Скачок эффективного напряжения как определить

Заметки инженера-строителя
Блог проектировщика

Полезная информация о конструкциях, расчётах и строительных материалах
Содержание сайта: Главная страница

понедельник, 21 декабря 2020 г.

Что такое скачок эффективного напряжения грунта

Скачок эффективного напряжения — следствие взвешивающего действия воды (архимедовых сил) и восприятия водоупорным слоем давления грунтовых вод (гидростатического давления).

Эффективное напряжение грунта — напряжение, действующее в скелете грунта, равное разности между полным напряжением в образце грунта и давлением в поровой жидкости.

Если на некоторой глубине ниже уровня водонасыщенных грунтов залегает водоупорный слой, то на его верхнюю границу действует вес столба воды и начиная от уровня грунтовых вод и до водоупорного горизонта объемный вес грунта на «уменьшается» из-за взвешивающего действия воды. На водоупорном горизонте (ниже которого грунтовая вода отсутствует) взвешивающий эффект воды исчезает, что создает скачок эффективного напряжения: (положительный) равный гидростатическому давлению на этой отметке, так как верхнюю границу водоупорного слоя действует вес столба воды

Если водонасыщенные грунты расположены над водоупором, то значения скачков эффективного напряжения поло­жительны и равны гидростатическому давлению (давлению от веса грунтовой воды) на отметке верхней границы водоупорного слоя. (на его верхнюю границу действует вес столба воды).

Если водонасыщенные грунты расположены под слоем водоупорных, то архимедовы силы создают отрицательный скачок эффективного напряжения.

(В тех случаях, когда под водоупорным слоем располагаются водонасыщенные слои и при этом грунтовые воды под и над водоупором соединяются где-то за границами скважины (выклинивание водоупора), на нижней границе водоупорного слоя возникает отрицательный скачок эффективного давления, величина которого соответствует гидростатическому давлению на глубине нижней границы водоупора.)

Если имеется два независимых горизонта грунтовых вод (над и под водоупором), скачок эффективного напряжения отсутствует.

В программе значения «скачков», равные приращению величины гидростатического давления на каждом слое, необходимо указывать для всех водонасыщенных слоев.

Несмотря на то, что при расположении двух типов грунтов внутри водонасыщенной зоны скачки на нижней границе верхнего из них и верхней границы второго грунта совпадают и скачок оказывается фиктивным.

Источник

Параметры скважин

При выборе этой операции появляется диалоговое окно Параметры скважин , в котором для каждой скважины необходимо задать:

• координаты скважины (фактически они заданы при установке скважины, но могут быть откорректированы в этом окне);
• название (имя) скважины;
• информацию о грунтах;
• отметки уровней грунтов (верхних) для каждой скважины.

Если ниже слоев грунта находится скальное основание, то следует активизировать соответствующий маркер. При этом вычисление осадок по глубине будет ограничено отметкой последнего слоя грунта, имя которого в таблице заменяется на «скала». В противном случае программа сама определит глубину сжимаемой толщи грунта исходя из предположения, что последний слой имеет неограниченную глубину.

Заданию параметров скважин должно предшествовать описание характеристик всех грунтов. Для этого следует нажать кнопку Грунты , и в появившемся диалоговом окне ввести все необходимые данные. Перед вводом характеристик каждого грунта необходимо нажать кнопку Добавить . При этом в таблице грунтов появится новая строка, в которой задается:

• наименование грунта;
• удельный вес (с учетом взвешивания);
• модуль деформации;
• модуль упругости (если этот параметр задан равным нулю, то он буден вычислен автоматически как D/0.12, где D — модуль деформации);
• коэффициент Пуассона;
• коэффициент переуплотнения;
• давление переуплотнения.

В последнем столбце следует определить цвет (имеется ввиду цвет, которым данный грунт будет изображаться при построении разрезов).

Следует отметить, что когда в грунтовой толще располагается уровень грунтовых вод, то грунт одного и того же типа, но сухой или водонасыщенный, следует относить к различным слоям. Здесь следует учитывать уменьшение удельного веса водонасыщенногго грунта за счет взвешивающего действия воды на минеральные частицы:

где γ_sb — удельный вес грунта во взвешенном состоянии, γ_s — удельный вес частиц грунта, γ_w=10 кН/м 3 — удельный вес воды, е — коэффициент пористости грунта.

Если на некоторой глубине ниже уровня водонасыщенных грунтов залегает водоупорный слой, то на его верхнюю границу действует вес столба воды, и здесь возникает скачок эффективного напряжения (положительный) равный гидростатическому давлению на этой отметке.

