RU226413U1 - Молниеприемник с опережающей эмиссией стримера - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к средствам защиты объектов и территорий различного назначения от прямых ударов молний, а именно к молниеприемникам с опережающей эмиссией стримера. Молниеприемник с опережающей эмиссией стримера имеет металлический корпус с острием, электрически изолированным от данного корпуса, также опорный стержень, выполняющий функцию токоотвода. В корпусе расположен генератор высоковольтных импульсов, содержащий связанные между собой посредством электромагнитной индукции первичный и вторичный колебательные LC-контуры, настроенные на одну резонансную частоту, образующие импульсный трансформатор Тесла. Первый вывод индуктивности вторичного колебательного LC-контура является выходом генератора высоковольтных импульсов и электрически соединен с острием, а второй вывод заземлен. В первичном колебательном LC-контуре один из выводов индуктивности подключен к конденсатору через искровой разрядник, последовательно соединенный с указанной индуктивностью. Техническая проблема и технический результат: создание надежного средства защиты от прямого удара молнии при повышении точности синхронизации срабатывания по отношению к изменению окружающего электрического поля и при упрощении устройства за счет исключения необходимости источника питания, минимизации количества компонентов для реализации устройства и использования для комплектации устройства доступных компонентов. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к средствам защиты объектов и территорий различного назначения от прямых ударов молний, а именно к молниеприемникам с опережающей эмиссией стримера.

Необходимость устройства молниезащиты зданий, сооружений и оборудования определены «Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности» как один из способов предупреждения пожаров, а также иными законодательными нормами Российской Федерации в области пожарной безопасности.

Воздействия молнии традиционно разделяют на первичные (вызванные прямым ударом молнии) и вторичные (индуцированные близким ударом молнии или занесенные по внешним коммуникациям).

Прямой удар молнии (непосредственный контакт канала молнии с объектом) может вызвать следующие воздействия:

термические, вызывающие опасность возгорания или проплавления,

механические, проявляющиеся в виде ударной волны или электродинамических воздействий,

электрические, т.е. поражение током людей и животных, а также выход из строя электрической и электронной аппаратуры.

Вторичные последствия удара молнии непосредственно в объект или вблизи него вызывают перенапряжения внутри объекта или опасное искрение, которые, в свою очередь, зачастую являются причиной пожаров.

Наиболее эффективным способом борьбы с прямым ударом молнии и ее вторичными проявлениями, было и остается применение систем молниезащиты, назначение которых переориентирование от защищаемого объекта и

непосредственный прием прямого удара молнии, распределение и рассеяние тока молнии в земле (внешняя молниезащита (другое популярное название - молниеотвод) в составе: молниеприемник, токоотводы и заземлитель), а также предупреждение прорыва тока молнии в объект и защита от импульсных перенапряжений (внутренняя молниезащита). Приняв удар молнии, система молниезащиты по подключенным к молниеприемнику токоотводам отводит ток молнии к заземлителю для рассеяния тока молнии в земле.

Наиболее распространены в мировой практике стержневые молниеотводы, зарекомендовавшие себя в качестве надежного средства на протяжении длительного времени.

Из уровня техники известны молниеприемники с внутренними электронными устройствами, которые созданы в целях повышения надежности и эффективности молниезащиты. Например, в следующих патентных документах содержатся сведения о подобных молниеприемниках: ЕР 0060756, ЕР 0192000, US 4652694, ЕР 1336233, WO 200128058, FR 2859576, US 7041895, FR 2874287, CN 202564935, RU 2467524, ЕР 3127203, WO 2015150663. В перечисленных документах содержится информация о конструкции соответствующего молниеприемника, однако функционирование большинства указанных молниеприемников либо требует наличие дополнительного источника питания, либо состоит из большого количества используемых конструктивных элементов. При этом схемотехнические решения выше указанных патентов не учитывают современные результаты исследования параметров молнии. Все это снижает надежность работы системы молниезащиты в целом.

Кроме того, следует отметить молниеприемник, описанный в патентном документе FR2911402 (опубликовано 18.07.2008). Известный молниеприемник содержит корпус с наконечником, токоотвод, при этом корпус молниеприемника связан посредством электрического соединения с блоком управления, размещенном в доступном для пользователя месте, например, внутри помещения. Токоотвод охватывает тороидальный индуктивный датчик тока, обеспечивающий передачу сигнала в блок управления, который, в свою очередь, выполнен с возможностью передачи данных в удаленный блок сбора и передачи данных, в том числе о количестве ударов молнии и параметрах тока молнии.

Существенным недостатком данного устройства является возможность прохождения тока молнии по элементам электрической схемы внутри корпуса молниеприемника, сказывающееся на надежности работы молниеприемника.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является молниеприемник по патенту на полезную модель RU 207209 (опубликовано 18.10.2021). Известное средство содержит корпус с острием, электрически изолированным от данного корпуса, также опорным стержнем, выполняющим функцию токоотвода. Кроме того, в корпусе имеется генератор высоковольтных импульсов, электрически связанный с электронными блоками для обеспечения автоматизации операций по тестированию работоспособности молниеприемника.

Недостатком молниеприемникиа по патенту RU 207209 также является возможность прохождения тока молнии по элементам электрической схемы внутри корпуса молниеприемника, приводящего к их повреждению при ударе молнии, следовательно, к снижению надежности работы системы молниезащиты в целом. Кроме того, устройство требует источника питания, что усложняет как его использование, так и само устройство.

Таким образом, техническая проблема повышения надежности средств защиты от прямого удара молнии является актуальной.

Создание предлагаемой полезной модели направлено на преодоление технической проблемы, связанной с надежностью средств защиты от прямого удара молнии.

Использование предлагаемого средства защиты от прямого удара молнии обеспечивает достижение технического результата:

повышение точности синхронизации срабатывания по отношению к изменению окружающего электрического поля;

упрощение изготовления устройства за счет исключения необходимости в источнике питания, минимизации количества компонентов для реализации устройства и использования для комплектации устройства доступных компонентов.

Сущность полезной модели состоит в том, что в молниеприемнике с опережающей эмиссией стримера, имеющем металлический корпус с острием, электрически изолированным от данного корпуса, и опорным стержнем, выполняющим функцию токоотвода, кроме того, расположенный в корпусе генератор высоковольтных импульсов, содержащий колебательные LC-контуры, новым является то, что генератор высоковольтных импульсов содержит два колебательных LC-контура - первичный и вторичный, настроенные на одну резонансную частоту и связанные между собой посредством электромагнитной индукции, образующие импульсный трансформатор Тесла, при этом первый вывод индуктивности вторичного колебательного LC-контура является выходом генератора высоковольтных импульсов и электрически соединен с острием, а второй вывод заземлен, а в первичном колебательном LC-контуре один из выводов индуктивности подключен к конденсатору через искровой разрядник, последовательно соединенный с указанной индуктивностью.

Пример осуществления средства защиты от прямого удара молнии иллюстрируют чертежи.

На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого средства;

на фиг. 2 - схема электрическая принципиальная генератора высоковольтных импульсов, расположенного в корпусе данного средства.

Решаемая техническая проблема при осуществлении полезной модели и обеспечиваемый технический результат достигаются следующим образом.

Удобным инструментом пространственной визуализации защищенных от прямого удара молнии областей (зон) является использование термина «зона защиты молниеприемника», применяемое как для предварительной оценки систем молниезащиты любых объектов, так и для проектирования систем молниезащиты объектов, не обладающих сложной структурой.

Впервые этот термин был определен в России в 1936 г. ученым Акопяном А.А. (Всероссийский электротехнический институт): «зона защиты» - пространство, защищенное молниеотводом от попадания прямых ударов молнии, при этом «радиус защиты» это горизонтальное расстояние от вертикальной оси молниеотвода до наиболее удаленной точки, защищенной молниеотводом.

Согласно п. 3.3.1 нормативного документа «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003: «Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает требуемую надежность защиты».

Зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода является конус с прямолинейной образующей (согласно нормативному документу РД -34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» и указанной выше Инструкции СО 153-34.21.122-2003). Вершина конуса зоны защиты находится на оси молниеотвода и расположена ниже вершины молниеприемника. Размеры зоны защиты (высота и радиус защиты на уровне земли) зависят от заданной надежности защиты и от высоты молниеотвода.

Современный уровень развития науки и техники, а также повсеместное применение чувствительных электронных устройств и средств вычислительной техники требует создания надежных средств и увеличения зоны молниезащиты.

