O que existe uma condução de relâmpagos, que tipos desses dispositivos existem e por que o raio às vezes não cai lá: as formas de "proteção contra raios" externa e interna.
Há em nossos lugares do planeta onde a atividade do trovão praticamente não pare, e existe, onde as tempestades não são por décadas. Mas as estatísticas argumentam que na escala do planeta, os trovões descarregam tudo o que fica na terra, com uma intensidade de cerca de cem tiros por segundo! E as próprias trovoadas no planeta aumentarão cerca de 2000 ao mesmo tempo. Um dos resultados disso pode ser incêndios (somente em nosso país há 7% dos incêndios em edifícios residenciais de relâmpago)
Pergunte aos seus amigos que recentemente construíram uma casa de campo, se eles defenderam de relâmpago. 90% dos entrevistados responderão "não". A razão é a ignorância das possíveis conseqüências de tal frivolry ou típico russo "evos". Enquanto isso, relâmpago é terrível imprevisibilidade, uma das 2000 faíscas celestes médias podem inesperadamente entrar em sua casa esta segunda!
Há fatores de relâmpagos primários (como resultado de seu hit direto) - isso é um incêndio, destruição, bem como potencial secundário, induzido, aparência na rede interna de fontes de indução eletrostática e eletromagnética. Indução eletrostática (a carga do sinal oposto nos itens, isolada da Terra) é perigosa para a descarga nos itens aterrados mais próximos. A indução eletromagnética aparece para as frações de um segundo, que "vive" a descarga de relâmpagos, e causa o poder eletromotivo de diferentes magnitudes em objetos de metal. No interior, onde os contornos estão perto o suficiente para o outro, as descargas elétricas podem ocorrer. Ambos os tipos de indução são repletos de ferimentos, a ocorrência de incêndios. A precisão do potencial induzido ocorre durante o impacto direto do relâmpago na complexação de metal do edifício (fios, abastecimento de água, gasoduto, etc.). Vitoga - desencadeamento e possível conclusão do equipamento eletrônico de rádio.
Até a invenção do levantamento de raios (aproximadamente 200 anos atrás), um toque contínuo de sino foi considerado a única maneira de controlar o raio durante uma tempestade. Os resultados de tal "luta" foram destruídos a Torre do Bell e o falecido Rhodes (400 sinos e 120 riscos apenas por 33 anos e apenas em uma Alemanha). As estatísticas de hoje da morte de pessoas de descargas de raios não são menos perturbadoras - mais de 100 pessoas morrem anualmente apenas nos Estados Unidos.
Um homem que inventou um método para neutralizar o impacto do relâmpago com a ajuda de um trovão (mais corretamente) era cidadão dos Estados Unidos, e seu nome era Benjamin Franklin. Apenas sete anos dedicou Franklin ao estudo da eletricidade. O principal resultado deste hobby e se tornou uma condução relâmpago. Outros anos de sua atividade criativa multifacetada, Franklin conseguiu criar um cartão de stream do Gulf, inventou um fogão econômico, ainda generalizado na América e na França, inventou luzes de rua e óculos duplos para fábricas de idosos, e até mesmo trabalhou como presidente dos Estados Unidos. (seu retrato de sua nota de retrato $ 100). Muito esforço e tempo, Franklin passou em uma luta séria com os obscurantes de todas as listras para "implementação" na ampla prática de seus limiares.
Lightning é uma grande faísca que tem uma trajetória complexa de movimento. Apenas 25-30% do relâmpago vá da nuvem para o chão. Muitas vezes vemos a descarga de relâmpagos, que chegou de algum lugar ao lado, e o lugar de sua origem pode ser a alguns quilômetros do local de sucesso. Relâmpago às vezes se assemelha às raízes bizarras de uma planta gigante. Isso acontece porque quando a descarga de nuvens de tempestade, o chamado líder aparece, que se move com saltos, ionizando o ar e colocando o caminho para a categoria principal. De acordo com o líder no caminho em um tipo de tubo de ar ionizado, o movimento de acusações elétricas das nuvens para o solo começa. Naturalmente, o líder está tentando "adicionar" as áreas mais "passáveis" da espessura do ar, daí o "mato" de muitos raios. Do chão para conhecer o líder dos pontos mais altos apressa-se um líder de contador, carregando acusações do sinal oposto. No momento de seus compostos em um fechado com a terra, o canal de ar e descarga ionizado ocorre, o raio em si aparece. E, como regra, três descarregas consecutivas, cujo olho humano percebe como um.
Norma
Hoje, ninguém vem à mente para lutar contra trovões (atualmente relâmpago), como era, por exemplo, na França em 1780-1784. Então, em diferentes lados das barricadas, Robespierre e Marat eram. Além disso, hoje a instalação de um sistema de proteção contra raios é um procedimento obrigatório para construção, de acordo com os principais pontos regulados por PUS (regras de instalações elétricas) e as estações do GTA. Um documento prático no qual todos os padrões e valores calculados no dispositivo de proteção contra raios são pintados é a instrução sobre a proteção do relâmpago do dispositivo de edifícios e estruturas (RD 34.21.122-87). Esta instrução está praticamente inalterada desde 1987 e ainda continua sendo o único documento que determina o design da remessa de raios.A vida contribui naturalmente seus próprios ajustes aos regulamentos. Ao longo do tempo, os padrões internacionais (IEC) mudaram, o que, de uma forma ou de outra, as normas russas devem ser orientadas (em particular, pusicas do dispositivo de instalações elétricas). E eles mudaram, embora com erros (sobre isso abaixo). Documento de "Warken" AVAT é a instrução de trabalho, permaneceu inalterada!
Mesmo dentro do quadro deste artigo, seria reformulado brevemente todos os requisitos regulamentares básicos da instrução sobre o dispositivo do sistema de proteção contra raios, descrever os valores de "espessuras, profundidades, alturas" de seus elementos. Mas queremos notar: para o dispositivo de proteção contra raios de uma moderna casa, saturada de eletrônica, não é mais necessário abordar simplificada, dilatação. Sim, enquanto a instrução permite equipamentos independentes ao proprietário de sua habitação com proteção contra raios, além disso, para certas áreas, o sistema ainda não é necessário. "Orientus" surge (de acordo com os padrões PUS), somente se para esta localidade o número anual de tempestades e muito mais. Saber o número de tempestades, dimensões do edifício, um especialista no poder de calcular o provável que o número de raios nele. Na prática, há lugares com anomalias geológicas ou outras, onde o raio é desenhado como ímã, e a frequência de possíveis relâmpagos aqui não pode ser calculada aqui. Afinal, o raio não é um projétil de artilharia, é realmente capaz de cair repetidamente no mesmo lugar.
2000 tempestades, semanalmente furiosos sobre a superfície do nosso planeta, não são apenas destruição. Acontece que metade dos nitratos necessários para a flora da Terra são produzidos precisamente com zíperes. E a camada de ozônio, protegendo toda a flora e fauna terrestres (e nós como representantes desta fauna) do ultravioleta destrutivo, também é um produto de descargas trovejantes. Se o zíper é tão útil na escala planetária e, de fato, são uma condição necessária para a existência de vida no planeta, a segunda invenção B. Franklin (balão com terra), permitindo "suavemente", sem descargas de raio " Descarga "Uma nuvem de tempestade, acaba por ser desnecessária e até prejudicial. A humanidade e assim será sempre grata a Franklin para a invenção do trovão.
Proteção exterior do relâmpago
O que existem um resultado de relâmpago, que tipos desses dispositivos existem e por que às vezes são relâmpagos em um resultado de relâmpago?
Consumidor de relâmpago - Este é um dispositivo de três elementos principais: relâmpago, que leva a descarga de raios; A corrente, que deve enviar a descarga recebida no chão e a entrada, o que dá a acusação da Terra. A mensagem de relâmpago pode ter um tipo de pino de metal (haste) esticado ao longo da cordilheira do telhado de um cabo de metal ou uma malha de metal de acessórios com um tom de células geralmente de 6-12 metros de proteção (é tudo o que se encaixa no cone, A altura dos quais é determinada pela altura do parâmetro relâmpago, e o diâmetro da base é igual ao significado triplo da altura) caiu objetos selecionados. Para tais sistemas de relâmpago, bastante alto, de pé perto das árvores ou mastros são usados. Mas os mastros não são para todos o bolso, e eles não encontram a paisagem. Portanto, o equipamento de relâmpago de cabo e malha é mais utilizado, e um esquema simplificado de proteção contra raios é permitido para edifícios com coberturas não metálicas.
Com descargas trovejantes, os pulsos de curto prazo de grandes energias podem ocorrer em linhas. Sua durabilidade é de 1 microssegundo a 700 microssegundos e muito mais. A magnitude dos tensões desses pulsos de centenas de volts a dezenas de Kilovolt. Para aldeias de casa de campo com longas linhas de energia em várias centenas de metros, os pulsos de tensão são mais propensos a 6000 v com corrente para 3000 A. em linhas dentro de edifícios, pulsos prováveis de tensão - até 6000 V, e poder atual - até 500 A. (Mas não o único) canal de energia incremental de impulso no circuito de energia é um canal indutivo formado pelo próprio zíper condutor.
Uma vez na cadeia de alimentação (fiação elétrica para 220 V, cadeias de fornecimento de telenolação e telecomunicações, automação de incêndio, etc.), o pulso vai para os elementos e estruturas internas do equipamento, causando sua derrota.
Os dispositivos de proteção mais simples neste caso são Grausters (gás e trimestre). Eles são capazes de limitar as voltagens de 10-30 kV a 20-30 V., mas têm uma velocidade de gatilho. Os varistores de metaloóxido trabalham mais rápido, mas o valor da tensão residual pode ser muito maior do que o permissível. Os diodos de TVs são os elementos mais rápidos de proteção, mas também têm seus limites de aplicabilidade: correntes de não mais do que 200 A. podem fluir através deles.
Casos de uso de formas simplificadas de proteção contra ataques de relâmpagos diretos
Se houver 3-10 m da estrutura das árvores à distância, 2 vezes e mais excedendo sua altura, levando em conta todos os elementos salientes sobre o teto (tubos de combustão, antenas, etc.), o topo do mais próximo A árvore é embalada, a extremidade superior é acima da coroa de madeira é pelo menos 0,2 m. Obstrução do Teeve Cokovet AddC.Se os lobos do telhado corresponderem à altura mais alta da construção, o jogo de relâmpagos de cabo é suspenso, elevando-se sobre o patim pelo menos 0,25 m. Apoio de equipamentos de iluminação, pranchas de madeira fixadas nas paredes da estrutura. Os grampos são colocados em ambos os lados nas paredes finais da estrutura e anexam ao aterramento. Com o comprimento da estrutura, menos de 10 m, a corrente e a aterramento é realizada apenas de um lado.
Na presença do telhado da chaminé, imponente em todos os elementos, a relâmpagia da vareta é instalada nela com uma altura de pelo menos 0,2 m, coloca a raiz e a parede da estrutura da corrente, prenda-a ao thinginger.
Na presença de um telhado de metal, é pelo menos ligado à máquina de aterramento, pelo menos, no mesmo ponto, as escadas de metal externas, impermeáveis, etc. são usados. Crimp Junte todos os objetos de metal protuberantes, como defletores.
Em todos os casos, os parâmetros do relâmpago e os recessos com um diâmetro de 6 mm são usados, e um eletrodo vertical ou horizontal com um comprimento de 2-3 m, com um diâmetro de 10 mm, colocado a uma profundidade de pelo menos 0,5 m. Ajuste soldado e conexões de parafuso de elementos de raios.
A zona de proteção do condutor de raios é um espaço dentro do qual o edifício ou a construção é protegido de ataques de relâmpagos diretos com uma certa confiabilidade. A menor confiabilidade tem a superfície da zona de proteção; Nas profundezas é maior. A zona de proteção do tipo "A" (em cone estreito) tem confiabilidade de 99,5%, e o tipo "B" (em um cone largo) é de 95% e superior.
