Эффекты молнии

Эффекты молнии

Система молниезащиты способна защитить нас от некоторых опасностей, связанных с ударами молнии. Стоит знать, каковы угрозы молнии?

Механические воздействия молнии

Представьте, что электронный кластер, несущийся со скоростью до двух тысяч километров в секунду, несет значительную кинетическую энергию! Если мы спокойно рассмотрим его размер, то есть средний заряд, который он представляет, мы получим уровень 100 C (кулонов), что означает, что вся масса этого кластера составляет около полмиллионных долей грамма. Казалось бы, мало, но в точности, кинетическая энергия такой массы превышает тысячу джоулей, что не намного меньше энергии пули из выстрела! Он также производит эффекты, сравнимые с пулями.

Тепловой эффект

Основные токи атмосферного разряда достигают 200 000 ампер, а иногда и больше. Что это может значить для нас? Для сравнения отметим, что ток в бытовых сварочных аппаратах, которые мы обычно используем, обычно имеет значение, близкое к 200 ампер. Этого достаточно, чтобы расплавить сталь и соединить ее. Итак, каковы будут эффекты, в тысячи раз превышающие текущий поток?

Конечно, время протекания такого тока очень мало, оно длится от доли тысячной доли секунды до максимума в несколько миллисекунд, но его огромное значение не влияет на место удара. Например, в кровле, покрытой металлическим кровельным листом, имеется многозадачная перфорация, то есть отверстия расплавляются в местах проникновении защитного слоя. Кожухи установленных на крыше кондиционеров или вентиляторов повреждены, а ток разряда, поступающий на землю, нагревает все металлические элементы на своем пути. Это влияет на их сопротивление, а на практике — на их поперечное сечение. Итак, ток молнии принятого нами значения, то есть 200 000 ампер, повышает температуру стержня 50 мм2 более чем на 200 ° C, в то время как провод 25 мм2 плавится!

Эффекты напряжения

В случае непосредственного воздействия на здание, при отсутствии правильно функционирующей системы молниезащиты, возникает страх неконтролируемого протекания тока молнии на землю. Помня, что при разряде в проводящий элемент крыши напряжение между этой точкой и землей достигает миллионов вольт, мы можем столкнуться с очень опасными явлениями. Для таких напряжений нет изоляционных зазоров, весьма вероятен скачок заряда с крыши на электропроводку внешнего дома или чердака, поэтому молния может проникнуть внутрь дома со всеми эффектами. Уничтожение оборудования и / или поражение электрическим током находящихся внутри людей.

Эффекты, вызванные электрическим полем

При прямом разряде в здание, независимо от того, защищено ли оно системой молниезащиты или нет, между местом разряда и землей будет генерироваться электрическое напряжение. Если мы предположим, что его значение составляет один миллион вольт (1 МВ), а место молнии находится на высоте 10 метров над землей, то в космосе будет создано электрическое поле E 1 кВ / см (1 киловольт на сантиметр). В такой ситуации любые два провода, расположенные внутри здания, создадут крышки конденсаторов некоторой емкости C.

В свою очередь, теория утверждает, что каждый конденсатор, помещенный в электрическое поле, генерирует электрическое напряжение, размер которого зависит от произведения поля E и расстояния между его крышками d.

Итак, если мы предположим, что это расстояние d равно 10 см, то из простого соотношения мы получим напряжение U = 10000 В. В ситуации, когда оба кабеля подключены к одному и тому же устройству, образующийся конденсатор разряжается внутри, вызывая повреждение компонентов, чувствительных к перенапряжениям.

Это упрощенный механизм одной из причин повреждения бытовой электроники, вызванного молнией.

Эффекты магнитного поля

Эффект электромагнитной связи между двумя обмотками — явление, хорошо известное и используемое, в частности, для создания электродвигателей и трансформаторов. К сожалению, в случае разряда молнии он дает нежелательные эффекты, даже более серьезные, чем вызванные электрическим полем.

Ток разряда, протекающий в молниеотводе (или в разрядном канале, если нет молниезащиты) индуцирует электромагнитное поле H вокруг себя, и он, в свою очередь, генерирует в каждом проводящем контуре электрическое напряжение на высоте, которая находится за пределами диапазона напряжений домашних электрических приборов!

Чтобы проиллюстрировать величину опасности, я дам вам, что в петле из проводов размером 10х10 метров, расположенных на расстоянии 1 метра от разрядного провода, создается импульс напряжения в полмиллиона вольт!

Это очень неблагоприятное явление, тем более что результирующий импульс передается в сеть электропитания и ощущается даже на расстоянии до 2 километров от места разряда.

span style=