Возможность увеличения защитной зоны молниеотвода путем уменьшения электрической прочности воздуха в области острия молниеприемника известно из уровня техники. Экспериментальным путем была подтверждена вероятность увеличения объема защитной зоны стержневых молниеприемников в результате увеличения проводимости окружающего воздуха путем ионизации.

Зона ионизированной воздушной плазмы у острия молниеприемника обладает гораздо более высокой электропроводностью, чем окружающий воздух, и таким образом облегчает разряды молнии в направлении молниеприемника, повышая его эффективность и радиус действия. Являясь основным элементом системы молниезащиты, в функцию которого как раз и входит инициация и развитие устойчивого восходящего лидера (горячего сильно ионизированного канала) ранее, чем от элементов объекта, молниеприемник должен создавать для этого оптимальные условия. Известно, что в условиях конкурирующего развития восходящих лидеров от элементов объекта и молниеприемников, опередивший в своем развитии устойчивый лидер подавляет (экранирует) окружающее электрическое поле своим объемным зарядом и затрудняет формирование и развитие восходящих лидеров от иных соседних заземленных объектов. Таким образом, место возникновения первого жизнеспособного восходящего лидера определяет результат ориентировки молнии. При этом наличие хорошо ионизированного столба воздуха в области вершины молниеприемника будет эквивалентно увеличению высоты и соответственно, размеров зоны защиты, заземленного стержневого молниеприемника.

Простым и экологически безвредным способом ионизации воздуха является насыщение его ионами и электронами, образующимися вследствие коронного разряда и движущимися вдоль линий электрического поля. Коронный разряд возникает при наличии сильной локальной концентрации электрического поля в области острия молниеприемника, которая зависит от размера, геометрии и высоты молниеприемника (его острия), а также от размеров и формы конструкции, на которой установлен молниеприемник. Определяющее влияние на интенсивность ионизации воздуха в области острия молниеприемника в условиях грозовой обстановки оказывает влияние приближающийся нисходящий лидер молнии.

В достаточно сильном электрическом поле с положительным градиентом (с увеличивающейся напряженностью) образовавшиеся вследствие ионизации ионы и электроны ускоряются окружающим полем и сами способны вызывать вторичную ионизацию молекул газа.

В то же время, тлеющий коронный разряд на острие молниеприемника не способен привести к появлению устойчиво развивающегося восходящего лидера. Для этого необходимо его преобразование в стримерную форму (стример холодный слабо ионизированный канал) и появление стримерной вспышки с дальнейшим образованием восходящего лидера.

К тому же созданная вокруг острия молниеприемника напряженность электрического поля быстро уменьшается с увеличением расстояния от заостренного элемента. В такой ситуации любой рано сформированный восходящий лидер попадет в область недостаточной для его дальнейшего развития напряженности поля, и не сможет получить достаточную энергию, чтобы стать стабильно развивающимся лидером.

Кроме того, тлеющий коронный разряд на острие молниеприемника снижает напряженность окружающего поля за счет экранирующего эффекта образованных пространственных зарядов, что затрудняет появление стримеров от острия молниеприемника и инициацию встречного лидера. В связи с этим, переход тлеющего коронного разряда в стримерную форму требует либо повышения напряженности окружающего поля при приближении нисходящего лидера молнии на более близкое расстояние в течение определенного времени, либо искусственного стимулирования этого процесса в области острия молниеприемника.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность формирования устойчивого восходящего лидера и выполняет задачу ионизации окружающего воздуха вокруг острия молниеприемника путем создания повторяющихся высоковольтных импульсов (колебаний) до значений выше и ниже уровня поддержания коронного разряда на острие молниеприемника. При этом одновременно осуществляется контроль и управление временем появления тлеющей короны на острие молниеприемника, что снижает вероятность пространственного экранирования и повышает надежность заявленного средства защиты от прямого удара молнии.

При этом запуск коронного разряда и его переход в стримерную вспышку происходит только при условиях дальнейшего формирования и развития (распространения) лидера, то есть когда напряженность поля в пределах нескольких метров над острием молниеприемника достаточно сильна и составляет около 400 кВ/м-500 кВ/м (и постоянно растет по мере продвижения головки восходящего лидера). Опережающее появление стримерной вспышки и развитие восходящего лидера от молниеприемника снижает вероятность образования прочих восходящих лидеров от структурных элементов защищаемого объекта и увеличивает надежность защиты объекта.