Muitas vezes você pode ouvir a opinião de que o teto de metal (por exemplo, telha metálica) permite não cuidar da proteção contra raios. Erro muito perigoso! Suporta basicamente os vendedores de telhas de metal. O telhado de metal pode atuar como uma mensagem relâmpago, mas qualquer jogo de raios precisa ser aterrado, o que significa que há correntes (e há dois, nos cantos opostos do edifício) e aterramento. No entanto, esta proteção não salvará essa proteção contra o "sério" relâmpago, uma vez que a espessura calculada das folhas do telhado deve ser pelo menos 4 mm (e que usa tal?). Pequenas folhas de espessura de relâmpagos simplesmente queimam. Se houver elementos salientes no telhado (por exemplo, tubos de combustão de metal), eles são montados com parâmetros de raio, projetando-se sobre a borda superior de 0,2 m e de forma confiável ao metal do telhado. Mais uma vez, lembramos: os edifícios com telhados de metal devem ser equipados com um sistema de proteção contra raios.
Quanto ao telhado da telha de metal, depende muito do método de seu apego às vigas. Se as folhas conectadas tiverem uma conexão elétrica entre si, tal teto em princípio pode servir como mensagem de raio (se não levar em conta sua espessura, que é explicitamente menor que 4 mm). É muito mais confiável equipar esse telhado com uma haste convencional ou uma leveza de cabo e aterrando-a como um telhado de metal comum.
Além das mensagens "mecânicas" relâmpagas, há "física". A possibilidade de criar artificialmente um pilar de ar ionizado sugeriu muito o uso do líder de relâmpago que se aproxima como uma espécie de mensagem de raio. Os primeiros dispositivos de ionização foram baseados no uso de isótopo radioativo. Ao fornecer tensão para tal dispositivo, apareceu um pilar de ar ionizado, que o líder da nuvem de tempestade foi fechado. Mais tarde, esses dispositivos foram transformados em parâmetros de relâmpagos seguros que não são mais em isótopos radioativos, mas por eletrônica (protel, França). Os dispositivos eram bastante eficazes, há experiência de sua aplicação em Moscou. As vantagens do entretenimento de tais jogos de iluminação incluem uma excelente oportunidade para preservar a aparência arquitetônica da estrutura, não distorcendo-a com adições visíveis. A desvantagem é apenas um preço relativamente alto (de US $ 1000).
Muitos de nós observamos quantas vezes relâmpago são descarregados perto de vários objetos altos, nem sempre caindo neles. Mas poucos prestam atenção ao fato de que quase altos objetos de relâmpagos são observados um pouco mais frequentemente do que em outro lugar. Esse padrão é explicado pelo fato de que o "líder do contador" com objetos altos, pois deve atrair líderes da nuvem não apenas estritamente sobre seu vértice, mas também das partes periféricas das nuvens. Esses líderes excluídos às vezes "incapazes" para bloquear o líder que se aproxima de um objeto alto e, eventualmente, se fecharam no chão, mas já estão em líderes de outros objetos, menos altos.
Acontece que qualquer mastro (por exemplo, comunicação celular) atrai objetivamente um maior número de raios para a zona de sua localização. Este fato faz com que isso pense seriamente sobre a segurança da acomodação perto de tais objetos. E o que é apenas necessário pensar, ter um "vizinho" semelhante, então é sobre a proteção relâmpago garantida de sua casa.
Agora é a hora de apontar os erros do Pessoal doméstico. A Europa anteriormente, começamos a construir uma "sociedade de consumo" e anteriormente estava preocupada com o problema de proteger a propriedade de fatores de raio afetando secundários. Mesmo a edição do Pessoal de acordo com as normas do IEC mudou o procedimento para aterrar a mais relâmpago condução e todas as instalações elétricas na casa (anteriormente o show de relâmpago era sua aterramento, e a rede interna de consumidores). Hoje, é prescrito unir o aterramento de uma condução e rede de raios, mas mantendo e aterramento autônomo de um condutor de raios. Em "Nosso" PEU em aterramento autônomo de um maestro de raios de alguma forma esquecido. Em outras palavras, se os fatores de afeta primária forem um raio, feitos de acordo com as instruções, protegerem, então do secundário, não pode salvar.
O golpe retro do zíper é o contato imediato do canal condutor zíper com um edifício ou estrutura, acompanhado pela passagem através da corrente de zíper.
A manifestação secundária de raios é a orientação de potenciais em elementos metálicos do projeto, equipamentos, em contornos de metal desbloqueados causados por descargas próximas de relâmpagos e criando um risco de desencadeamento dentro do objeto protegido.
