A villám zivatarok mechanizmusa
A villám zivatarok mechanizmusa.
A bizonytalan nedves és meleg levegős masszák cumulonimbus viharfelhők képződéséhez vezetnek. Az ilyen típusú felhők mind vízszintesen (kb. 10 km átmérő), mind függőlegesen (legfeljebb 15 km) terjednek. Az alakjuk (különösen a felső és az alsó vízszintes sík) gyakran egy üllőhöz hasonlít. Jelentős hőmérséklet-különbséget, cumulonimbus (a felső részében a hőmérséklet is csökken -65 ° C) létrehoz egy nagyon gyors emelkedő légáramlatok, ami villamosítás víz részecskék. Jellemzően thundercloud felső része, amely a jégkristályok, általában pozitív töltésű, míg az alsó rész, amely a vízcseppek, van egy negatív töltés. ennek következtében a felhő alsó része elektromosan ellentétes töltetek megjelenését okozza (azaz a felszín alatt a talaj feletti részecskék pozitív töltést kapnak).
Így a kumulonimbus alakzatok egyfajta hatalmas kondenzátor, amelynek átlagos átmérője gyakran eléri az 1-2 km-t. A talajban lévő atmoszférikus elektromos tér (kb. 600 V / m jó időben) 15-20 kV / m-es abszolút értéket ér el közvetlenül a talajba való kisülés előtt (villámcsapás). Villámcsapás előtt és alatt mind a felhőben, mind a felhők között megfigyelhetők az elektromos kisülések.
A felhő és a föld közötti villámkitörések irányából (felfelé vagy lefelé), valamint a kiáramlás (negatív vagy pozitív) polaritása alapján négyféle villámcsapás van. A gyakorlatban a csökkenő és negatív típusú villámcsapások gyakrabban fordulnak elő, mint mások: úgy vélik, hogy a síkságon és a mérsékelt éghajlati övezetekben az összes "felhő-föld" kategóriának 96% -át teszik ki.
Villámcsapás mechanizmusa
Vizuális megfigyeléssel lehetetlen megkülönböztetni a villámcsapás különálló fázisait. Ez csak nagysebességű kamerák segítségével lehetséges. A legtöbb villám tesztelt több szakaszban történik: lefelé vezető fakad pontfelhő, és mintegy 50 m-nél nagyon nagy sebességgel (mintegy 50.000 km / s). Ezután a második vezető azonos pontból jelenik meg. Ebből következik az utat az előző megközelítőleg ugyanolyan sebességgel és túlnyúlik a végpontja az első vezér körülbelül ugyanolyan távolságban, majd pedig eltűnik. Ez a folyamat addig ismétlődik, amíg az utolsó vezetője a csúcs eléri az egy néhány tíz méter, vagy akár csak néhány méterrel a föld felett. Ezután, a talajtól a felhő elkezd fordított kisülési (szalagok felfelé), a teljes hosszában, amely kering az elektromos áramot, amikor a lefelé irányuló és a felfelé vezetők megfelelnek, a fő kisülés bekövetkezik, majd egy sor másodlagos kisülések átnyúlnak a hossza a csatorna, ionizált fő mentesítést. Átlagosan a negatív villámcsapás aktuális értéke körülbelül 35 000 A.
Villám hatása
A villám hatása olyan nagyáramú impulzusáram hatása, amely eredetileg gázhalmazállapotú közegben (atmoszféra), majd szilárd, többé-kevésbé vezetőképes közegben (föld) terjed. Az alábbi típusú hatások különböztethetők meg:
- vizuális hatások (vaku): a Townsend lavina mechanizmusa okozza;
- akusztikus hatások: a lökéshullám terjedése (nyomásnövekedés), amely a kisülés útján keletkezik, és ez a hatás akár 10 km-es távolságban is érezhető;
- hőhatás: az ionizált csatornában a Joule-hatás hatására felszabadul a hő;
elektrodinamikai hatások: ezek a nagyfeszültségű áram által létrehozott mágneses mezőben elhelyezett vezetékekre ható mechanikai erők. Deformációhoz vezethetnek
- elektrokémiai hatások: ezek a kisebb hatások Faraday törvényének megfelelően elektrolitikus bomlást jelentenek;
indukciós hatások: váltakozó elektromágneses mezőben minden vezetőben megjelenik egy indukált áram; - Az élő dolgokra (emberi vagy állati) gyakorolt hatás: egy bizonyos effektív érték átmeneti áramának a testen való áthaladása szívrohamot, légzési és égési sérülést okozhat.
A villámcsapások következményei kétféleképpen oszthatók meg:
- a közvetlen hatással járó tárgy károsodása, ha villám csapódik az épületre vagy annak egy részére. Ez jelentős károkat okozhat, rendszerint tűz esetén. Ezt külső villámvédelmi rendszerek (villám detektorok) révén lehet védeni;
- a közvetett módon okozott károk, ha a villámcsapások áramkimaradások vagy áramvezetékek túlfeszültségét keltik. Ennélfogva szükség van túlfeszültség-védelmi eszközök (SPD) használatára az impulzus túlfeszültség és az indukált áramok ellen.
Közvetlen villám elleni védelem
Az épületek védelme a villámcsapásoktól, a villámvédelmi rendszer úgy van kialakítva, hogy megóvja az egész épületet, és minimális ellenállással áramoltassa az áramot a föld felé. Mind a négy védelmi rendszer megfelel ezeknek a követelményeknek.
