Программа Beroes ZU 3.1

Конструктор стандартных заземляющих устройств

Вспомогательный расчет

Речь идет о вспомогательном расчете, применяемом при работе в диалоговом окне «Конструктор стандартных заземляющих устройств» (далее для краткости – диалог «Конструктор…»).

Обычно выполнение такого расчета полезно перед началом создания стандартного заземляющего устройства (далее – ЗУ) в диалоге «Конструктор…», когда пользователю нужно хотя бы ориентировочно определиться с параметрами создаваемого ЗУ: количеством и длиной вертикальных электродов, длиной горизонтального проводника и т.д.

Сам вспомогательный расчет непосредственно выполняется в диалоге «Стандартное заземляющее устройство в многослойной земле (2-слойная модель)», который активизируется при выборе пункта «Вспомогательный расчет…» меню «Справочники» диалога «Конструктор…». Напомним, что диалог «Стандартное заземляющее устройство в многослойной земле (2-слойная модель)» (далее для краткости – расчетный диалог, рис. 1) используется для расчета стандартных ЗУ (рядных, контурных, многорядных), размещенных в многослойных грунтах. Набор расчетных параметров и алгоритм расчета сопротивления ЗУ, реализованный в указанном расчетном диалоге, наиболее близок набору расчетных параметров и алгоритму расчета, реализованному в диалоге «Конструктор…». Именно поэтому данный диалог и применяется для выполнения вспомогательного расчета. Отметим, что имеются и следующие различия в расчетных параметрах упомянутых диалогов:

· в диалоге «Конструктор…» в рамках одной расчетной модели допускается применение вертикальных электродов различной длины, которые к тому же могут располагаться на различных расстояниях друг от друга; в расчетном диалоге длина вертикальных электродов и расстояние между ними фиксированы;

· в диалоге «Конструктор…» длина горизонтального проводника ЗУ может задаваться пользователем произвольно, без строгой привязки к количеству электродов и расстоянию между ними; в расчетном диалоге длина горизонтального проводника рассчитывается автоматически в зависимости от количества вертикальных электродов и расстояния между ними;

· в диалоге «Конструктор…» глубина заложения задается отдельно для вертикальных электродов и горизонтального проводника и глубины заложения могут не совпадать; в расчетном диалоге задается общая глубина заложения и для вертикальных электродов, и для горизонтального проводника.

Рисунок 1.

Перед вызовом расчетного диалога рекомендуется в диалоге «Конструктор…» ввести параметры слоев многослойного грунта, выбрать конструкции вертикальных электродов и горизонтального проводника, а также ввести глубину их заложения – эти данные будут переданы в расчетный диалог, что позволит существенно ускорить выполнение вспомогательного расчета или подбор нужных параметров. Отметим, что возможности по расчету и подбору параметров ЗУ в упомянутом расчетном диалоге выше, чем в диалоге «Конструктор…». Однако в диалоге «Конструктор…» далеко не всегда можно в точности воссоздать модель ЗУ, полученную в расчетном диалоге (как, впрочем, и наоборот), особенно, если в конструкции ЗУ планируется применение вертикальных электродов различной длины и горизонтального проводника сложной конфигурации.

После выполнения вспомогательного расчета пользователь закрывает расчетный диалог и создает (или корректирует) конструкцию ЗУ в диалоге «Конструктор…». Отметим, что результаты расчета автоматически не переносятся в диалог «Конструктор…», например, в виде автоматически добавленных в схему ЗУ вертикальных электродов. Реализовывать полученные результаты пользователю нужно будет вручную, выстраивая схему ЗУ, например, добавляя в схему контур требуемого периметра и (или) горизонтальные проводники нужной длины, а затем - нужное количество электродов.

Основные этапы реализации вспомогательного расчета.

Подготовительный этап.