Aqui é necessário voltar para a causa raiz da ocorrência de tal situação. Todos os edifícios e estruturas são protegidos contra relâmpagos de diferentes maneiras. Essa diferença depende do seu destino. Objetos são divididos do ponto de vista da proteção contra raios em três categorias. As duas primeiras categorias têm o maior grau de segurança possível (inclusive de fatores de raios afetando secundários). Estes são objetos nos quais os explosivos são armazenados ou processados (de forma aberta ou fechada). Tudo o resto (e nossas casas também) referem-se à terceira categoria. E, em agora, normas existentes, para edifícios, equipados na terceira categoria, a proteção contra manifestações secundárias de raios não é fornecida (é sobre indução eletromagnética e eletrostática).
Chão
Em qualquer caso, quanto à proteção "externa" e "interna", o papel do aterramento é muito importante. E vale a pena falar sobre isso. Vamos voltar às nossas instruções. Recomenda fortemente que os isqueiros relâmpagos nos acessórios da fundação da casa ou, se é impossível, brilhar pins-eletrodos no chão (a propósito, nem sempre é necessário moer aos acessórios para os acessórios; Também não há restrições aqui: se a fundação estiver hidrelando as composições de forma epóxi ou se a composição do solo for inferior a 3%). Os eletrodos devem ser quebrados de modo a alcançar camadas de solo úmido. Mas não em todos os lugares e isso é possível, especialmente em solos rochosos. A resistividade do próprio solo também é diferente: os solos rochosos têm o significado da resistividade até 3000 ohms, e o solo misto é de 150-200 ohms. Portanto, nem tudo é tão simples com a aterramento. Deve ser realizado com base em medições da resistividade do solo, em que há uma casa, e os cálculos correspondentes para determinar a quantidade e a seção transversal dos eletrodos, as profundezas de sua ocorrência. Com uma grande proporção de solos, é muito bom ligar os tubos de água, tubos de invólucro de poços artesianos ou conchas de cabo de chumbo.
Quanto a solos de balanço com sua alta resistividade, são puramente quase impossíveis de moer. Nesse caso, os especialistas oferecem mais atenção para pagar exatamente o potencial sistema de equalização. A VITOGA é muito mais segura em toda a rede para obter alto potencial, mas sem quedas (forradas), que não causará mais desencadeamento e outros problemas.
A resistividade torna-se importante ao determinar as distâncias permitidas e seguras entre o condutor de raios e o objeto protegido. Estamos falando sobre a chamada tensão de etapa, que em perto de eletrodos de aterramento pode ser muito significativa e ameaçadora de vida. Durante tempestades, não é recomendado estar mais perto de cinco metros de um maestro de raios para não cair sob a etapa de tensão e tensão.
A prática a longo prazo do dispositivo de proteção contra raios formou requisitos médios para as quantidades de seções dos elementos da proteção contra raios. Por exemplo, a seção transversal dos eletrodos de aterramento deve ser não inferior a 50 mm2, com a espessura das tiras, as paredes do tubo ou o aço de perfil devem ter pelo menos 4 mm. A proteção contra corrosão é fornecida pelo uso de aço galvanizado ou cobre. Pintura ou cobertura de eletrodos de aterramento não é permitido por betume. Os requisitos para a magnitude dos eletrodos dos eletrodos também são razoáveis - no verão, a camada superior da Terra muitas vezes seca, o que aumenta a resistência do aterramento.
O cálculo da resistência de aterramento é importante pelo menos porque a tensão "colapso" (curto-circuito) começa de um valor de 300-500 kV / m. O poder da corrente fluindo à ligação, em seu máximo pode atingir 200.000 A. A resistência do mesmo aterramento da nossa condução de raios não deve exceder 10 ohms. A tensão Vitoga surgiu no condutor de raios pode alcançar um valor muito maior do que a tensão de avaria. Ao mesmo tempo, no caso de não exatamente o aterramento certo (isto, em que a corrente, como se fosse, não tem tempo para ir ao solo) ou com uma perigosa a aproximação da mais relâmpago condução com um Objeto, haverá um colapso será "tentar" para clonar nas comunicações internas da casa (na fiação, tubos de aquecimento, etc.).
Este exemplo ajuda a entender que tudo, é claro, pode ser feito por algum tempo os valores calculados das espessuras das hastes, tiras, etc., mas é mais seguro realizar cálculos para este caso em particular e profissionais de confiança .
