Вся электротехника России без посредников
Молниеотводы - принцип действия, устройство и виды
Вы знали, что в тропических лесах можно наблюдать молниеотводы, созданные самой природой? Это лианы. Обвивая дерево и вплетаясь в его крону, лиана образует путь для отвода электрического тока молнии в землю: в случае удара молнии, сама лиана полностью сгорает, зато спасает дерево, на которое опиралась. Таким образом, живая природа давно использует принцип молниезащиты с помощью молниеотводов.
В нашем сегодняшнем понимании молниеотвод — это искусственное устройство, устанавливаемое на зданиях и сооружениях и служащее для защиты объекта от попадания в него молнии. А между тем, Храмы Древнего Египта были оснащены высокими мачтами обитыми медью. Храм царя Соломона также имеет подобные защитные сооружения. Получается, что люди с древних времен понимали, как важно защищать здания от молний.
Изобретение молниеотвода
В эпоху Просвещения Французский физик Жак Ром, приблизительно в одно время с американским изобретателем Бенджамином Франклином, запускал проволочного воздушного змея во время грозы. Это было в начале 50-х годов XVIII столетия. Электрическая природа молнии тогда полностью подтвердилась.
В Российской империи молниеотводы, независимо от Франклина и Рома, были изобретены в 1753 году Михаилом Васильевичем Ломоносовым и Георгом Вильгельмом Рихманом.
О правильном способе установки молниеотводов для защиты очень подробно писал Франклин. Он предлагал использовать тонкий как гвоздь длинный железный стрежень, вкопанный во влажную землю на метр глубины, и приблизительно на 2 метра возвышающийся над наивысшей точкой здания.
К верхнему концу стержня надлежало прикрепить 30 сантиметровый кусок медной проволоки «толщиной с вязальную спицу, заостренный как игла». Для устойчивости стержень предлагалось крепить к стене дома прочной веревкой.
Для высоких зданий Франклин предлагал прибегнуть к установке двух таких стержней (по одному с каждой стороны дома), соединенных под коньками крыши проволокой.
Принцип действия описывался так: острие будет притягивать к себе молнию и отводить ток в землю, так что молния уже не сможет никому причинить вреда. Подобным образом Франклин предлагал защищать и морские суда, где провод с острием должен был быть закреплен на верхушке мачты и спускаться в воду по обшивке.
Устройство современного молниеотвода
На сегодняшний день мы хорошо понимаем природу разряда молнии и принципы защиты от нее. Грозовое облако накапливает и несет на себе объемный электрический заряд. В это же время на поверхности Земли индуцируется большой поверхностный заряд противоположного знака, соответственно у поверхности Земли значительно возрастает напряженность электрического поля.
Наибольшие величины напряженности электрического поля имеют острия заземленных проводников, по этой причине на верхушках молниеотводов зажигаются коронные разряды, и воздух вблизи них значительно ионизируется.
Вследствие ионизации напряженность электрического поля на острие уменьшается, в связи с чем вероятность удара молнии в данное место снижается. Если разряд все же происходит, то заряд вырывается из молниеотвода и ток уходит таким образом через него - в землю, не причиняя ущерба объекту.
Конструкция молниеотвода включает в себя три части.
Молниеприемник располагается в верхней точке защитной конструкции и служит для приема разряда в момент соединения с каналом молнии. Молниеприемник — не обязательно штырь, это может быть натянутый над объектом трос или сетка.
Токоотвод представляет собой провод большого сечения, который соединяет молниеприемник с заземлителем, с тем чтобы отвести заряд в землю. Третья часть — заземлитель. Заземлитель — это проводник (обычно разветвленный), заглубленный в грунт и непосредственно контактирующий с землей.
Три элемента молниеотвода крепятся на несущей конструкции, которая может располагаться либо на защищаемом объекте, либо возле него. Кроме того молниеотвод может быть встроен в декоративные элементы объекта.
Высота от поверхности земли до молниеприемника делается по возможности большей, однако минимальная высота должна составлять не менее чем 58% защищаемого от молнии радиуса.
Радиус действия молниеотвода можно в принципе повысить, разместив на молниеприемнике источник гамма-излучения, способствующий ионизации при более низкой напряженности наведенного электрического поля на острие. Такиим образом работают устройства активной молниезащиты.
Виды и конструктивные особенности молниеотводов
В качестве стержневых молниеприемников применяют медные штыри диаметром около 15 миллиметров. Радиус защиты таких решений меньше чем у тросовых, однако неброский внешний вид порой бывает важнее.
Тросовые молниеприемники защищают большую площадь чем стержневые. Они применяются, например, для защиты линий электропередач. Проводящий трос соединяется с токоотводом при помощи болтов.
Сетчатый молниеприемник представляет собой металлическую сетку, которая может быть установлена прямо на крыше дома, либо натянута над защищаемым сооружением.
Токоотвод, соединяющий молниеприемник с заземлителем обычно представляет собой толстый медный (или алюминиевый) провод, прикрепленный с одной стороны к молниеприемнику, с другой стороны — к заземлителю, при помощи муфт.
Для крепления токоотвода к несущей конструкции применяют элементы из диэлектрических материалов, а для защиты от внешних воздействий данный проводник помещают в кабель-канал.
Касаемо заземления для молниеотвода важно отметить, что оно всегда представляет собой отдельный контур, который ни при каких условиях НЕ может быть использован для заземления через него же электрической сети. Если так сделать, то от попадания молнии в молниеотвод могут пострадать питаемые от сети потребители.
Минимальная глубина установки заземлителя обычно принимается равной 50 см. В качестве основных элементов здесь используют три металлических стержня длиной от 3 метров и сечением не менее 25 кв.мм. Стержни скрепляются друг с другом болтами с применением шин либо свариваются в форме расположенного параллельно поверхности земли правильного треугольника.
Смотрите также по этой теме:
Молниезащита в частном жилом доме или даче
Как защитить электропроводку от грозовых перенапряжений
Дополнительно:
Электронная книга "В двух словах о молниезащите (проектирование, подключение, заземление и испытания) - IEC 62305, nVent / ERICO", 92 стр. - скачать файл в PDF (на английском языке).
Рисунок "Молниеотводы и устройство молниезащиты жилых, административных и промышленных зданий" с портала electrical-engineering-portal.com:
Источник: http://electrik.info
В нашем сегодняшнем понимании молниеотвод — это искусственное устройство, устанавливаемое на зданиях и сооружениях и служащее для защиты объекта от попадания в него молнии. А между тем, Храмы Древнего Египта были оснащены высокими мачтами обитыми медью. Храм царя Соломона также имеет подобные защитные сооружения. Получается, что люди с древних времен понимали, как важно защищать здания от молний.
Изобретение молниеотвода
В эпоху Просвещения Французский физик Жак Ром, приблизительно в одно время с американским изобретателем Бенджамином Франклином, запускал проволочного воздушного змея во время грозы. Это было в начале 50-х годов XVIII столетия. Электрическая природа молнии тогда полностью подтвердилась.
В Российской империи молниеотводы, независимо от Франклина и Рома, были изобретены в 1753 году Михаилом Васильевичем Ломоносовым и Георгом Вильгельмом Рихманом.
О правильном способе установки молниеотводов для защиты очень подробно писал Франклин. Он предлагал использовать тонкий как гвоздь длинный железный стрежень, вкопанный во влажную землю на метр глубины, и приблизительно на 2 метра возвышающийся над наивысшей точкой здания.
К верхнему концу стержня надлежало прикрепить 30 сантиметровый кусок медной проволоки «толщиной с вязальную спицу, заостренный как игла». Для устойчивости стержень предлагалось крепить к стене дома прочной веревкой.
Для высоких зданий Франклин предлагал прибегнуть к установке двух таких стержней (по одному с каждой стороны дома), соединенных под коньками крыши проволокой.
Принцип действия описывался так: острие будет притягивать к себе молнию и отводить ток в землю, так что молния уже не сможет никому причинить вреда. Подобным образом Франклин предлагал защищать и морские суда, где провод с острием должен был быть закреплен на верхушке мачты и спускаться в воду по обшивке.