В тех случаях, когда под водоупорным слоем располагаются водонасыщенные слои и при этом грунтовые воды под и над водоупором соединяются где-то за границами скважины (выклинивание водоупора), на нижней границе водоупорного слоя возникает отрицательный скачок эффективного давления, величина которого соответствует гидростатическому давлению на глубине нижней границы водоупора. Этот скачок отсутствует, когда имеется два независимых горизонта грунтовых вод (над и под водоупором).

Проиллюстрируем сказанное несколькими примерами, приведенными ниже.

Задание скачка эффективного напряжения

Два независимых горизонта грунтовых вод (над и под водоупором)

Грунтовые воды под и над водоупором соединяются за границами скважины (выклинивание водоупора)

Одним из основных параметров, описывающих поведение грунта, является величина структурной прочности p c . Величина p c может быть представлена в виде

где R — коэффициент переуплотнения (связанный с возрастом грунтового массива), Δ p c — давление переуплотнения (связанное с максимальными давлениями, действовавшими на грунт в течение истории его формирования), σ — природное давление. Коэффициент переуплотнения и давление переуплотнения постоянны и могут считаться параметрами грунта.

При отсутствии данных натурных испытаний о величинах R и Δ p c рекомендуется использовать значение коэффициента переуплотнения 1.0, а величину давления переуплотнения принимать равной:

• 5 т/м 2 для глинистых грунтов;
• 2.5 т/м 2 для супеси;
• 0 т/м 2 для песков.

Если какой-либо из грунтов нужно удалить, следует активировать соответствующую строку с помощью курсора и нажать кнопку Удалить .

После завершения ввода характеристик грунта по нажатию кнопки Применить окно Грунты закрывается и управление вновь передается окну Параметры скважин .

Чтобы описать последовательность слоев, следует выполнить следующие операции:

• из списка Номер скважины выбрать номер очередной скважины;
• отметить в таблице Грунты строку с характеристиками грунта первого слоя и нажатием кнопки перенести ее в таблицу Слои ;
• задать параметры слоя (грунт одного типа может повторяться в нескольких разных слоях).

Теперь остается только последовательно выбирать из списка Номер скважины номер очередной скважины и задавать для нее список грунтов, отметки уровня каждого слоя грунта и (если это необходимо) скачок эффективного напряжения (который может быть обусловлен, например, водонасыщенностью слоя). Отметим, что отметки уровня могут быть заданы относительно любой базы (например, скального основания или дневной поверхности).

Ввод параметров скважин можно облегчить, если ввести только одну скважину и задать ей параметры. После чего выполнить ввод остальных скважин. Их параметры по умолчанию получат значения параметров первой скважины и их достаточно только откорректировать. Кроме того, нажатие кнопки Копировать приводит к появлению диалогового окна, в котором пользователь может выбрать «скважину-аналог» и скопировать из нее отметки слоев.

Источник

12 причин появления скачков в сети

Анализ различных причин возникновения скачков напряжения в сети. Рассматриваются аварийные и технологические причины, приводящие к резким скачкам напряжения

Скачки напряжения. Определения и понятия

Скачки напряжения

Скачками напряжения в повседневной речи принято называть резкое (быстрое) значительное изменение значения напряжения. Как правило, под скачком напряжения понимается быстрое значительное увеличение напряжения. Юридически точного определения понятия «скачок напряжения» у нас не существует. Обычно юристы понимают под «скачком напряжения» отклонения качества поставляемой электроэнергии от требований нормативной документации.

Как правило, в судебной практике речь идет о таких скачках напряжения, которые стали причиной нанесения ущерба.

Четкого определения «скачка напряжения» в нормативной документации тоже не найти. Отраслевая нормативная документация различает следующие отклонения параметров электроснабжения от нормы: отклонения и колебания напряжения, перенапряжение.

Отклонение напряжения

«Отклонение напряжения» — это изменение амплитуды длительностью более 1 минуты. Различают нормально допустимое отклонение напряжения и предельно допустимое отклонение напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.

Колебание напряжения

«Колебание напряжения» — это изменение амплитуды длительностью менее 1 минуты. Различают нормально допустимое колебание напряжения и предельно допустимое колебание напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.

Перенапряжение

«Перенапряжение» — это значительное по амплитуде увеличение параметров тока. Перенапряжением считается повышение напряжения свыше 242 Вольт. Перенапряжение может проходить с длительностью и менее 1 секунды.

Таким образом, объединяя нормативные определения скачка электрического напряжения и юридическое понимание этого понятия, можно сказать, что скачками могут называться как не очень большие, но длительные изменения значения напряжения, так и кратковременные, но значительные превышения этого параметра. Последние ещё могут называться «импульсными скачками».

С точки зрения физики, важным является общая излишняя энергия, воздействующая на приборы — потребители тока. Именно эта энергия, вызванная скачком в сети, и приводит к нанесению ущерба подключенным электрическим приборам.

