بررسی تئوری اشباع در اطراف میله اتصال زمین

بررسی تئوری اشباع در اطراف میله اتصال زمین

این موضوع که میله‌های اتصال به زمین باید "بیش از مجموع طول‌های آن‌ها به طور جداگانه " فاصله داشته باشند، از این تئوری نشات می‌گیرد و تقریباً تمامی میله‌های اتصال به زمین در خاکی که قرار می‌گیرند آن را اشباع می‌کنند. یک میله‌ی اتصال به زمین به دسته‌های الکتریکی سه بعدی با اندازه‌های نامنظم و موضعی متصل می‌شوند. بر اساس ترکیب خاک (لایه‌ای و ...) و حجم خاک، یک میله‌ی اتصال به زمین می‌تواند شارژ الکتریکی وارد شده به زمین را در شعاعی معادل طول میله، میرا نماید، که به آن منطقه (کره) نفوذ میله گفته می‌شود. از لحاظ تئوری مجموع عمق‌های تحریک دو میله باید خاک همگن و در نزدیک‌ترین جایی باشد که میله‌های اتصال به زمین می‌توانند قرار بگیرند. هرچیزی ازآن نزدیک‌تر قرار بگیرد، باعث می‌شود خاک (دسته های) متصل مشترک حتی سریع‌تر اشباع شوند.

تقریباً تمامی میله‌های اتصال به زمین در خاکی که قرار می‌گیرند آن را اشباع می‌کنند.

منطقه نفوذ میله‌های اتصال به زمین

میله‌های اتصال به زمین دارای طول‌ها و اندازه‌های مختلفی هستند. اندازه معمول ۱/۲ اینچ (۱.۲۷ سانتی متر)، ۵/۸ اینچ (۱.۵۹ سانتی متر) و ۱ اینچ (۲.۵۴ سانتی متر) می‌باشد. اندازه ۱/۲ اینچ (۱.۲۷ سانتی متر) فولادی و با پوشش ضد زنگ، گالوانیزه یا با پوشش مس می‌باشد (همه‌ی میله‌های اتصال زمین از نوع فولاد ضد زنگ نیز موجود هستند) و می‌توان آن را به صورت ساده (بدون رزوه) و بخش بندی شده (با رزوه مربوطه) خریداری کرد. سایز نمونه‌های دارای رزوه، ۱/۲ اینچ (۱.۲۷ سانتی متر) یا ۹/۱۶ اینچ (۱.۴۳ سانتی متر) می‌باشد. حائز همیت است که همه‌ی میله‌ها را از یک نوع خریداری کنید. جفت کننده ها، بسیار شبیه لوله برنجی با رزوه داخلی به نظر می‌رسند و دو میله (دارای رزوه) در انتهای جفت کننده به هم متصل می‌شود.

از لحاظ علمی، میله اتصال به زمین با قطر یک اینچ (۲.۵۴ سانتی متر)، که در خاک همگن با مقاومت ۱۰۰۰ اهم بر متر قرار دارد، ۷۶۵ اهم خروجی دارد. با قرار دادن در عمق ۲ متر در خاک، ۴۳۷ اهم مقاومت به دست می‌آید. اما در عمق ۳ متر، تغییر چندانی نمی‌کند (تن‌ها ۳۰۹ اهم) اندازه گیری می‌شود. با استفاده از سه میله اتصال به زمین که هر یک، یک متر طول دارند و در مقایسه با مقاومت میله‌های ۳ متری، هر یک ۲۳۰ اهم مقاومت می‌دهند، می‌توان سریع‌تر به کاهش مقاومت اهمی و نصب آسان‌تر دست یافت. فرض می‌شود که فاصله‌ی آن‌ها بیشتر از مجموع طول‌های آن‌ها به صورت جداگانه است.

با استفاده از سه میله اتصال به زمین که هر یک، یک متر طول دارند و در مقایسه با مقاومت میله‌های ۳ متری، می‌توان سریع‌تر به کاهش مقاومت اهمی و نصب آسان‌تر دست یافت.

اگر سیم‌های اتصال زمین، نیز زیر سطح دفن شده باشند، در این صورت، سیستم زمین ممکن است کمتر از ۲۰۰ اهم باشد. (با داشتن یک میله اتصال به زمین عمیق، ۴۰ فوت (۱۲.۱۹۲ متر) یا بیشتر حتی اگر به آب برسد، به اندازه‌ی زمین دینامیک خوب عمل نخواهد کرد، چرا که ۵ تا ۱۰ فوت (از ۱.۵۲۴ تا ۳.۰۴۸ متر) بالا بیشتر جریان را هدایت می‌کند و ممکن است اشباع شود. جریان گردابی در این لایه‌های بالایی ایجاد می‌شوند و اندوکتانس میله باعث ممانعت شار جریان در عمق‌های بیشتر می‌شود).

میله‌های اتصال زمین، برای مقاومت در برابر خوردگی، روکش مس دارند. مس، نقره، جیوه، و طلا مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارند و فلزات فراوری شده (که هرگز به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند) مانند آلومینیوم و منیزیوم به راحتی دچار خوردگی می‌شوند. فلزات خالص‌تر مانند مس، هنگامی که با فلزاتی که کمتر خالص هستند در حضور الکترولیت (آب) به هم متصل می‌شوند، نقش کاتد (-) را ایفا می‌کنند و فلزات کمتر نجیب، آند (+) خورده می‌شوند.

گرافیت در جدول گالوانیک فلزات ذکر نشده است، چرا که فلز نیست. گرافیت حتی از فلزات مانند نقره نیز خالص‌تر است و قاعدتاً از مس نیز نجیب‌تر است. بنابراین، اگر ماده پر کننده گرافیت قرار است به عنوان تقویت کننده زمین برای احاطه‌ی مس استفاده شود، مس در برابر گرافیت خورده خواهد شد و در خاک حل می‌شود.