Villámvédelem technológia
A telepítés jellemzői
az aktív villámvédelmi rendszer a következőket tartalmazza:
- aktív villámhárító és kiterjesztő árboc;
- két függõleges áramkollektor, vagy több aktív villámvevõ esetén egy érintés minden aktív villámhárítóhoz. Ebben az esetben a villámcsatlakozók is csatlakoznak egymáshoz;
- minden egyes függőleges áramvezetékhez csatlakozó doboz, amely lehetővé teszi a földi ellenállás vizsgálatát;
- egy védőpajzs a függőleges áramszedők védelmére az utolsó két méterben a talaj felett;
- földelés a villámáramok elszivattyúzására minden függőleges áramvezeték végén;
- a villámvédelem földelésének és a tárgy fő földi hurokjának összekapcsolása, egymástól való leválás lehetőségével;
- a véletlen érintés vagy lépcsőfeszültség (pl. figyelmeztető címkék) miatt az élőlények megsemmisítése elleni védekezési intézkedések.
Villámvédelmi rendszer rúd villámmal.
Fölé magasodó épület, Villámhárítók nagyobb valószínűséggel, mint az elemek az épület, ami a kezdetektől a növekvő szalagok, és így növeli annak valószínűségét, hogy a villám bennük, hanem a védett objektum.
Az ilyen típusú védelem olyan rádióállomások és antennatartók esetében ajánlott, amelyek viszonylag kis védelmi zónát igényelnek.
A villámvédelmi rendszer egy rúd-villám detektorral a következő komponenseket tartalmazza: - rúdvilágító vevőkészülék és hosszabbítóoszlop;
- két függőleges áramkollektor;
- minden egyes függőleges áramfeszültségen lévő csatlakozó doboz lehetőséget biztosít az áramvezetés földelő ellenállásának ellenőrzésére;
- egy védőpajzs a függőleges áramszedők védelmére az utolsó két méterben a talaj felett;
- Az egyes villámvédelmi földelő elemek és az objektum fő földi hurokja közötti potenciálkiengedés lehetősége a leválás lehetőségével;
- az élőlények károsodása elleni védekezési intézkedések az érintés és a lépcsőfeszültség következtében (pl. figyelmeztető jelzések).
Villámvédelmi rendszer villámhálóval
Ez a technológia biztosítja a villámáram elválasztását és diszpergálását az áramvezetékek és a földelőkapcsolók hálózatán keresztül. A villámhálózat sokféle függőleges áramkombinációt egyesíti, így nagyon hatékony épületvédelmet biztosít, ahol az elektromágneses interferenciára érzékeny berendezések találhatók. Ez azért van így, mert nagy villámáram van elosztva a függőleges áramvezetékek mentén, aminek következtében egy kis áram mindegyikben áramlik, ami kisebb ingerlést okoz egy kis indukció miatt. A villámcsapású hálózattal rendelkező villámvédelmi rendszer a következő összetevőket tartalmazza:
- egy tetszőleges pályán lévő vezetékek hálózata;
Villámvédelem technológia
- az élőlényeknek az érintés és a lépcsőfeszültség következtében fellépő károsodásával szembeni védelemre irányuló intézkedések (például figyelmeztető jelzések);
- a villámvédelmi földelő elem és az objektum fő földi hurok közötti egyenlő potenciálkiegyenlítés az elkülönítés lehetőségével.
A vízszintes (kábeles) villámerősítő rendszer egy vagy több áramvezetőből áll, amelyek a védett szerkezet felett feszülnek. A védelmi zóna elektrogeometriás modell segítségével határozható meg.
Az áramkollektorok mindkét végét földelni kell. A feszített áramkollektorok felszereléséhez óvatos előzetes számításra van szükség a támasztékok típusának, a szerkezet mechanikai szilárdságának és szigetelési távolságainak meghatározásához.
Ez a technológia a veszélyes (robbanásveszélyes és tűzveszélyes) tárgyak védelmére szolgál olyan esetekben, amikor a villámhálózatok és áramkollektorok nem lehet közvetlenül a létesítményhez csatlakoztatni.
Elleni védelem közvetett villámcsapás, amikor egy villámcsapás van szükség a kábelek és vezetékek, elkezdtek terjedni ugrás túlfeszültség, amely képes elérni az elektromos berendezések, amelyek táplálkoznak. Az ilyen impulzus túlfeszültséget az elektromágneses indukció okozhatja közvetett villámcsapással (a közeli tárgyakban).
Ez ahhoz vezethet, hogy sok következménye: .. korai öregedését elektronikai alkatrészek, a pusztítás a PCB-k, a berendezések meghibásodása, adatvesztés, szoftverek crash, kár, hogy vonalak, stb Ezért szükséges, hogy egy védőeszköz túlfeszültség-védelmi berendezések kitett villámcsapás. A túlfeszültség-védelem használata akkor ajánlott, ha az épület külső villámellátással rendelkezik. Egyes országokban az 1-es típusú SPD erősen ajánlott vagy szükséges a telepítéshez. Megbízható védelmet biztosítanak, amikor az 1-es típusú SPD-t a bemeneti táblaba szerelik, míg az elosztólapok 2-es típusú SPD-vel vannak felszerelve.
Fémelemek potenciálkiegyenlítése
A villámcsapás idején, vagy akár az indirekt hatások téves ekvipotenciális kapcsolat kialakulása révén a potenciális különbség, létrehozhat egy szikra, bemutató veszélyt az emberre, és potenciálisan tüzet okozhat a létesítményben. Ezért a létesítményben a potenciálkiegyenlítő rendszer jó állapota a hatékony villámvédelem szerves része.
A villámgyűjtő vagy az áramvezeték és a fémszerkezetek közötti szükséges villamos szigetelést úgy lehet elérni, hogy megfigyeljük ezen részek S távolságát.
Az anyagot az ABB katalógusaiból vettük