Причины появления скачков напряжения

Существует достаточное количество объективных и субъективных причин природного, аварийного и техногенного характера для появления скачков напряжения в электрических сетях. Ниже постараемся перечислить основные.

1 причина появления «скачка напряжения» — одновременное отключение мощных бытовых приборов

Причина появления скачка параметров тока кроется у нас дома. Сегодня современный дом очень насыщен мощными электрическими приборами. В домах со старой проводкой это очень опасно. Но и в новых домах часто бывает, что нагрузка не может быть рассчитана на использование очень мощных приборов по причине подключения всего нового дома к «старым электрическим сетям». На практике часто происходит следующее. В доме включаются несколько мощных электрических приборов, это приводит к падению параметров тока в сети. При резком отключении мощного прибора или нескольких мощных электрических приборов происходит резкий скачок.

2 причина появления «скачка напряжения» — нестабильность в работе трансформаторной подстанции

Большинство трансформаторных подстанций, осуществляющих электроснабжение в распределительных и транспортирующих сетях, было построено достаточно давно. Оборудование, установленное на этих подстанциях, имеет сегодня значительный износ. Кроме того, многие подстанции работают с большой перегрузкой ввиду увеличения потребления электроэнергии. В результате на подстанциях случаются сбои в работе оборудования, приводящие к возникновению скачков.

3 причина появления «скачков напряжения» — аварии в передающих электрических сетях

Сотни тысяч километров линий электропередач окутывают все города и поселки нашей страны. К каждому дому, к каждому участку подходит линия электроснабжения. Перефразировав известную фразу из популярного фильма, можно сказать, что без электричества сегодня и «не туда», «и не сюда». Линии электропередач построенные десятки лет назад, не молодеют и сегодня. А значит, вероятность обрывов и замыкания на линиях передач существует. Такие аварии могут спровоцировать большие скачки электрического напряжения.

4 причина появления «скачков напряжения» — обрыв «нуля»

Это, пожалуй, самый частый и опасный вид аварии, вызывающий очень большое перенапряжение. Ежегодно тысячи человек несут ущерб по причине примитивного «обрыва нуля». В случае обрыва «нуля» может произойти появление напряжения на контакте «ноль» во всех розетках дома. Это приводит к тому, что все электрические приборы, включенные в розетку, сгорают. При этом сгорают даже «выключенные» с помощью дистанционного пульта приборы. Причина банальная — ослабление контакта «ноль» в общем коммутационном щитке дома. При этом, если контакт не постоянный, то появляется, то пропадает, то возникают очень сильные скачки.

5 причина появления «скачков напряжения» — ослабление заземления

Заземление электрических приборов играет важную роль в обеспечении безопасности использования устройств. В случае нарушения изоляции электрических приборов, напряжение часто передается на корпус прибора. В этом случае «заземление» играет роль отвода этого аварийного тока. В случае ухудшения качества заземления вероятность появления скачков параметров тока существенно вырастает.

6 причина появления «скачков напряжения» — значительная перегрузка сети

Электрооборудование, смонтированное на электрических подстанциях, рассчитано на конкретное максимальное значение мощности подключаемой нагрузки. В настоящее время идет очень большой рост потребления электроэнергии в наших домах. Первая причина здесь — это строительство новых больших зданий на месте старых маленьких домиков. Вместо 10 квартир получается сразу 100 квартир в одном большом доме. Вторая причина — рост числа используемых мощных электрических приборов. Посмотрите на фасад современно многоквартирного дома, на нем 200 сплит-систем. А это дополнительно 400 кВт мощности. Плюс 100 микроволновых печей, плюс 100 электрических калориферов, плюс 100 стиральных машин, плюс 100 электрических нагревателей воды, набегает очень большая суммарная мощность дома. При этом подстанции испытывают значительные перегрузки, и скачки в таком районе города неизбежны.

7 причина появления «скачков напряжения» — плохое качество монтажа и материалов электрической домовой разводки

Если что-то не работает в электрической цепи, то нужно искать плохой контакт. Это первое правило электриков. Плохой контакт в розетке или в электрическом патроне может возникнуть из-за плохого монтажа этих устройств или по причине использования дешевых сплавов для контактных пластин этих приборов. Плохой контакт вызывает искрение. А искрение — это эпицентр появления скачков электрического напряжения и сильных импульсных помех. Было бы хорошо для исключения появления скачков напряжения не использовать розетки вовсе, но так не бывает. А значит, каждое включение или выключение мощного электрического прибора — это новый скачок напряжения в сети.

