Maapinna vastus: Mõiste, tegurid ja mõõtmismeetodid

Maapinna vastus defineeritakse kui vastus, mille maapinna elektrood pakkub elektrivoolu voolamisele maasse. See on teada ka kui vastus maale või maavastus. Maapinna vastus on oluline parameeter maanüsteemi disainimisel ja hooldamisel, sest see mõjutab elektriinstallatsioonide ohutust ja jõudlust.

Mis on Maapinna Elektrood?

Maapinna elektrood on metallne tiib või plaat, mis on mahasidunud maasse ja ühendatud elektri süsteemi maaterminaliga. See pakub madala vastusega tee veateadevooludele ja salgusurgele, et need saaksid maasse lahti. See aitab stabiliseerida süsteemi pinget ja vähendada elektromagnetilist segadust.

Maapinna elektroodi võib valmistada kuparist, terasest, terviksiduneeritud terasest või muudest materjalidest, mis omavad hea juhivust ja korroosioonikindlust. Maapinna elektroodi suurus, kuju, pikkus ja sügavus sõltuvad maatingimustest, voolu suurusest ja maanüsteemi rakendusest.

Mis on Faktorid, Mille Tõttu Mõjutatakse Maapinna Vastust?

Maapinna vastus sõltub peamiselt maapinna vastandusest elektroodi ja nullpotentsiaalpunkti (lõpmatu maapind) vahel. Maapinna vastandus sõltub mitmest tegurist, nagu:

• Maapinna elektrijuhtivus, mis tuleneb peamiselt elektroliisis. Maapinna vesekiud, soola ja muude keemiliste komponentide konsentratsioon määrab selle juhtivuse. Niisk maapinnaga kõrge soolisisaldusega on madalam vastandus kuivama maapinnaga madala soolisisaldusega.

• Maapinna keemiline koostis, mis mõjutab selle pH väärtust ja korroodeerimise omadusi. Hüppelik või alkaalne maapind võib korroodeerida maapinna elektroode ja suurendada selle vastust.

• Maapinna partiklite suurus, ühtlase ja pakkumine mõjutavad selle poroosust ja niiskuse hoidmise võimet. Ühtlane ja kõrgepikkuseline maapind, mis on ühtlaselt ja kergesti pakkunud, omab madalamat vastandust kui ebaregulaarse ja löödikuga maapind.

• Maapinna temperatuur, mis mõjutab selle termilist laienemist ja jäätumispunkti. Kõrge temperatuur võib suurendada maapinna juhtivust, suurendades ionide liikuvust. Madal temperatuur võib vähendada maapinna juhtivust, jäädudes selle vesisisalduse.

Maapinna vastus sõltub ka elektroodi enda vastusest ja kontaktvastusest elektroodi pinna ja maapinna vahel. Kuid need tegurid on tavaliselt tähelepanuväärsed võrreldes maapinna vastandusega.

Kuidas Mõõta Maapinna Vastust?

On mitmeid meetodeid maapinna vastuse mõõtmiseks olemasolevatel süsteemidel. Mõned levinud meetodid on:

Potentsiaali Langu Meetod

See on teada ka kui 3-punkti meetod või potentsiaali languse meetod. Selleks on vaja kahte testelektroodi (vooluelektroodi ja potentsiaalelektroodi) ja maapinna vastuse mõõtja. Vooluelektrood sisestatakse olemasoleva maapinna elektroodi eemale sügavuseni, mis on võrdne selle sügavusega. Potentsiaalelektrood sisestatakse nende vahel sobiva kaugusele, nii et see on nende seirepiirkonnast väljaspool (vastuse piirkond). Mõõtja sisestab teadaoleva voolu vooluelektroodi kaudu ja mõõdab pinget potentsiaalelektroodi ja olemasoleva maapinna elektroodi vahel. Maapinna vastus arvutatakse Ohmi seaduse abil:

Kus R on maapinna vastus, V on mõõdetud pinge ja I on sisestatud vool.