Таким образом, предлагаемая полезная модель за счет генерации высоковольтных импульсов на острие молниеприемника и эмиссии восходящего лидера гарантированно снижает возможность поражения прямым ударом молнии элементов защищаемого объекта, обеспечивает повышенную надежность ориентировки молнии и расширенную зону защиты.

Кроме того, выполнение первичного и вторичного колебательных контуров связанными посредством электромагнитной индукции, т.е. отсутствие между ними гальванической связи, устраняет возможность прорыва тока молнии к элементам электронной схемы и их повреждения, что повышает надежность заявленного средства защиты от прямого удара молнии. При этом, использование заявленной электрической схемы генератора высоковольтных импульсов обеспечивает возможность достижения скорости развития и длины ступени нисходящего лидера, соответствующими современным достижениям науки о природе и развитии молнии. Кроме того, использование генератора высоковольтных импульсов и предлагаемая электрическая схема генератора минимизируют количество компонентов для реализации устройства. При этом генератор состоит из простых элементов (индуктивность, конденсатор, разрядник), что обеспечивает возможность использования для комплектации заявляемого устройства компоненты, имеющиеся в свободной продаже.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявляемое устройство при осуществлении решает задачу повышения надежности средств защиты от прямого удара молнии.

Кроме того, заявляемое устройство при осуществлении обеспечивает достижение технического результата: повышение точности синхронизации срабатывания по отношению к изменению окружающего электрического поля; упрощение изготовления устройства за счет минимизации количества компонентов для реализации устройства и использования для комплектации устройства компонентов, имеющихся в свободной продаже.

Молниеприемник с опережающей эмиссией стримера имеет металлический корпус 1 с острием 2, электрически изолированным от данного корпуса 1, опорный стержень 3, выполняющим функцию токоотвода.

Расположенный в корпусе 1 генератор 4 высоковольтных импульсов содержит связанные между собой посредством электромагнитной индукции первичный 5 и вторичный 6 колебательные LC-контуры, настроенные на одну резонансную частоту, образующие импульсный трансформатор Тесла.

Первичный 5 колебательный контур содержит последовательно соединенные конденсатор 7 и индуктивность 8, один из выводов которой подключен к конденсатору 7 через искровой разрядник 9, последовательно соединенный с указанной индуктивностью 8.

Вторичный колебательный контур состоит из последовательно соединенных индуктивности 10 и конденсатора 11, представляющего собой межвитковую емкость индуктивности 10 и распределенную емкость между острием 2 всего устройства и землей.

Первый вывод индуктивности 10 вторичного 6 колебательного LC-контура является выходом 13 генератора 4 высоковольтных импульсов и электрически соединен с острием 2, а второй вывод заземлен.

Во вторичном колебательном контуре 6 параллельно индуктивности 10 подключен второй 12 искровой разрядник. При этом роль искрового разрядника 12 выполняет кольцевой изолированный зазор между верхней частью корпуса 1 (с острием 2) устройства и заземленными его элементами.

Предлагаемая полезная модель не ставит задачу раскрыть узел крепления токоотводов к корпусу устройства, поэтому описание ограничено лишь указанием на то, что опорный стержень выполняет функцию токоотвода.

Элементы электрической схемы генератора 4 высоковольтных импульсов защищены от электромагнитного воздействия импульсного тока молнии посредством его установки внутри металлического корпуса 1 (предпочтительно - из нержавеющей стали) предлагаемого устройства. В качестве материала корпуса 1, помимо металлов, также могут быть использованы различные металлизированные полимеры и/или токопроводящие композитные материалы.

Корпус 1 может быть выполнен с разъемом для внешнего подключения тестера, предназначенного для проверки работоспособности устройства (не показано). Тестер может применяться при периодических проверках молниезащиты, например, до начала и после завершения монтажа системы молниезащиты или ее повреждения после крайне неблагоприятных погодных условий. Кроме того, тестер целесообразно использовать при нештатных ситуациях, когда работоспособность устройства ставится под сомнение и возникает необходимость визуализировать сигналы о функционировании устройства.

Генератор 4 высоковольтных импульсов (ГИ) является основной структурной единицей молниеприемника с опережающей эмиссией стримера и предназначен для вырабатывания высокочастотных высоковольтных импульсов, обеспечивающих опережающее (по сравнению с классическим стержневым молниеприемником) появление стримерной вспышки и эмиссию восходящего лидера с острия 2 молниеприемника под воздействием резко неоднородного электрического поля нисходящего лидера.

