Заземление

Заземление, в установках сильного тока устройство электрич. соединения с землей токопередающих цепей или расположенных по их соседству металлнч. частей с целью, в первом случае, улучшения условий работы электрич. цепей и обеспечения функционирования защитных аппаратов, во втором случае—уменьшения опасности от поражения током для служебного персонала или посторонних лиц. Конструкция, находящаяся в земле и служащая для введения в нее тока, называется заземлением.

Функции 3. В технике высоковольтных систем обычно практикуется соединение трансформаторных обмоток на высоковольтной стороне в звезду, при которой имеется нейтральная, или т. н. нулевая, точка (н е ft-трал ь) с потенциалом, почти равным при нормальном режиме работы потенциалу земли. В американских установ1тх большинство нейтралей сетей имеет постоянное 3., между тем кахс в германских установках наблюдается тенденция воздерживаться от 3. нейтралей. При 3. нейтралей обычно не вводят в цепь 3. каких-либо добавочных сопротивлений для ограничения аварийного

Т. Э. т. VIII.

тока, то есть устраивают так называемое прямое, или глухое, заземление.

Установки с незаземленными нейтралями на высоковольтной стороне, которые для краткости называют незаземленными системами, или незаземленными сетями, отличаются от заземленных следующими особенностями, а) В случае короткого замыкания на землю аварийный ток в заземленной системе обычно во много раз больше номинального и одного порядка с током при междуфазовом коротком замыкании; в незаземлениой системе аварийный ток бывает обычно меньше номинального тока, б) В силу указанного обстоятельства в первом случае место аварии должен быть быстро выключено; это осуществимо при ходовых типах защитных реле с б. или м. высокой степенью селективности (смотрите Реле). При незаземлениой системе иногда бывает возможен довольно длительный режим работы при одной заземленной фазе, что позволяет избежать перерыва в подаче энергии. Селективность осуществима здесь применением реле специальных типов, к-рые, впрочем, применяются лишь как сигнальные. в) В незаземленных сетях сравнительно небольшой протяженности, если сила аварийного тока не превосходит 5А, происходящее иногда при грозах перекрытие изоляторов искровым разрядом может не вести к вольтовой дуге и не вызывать перебоя работы. У заземленных систем в этом случае неизбежно полное короткое замыкание и выключение линии, г) У незаземленных сетей большого напряжения нередко при авариях имеют место большие перенапряжения от заземляющей дуги (смотрите Перенапряо/сения), которые часто вызывают вторичные аварии в других фазах и у нулевых точек, приводящие к полному короткому замыканию. У заземленных сетей вторичных аварий от этой причины получиться не может, д) У незаземленных сетей при замыкании на землю происходит повышение напряжения на незаземленных фазах и нулевых точках, независимо от упомянутых перенапряжений заземляющей душ.

Петерсеном и Баухом были предложены средства (реактор Петерсена, заземляющий трансформатор Бауха), значительно уменьшающие силу тока при аварийном однополюсном замыкании на землю незаземлениой сети и устраняющие перенапряжение от заземляющей дуги.

3. нулевых точек больших генераторов является почти правилом, причем оно делается через сопротивление (резистор), выбираемое чаще всего с таким расчетом, чтобы при замыкании на землю одной фазы сети, питаемой непосредственно от генератора, ток в цепи 3. данного генератора был порядка от ординарной до тройной величины тока номинальной нагрузки. Практика различных установок сильно варьирует в отношении величины применяемого заземляющего сопротивления.

Помимо указанных выше, 3. нейтралей генераторов преследует также и следующие цели: а) защиту генераторов от перенапряжений, индуктированных со стороны высоковольтных цепей, а также от перенапряжений, могущих возникнуть от разряда ме жду обмотками трансформаторов; б) обеспечение функционирования дифференциальных реле, защищающих обмотки трансформатора в случае повреждения изоляции последнего. Именно это последнее обстоятельство обусловливает верхний предел допустимого сопротивления резистора. О 3. аппаратов для защиты от перенапряжений см. Перенапряжения.

Кроме отведения тока в землю при выполнении указанных выше рабочих функций, заземляющие устройства имеют назначение предупредить возможность получения опасных ударов тока как лицами служебного персонала, так и посторонними при случайном прикосновении к заземленной части установки во время прохождения аварийного тока. При этом может иметь место более или менее значительное напряжение на заземленном предмете, если переходное сопротивление заземления имеет слишком большую величину.

Теория и расчет заземлителей. При прохождении тока по заземлителю и земле возникают определенные напряжения между ним и различными точками на поверхности земли. Если рассматривать зависимость напряжения между заземлителем и точкой поверхности в функции от расстояния между ними, то оказывается, что она при все увеличивающемся расстоянии стремится к определенному пределу. Практически этот предел достигается уже на расстоянии 20 метров от заземлителя. Соответствующее напряжение и называют напряжением заземлителя, а частное от деления этого напряжения на силу тока — сопротивлением 3. (обратная ему величина представляет проводимость 3.). Сопротивление 3. обусловлено не контактным сопротивлением между заземлителем и почвой, а самой почвой. Градиент потенциала на поверхности земли обычно бывает наибольшим у самого заземлителя, т. к. здесь получается наибольшая плотность тока; плотность тока постепенно убывает до нуля по мере отдаления от 3. Почва обычно бывает неоднородного строения по глубине заложения заземлителя, и при расчетах 3. приходится значительно упрощать постановку вопроса, считая почву обладающей повсюду одинаковым удельным сопротивлением. В этом случае получается полная аналогия между электростатич. полем в условии протекания тока через заземлитель и чисто электростатич. полем, к-рое окружало бы расположенный в однородном диэлектрике проводник, представляющий по форме данный заземлитель, соединенный вместе со своим зеркальным изображением относительно поверхности земли. Исходя из этой аналогии можно составить формулы, дающие сопротивление 3. для нескольких простых типов заземлителей (табл. 1).

Как видно из ф-л, для трубы сопротивление 3. незначительно убывает при увеличении диаметра сверх 25 миллиметров и длины сверх 2м (фигура 1). На фигуре 2 показана зависимость сопротивления 3. пластин от их поверхности (сопротивление почвы 7 000 il-ем), а на фигуре 3—то лее для полосового 3. (полоса 40 х 2 миллиметров заложена на глубине 305 миллиметров

Схема			Род заземлите ля	Величина сопротивления	Примечания
	7	□	Вертикально загруженная труба	τϊ о, 4ί ^R~ 2πί ^m d	При условии, что величина d мала сравнительно с t
t миллиметровш h I-Ч И-1->1			Проволока недалеко от поверхности земли		При условии, что величина d мала сравнительно с h, а. величина h мала сравнительно с 1
fяиш h Ϊ !е-D—		_jt	Кольцо из проволоки недалеко от поверхности земли		При условии, что величина d мала сравнительно с h, а величина h мала сравнительно с D

R—сопротивление 3. в 2, ρ—удельное сопротивление почвы в 2-см. в почву с сопротивлением 9 300 9.-см). В тех случаях, когда для понижения сопротивления 3. приходится соединять между собой ряд простых заземлителей, имеет место взаимное экранирование, вследствие которого проводимость параллельно соединенных заземлителей получается меньше их суммы. Отношение первой величины к последней, то есть к сумме, называется кпд сложного за-землителя; коэфф. этот определяется экспериментально либо на основании измерений модели

3., погруженной в электролитическую ванну, либо испытаниями. Систематических данных в отношении кпд^З. в литературе не имеется; формулы, выражающие кпд заземлителей, в большинстве случаев дают неточные результаты.

Таблица 2.—У дельные сопротивления почв.

Почвы	% влажности	Сопротивление в Я-см
Полевая.	_	0,33 -10*
Глинистая.	20	0,33 -10«
»	40	0,076-104
Чернозем.	20	0,96 -104
».	40	0,09 -104
Садовая земля.	50	0,13 -104
Песок.	9	0,3 -10« и выше

При промерзании почвы сопротивление верхних слоев возрастает, что ставит в невыгодные условия полосовое 3. сравнительно с 3. при помоши труб. При песчаном грунте сопротивление 3. одной трубы может доходить до 2 000 Ω. В нек-рых случаях ноги железных мачт заделаны в бетон. При этом сопротивление немногим отличается от сопротивления при непосредственном помещении ног в землю. Сама по себе почвенная и колодезная вода имеет удельное сопротивление такого же порядка, что и у обычных почв. Для увеличения проводимости почв иногда прибегают к засыпке вокруг заземлителей каменной соли, шлаков, и т. д., причем в эксплуатации необходимо регулярное наблюдение за сопротивлением 3., в виду постепенно происходящего выщелачивания засыпанных веществ.

