Атмосферное электричество способы защиты от него

Для защиты от атмосферного электричества все здания и сооружения должны содержать молниеотводы.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3

При изучении раздела «Основы электроники, электрические измерения и электробезопасность» рассмотрены назначение и принцип работы современной элементной базы электронных устройств: полупроводниковых приборов, интегральных микросхем и микропроцессоров. Кроме того, рассмотрены устройство и принцип действия вторичных источников электроэнергии: выпрямителей, инверторов, конверторов и преобразователей частоты.

Рассмотренные устройства и принципы работы электроизмерительных приборов, а также способы и методы измерения электрических параметров, позволят эффективно развивать навыки практического использования теоретических знаний.

Знания правил техники безопасности, в том числе мероприятий, обеспечивающих защиту от поражения электрическим током и умение оказания первой помощи при поражении электрическим током, являются актуальными вопросами в жизни современного человека.

Ведущий преподаватель ст.преподаватель _________Хамула А.А.

Источник

Атмосферное электричество и средства защиты от него

Не только во время грозы в атмосфере существует электричество. Оно, вообще, присуще атмосфере и характеризует ее состояние. В начале XIX века экспериментально было обнаружено, что идеально изолированный от Земли заряженный проводник постепенно теряет свой заряд. Был установлен и закон потери заряда во времени. Позже это явление было объяснено. Оказывается, в окружающем нас воздухе есть зарядоносители — заряженные ионы. Они-то и являются причиной того, что идеально изолированный от Земли заряженный проводник теряет свой заряд.

Зарядоносителями — ионами могут быть заряженные остатки атомов и молекул, которые делятся на легкие, средние и тяжелые ионы. Это микрочастицы водяного тумана, дождевые капли, мелкодисперсная пыль, микроорганизмы. В окружающей человека среде зарядоносители непрерывно передвигаются по всем направлениям. Наблюдение, проведенные у земной поверхности с помощью вольтметра с большим внутренним сопротивлением, показали, что градиент потенциала находится в пределах 120-150 В/м.

В результате экспериментальных наблюдений была установлена плотность электрических зарядов на поверхности Земли, равная 7•105 элементарных зарядов. Зная площадь поверхности Земли, несложно определить общий заряд Земли — он равен 5•107 Кл. Количество электричества на поверхности Земли непрерывно меняется. Электрические заряды перемещаются с поверхности Земли в верхние слои атмосферы и наоборот — из верхних слоев атмосферы стремятся к ее поверхности. Если перемещение электрических зарядов оценить значением тока, то этот ток составит в среднем 1500 А. Электрический ток, равный 1500 А, постоянно циркулирует между верхними слоями атмосферы и поверхностью нашей планеты. Поверхность Земли обладает отрицательным зарядом.

Токи проводимости, создаваемые ионами разной природы и разного знака, в целом движутся к Земле, неся положительный заряд. То же можно сказать и о макрозаряженных частицах, выпадающих в виде осадков — дождя, снега.

Поверхность Земли неоднородна. Резко выраженную ее неоднородность создает человек, строя различные здания, заводские трубы и т.д. Во время грозы, а иногда и задолго до ее развития, когда напряженность электрического поля в атмосфере становится особенно большой (при бурях, снежных метелях, сильных ветрах), и происходят большие перемещения воздушных масс, можно видеть светящиеся заряды, возникающие на остриях, острых углах и иных предметах, возвышающихся над Землей. Эти разряды известны под названием огней Эльма. Чаще всего светящиеся разряды возникают в горах на острых выступах скал, вершинах деревьев, верхушках опор линий электропередачи. В низменных местах они замечены на молниеотводах, выступах зданий, мачтах кораблей, антеннах. В исключительных случаях светящиеся разряды наблюдаются и на животных, и на вытянутой руке человека. Их появление сопровождается потрескиванием продолжительностью от нескольких секунд до часов.

Подобные явления представляют собой различные формы коронного разряда, который образуется около светящегося предмета в виде своеобразной короны. Возникновение их обусловлено резким увеличением напряженности электрического поля, в 1000 раз превышающим средние значения 120-1250 В/м. Высокая напряженность поля уже при нормальном давлении вызывает ионизацию, сопровождающуюся появлением электронов. Электроны появляются вследствие вторичной ионизации, вызываемой ионами, находящимися в воздухе вблизи острия и разгоняемыми электрическим полем.

Итак, острия являются основными точками отрицательного заряда поверхности Земли. То, что разряды молний несут на Землю обильный отрицательный заряд, тоже можно объяснить. В ионизированном «стволе» молнии более легкие зарядоносители (электроны), естественно, находятся впереди.

Из атмосферного электричества наиболее опасным для человека являются разряды молний. Для защиты людей и строений от попадания молнии создают молниеотводы. Их устанавливают на самой верхней точке строения. Это делать необязательно в том случае, если вблизи находится другое строение, которое значительно выше и имеет свой молниеотвод.

Поскольку разряды молнии стремятся достигнуть Земли по пути наименьшего сопротивления, то попадают в самую верхнюю точку, имеющую контакт с Землей. Поэтому заземленный молниеотвод, находящийся выше защищаемых объектов, принимает весь удар на себя, предотвращая, таким образом строения и людей от поражения молнией.

