Zemes īpatnējā elektriskā pretestība
Zemes garozas augšējos slāņus, kuros var plūst elektroinstalāciju strāvas, parasti sauc par zemi. Zemes kā strāvas vadītāja īpašības ir atkarīgas no tās struktūras un tajā esošajām sastāvdaļām.
Galvenās zemes sastāvdaļas - silīcija dioksīds, alumīnija oksīds, kaļķakmens, ogles utt. — ir izolatori, un zemes vadītspēja ir atkarīga no augsnes šķīduma, tas ir, no mitruma un sāļiem, kas iesprostoti starp nevadošām sastāvdaļu cietajām daļiņām. Tādējādi zemei ir jonu vadītspēja, kas atšķirībā no elektroniskās vadītspējas metālos ir lielāka elektriskā pretestība elektriskajai strāvai.
Ir ierasts definēt zemes kā strāvas vadītāja īpašības. īpatnējā elektriskā pretestība ρ, kas nozīmē augsnes kuba ar 1 cm malām pretestību. Šo vērtību nosaka izteiksme:
ρ = RS/l,
Ohm • cm2 / cm vai Ohm / cm, kur R ir noteikta tilpuma augsnes pretestība (Ohm) ar šķērsgriezumu C (cm2) un garumu l (cm).
Zemes pretestības ρ vērtība ir atkarīga no augsnes rakstura, mitruma satura, bāzu, sāļu un skābju satura, kā arī no temperatūras.
Zemes efektīvās elektriskās pretestības izmaiņu diapazons ρ dažādām augsnēm ir milzīgs, piemēram, māla pretestība ir 1 — 50 omi-/m, smilšakmens 10 — 102 omi/m, bet kvarcam 1012 — 1014 omi/m. Salīdzinājumam mēs piedāvājam dabisko šķīdumu īpatnējo elektrisko pretestību, kas aizpilda poras un plaisas. Piemēram, dabisko ūdeņu pretestība atkarībā no tajos izšķīdinātajiem sāļiem ir 0,07 - 600 omi / m, no kuriem upes un saldūdens gruntsūdeņi ir 60 - 300 omi / m, bet jūras un dziļie ūdeņi - 0,1 - 1 omi / m.
Augsnē izšķīdušo vielu satura, kopējā mitruma satura palielināšanās, tās daļiņu sablīvēšanās, temperatūras paaugstināšanās (ja mitruma saturs nesamazinās) noved pie ρ samazināšanās. Augsnes eļļas un eļļas impregnēšana, kā arī sasalšana ievērojami palielina ρ.
Zeme ir neviendabīga, sastāv no vairākiem augsnes slāņiem ar dažādām ρ vērtībām. Sākotnēji, aprēķinot zemējuma un inženiertehniskos pētījumus, tie balstījās uz pieņēmumu par ρ viendabīgumu uz zemes vertikālā virzienā. Tagad, aprēķinot iezemētos elektrodus, tiek pieņemts, ka zeme sastāv no diviem slāņiem: augšējā ar pretestību ρ1 un biezumu h un apakšējā ar pretestību ρ2. Šāds aprēķinātais zemes divslāņu modelis labi atspoguļo zemes dziļuma izmaiņu pazīmes, ko izraisa tās virskārtas sasalšana un izžūšana, kā arī ietekmi uz gruntsūdeņu p zonu.
Visu ρ vērtību ietekmējošo faktoru analītiskais aprēķins ir sarežģīts, tāpēc pretestība, kas atbilst pieņemtajai aprēķina precizitātei, tiek iegūta ar tiešiem mērījumiem.
Zemes elektriskās struktūras parametru — slāņu biezuma un katra slāņa pretestības — mērīšanai pašlaik ir ieteicamas divas metodes: vertikālais testa elektrods un vertikālais elektriskais mērījums. Mērīšanas metodes izvēle ir atkarīga no augsnes īpašībām un nepieciešamās mērījumu precizitātes.
Skatīt arī: Kā izmērīt zemējuma pretestību
Zemāk esošajā tabulā parādīta visizplatītāko augsnes pretestība.
Augsnes noturība Augsnes tips Izturība, omi / m Māls 50 Blīvs kaļķakmens 1000-5000 Irdens kaļķakmens 500-1000 Mīksts kaļķakmens 100-300 Granīts un smilšakmens atkarībā no laikapstākļiem 1500-10000 Apstrādāts granīts un smilšakmens augsne 100-600 slāņi 100-600 -100 Juras laikmeta merģeļi 30-40 Merģelis un blīvs māls 100-200 Vizlas slāneklis 800 Māla smiltis 50-500 Silīcija dioksīda smiltis 200-3000 Slāņainas slānekļa augsnes 50-300 Kaila akmeņaina augsne 1500-3000 Akmeņaina augsne 3000-30 vienības līdz 30 Mitrās kūdras augsnes 5-100