Заземляющий трос, соединяющий между собой опоры линий передачи, помимо функций защиты от перенапряжений и, отчасти, механического усиления опор (смотрите Линии передачи), играет важную роль в отношении уменьшения общего сопротивления 3.; при этом в случае замыкания на землю часть аварийного тока ответвляется от 3. данной мачты. Приближенно эквивалентное сопротивление В₃_ 3. системы мачт, соединенных тросом, м. б. вычислено по формуле Рюденберга:

что приблизительно равно - VrR] если вели-

1 т чина - д мала по сравнению с единицей (R—

сопротивление 3. каждой мачты, г—сопротивление троса в пролетах между мачтами).

Для уменьшения опасности от градиента потенциала по поверхности почвы производится закладка вспомогательных экранирующих электродов, например колец или полос, соединяемых с мачтой и зарываемых в землю на надлежащей глубине. При помощи таких мероприятий возможно в несколько раз уменьшить напряжение прикосновения, и, т. о., отпадает необходимость уменьшения

сопротивления 3. посредством дополнительной закладки труб и т. и., что вызывало бы в нек-рых случаях громадные затраты. Измерения на ряде мачт и моделей показали, что напряжение между мачтой и точкой на поверхности земли, отстоящей на 1 метров от мачты, м. б. уменьшено более чем в четыре раза при применении 2 колец. На фигуре 4 показано влияние экранирующих колец на распределение потенциалов у подножия мачты башенного типа по оси OF: кривая а—без экранирующих колец; Ь—с одним экранирующим кольцом на глубине 30 см, диаметр кольца—300 см; с—с двумя экранирующими кольцами на глубине 30 и 50 см, диаметр колец—250 и 410 сантиметров (экспериментальные данные по измерениям в электролите).

Наиболее удобное 3. представляют трубы, вследствие легкости забивки в обычном грунте. Наименьший подходящий диаметр трубы—25 миллиметров, при бблыпих диаметрах проводимость 3. увеличивается лишь незначительно и затрудняется забивка, а при меньших—труба может гнуться. Иногда трубу

(на верхнем конце) снабжают пробкой или кольцом, а нижний конец делается в виде острия. В обычной земле можно обходиться без заострения. Верхний конец иногда оставляют без пробки, причем, при повреждении его от ударов кувалды, его спиливают. Оцинковка труб не является необходимой. Длина труб должен быть достаточной, чтобы нижняя часть трубы достигала области почвенных вод. Полосовое 3. зарывается обычно не глубоко идолжен быть в этом случае рассчитано на промерзший грунт. В нек-рых случаях оно одновременно выполняет и функции экранирующих электродов. Листы теперь мало употребляются, т. к. они, вследствие малой толщины, легко разъедаются, требуют глубокого зарывания и дают малую проводимость 3. Стоимость устройства 3. может быть весьма низкой, если эта работа ведется одновременно с земляными работами по строительству.

Правила выполнения 3. По нормам IX Всесоюзн. электротехнич. съезда, 3. должны быть рассчитаны и устроены так, чтобы напряжение прикосновения не превосходило: а) в сухих закрытых помещениях— 150V, б) в помещениях сырых и с едкими парами и жидкостями—60V, в) на воздушных линиях передачи (в зависимости от местности и характера установки) значения допускаемых напряжений указаны в таблице 3.

Таблица 3.—3 начения допускаемых н а п р я ж е н и й.