ГИ 4 содержит два LC-контура с одинаковой расчетной резонансной частотой, образующих импульсный трансформатор Тесла.

Элементы 7, 8, 9 образуют первичный 6 колебательный контур, а элементы 1, 11, 12 образуют вторичный 6 колебательный контур.

Элементы 7, 8, 9 первичного 5 контура, с одной стороны, обеспечивают получение энергии для работы устройства от окружающего электрического поля и, с другой стороны, выполняют функцию измерения параметров окружающего электрического поля. Роль приложенного напряжения играет разность потенциалов между заземленным объектом и потенциалом внешнего поля в месте расположения объекта.

Первичный 5 и вторичный 6 LC-контуры ГИ 4 не связаны между собой гальванически.

Острие 2 молниеприемника изолировано от корпуса 1 электроизоляционным материалом, например, посредством изолирующего кольца.

Следует отметить, что работа элементов электрической схемы генератора высоковольтных импульсов, интегрированных в корпус устройства, не требует подключения к внешним сетям электроснабжения или иным источникам электропитания. Это объясняется нижеследующим.

В основе работы предлагаемого решения лежит резонансный трансформатор Тесла, который представляет собой два индуктивно связанных колебательных контура, настроенных на одну резонансную частоту. Известно, что резонансная частота колебательного контура определяется по известной формуле Томпсона:

где f - резонансная частота, L - индуктивность, С - емкость.

В отличие от традиционного трансформатора с сердечником, связь обмоток в трансформаторе Тесла осуществляется за счет совпадения резонансных частот колебательных контуров.

Индуктивность 8 первичного контура 5 вместе с высоковольтным конденсатором 7, образуют первичный колебательный контур, в который включен нелинейный элемент - искровой разрядник 9. Благодаря указанной связи контуров, напряжение, необходимое для работы ГИ 4, поступает на выводы конденсатора 7.

Во вторичном 6 колебательном контуре роль конденсатора 11 выполняют собственная межвитковая емкость самой индуктивности 10 и распределенная емкость между острием 2 устройства и землей. Первый вывод 13 индуктивности 10 электрически соединен с острием 2 устройства, второй вывод 14 заземлен. Острие 2 изолировано от корпуса 1 и заземлено через искровой разрядник 12.

Резонансный трансформатор Тесла, реализованный в заявляемом молниеприемнике вышеописанным образом, работает в импульсном режиме, не требуя при этом дополнительного (специального) источника питания.

Алгоритм работы предлагаемого устройства заключается в следующем. Выделим несколько этапов его работы.

1 этап - увеличение внешнего электрического поля зарядом лидера нисходящей молнии и заряд конденсатора 7 до напряжения пробоя разрядника 9. В отсутствие воздействия нисходящего лидера молнии конденсатор 7 постепенно накапливает заряд за счет электрического поля грозового облака. Величина входного напряжения на обкладках конденсатора 7 задается либо взаимным расположением элементов конструкции устройства (образующих резистивный делитель напряжения), либо высокоомным (несколько мОм) резистором (на фиг. 1, 2 не показан), последовательно соединенным между корпусом молниеприемника и обкладкой конденсатора 7. Наличие высокоомного резистора обеспечивает автономность первичного контура и защищает его от прорыва тока молнии, вынуждая ток молнии протекать по наружной поверхности корпуса 1 молниеприемника.

2 этап лавинообразный пробой разрядника 9 и замыкание цепи первичного 5 колебательного контура (при этом конденсатор 7 разряжается на индуктивность 8 через разрядник 9) и генерация высокочастотных колебаний в первичном контуре 5 с частотой f 1. Напряжение заряда конденсатора 8 ограничено напряжением пробоя разрядника 9.

3 этап - при достижении резонансной частоты колебаний первичного 5 контура, во вторичном контуре возникают резонансные колебания с частотой f2=f1, что приводит к появлению на острие 2 молниеприемника периодического импульсного высокого напряжения, способствующего возникновению бесстримерной короны.

4 этап - практически мгновенный переход бесстримерной короны в ее стримерную форму и появление стримерной вспышки на острие молниеприемника.