Перед вызовом расчетного диалога рекомендуется в диалоге «Конструктор…» задать следующие данные, передаваемые в соответствующие элементы управления расчетного диалога:

· параметры многослойной земли - типы грунтов слоев земли, их толщину, удельные сопротивления и сезонные коэффициенты; значения параметров передаются в соответствующие таблицы двухстраничной панели «Параметры слоев для вертикальных электродов / Параметры слоев для горизонтального проводника» расчетного диалога (рис. 2);

· параметры вертикальных электродов - их конструкцию и глубину заложения (рис. 3); значения параметров передаются в поля страницы «Конструкция вертикальных электродов» и поле «То – глубина заложения, м» расчетного диалога; если текущая схема ЗУ диалога «Конструктор…» содержит вертикальные электроды, то в расчетный диалог также будут переданы длина (средняя длина) вертикальных электродов, их количество и расстояние (среднее расстояние) между электродами (соответственно в поля «Lв – длина вертикального электрода, м», «Nв – количество электродов, шт.» и «S – расстояние между электродами, м» расчетного диалога);

· конструкция горизонтального проводника; значения параметров конструкции проводника (рис. 3) передаются в поля страницы «Конструкция горизонтального проводника» расчетного диалога; глубина заложения горизонтального проводника не передается, поскольку поле «То – глубина заложения, м» расчетного диалога является общим для вертикальных электродов и горизонтального проводника и заполняется глубиной заложения вертикальных электродов, заданной в диалоге «Конструктор…» (см. выше); длина горизонтального проводника в расчетный диалог также не передается – в расчетном диалоге она автоматически рассчитывается по количеству электродов и расстоянию между ними (поля «Nв – количество электродов, шт.» и «S – расстояние между электродами, м») с учетом порядка размещения электродов - ряд или контур (поле «Размещение электродов»).

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Если указанные данные будут экспортированы в расчетный диалог, то сразу после его открытия можно будет приступать к обработке данных (выполнению расчета сопротивления ЗУ, подбору параметров ЗУ и т.д.).

Замечание.

Отметим, что информация о порядке размещения вертикальных электродов (ряд или контур) передается в расчетный диалог в любом случае по типу текущего ЗУ, создаваемого в диалоге «Конструктор…». Если текущее ЗУ является рядным, то поле «Размещение электродов» примет значение «ряд». Если же ЗУ является контурным, то поле «Размещение электродов» примет значение «контур».

Выполнение вспомогательного расчета.

Рекомендуется начать работу в расчетном диалоге с определения нормативно допустимого и требуемого сопротивлений растеканию ЗУ электроустановки. Для этого нужно нажать в панели «Характеристика электроустановки» (рис. 4) кнопку «Изменить…», в появившемся диалоге «Предельно допустимые сопротивления заземляющих устройств» (рис. 5) выбрать тип электроустановки, ввести (при необходимости) ее дополнительные параметры, указать сопротивление существующих ЗУ (если таковые имеются) и на основе этих данных определить нормативно допустимое и требуемое сопротивления ЗУ.

Рисунок 4.

Рисунок 5.

Обычно вспомогательный расчет сводится к подбору одиночного параметра, а именно - одного из таких параметров как длина вертикальных электродов, расстояние между вертикальными электродами или количество электродов. Порядок при этом будет следующий:

· при подборе количества вертикальных электродов задаются фиксированные значения длины электродов (поле «Lв – длина вертикального электрода, м») и расстояния между ними (поле «S – расстояние между электродами, м»), затем щелчком правой кнопки мыши на поле «Nв – количество электродов, шт.» вызывается всплывающее меню, в котором выбирается один из пунктов подбора количества электродов («Подбор параметра» или «Подбор параметра с выводом данных…»); после подбора количества электродов автоматически будет рассчитана и длина горизонтального проводника (поле «Lг, м» панели со скроллингом); при удачном подборе сопротивление ЗУ окажется меньше либо равно требуемому; при неудачном подборе появится соотвествующее сообщение («Подбор параметра неудачен.») и понадобится корректировка других параметров ЗУ; подбор количества вертикальных электродов рекомендуется в тех случаях, когда пользователь заранее определился с длиной вертикальных электродов и расстоянием между ними и требуется определить количество электродов;

