Prize de pamant

Prize de pamant

Priza de pamant este un sistem fizic sau dispozitiv care realizeaza o legatura electrica conductoare intre parti conductoare ale unor instalatii electrice si pamant. Problema prizelor de pamant este de a determina distributia campului electric E si J in jurul electrozilor metalici care alcatuiesc priza precum si a rezistentei prizei de pamant.

Campul electrocinetic al prizei sferice si semisferice

In fig. 1.31 este reprezentata o priza sferica alcatuita dintr-un electrod metalic sferic de raza r₀ introdus in pamant (priza de adancime).

Se considera ca paman-tul este un mediu conductor li-niar, izotrop si omogen de con-ductivitate s, iar electrodul me-talic are o conductivitate foarte mare Electrodul pri-zei este alimentat printr-un conductor A de alimentare izolat fata de pamant si printr-un alt electrod aflat la o distanta foarte mare de primul, astfel incat campul electric se poate considera radial fata de priza.

Daca S este o suprafata inchisa sferica de raza r concentrica cu priza, se poate scrie:

de unde:

(1.112)

Diferenta de potential U_op dintre electrodul sferic si un punct din pamant aflat la distanta r are valoarea:

(1.113)

Tensiunea prizei de pamant este diferenta de potential dintre electrodul prizei si un punct aflat la o distanta infinita fata de priza considerata:

(1.114)

Catul dintre tensiunea prizei si intensitatea curentului electric este rezistenta de dispersie sau de raspandire a prizei de pamant sau mai simplu rezistenta prizei de pamant. Aceasta este o caracteristica importanta a prizei de pamant. Pentru priza sferica, rezistenta R_s a prizei de pamant are valoarea:

(1.115)

Tensiunea U_op se poate scrie:

(1.116)

Daca se considera ca la distanta foarte mare de priza potentialul pamantului este nul, atunci potentialul prizei se poate scrie:

(1.117)

Repartitia acestui potential in functie de r este prezentata in fig. 1.32.

Se observa ca in jurul prizei de pamant exista o variatie rapida a potentialului electric.

Pentru priza de pamant semisferica din fig. 1.33 valoarea rezistentei prizei de pamant se obtine:

(1.118)

Corespunzator valorile lui U_op' si U_p' sunt similare cu ale prizei sferice si anume:

(1.119)

(1.120)

Potentialul are o variatie similara cu aceea a lui V_op.

Unele aspecte tehnice si de protectie a muncii privind prizele de pamant

Sa consideram o priza de pamant semisferica de raza r₀ care realizaeza o conexiune intre partile conductoare ale instalatiilor electrice (carcase, suporti metalici etc) si pamant (fig. 1.34) si distributia corespunzatoare a potentialului in jurul prizei in cazul cand priza este alimentata cu un curent electric de intensitate i.

Priza de pamant si-tuata la suprafata pamantului, de ge-nul celei semisferice poarta denumirea de priza de suprafata spre deosebire de priza de adancime. Rolul prizei de pamant este acela de a stabili o legatura conductoare intre partile metalice ale instalatiilor electrice si pamant prin care sa se poata inchide curentii ce pot apare accidental in instalatii in cazul unor scurtcircuite.

Conform normelor tehnice rezistenta de dispersie a prizelor de pamant trebuie sa fie mai mica decat o valoare prescrisa. Constructiv aceasta se obtine prin cresterea dimensiunilor prizei si prin dispunerea adecvata a acesteia. Se construiesc prize de pamant din tevi metalice, placi, discuri etc. legate intre ele prin benzi metalice, toate fiind protejate anticoroziv.

Se pot distinge situatii in care o persoana aflata in apropierea prizei se expune la electrocutare. Concret, calculele trebuie sa tina seama de rezistenta corpului omenesc R_h considerata in calcule R_h = 1000 W, de conditiile de lucru si de valorile curentilor periculosi pentru om.

Tensiunea dintre talpile picioarelor unui om care se deplaseaza radial fata de priza se numeste tensiune de pas (U_pas). Daca R_h este rezistenta corpului omenesc atunci intensitatea curentului prin corp va fi I_h = U_pas/R_h. Pentru priza semisferica tensiunea de pas se poate calcula in cazul unor ipoteze simplificatoare, cand nu se au in vedere influenta rezistentei corpului omenesc, iar mediul conductor se considera izotrop, omogen si liniar. Astfel avem:

(1.121)

unde p este lungimea pasului. Valoarea maxima a tensiunii de pas este langa priza de pamant cand r = r₀ + p/1.

(1.122)

Curentul periculos i_p prin priza de pamant este acea valoare a curentului i pentru care tensiunea de pas maxima poate pune in pericol viata omului. Daca intensitatea curentului electric este mai mica decat curentul periculos atunci in jurul prizei de pamant nu exista o zona periculoasa.

O alta marime ce intereseaza in cazul instalatiilor electrice este tensiunea de atingere U_a, care este de exemplu, diferenta de potential aplicata unui om intre talpile picioarelor si mana, cand el se afla in apropierea instalatiei electrice si atinge cu mana partile metalice in contact cu priza (carcase ale unor motoare electrice).Tensiunea de atingere U_a se poate calcula similar ca tensiunea de pas:

(1.123)