Местность	В установках с незаземленной нейтралью в У	В установках с заземленной нейтралью в У
На территории городов.	150	150
Вне города, в местах пасе-
ленных, с большим дви-
жением..	150	300
В местах малонаселенных,
со слабым движением. _t.	250	500
В местах ненаселенных.	Не нормируется

В установках с заземленной нейтралью, для распределительных устройств станций и подстанций, а также для воздушных линий передач с железными и железобетонными опорами, проходящих по местностям с густым населением, 3. рассчитываются на ток однополюсного замыкания на землю. В остальных случаях (малонаселенная территория или подстанция без постоянно присутствующего персонала) 3. рассчитываются на ток. достаточный для отключения автоматов защиты, или на ток, в 2,5 раза превосходящий номинальный ток предохранителей в данной установке. Расчет производится во всех случаях по установившемуся току короткого замыкания. Для линий передач на деревянных опорах и без заземляющего троса никаких заземляющих приспособлений не требуется. В установках с незаземленной нейтралью как внутри помещения, так и на открытых подстанциях и линиях передачи 3. должны быть рассчитываемы на емкостный ток всей сети при замыкании на землю одной фазы. Нормы рекомендуют заземлять все металлич. части, не находящиеся под напряжением, как, например: кожуха машин и приборов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, рукоятки, рычаги, металлические каркасы, свинцовые оболочки и броню кабеля, арматуру изоляторов.

3. сетей высокого и низкого напряжения рекомендуется выполнять отдельно, на расстоянии не менее 10 метров друг от друга. Не допускается использование водопровода общего пользования для 3., вследствие возможности получения на нем высоких потенциалов. Заземляющие провода должен быть рассчитаны на проходящий ток короткого замыкания и иметь сечение во всяком случае не менее 6 миллиметров² для меди и 12 миллиметров² для железа. Сборные заземляющие шины должны иметь сечения соответственно 16 миллиметров² и 25 миллиметров². Сечения в 50мм² для меди и 100 миллиметров² для железа считаются достаточными для всех случаев.

Если не представляется возможным при расчете 3. определить распределение потенциалов вокруг места 3., то следует пользоваться следующими коэфф-тами, на которые доли-сно разделить напряжение соприкосновения, чтобы получить максимальное допускаемое напряжение заземлителя: 1)на центральных станциях, подстанциях и вообще в сухих помещениях—0,5; 2) в тех же помещениях, но при наличии изолирующих рези-

новых половиков—0,1; 3) на линии передачи без применения выравнивающих металлических контуров—0,6.

Заземлители (трубы, железные и медные полосы и пластины) должны иметь достаточную толщину (не менее 3 миллиметров при применении меди и оцинкованного железа); каждая труба должна иметь диаметр не менее 35 миллиметров и длину—2 ж. Установленные 3. нуждаются в периодич. проверке в отношении величины сопротивления. Эти контрольные измерения следует производить не менее двух раз в год—зимой и летом.

Нормы союза германских электротехников для линий незаземленных или заземленных через очень высокое сопротивление дают следующую приближенную формулу для определения тока 3.:

где V—номинальное линейное напряжение в kV, I—длина линии передачи в км. Эти нормы рекомендуют 3. в виде оцинкованных железных или луженых медных пластин, труб или лент. Поверхность пластин должен быть не менее 1 м² с одной стороны, а толщина— не менее 3 миллиметров. Допускается также использование неоцинкованного железа, причем толщина и поверхность таких электродов должен быть достаточными для обеспечения хорошего контакта в случае химич. воздействия почвы. Полосовое железо для 3. рекомендуется брать сечением не менее 50 миллиметров² и длиной 10 метров Размеры труб такие же, как и по нормам IX Всесоюзн. Электр отехнического съезда. Для уменьшения переходного сопротивления рекомендуется добавлять в почву некоторое количество соли. При недостаточности одного 3. устраивают комбинацию ряда заземлителей (сложный з а з е м-литель), большей частью из труб, соединяя их тросами или полосами.

Измерение сопротивления 3. Для измерения сопротивления 3. необходимо иметь два вспомогательных электрода, не слишком близко отстоящих один от другого и от испытуемого заземлителя (фигура 5). Пропуская ток поочередно через каждую пару электродов из цепи, не имеющих других мест 3., и измеряя его величину, а также напряжение, получают данные для составления трех уравнений с тремя неизвестными (индивидуальные сопротивления электродов). Решая их, получают искомое сопротивление. По данным опыта,

11 a ~l· И в=Н i >

На + Н-с=,

Нв + П с ~ Н» >

откуда

На-

Hjj —

Нп —

Ri Ч~ ~ R3

Ri ·4- R3 R%

R,+ R 3

Для измерения сопротивлений 3. применяются и другие способы, где источником тока являются элемент, индуктор или даже земля. Из этих методов следует отметить метод измерения мостом Кольрауша; применяя этот способ, для создания пульсирующего тока пользуются зуммером (смотрите), т. к. при постоянном токе обычно происходит мешающая измерениям поляризация. В одно из плеч моста включается измеряемая пара сопротивлений 3. При всех указанных выше методах приходят к тем же трем ур-иям с тремя неизвестными. При отсутствии третьего электрода с достаточно низким сопротивлением, для получения недостающего второго уравнения применяют метод Вихерта; в этом случае третьим контактом с землей может служить зонд. Измерения этим способом хотя и просты, но недостаточно точны вследствие поляризации.Наиболее совершенными приборами являются измерители сопротивления, основанные на нулевом методе и снабженные сильным индуктором переменного тока, дающим уже при двух оборотах рукоятки в секунду частоту от 30 до 40 пер/ск. (измеритель 3. Сименса и Г’аль-ске, и др.). При такой частоте совершенно отсутствует явление электролиза почвы, и получаемые величины сопротивления имеют устойчивый характер.

Лит.: Эпште и н Г. Л., Районные трансформат, подстанции, Киев, 1929; ВульфА. А., Заземление опор линий передачи, «Еюлл. Волховской силовой установки», Л., 1926, 7; его ж е, Заземление силовой станции и главн. понижающей подстанции, там же, 6; Электротехническ. правила и нормы.одобр. IX Всес. электротехнич. съездом и ЦЗС’ом, М., 1929; Цеп-лиев Π. П., Защитное заземление как мера безопасности, «Электричество», Л.—М„ 1924, 7;×о е ц-к и и С. Л., О защитном заземлении, там же; Ollendorff F., Die Erdstrome, В., 1928 (приведена подробная библиография). М. Горбунов.

3. антенны—часть радиосети (смотрите) за удлиняющими или укорачивающими волну антенны устройствами или за генераторами, которая наиболее тесно связывается с землей. Всякий диполь (смотрите)—двусторонний вибратор или резонатор—м. б. приведен к одностороннему при замене одной из его половин большой емкостью; при этом распределение потенциала и тока вдоль последнего не изменится: у соединения вибратора и резонатора с емкостью расположатся пучность тока и узел потенциала (фигура 6). Условие 7=0 требует, чтобы присоединяемая емкость была достаточно велика: в этих целях используется или противовес (смотрите) или проводник очень большой емкости с потенциалом, равным нулю,—земля.

3. в простейшем виде (одиночное) осуществляется обычно зарытыми на товых вод, являющихся полупроводником, медной или из оцинкованного железа пластиной, газовыми трубами, цилиндрами и др. Такое 3. пригодно для любительских приемных и маломощных передающих радиостанций, так как на каждый А тока необходимо иметь поверхность соприкосновения около 50 пи²; проводимость такого 3.

	^/1> 1 1 1
	д
/У ч 1
1 1 Фиг.	6.

уровне грун-

ок. 0,1 мо на каждый л². При 3. газовыми трубами рекомендуется улучшать проводимость окружающей породы насыпкой внутрь

трубы легко растворяющейся в воде соли, диффундирующей после забивки трубы в землю сквозь специально высверливаемый в трубе ряд отверстий. На судовых и вагонных радиостанциях 3. достигается припайкой заземляющего провода к металлической стенке корпуса корабля или вагона. В городских радиолюбительских установках в качество 3. используют стальные остовы здания, водопроводные трубы, газопровод и т. д. Если почва достаточно сырая, то в качестве 3. служит и медная сетка, брошенная непосредственно на землю (часто применяется в переносных станциях).

Многократное 3. устраивается в профессиональных передающих установках

Θ Θ

Фигура 8.

с целью большего уменьшения потерь 3. (фигура 7): при его устройстве проводимость растет пропорционально числу электродов, если последние располагаются ке слишком тесно; поэтому разнос электродов должен быть таков, чтобы расстояния друг от друга ближайших электродов составляли не менее десятикратного диаметра последних (взят пример 3. в форме цилиндра). Рекомендуется опускать электроды в почву под краем антенны. При большой мощности установок

3. Если в многократ-нескольких кольцах

Разрез требуется устройство нескольких кольцевых рядов, причем число электродов в каждом должен быть пропорционально расстоянию от центра (фигура 8).

Регулируемые ном заземлении при распределение тока вследствие неоднородности почвы, несим-метрии расположения или иных причин оказывается неравномерным, то необходимо выравнивать его посредством включения переменных самоиндукций в проводники, ведущие от антенны к электродам (фигура 9).

Так как и в этом случае наибольший поток Электрич. смещения располагается у конца антенны, то взамен отдельных 3. в этом месте хорошо зарывать в землю сплошную ленту, соединенную со всеми ведущими проводами; весьма важно отличное соединение

Антенна

План

Заземление Фигура 9.

Дпина волны земляного электрода с ведущей проволокой; необходима пайка, причем для большей долговечности следует принять меры, чтобы не получилось гальванич. пары при соприкосновении с влажной почвой. Несомненная выгода устройства ряда колец явствует из сравнения кривых на фигуре 10: кривая а дает величину сопротивления 3. при устройстве одного кольца одиночных 3. радиусом ок. 10 м; кривая b—двух параллельно включенных и подравненных катушкой самоиндукции кольцевых рядов электродов, из которых один имеет радиус ок. 10 м, а другой—ок. 40 метров Выравнивание распределения тока м. б. произведено путем включения как самоиндукции, так и конденсаторов. Неудобством выравнивания является необходимость настройки катушек 3. для каждой длины волны отдельно.

На фигуре 11 дана схема многократного 3. для антенны Александерсона, установленной на Ныо-Брунсвикской радиостанции: сеть одиночных 3. выведена в шести пунктах из-под земли и соединяется с передатчиком шестью надземными хорошо изолированными проводниками. Каждый из них дает обратный путь тому току, к-рый соответствует току смещения между кольцом электродов, от которого он выведен наружу, и противолежащей частью антенны; пункты многократного 3. следует выбирать так, чтобы по каждому выводу шел один и тот же ток (например ¹/_в общего тока). Сравнение заземления с противовесом и некоторые расчеты заземления см. Противовес.

Лит.: Петровский А. А., Радиосети, Л., 1924 (на правах рукописи); Meissner А., ОЬег tl. Erdwiderstand d. Antennen, «Jahrbuch d. drahti. Telegr. u. Teleph.», B., 1921, B. 18, 5, p. 332—337; Bouvier P., Antennen mit vielfaclier Erdung, ibid., 1923, B. 22, 1, p. 9, 27; Abraham M., Rausch V. Traubenberg u. Pusch J., Ober ein Verfahren zur Bestimmung d. spezifischen Leitfahigkeit d. Erdbodens, «Phys. Ztschr.», Leipzig, 1919, B. 20, p. 145; Abraham M., ibid., 1920, B. 16, p. 67; A b r a h a m M., tiber d. Erdwiderstand v. Antennen, ibid., 1925, B. 25, p. 154; Bouvier P., Antennes 5 prises de terre multiples, «Radiodlee-tricitd», Paris, 1922, 11; Hamm A., Die Erdungs-frage bei GroBstationenantenne, «ETZ», Berlin, 1924, B. 45, p. 319. В. Баженов.

3. в технике связи—устройство, состоящее из проводника (земляного провода), один конец которого соединен с заземляемой частью установки (телеграфной, телефонной), а другой—спаян с заземляющим электродом (заземлителем), закапываемым в грунт ниже уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта. 3. играет большую роль в технике связи. Устройство двух 3., расположенных на соседних станциях (телеграфных, телефонных с местной батареей) дает двоякую выгоду:

