ya Ohm:

Ambapo R ni ukingo wa dunia, V₀ ni intercept kwenye voltage axis, na I ni viwango vilivyotumika.

Njia hii haipaswi kutokata mawasiliano yoyote kwenye mkondo wa dunia lakini inahitaji kuruka kwenye mstari moja.

Kuboresha Ukingo wa Dunia

Ukingo wa dunia unaweza kuboreshwa kwa kupunguza ukingo wa mchanga au kupunguza urefu wa pembeni la mkondo. Baadhi ya njia za kawaida za kuboresha ukingo wa dunia ni:

• Ongeza chumvi au madini mengine yenye solubility kwenye pembeni la mkondo ili kupunguza ukingo wa mchanga kwa electrolysis.

• Ongeza mti au madini mengine yenye kudumisha maji kwenye pembeni la mkondo ili kukabilisha mchanga kuwa na maji kwa miaka yote.

• Tumia mikono mingapi yenye parallel ili kupunguza urefu wa pembeni lako la mchanga.

• Tumia mikono mrefu zaidi au zinazoelekea chini ili kupata kiwango cha chini cha mchanga chenye ukingo ndogo.

• Tumia mikono yenye cross-section kubwa zaidi au zinazokuwa na uchi ili kupunguza ukingo wa mkondo.

• Tumia mikono yenye coatings maalum au alloys ili kupunguza ukabilibishaji na kupunguza ukingo wa mawasiliano.

Ni lazima kutathmini ukingo wa dunia mara kwa mara (kila mwaka au kila mwaka mmoja) na kuchukua hatua zinazohitajika ikiwa itapita kiwango kinachotakikana kwa matumizi.

Mwisho

Ukingo wa dunia ni parametri muhimu kwa kutengeneza na kudumisha mfumo wa kuhamisha. Uneendelea kwa vitu kama ukingo wa mchanga, urefu, mtaa, urefu, material, na vyema. Kuna njia tofauti za kutathmini kwenye mfumo zilizopo, kama vile njia ya kupunguza potential, njia ya clamp-on, njia ya mkondo unayowekeka, njia ya star-delta, njia ya dead earth, na njia ya slope. 

Ukingo wa dunia unaweza kuboreshwa kwa ongeza chumvi, mti, au madini mengine kwenye mikono, tumia mikono mingapi, tumia mikono mrefu zaidi, tumia mikono yenye cross-section kubwa zaidi, au tumia coatings maalum au alloys kwa mikono. Ukingo wa dunia lazima kutathmini mara kwa mara na kudumisha kwenye kiwango kinachotakikana kwa ajili ya ustawi na ufanyikazi.