8 причина появления «скачков напряжения» — включение промышленного оборудования в смежной сети электропередач

Большие и систематические скачки напряжения в сети наблюдаются вблизи крупных промышленных объектов. Включение мощного электродвигателя порождает большие пусковые токи. Эти токи могут «вернуться» в электрическую сеть в виде большой реактивной нагрузки. И хотя на таком оборудовании должны устанавливаться специальные пускатели и дополнительные сетевые фильтры, порождения электрических скачков избежать нельзя. И вовсе не обязательно жить рядом с большим металлургическим заводом, чтобы получить неприятные электрические сюрпризы. Для порождения хорошего скачка напряжения будет достаточно соседства с насосной станцией, с мощным вентиляционным оборудованием, с автомобильной мастерской или с большим супермаркетом.

9 причина появления «скачков напряжения» — «мерцающий эффект»

Скачки напряжения могут иметь систематический характер. Возможной причиной таких скачков может быть некорректная работа регулирующего оборудования в электрических приборах. Регуляторы электрических приборов должны осуществлять включение и выключение прибора или его части для контроля определенных параметров. Пример самого простого регулятора — это регулятор температуры отопительного прибора или электрического утюга. При достижении нужной температуры элемента прибор должен отключится. Часто бывает, что регулятор срабатывает очень часто, это приводит к износу контактов коммутирующего устройства. Изношенные контакты начинают порождать скачки тока. В этом случае можно видеть на графике напряжения скачки периодического характера.

10 причина появления «скачков напряжения» — попадание молнии в линии передач

Самая эффектная и самая мощная причина, порождающая гигантские перенапряжения и скачки — это попадание молнии в линии электропередач. Я думаю, каждый человек видел, как молния попадает в линии электропередач и в металлические опоры линий передач. Нужно сказать, что история создания электрических приборов тесно связана с молнией. Первые опыты по использованию электричества проводились с энергией молнии. Современные системы электропередач имеют защиту от молнии, однако, полностью избежать появления больших импульсов в сети не удается. Мощные разряды молний порождают большое перенапряжение, которое распространяется вдоль линии передач и может дойти до конечного потребителя. И хотя импульс от удара молнии длиться сотые или тысячные доли секунды, но этой бешеной энергии в тысячи вольт достаточно для нанесения большого ущерба электрооборудованию.

11 причина появления «скачков напряжения» — попадание высокого напряжения с линий трамвайных и троллейбусных контактных линий

Ситуация, когда происходит обрыв контактной трамвайной или троллейбусной линии электропередач, случается в городе несколько раз в месяц. Причиной может быть сильный порыв ветра или выполнение строительных работ, падение дерева на линию передач. При этом один из проводов контактной линии может зацепить или полностью упасть на линии обычных электропередач. В этом случае в сети можно наблюдать скачки напряжения в сотни вольт. Бывают случаи, когда такая авария приводит к сгоранию всех электрических приборов в нескольких домах рядом с аварией. При этом, если не происходит защитного отключения, то перенапряжение может вызвать даже возгорание приборов.

12 причина появления «скачков напряжения» — проведение сварочных работ

Проведение сварочных работ с помощью электрической сварки всегда приводит к появлению больших скачков напряжения во всей сети. И если в городе такое явление редко, то в деревнях и поселках встречается с завидной постоянностью. Кто-то варит забор, кто-то выбрасывает холодильник, сгоревший от большого скачка напряжения. При этом часто сварочные аппараты подключают прямо на вход проводов в дом, то есть минуя все защиты. Каждая дуга сварки в этом случае порождает большой скачок параметров тока в сети.

Таким образом, можно выделить несколько групп причин порождения скачков напряжения:

• скачки напряжения порождаются по причине плохого качества оборудования и монтажа электрооборудования и электрической разводки;
• скачки напряжения появляются по причине включения или выключения мощного оборудования или мощных электрических приборов;
• скачок напряжения обусловлен природными факторами, ударами молнии, сильным ветром, наводнением;
• скачки напряжения порождены нарушениями правил эксплуатации приборов и оборудования или недостаточного объема проведенных профилактических работ;
• скачок электрического напряжения обусловлен нарушениями при проведении строительных и сварочных работ;
• скачок напряжения появился из-за аварий техногенного характера.

Как бороться со скачками напряжения в сети

Важность защиты электрической сети и приборов в электрической сети от воздействия больших скачков напряжения трудно переоценить. Защита от скачков напряжения в электрической сети может строиться на применении специальных устройств для защиты от скачков напряжения, сетевых фильтров. Для защиты сети и потребителей от скачков могут использоваться и стабилизаторы напряжения со встроенной защитой от скачков напряжения. Устройства защиты от скачков напряжения могут монтироваться в коммутационные электрические шкафы или включаться непосредственно в розетку. Отдельным способом защиты от скачков является использование устройства защиты от скачков, монтируемых внутри электрического прибора.

Как защитить свой дом от скачков напряжения, смотрите в разделах Защита от скачков напряжения и Стабилизаторы напряжения.

Источник