Устройство современного молниеотвода
На сегодняшний день мы хорошо понимаем природу разряда молнии и принципы защиты от нее. Грозовое облако накапливает и несет на себе объемный электрический заряд. В это же время на поверхности Земли индуцируется большой поверхностный заряд противоположного знака, соответственно у поверхности Земли значительно возрастает напряженность электрического поля.
Наибольшие величины напряженности электрического поля имеют острия заземленных проводников, по этой причине на верхушках молниеотводов зажигаются коронные разряды, и воздух вблизи них значительно ионизируется.
Вследствие ионизации напряженность электрического поля на острие уменьшается, в связи с чем вероятность удара молнии в данное место снижается. Если разряд все же происходит, то заряд вырывается из молниеотвода и ток уходит таким образом через него - в землю, не причиняя ущерба объекту.
Конструкция молниеотвода включает в себя три части.
Молниеприемник располагается в верхней точке защитной конструкции и служит для приема разряда в момент соединения с каналом молнии. Молниеприемник — не обязательно штырь, это может быть натянутый над объектом трос или сетка.
Токоотвод представляет собой провод большого сечения, который соединяет молниеприемник с заземлителем, с тем чтобы отвести заряд в землю. Третья часть — заземлитель. Заземлитель — это проводник (обычно разветвленный), заглубленный в грунт и непосредственно контактирующий с землей.
Три элемента молниеотвода крепятся на несущей конструкции, которая может располагаться либо на защищаемом объекте, либо возле него. Кроме того молниеотвод может быть встроен в декоративные элементы объекта.
Высота от поверхности земли до молниеприемника делается по возможности большей, однако минимальная высота должна составлять не менее чем 58% защищаемого от молнии радиуса.
Радиус действия молниеотвода можно в принципе повысить, разместив на молниеприемнике источник гамма-излучения, способствующий ионизации при более низкой напряженности наведенного электрического поля на острие. Такиим образом работают устройства активной молниезащиты.
Виды и конструктивные особенности молниеотводов
В качестве стержневых молниеприемников применяют медные штыри диаметром около 15 миллиметров. Радиус защиты таких решений меньше чем у тросовых, однако неброский внешний вид порой бывает важнее.
Тросовые молниеприемники защищают большую площадь чем стержневые. Они применяются, например, для защиты линий электропередач. Проводящий трос соединяется с токоотводом при помощи болтов.
Сетчатый молниеприемник представляет собой металлическую сетку, которая может быть установлена прямо на крыше дома, либо натянута над защищаемым сооружением.
Токоотвод, соединяющий молниеприемник с заземлителем обычно представляет собой толстый медный (или алюминиевый) провод, прикрепленный с одной стороны к молниеприемнику, с другой стороны — к заземлителю, при помощи муфт.
Для крепления токоотвода к несущей конструкции применяют элементы из диэлектрических материалов, а для защиты от внешних воздействий данный проводник помещают в кабель-канал.
Касаемо заземления для молниеотвода важно отметить, что оно всегда представляет собой отдельный контур, который ни при каких условиях НЕ может быть использован для заземления через него же электрической сети. Если так сделать, то от попадания молнии в молниеотвод могут пострадать питаемые от сети потребители.
Минимальная глубина установки заземлителя обычно принимается равной 50 см. В качестве основных элементов здесь используют три металлических стержня длиной от 3 метров и сечением не менее 25 кв.мм. Стержни скрепляются друг с другом болтами с применением шин либо свариваются в форме расположенного параллельно поверхности земли правильного треугольника.
Смотрите также по этой теме:
Молниезащита в частном жилом доме или даче
Как защитить электропроводку от грозовых перенапряжений
Дополнительно:
Электронная книга "В двух словах о молниезащите (проектирование, подключение, заземление и испытания) - IEC 62305, nVent / ERICO", 92 стр. - скачать файл в PDF (на английском языке).
Рисунок "Молниеотводы и устройство молниезащиты жилых, административных и промышленных зданий" с портала electrical-engineering-portal.com:
Источник: http://electrik.info