· при подборе расстояния между вертикальными электродами действия пользователя аналогичны, только в этом случае задаются фиксированные значения длины электродов (поле «Lв – длина вертикального электрода, м») и их количество (поле «Nв – количество электродов, шт.»), а подбор осуществляется для такого параметра как расстояние между электродами (поле «S – расстояние между электродами, м»); подбор расстояния между электродами рекомендуется в тех случаях, когда пользователь заранее определился с длиной и количеством вертикальных электродов и требуется определить длину горизонтального проводника ЗУ;

· при подборе длины вертикальных электродов задаются фиксированные значения расстояния между электродами (поле «S – расстояние между электродами, м») и их количество (поле «Nв – количество электродов, шт.»), а подбор осуществляется для такого параметра как длина электродов (поле «Lв – длина вертикального электрода, м»); подбор длины электродов рекомендуется в тех случаях, когда пользователь заранее определился с количеством вертикальных электродов и длиной горизонтального проводника ЗУ и требуется определить длину отдельного электрода.

Можно также запустить процесс автоматического подбора одновременно нескольких параметров (кнопка со всплывающей подсказкой «Подбор параметров» панели инструментов расчетного диалога), задав пределы их изменения в диалоговом окне «Параметры подбора». Например, подобрать одновременно значения количества вертикальных электродов и расстояния между ними, при этом указав, что количество вертикальных должно быть в интервале от 10 до 20 штук, а расстояние между ними – от 3 до 18 м.

Подбирать значения параметров можно также в ручном режиме. Например, установить режим авторасчета (привести в нажатое состояние кнопку со всплывающей подсказкой «Режим авторасчета» панели инструментов расчетного диалога ButtonFrame), при котором изменение любого параметра расчетного диалога будет сопровождаться автоматическим расчетом сопротивления ЗУ, а затем подбирать значения параметров, изменяя их при помощи, допустим, кнопок «вверх-вниз», расположенных справа от соответствующих полей, и наблюдая за полученным значением сопротивления ЗУ. Подбор заканчивается при достижении сопротивления ЗУ меньшем либо равном требуемому значению.

Cоздание схемы ЗУ в диалоге «Конструктор…» после вспомогательного расчета.

После выполнения вспомогательного расчета пользователь закрывает расчетный диалог и создает (или корректирует) конструкцию ЗУ в диалоге «Конструктор…». Отметим, что результаты расчета автоматически не переносятся в диалог «Конструктор…», например, в виде автоматически добавленных в схему ЗУ контура, горизонтальных проводников или вертикальных электродов. Реализовывать полученные результаты пользователю нужно будет вручную, выстраивая схему ЗУ, например, добавляя в схему контур требуемого периметра и (или) горизонтальные проводники нужной длины, а затем добавляя в схему необходимое количество электродов определенной длины. При этом результаты вспомогательного расчета должны служить для пользователя определенным ориентиром, предоставляя ответы на следующие вопросы:

· какое приблизительное количество вертикальных электродов заданной длины должна содержать схема ЗУ;

· каким приблизительно должно быть среднее расстояние между вертикальными электродами ЗУ;

· какова при этом должна быть приблизительная длина горизонтального проводника ЗУ.

Пользователь может следовать этим рекомендациям так, как посчитает нужным: постараться выполнить эти рекомендации в точности (что далеко не всегда возможно, см. ниже) или придерживаться этих рекомендаций весьма приблизительно, соблюдая порядок цифр в значениях параметров. Главное, чтобы в итоге пользователь добился требуемого значения сопротивления растеканию создаваемого ЗУ.

Тождественность моделей ЗУ.