1) заменяет обратный провод между станциями, то есть вторую половину линии; 2) уменьшает сопротивление линии вдвое, так как сопротивление участка почвы между заземляющими электродами практически равно 0. На телефонных станциях системы центральной батареи 3. положительного (плюсового) полюса батареи принято как правило (во избежание электролиза металлич. частей и контактов сооружения); оно преследует следующие цели: 1) устранение перехода тока с одной пары цепей на другую, т. к. побочные токи будут замыкаться через батарей и ее землю, не попадая в цепь другого абонента; 2) устранение скрытых повреждений проводов и более легкое отыскание их; 3) получение более надежного сигнала «занято»; 4) экономию проводов и предохранителей при монтаже станций. 3. принято устраивать у столбов: контрольных, станционных, кабельных и мачтовых. На контрольных и станционных столбах 3. необходимо для испытания и нахождения поврежденного участка, а на кабельных и мачтовых, помимо того, исправное 3. защищает от повреждения грозой кабель и мачтовые сооружения. Исправность 3. должна испытываться ежегодно при ремонте, и неудовлетворительные 3. по сопротивлению должен быть немедленно переустроены. Неисправная земля требует излишнего расхода энергии, ухудшает действие аппаратов, громоотводов и ослабляет телефонную передачу.

Конструкция 3. Земляной провод должен иметь хорошую токопроводимость,

а потому необходимо, чтобы его часть, закапываемая в грунт, была из нержавеющего металла. Земляной провод должен быть по возможности из цельной проволоки, а не из кусков, т. к. скрутки имеют большое сопротивление. Если цельной проволоки нет, то отдельные куски должен быть соединены британскими спайками. Материал для земляного проводника—медь или оцинкованное железо. Форма его—проволока, шина или кабель. Материал электрода—луженая медь, оцинкованное железо или свинец. Форма заземляющего электрода—пластина (лист), труба, круг из оцинкованной проволоки. Вспомогательными электродами могут служить: медная пластина или медная проволока диаметром 1— 2 миллиметров, железный стержень (щ у п) или лом (вокруг которых почва хорошо смачивается), газо- и водопровод и в некоторых случаях—свинцовая оболочка подземных кабелей. Рекомендуется применять электроды и земляной провод из одного и того же металла; место их соединения необходимо пропаять самым тщательным образом.

В технике связи СССР применяются следующие конструкции 3., определяемые гл. образом разновидностью употребляемых заземляющих электродов. 1) Медный луженый

Фигура 12. фигура 13.

лист (фигура 12) в форме квадрата, со стороной 1 метров и толщиной 2 миллиметров. К его углам припаивается медный провод 0 3—5 миллиметров, и лист зарывают в землю. Если трудно добраться до грунтовой воды, то применяют «засыпку», то есть электрод покрывают со всех сторон слоем кокса или древесного угля толщиной 5 а в виду способности их притягивать и удерживать влагу. Засыпка требует примерно 100 кз угля. В гористых местностях, где также бывает трудно достичь влажного грунта, устраивают заземляющий электрод с большим числом разветвлений, направляя их в разные стороны, чтобы увеличить поверхность соприкосновения металла с почвой. Приведенная на фигуре 12 конструкция применяется для 3. небольших станций.

2) Бухта железной оцинкованной проволоки 0 4—6 миллиметров (фигура 13). Этот способ применяется при устройстве 3. у контрольных столбов. Бухта проволоки зарывается у основания столба. По выходе из почвы конец проволоки (земляной провод) прибивают вдоль столба скобками и выводят немного выше верхушки столба в виде спирали с острием.

3) 3. у абонента телефонной станции. К громоотводу, установленному у окна, присоединяют медный провод сечением 1,5 миллиметров² и пропускают его через отверстие в раме окна, снабженное воронкой и втулкой, наружу, где припаивают его к железному проводу; последний ведут по стене при помощи скоб и оканчивают в земле на уровне грунтовых вод (примерно на глубине 2—3 ж) бухтой проволоки. При наличии водопровода земляной провод припаивают к водопроводной трубе. 4) 3. больших станций. Конструкция его до сих пор не установлена. Следует лишь отметить, что вследствие ответственного назначения таких станций устройством одного заземления не ограничиваются, а прибегают чаще всего к устройству трех и более заземлений.