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии и устройства защиты от вторичных воздействий молнии. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя молниезащита может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы — стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта. Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

Источник

Защита от атмосферного электричества

Атмосферное электричество -совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере. На их развитие сильно влияют метеорологические факторы — облака, осадки, метели и т. п. Электрическое поле атмосферы обусловлено зарядами Земли и атмосферы. При грозе, метелях, осадках напряжённость электрического поля может резко менять направление и значение, достигая 1000 В/м. Атмосфера непрерывно ионизуется под действием космических лучей, излучения радиоактивных веществ в земной коре и в атмосфере, ультрафиолетового и корпускулярного излучения Солнца. В атмосфере возникают электрические токи, обусловленные движением ионов и электронов под действием электрического поля (токи проводимости), переносом объёмных зарядов (конвективные токи), значит, и быстрым изменением электрического поля (токи смещения), а также токи при разрядах – молнии. Грозы (и молнии) относятся к опасным метеорологическим явлениям. Гроза– атмосферное явление, при котором в кучево-дождевых облаках или между облаком и земной поверхностью возникают сильные электрические разряды – молнии, сопровождающиеся громом. Молния – гигантский электрический искровой разряд между облаками или облаками и земной поверхностью, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров и длительностью десятые доли секунды. Кроме линейной молнии, иногда наблюдается шаровая молния. Последствиями воздействия молнии являются взрывы, пожары, разрушения зданий, сооружений, оборудования, поражение людей и животных. Мероприятия по защите от молнии определяются «Инструкцией по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153-34.21.122-2003». Молниезащита – комплекс средств, включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии [внешняя молниезащитная система (МЗС)] и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты. Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы — стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью. Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна — в комбинации со специально установленными молниеотводами. Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности. Высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта. Внутренние МЗС предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта. Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток), могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта — естественные молниеприемники. Естественные молниеприемники — конструктивные элементы зданий и сооружений: а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что: — обеспечена электрическая непрерывность между разными частями на долгий срок; — толщина металла кровли (для защиты от повреждения или прожога) составляет не менее (мм): железо 4, медь 5, алюминий 7, и не менее 0,5 мм, если под кровлей нет горючих материалов; — кровля не имеет изоляционного покрытия (слой антикоррозионной краски, асфальтового покрытия 0,5 мм, или пластикового покрытия 1 мм не считается изоляцией); — неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта; б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура); в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т.п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников; г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм, если прожог металла не приведет к опасным последствиям; д) металлические трубы и резервуары, толщиной не менее (мм): железо 4, медь 5, алюминий 7, если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности. Токоотводы — должны располагаться так, чтобы между точкой поражения и землей ток растекался по нескольким параллельным кратчайшим путям. Для изолированных от объекта стержневых молниеприемников предусматривают не менее одного токоотвода, для тросовых и сетчатых не менее двух. При неизолированных МЗС токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта вблизи углов зданий на расстоянии 10-25 м друг от друга, в зависимости от уровня защиты, и соединяют горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания. Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, кратчайшим путем на удалении от окон и дверей, изолированно от сгораемых конструкций. Естественные токоотводы – задействованные элементы зданий, в качестве которых могут быть использованы: а) металлические конструкции (в том числе с изоляционным покрытием), если обеспечена их надежная электрическая непрерывность и необходимые размеры; б) металлический каркас здания или сооружения; в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения; г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада толщиной не менее 0,5 мм, если их размеры соответствуют требованиям, а металлическая арматура железобетонных строений – при условии ее электрической непрерывности, если 50 % соединений стержней выполнены сваркой, болтовым креплением или вязкой проволокой. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты -определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения. Объекты подразделяют на обычные и специальные. Обычные объекты- жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства. Например: жилой дом, ферма, театр; школа; универмаг; спортивное сооружение, банк; страховая компания; коммерческий офис, больница; детский сад; дом для престарелых, промышленные предприятия, музеи и археологические памятники Специальные объекты: объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения; объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы); прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты. Специальные объекты с ограниченной опасностью: средства связи; электростанции; пожароопасные производства. Уровень надежности молниезащиты определяют для каждого класса объектов. Для обычных объектоврекомендуемый уровень надежности 0,8-0,95, для специальных объектовминимально допустимый в пределах 0,9 — 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий (по согласованию с органами государственного контроля). rx Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h — круговой конус высотой h0 Таблица 11.2.1. Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода Надежность защиты Высота молниеотвода h, м Высота конуса h0, м Радиус конуса r0, м 0,9 от 0 до 100 0,85h 1,2h от 100 до 150 0,85h [1,2 — 10 -3 (h — 100)]h 0,99 от 0 до 30 0,8h 0,8h от 30 до 100 0,8h [0,8 — 1,4310 -3 (h — 30)]h от 100 до 150 [0,8 — 10 -3 (h — 100)]h 0,7h 0,999 от 0 до 30 0,7h 0,6h от 30 до 100 [0,7 — 7,1410 -4 (h — 30)]h [0,6 — 1,4310 -3 (h — 30)]h от 100 до 150 [0,65 — 10 -3 (h — 100)]h [0,5 — 210 -3 (h — 100)]h Рис.11.2.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода Для зоны защиты требуемой надежности (рис.) радиус горизонтального сечения rx на высоте hх определяется по формуле: . Литература: [30, 31] Дата добавления: 2017-01-13 ; просмотров: 1009 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ Источник Читайте также:  Комплексные числа алгебраическим способом Оцените статью Вам также может понравиться Ясень семена способ распространения Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической Ярлыки способы создания ярлыков ос windows Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки Японское удобрение фуджима способ применения Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка Японский чай способ заварки Технология заваривания японского чая Известно, что Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты