Aarde Weerstand: Definisie, Faktore, en Metingstegnieke
Aarde-weerstand word gedefinieer as die weerstand wat deur die aarde-elektrode gebied word teen die vloei van stroom in die grond. Dit word ook bekend as weerstand na die aarde of grondweerstand. Aarde-weerstand is 'n belangrike parameter vir die ontwerp en instandhouding van aardingstelsels, omdat dit die veiligheid en prestasie van elektriese installasies beïnvloed.
Wat is 'n aarde-elektrode?
'n Aarde-elektrode is 'n metaalstaaf of -plaat wat in die grond begrawe word en aan die aarde-terminal van 'n elektriese stelsel verbonden word. Dit verskaf 'n laag-weerstand-pad vir foute-strome en blikseminslae om in die grond te versprei. Dit help ook om die spanning van die stelsel te stabiliseer en elektromagnetiese interferensie te verminder.
Die aarde-elektrode kan gemaak word van koper, staal, gevaliseerde ys, of ander materiaal met goeie geleidbaarheid en korrusiebestendigheid. Die grootte, vorm, lengte, en diepte van die aarde-elektrode hang af van die grondtoestande, stroom-rating, en toepassing van die aardingstelsel.
Watter Faktore Beïnvloed Aarde-Weerstand?
Die weerstand van die aarde hang hoofsaaklik af van die resistiviteit van die grond tussen die elektrode en die punt van nulpotensiaal (oneindige aarde). Die resistiviteit van die grond word beïnvloed deur verskeie faktore, soos:
Die elektriese geleidbaarheid van die grond, wat hoofsaaklik veroorsaak word deur elektrolyse. Die konsentrasie van water, sout, en ander chemiese komponente in die grond bepaal sy geleidbaarheid. Vochtige grond met hoë soutinhoud het lager resistiviteit as droë grond met lae soutinhoud.
Die chemiese samestelling van die grond, wat sy pH-waarde en korrusie-eienskappe beïnvloed. Suur of alkaliese grond kan die aarde-elektrod korreer en sy weerstand verhoog.
Die korrelgrootte, eenvormigheid, en pakkings van die gronddeeltjies beïnvloed sy porositeit en vochtbehoudkapasiteit. Fynkorrelige grond met eenvormige verdeeling en kompakte pakkings het lager resistiviteit as grofkorrelige grond met onreëlmatige verdeeling en los pakkings.
Die temperatuur van die grond, wat sy termiese uitbreiding en bevriespunt beïnvloed. Hoë temperatuur kan die geleidbaarheid van die grond verhoog deur die ionmobielheid te verhoog. Lae temperature kan die geleidbaarheid van die grond verminder deur die waterinhoud te bevries.
Die weerstand van die aarde hang ook af van die weerstand van die elektrode self en die kontakweerstand tussen die elektrode-oppervlak en die grond. Hierdie faktore is egter gewoonlik verwaarloosbaar in vergelyking met die grondresistiviteit.
Hoe Meet Jy Aarde-Weerstand?
Daar is verskeie metodes om aarde-weerstand op bestaande stelsels te meet. Sommige van die algemene metodes is:
Val van Potensiaal Metode
Dit word ook bekend as die 3-punt metode of potensiaal-val metode. Dit vereis twee toets-elektrod (stroom-elektrode en potensiaal-elektrode) en 'n aarde-weerstand-toetser. Die stroom-elektrode word ingespan op 'n afstand van die bestaande aarde-elektrode tot 'n diepte gelyk aan sy diepte. Die potensiaal-elektrode word ingespan tussen hulle op 'n geskikte afstand sodat dit buite hul invloedsfeere (weerstandsareas) is. Die toetser spuit 'n bekende stroom deur die stroom-elektrode en meet die spanning tussen die potensiaal-elektrode en die bestaande aarde-elektrode. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:
Waar R die aarde-weerstand is, V die gemeete spanning is, en I die ingespotte stroom is.
Hierdie metode is eenvoudig en akkuraat, maar vereis dat alle verbindings na die aarde-elektrode voor die toetsing ontkoppel word.
Klem-aan Metode
Dit word ook bekend as geïnduseerde frekwensietoetsing of paallose metode. Dit vereis geen toets-elektrod of ontkoppeling van enige verbindings na die aarde-elektrode nie. Dit gebruik twee klems wat om die bestaande aarde-elektrode geplaas word. Een klem induseer 'n spanning na die elektrode en 'n ander klem meet die stroom wat deur dit vloei. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:
Waar R die aarde-weerstand is, V die geïnduseerde spanning is, en I die gemeete stroom is.
Hierdie metode is gerieflik en vinnig, maar vereis 'n parallel aardnetwerk met meerdere elektrod.
Aangehegte Staaf Metode
Hierdie metode gebruik een toets-elektrode (stroom-elektrode) en 'n aarde-weerstand-toetser. Die stroom-elektrode word met 'n draad aan die bestaande aarde-elektrode aangeheg. Die toetser spuit 'n bekende stroom deur die draad en meet die spanning tussen die draad en die bestaande aarde-elektrode. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:
Waar R die aarde-weerstand is, V die gemeete spanning is, en I die ingespotte stroom is.
Hierdie metode vereis nie dat enige verbindings na die aarde-elektrode ontkoppel word nie, maar vereis goeie kontak tussen die draad en die stroom-elektrode.
Ster-Delta Metode
Hierdie metode gebruik drie toets-elektrod (stroom-elektrod) wat in 'n ewekantige driehoek om die bestaande aarde-elektrode gerangskik word. 'n Aarde-weerstand-toetser spuit 'n bekende stroom deur elke paar toets-elektrod op sy beurt en meet die spanning tussen elke paar toets-elektrod op sy beurt. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Kirchhoff se wette:
Waar R die aarde-weerstand is, VAB, VBC, VCA die gemeete spannings tussen elke paar toets-elektrod is, en I die ingespotte stroom is.
Hierdie metode vereis nie dat enige verbindings na die aarde-elektrode ontkoppel word nie, maar vereis meer toets-elektrod as ander metodes.
Dode Aarde Metode
Hierdie metode gebruik twee toets-elektrod (stroom-elektrod) wat in reeks met 'n aarde-weerstand-toetser verbonden is. Een toets-elektrode word naby die bestaande aarde-elektrode ingespan, en 'n ander toets-elektrode word ver daarvandaan ingespan. Die toetser spuit 'n bekende stroom deur albei toets-elektrod in die grond en meet die spanning tussen hulle. Die aarde-weerstand word bereken deur gebruik te maak van Ohm se wet:
Waar R die aarde-weerstand is, V die gemeete spanning is, en I die ingespotte stroom is.
Hierdie metode vereis nie dat enige verbindings na die bestaande aarde-elektrode ontkoppel word nie, maar vereis 'n baie lank draad tussen albei toets-elektrod.