Digamos, no NPF "Engenharia Elétrica: Ciência e Prática", cresceu do laboratório "subsolo" de proteção contra raios de MEI, tais cálculos são feitos usando um programa de computador especialmente desenvolvido, que leva em conta todos os fatores necessários - sobre A intensidade da atividade de tempestade em uma determinada região e o tamanho geral do objeto de proteção para os valores da resistividade do solo e do tamanho dos elementos aterrados utilizados.
A partir do precedente, você pode desenhar a seguinte conclusão: O dispositivo de proteção contra raios deve ser iniciado com medições e cálculos.
Proteção interior do relâmpago
De acordo com as normas da última edição de Pue, nas instalações para as quais as linhas de energia são adequadas, é obrigatório ser instalado a primeira linha de proteção e os limitadores de tensão de segunda linha. Isso é importante para proteção de eletrônica garantida localizada dentro do edifício. Anteriormente, eles dependem apenas da conexão dos ganchos de isoladores, aos quais os fios de linhas aéreas são adequados, com um cocoquer.Se a sua casa está saturada de eletrônicos, o chamado "pastoreio interno" deve ser dado à atenção especial. Para o proprietário ordinário, esta área de engenharia elétrica é muito difícil, para entender independentemente as características de vários dispositivos (e isso é precisamente os limitadores e os pára-brisas) difíceis. É suficiente dizer que os limites de estresse em suas ações são divididos em quatro grupos, cada um dos quais é responsável pelo seu nível de proteção (A, B, C e D). E esta defesa começa com o suporte da linha de energia e termina no escudo de distribuição da sua casa. A situação é agravada pelo fato de que o quadro regulamentar nesta área tem suas próprias falhas, ou contém requisitos desatualizados, ou considera os requisitos modernos em parte. O custo dos limites de estresse depende do tipo, do modelo e do fabricante e começa com US $ 1,5.
Conclusão
O custo do sistema de proteção contra raios em todo o custo da casa e da propriedade é insignificante. Além disso, é insignificante se foi projetado no palco do projeto em casa e fabricado no estágio de construção. Sim, e 7% das casas queimadas queimavam do golpe também um argumento. Pense sobre? O trabalho de proteção contra raios é melhor começar no estágio de criação do projeto. Nesse caso, o especialista do arquiteto e do raio será capaz de emitir uma montanha já um projeto equilibrado, em que, como eles dizem, "tudo incluído" - e a arquitetura da casa é preservada, e o jogo de raios está organicamente inserido nele, e todos os valores calculados de espessuras, alturas e áreas de elementos de proteção contra raios fixados em técnicos. Se por qualquer motivo ainda estiver a fazer, não espere as primeiras tempestades no início de maio, sua casa é cara!
Como resolver este problema no prédio domiciliar ocidental
Como os especialistas acreditam, existem três pontos fundamentais no dispositivo ocidental moderno.
Toda a rede de eletrostadores internos e proteção contra raios é estabelecida no projeto da casa. Ou seja, o sistema de proteção contra raios é um dos componentes desta rede, e não uma educação autônoma.
Meios especializados de proteção contra manifestações secundárias de relâmpagos são usados.
Alta qualidade e garantia de fundamento confiável de uma condução de relâmpagos. Além disso, é o aterramento (em sua execução adequada) "Remove" uma grande parte do impacto negativo dos fatores secundários.
Em casas monolíticas, todas as seções da cadeia de fontes internas de consumo são fundamentadas aos acessórios das paredes externas, e através dele - no encaixe adequado. Armadura em si também é todos conectados. Como resultado, uma gaiola de metal grande é obtida. O ponto chave aqui é a conexão da condução de raios de toda a "célula" de cima para baixo, em todos os níveis de altura. Mesmo que a casa não seja concreta (isto é, não tem acessórios internos), e um tijolo ou de madeira, tal conexão em todos os níveis de alta altitude (storey) devem ser fornecidos. Neste design "automaticamente", ocorre nivelamento em potencial.
Os editores graças ao chefe da empresa científica e da empresa "equipamentos elétricos: ciência e prática" R. K. Borisov por ajuda na preparação do material.