Расчетйые формулы. В литерату- ре по технике связи существует ряд терминов, имеющих одно и то же значение, как, например: сопротивление перехода, сопротивление распространения, сопротивление земных контактов. Под этими терминами подразумевают сопротивление, преодолеваемое током при его переходе с электрода в почву. В общем оно должен быть незначительным по величине, и чем оно меньше, тем лучше. Величина его не должна превосходить: 1) 5 и для обыкновенных рабочих 3., 2) 1 й—для рабочих 3. в автоматических телефонных станциях. В больших станциях это сопротивление колеблется в пределах от 0,1 до 0,5 й. Величина сопротивления перехода с течением времени изменяется в зависимости: 1) от величины и формы поверхности заземляющего электрода, 2) отхимическ. состава почвы и

3) от степени влажности почвы и от удельного сопротивления ее. Из значений сопротивления и размеров заземляющего электрода можно приближенно вычислить ожидаемое сопротивление перехода. Для прямоугольных земляных пластин или полос, со сторонами а и Ь, причем b > а, Уппенборн дал следующую формулу для сопротивления перехода W (в й):

W =_-_1п ^{п + 1+}.

2απγ~Ν п + 1- У N

Здесь д — удельное сопротивление почвы, п=- и N=(1 + и)² — ^. На фигуре 14 (сопротивление в и заземляющего электрода в форме пластины в ф-ии от размеров последней) кривая I представляет сопротивления для пластины длиной 100 сантиметров при переменной ширине от 10 до 100 см, и ρ =

= 10 000 й-см. Кривая II справедлива для квадратных пластин, поверхность которых равновелика поверхности прямоугольника. График указывает, что прямоугольная фор-ма^электродов до 0,5 м² выгоднее квадратной и что выгоднее также вместо одного электрода в 1 м² взять 3 прямоугольные пластины по 10x100 сантиметров (0,3 м²), т. к. будем

Фигура 15.

Ир-угольн о: 10 20 30 АО 50 S0 70 80 90/00at квадрат-о- b1.7АА?5А$8b,ъ70.77b%5сЬЭ.ь9Аэ:С0см Ловерх-сгь=01 02 03 00 05 0.6 0.7 0.8 09 Юм ·

Фигура 14.

Я=2Й>^1П^:

иметь _? и против 37. На фшг. 15 кривая 1 представляет вычисленные тем же способом значения сопротивлений перехода для полосового оцинкованного железа шириной 25 миллиметров, для длин от 100 до 1 000 см. График указывает, что такое полосовое железо длиной в 5 метров имеет почти то же сопротивление (38 й), как и 1 ж² большой пластины (37 й). Еще более незначительными сопротивлениями перехода обладают круглые проволоки, для которых имеет место уравнение (форма электрода—цилиндр):

W=— ·,

nd 2 П

где d—диаметр и I—длина проволоки,и= ~. На фигуре 15 кривая II представляет сопротивление 5-мм оцинкованной железной проволоки. Для других форм заземляющих электродов сопротивления перехода определяются следующими формулами.

Шар (диаметр=d):

R=—

¹ 2nd

Круглое кольцо (толщинα= d, диаметр=D):

80 d

Диск (диаметр =d):

R=Tj · id

Все вышеуказанные ф-лы считаются приближенными для случая, когда электроды лежат глубоко под поверхностью земли; если же они находятся на поверхности земли, то сопротивление перехода удваивается по сравнению с величиной, определенной формулой. Размеры в формулах даны в см; ρ для грунтовой (речной) воды или мокрой почвы составляет около 10⁴ й-см, для сухой почвы—около 10° й-см, для морской воды— около 10² й-см.

Лит.: Парфиянович А. И., Измерение сопротивления земных контактов, М., 1928; Я б лоно в с к и и Н. А. и В е л и ч у т и н В. И., Элек-трич. телеграфные измерения, Л., 1927; Сергиевский В. А., Основы системы центральной батареи, «Жизнь и техника связи», М„ 1924,4; Ошовски й, Телеграфия и телефония, Киев, 1915; Strecker К., Hilfsbuch ftlr die Elektrotechnik. Schwachstrom-ausgabe, 10 Aull., В., 1928; Handworterbucli d. ekktr. Fernmeldewesens, lirsg. v. Feyerabend und andere, В. 1, B., 1929. В. Наумоо.