See meetod on lihtne ja täpne, kuid nõuab kõigi ühenduste lahutamist maapinna elektroodiga enne testimist.

Keelkonna Meetod

See on teada ka kui induktiivse sageduse testimine või paalita meetod. Selleks ei ole vaja mingit testielektroode ega ühenduste lahutamist maapinna elektroodiga. Kasutatakse kahte keelkonda, mida asetatakse olemasoleva maapinna elektroodi ümber. Üks keelkond indutseerib pinget elektroodi ja teine keelkond mõõdab läbi selle voolu. Maapinna vastus arvutatakse Ohmi seaduse abil:

Kus R on maapinna vastus, V on induktseeritud pinge ja I on mõõdetud vool.

See meetod on mugane ja kiire, kuid nõuab paralleelset maavõrgustikku mitmete elektroodidega.

Ühendatud Tiibi Meetod

See meetod kasutab ühte testielektroodi (vooluelektroodi) ja maapinna vastuse mõõtja. Vooluelektrood on ühendatud olemasoleva maapinna elektroodiga viigiga. Mõõtja sisestab teadaoleva voolu viigiga ja mõõdab pinget viigi ja olemasoleva maapinna elektroodi vahel. Maapinna vastus arvutatakse Ohmi seaduse abil:

Kus R on maapinna vastus, V on mõõdetud pinge ja I on sisestatud vool.

See meetod ei nõua ühenduste lahutamist maapinna elektroodiga, kuid nõuab head kontakti viigi ja vooluelektroodi vahel.

Täht-Delta Meetod

See meetod kasutab kolme testielektroodi (vooluelektroodi), mis on paigutatud tasakaalukult kolmnurgas olemasoleva maapinna elektroodi ümber. Maapinna vastuse mõõtja sisestab teadaoleva voolu igas paarile testielektroodeid korraga ja mõõdab pinget igas paarile testielektroodeid korraga. Maapinna vastus arvutatakse Kirchhoffi seaduste abil:

Kus R on maapinna vastus, V_AB, V_BC, V_CA on mõõdetud pinged igas paarile testielektroodeid ja I on sisestatud vool.

See meetod ei nõua ühenduste lahutamist olemasoleva maapinna elektroodiga, kuid nõuab rohkem testielektroodeid kui muud meetodid.

Surnud Maapinna Meetod

See meetod kasutab kahte testielektroodi (vooluelektroodi), mis on ühendatud saris maapinna vastuse mõõtjaga. Üks testielektrood sisestatakse lähedalt olemasolevale maapinna elektroodile ja teine testielektrood sisestatakse sellest eemale. Mõõtja sisestab teadaoleva voolu mõlemast testielektroodidest maasse ja mõõdab pinget nende vahel. Maapinna vastus arvutatakse Ohmi seaduse abil:

Kus R on maapinna vastus, V on mõõdetud pinge ja I on sisestatud vool.

See meetod ei nõua ühenduste lahutamist olemasoleva maapinna elektroodiga, kuid nõuab väga pikka viigi mõlemast testielektroodidest.

Kalduvee Meetod

See meetod kasutab ühte testielektroodi (potentsiaalelektroodi) ja maapinna vastuse mõõtja. Potentsiaalelektrood liigutatakse regulaarselt sirge joone kohal eemale olemasolevast maapinna elektroodist. Mõõtja sisestab teadaoleva voolu olemasoleva maapinna elektroodi kaudu maasse ja mõõdab pinget selle ja potentsiaalelektroodi vahel igas punktis. Joonistatakse pinge-kauguse graafik ja ekstrapoleeritakse, et leida pinge telje lõikepunkt. Maapinna vastus arvutatakse Ohmi seaduse abil:

Kus R on maapinna vastus, V₀ on pinge telje lõikepunkt ja I on sisestatud vool.