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接地电阻的物理性质:
了解接地电阻的物理性质将有助于我们评估要满足的条件,以获得正确的测量结果。
根据其定义,电阻器有两个端子,其电阻定义为施加在这些端子上的电压与由于该电压而在它们之间循环的电流的商。电阻值(方程 1)取决于材料类型(电阻率)及其物理尺寸(电阻元件的面积和长度)。
接地电阻中只有一个端子是明显的。为了找到第二个终端,我们应该求助于它的定义:接地电阻是埋入电极的电气可触及部分与地球另一点之间存在的电阻,该点很远。
这个想法是,在埋藏电极旁边的地球体积之外,电流通过该电极注入,所有行星体积都与该电流等电位。该等电位体积的任何一点都可以视为接地电阻的第二个电极。
为了证明前面的说法是正确的,我们将仔细分析掩埋电极周围区域的电阻几何形状,在下面的例子中,它应该是半球形的。
通过埋地电极注入大地的电流以均匀的密度向各个方向从地中流出(假设大地是电均匀的),然后它必须经过各个层。每个层提供到传递电流,该电流正比于地面的电阻率和该层厚度,并反比于层的区域中,根据等式1。那么,总电阻是许多串联的小电阻的总和。厚度被任意定义为足够薄,以便将层的两个表面视为相同区域(应用等式 1 所必需的要求)。
实际上,厚度是无穷小的,电阻之和是一个积分,如等式所示。2,其中 r0 是埋藏半球的半径。
为了更容易地对这一现象进行物理可视化,我们可以想象洋葱的结构,它由大量非常薄的层组成,每一层都代表该系列的一个电阻。
要观察的重要概念是,由于接地电阻率应该是均匀的并且所有层的厚度相同,因此随着我们远离电极,被修改(增加)的元素是层。
对半球形电极情况的计算表明,在最近的区域,直到相当于电极半径的 10 倍的距离,总电阻的 90% 集中。换句话说,位于该区域之外的层对电阻的贡献并不显着。由于没有阻力,也没有潜力下降。因此,在最靠近电极的区域(称为电阻区域)之外,所有地都处于相同的电位。
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