Условимся, что под тождественными будут пониматься такие модели ЗУ, которые характеризуются одинаковыми значениями конструктивных параметров (количество и длина вертикальных электродов, расстояние между электродами, длина горизонтального проводника) и, как следствие, одинаковыми значениями сопротивления растеканию току. Далее на тождественность будут сопоставляться модели ЗУ, создаваемые в расчетном диалоге и создаваемые в диалоге «Конструктор…». Повторим, что воссоздать в диалоге «Конструктор…» модель ЗУ, тождественную полученной в расчетном диалоге, удается далеко не всегда. Это возможно в том случае, когда выполняются следующие условия:

· обе модели содержат одинаковое количество вертикальных электродов;

· длина (средняя длина) вертикальных электродов модели, созданной в диалоге «Конструктор…», равна длине электродов модели расчетного диалога; параметр «средняя длина» применяется в том случае, когда модель диалога «Конструктор…» содержит электроды различной длины;

· расстояние (среднее расстояние) между вертикальными электродов модели, созданной в диалоге «Конструктор…», равно расстоянию между электродами модели расчетного диалога; параметр «среднее расстояние» применяется в случае, когда расстояние между электродами модели диалога «Конструктор…» различно;

· длина горизонтального проводника обеих моделей одинакова.

Пример.

В расчетном диалоге была получена модель рядного ЗУ, состоящая из 20 вертикальных электродов длиной 3 м, удаленных друг от друга на расстояние 5 м и соединенных между собой горизонтальным проводником длиной 95 м. Если после этого в диалоге «Конструктор…» в схему ЗУ добавить горизонтальный проводник длиной 95 м, а затем расставить вдоль проводника 20 электродов длиной 3 м на расстоянии 5 м друг от друга (с обязательной установкой электродов в начале и конце проводника), то получим тождественную модель ЗУ, характеризуемую таким же сопротивленим растеканию (рис. 6-а). Также мы получим тождественную модель в диалоге «Конструктор…», если в схему ЗУ добавим несколько горизонтальных проводников, образующих ломаную линию (конец предыдущего проводника совпадает с началом последующего) суммарной длиной 95 м, и вдоль ломаной расставим 20 электродов длиной 3 м на произвольном расстоянии друг от друга, но с обязательной установкой электродов в начале и конце ломаной, а также в каждой точке соединения двух проводников (отрезков ломаной, рис. 6-б). В указанной модели среднее расстояние между электродами составит 5 м, что обеспечивает тождественность этой модели и модели, полученной в расчетном диалоге. В последней модели можно даже использовать вертикальные электроды различной длины, например, 10 электродов длиной 2,5 м и 10 электродов длиной 3,5 м или 5 электродов длиной 2 м, 10 электродов длиной 3 м и 5 электродов длиной 4 м. Средняя длина вертикальных электродов в обоих случаях составит 3 м: (10х2,5+10х3,5) / 20 =3 м и (5х2+10х3+5х4) / 20 =3 м.

а) б)

Рисунок 6.

Замечание.

Отметим, что целью вспомогательного расчета не является последующее достижение тождественности моделей ЗУ расчетного диалога и диалога «Конструктор…». Его целью является приблизительное определение параметров модели ЗУ, которых пользователь (в той или иной степени) будет придерживаться в процессе создания модели ЗУ в диалоге «Конструктор…». Например, в расчетном диалоге была получена модель рядного ЗУ, состоящая из 20 вертикальных электродов длиной 3 м, удаленных друг от друга на расстояние 5 м и соединенных между собой горизонтальным проводником длиной 95 м. Эту информацию в диалоге «Конструктор…» можно трактовать приблизительно так: схема ЗУ должна содержать около 20 электродов длиной 3 м, распределенных вдоль горизонтального проводника (или группы проводников, образующих ломаную) длиной около 95 м. Это базовые данные, с которых можно начинать построение схемы ЗУ, а дальше пользователь может по своему усмотрению корректировать значения указанных параметров, добиваясь требуемого значения сопротивления растеканию ЗУ.