Амплитуда выходного напряжения трансформатора Тесла зависит от напряженности внешнего поля и коэффициента усиления и может на несколько порядков превышать величину входного сигнала.

Важно, что острие 2 описываемого устройства соединено не с землей (как, например, «классический» стержневой молниеприемник), а с ГИ 4 (первый вывод 13 индуктивности 10 электрически соединен с острием 2 устройства, второй вывод 14 заземлен). В связи с этим, при прямом ударе молнии в острие 2 устройства, ток молнии проходит по наружной поверхности корпуса 1 и через искровой разрядник 12 по системе токоотводов направляется к заземлителю (не показано). Роль разрядника 12 выполняет кольцевой изолированный зазор между верхней частью корпуса 1 (с острием 2) устройства и заземленными его элементами.

Таким образом, приближение нисходящего ступенчатого лидера молнии вызывает ступенчатое увеличение окружающего электрического поля, что позволяет запускать процесс формирования стримеров и восходящего лидера на острие 2 устройства синхронно с приближением нисходящего лидера. При этом устройство запуска срабатывает (происходит пробой разрядника 9), когда значение окружающего электрического поля превышает заданный порог.

В случае многократного удара молнии, то есть нескольких ударов молнии с короткими (порядка 50 мс) интервалами между ними, каждый последующий разряд в острие 2 устройства проходит по ионизированному каналу, образованному за счет наличия ионизированных частиц, оставшихся после предыдущего разрядного импульса (так называемый «эффект памяти» разрядного промежутка).

Отмеченные конструктивные и функциональные особенности молниеприемника с опережающей эмиссией стримера обеспечивают стойкость к воздействию тока молнии, а, следовательно, повышают надежность работы устройства.

Понимание физического процесса формирования молниевого разряда позволяет оценить параметры электрической схемы предлагаемого устройства.

Учитывая длину ступени и скорость продвижения нисходящего ступенчатого лидера молнии и допуская, что в течение времени формирования одной ступени изменения электрического поля в области острия 2 устройства не происходит (величина остается постоянной), следует вывод: приближающийся к молниеприемнику нисходящий лидер молнии оказывает на него воздействие с частотой от 6 до 150 кГц, в зависимости от длины ступеней лидера и интервала между ними. При этом напряженность окружающего устройство электрического поля будет увеличиваться пропорционально и синхронно с нарастающим фоновым электрическим полем.

При совпадении частоты внешнего вынуждающего воздействия с кратной резонансной частотой колебательного контура, в нем возникает явление резонанса.

Приняв скорость нисходящего лидера равной в диапазоне от 2,5⋅10⁵ м/с до 3⋅10⁶ м/с, резонансную частоту колебательных контуров трансформатора Тесла следует принять кратной частоте внешнего воздействия и в пределах 40-500 кГц, предпочтительно 250 кГц, что обеспечивает более точную синхронизацию появления стримерной вспышки на острие 2 молниеприемника.

Искровой разрядник 9 подбирают так, что его пробой происходит при напряженности окружающего электрического поля 300-400 кВ/м, то есть непосредственно перед созданием условия появления стримерной вспышки и инициации устойчивого восходящего лидера. При этом амплитуда импульсов выходного напряжения молнеиеприемника может находиться в пределах от 8 до 20 кВ, что легко осуществимо на практике.

Значения емкости конденсаторов и индуктивности катушек определяются из формулы Томпсона, после преобразования ее к виду:

при расчете параметров схемы следует учесть, что емкость 11 коронирующей вершины для данного примера выполнения, как правило, оценивается порядка 5⋅10^-12 Ф.

К примеру, для резонансной частоты колебательных контуров принятой равной 250 кГц значение индуктивности 10 будет находиться в пределах 80 мГн.

Параметры индуктивности 8 и емкости 7 подбирают, исходя из оптимальной добротности первичного колебательного контура. Приняв во внимание наличие в продаже конденсаторов типа КВИ-3, определим С1 равным от 2200 пФ до 4700 пФ. Тогда величина индуктивности 8 будет равна (находиться в диапазоне) 86-184 мкГн.

Приведенные в качестве примера значения параметров схемы не являются окончательными и зависят от предпочтений производителя устройства.

Таким образом, молниеприемник с опережающей эмиссией стримера характеризуется технологичностью и простотой изготовления. Конструктивные и функциональные особенности данного устройства обеспечивают надежность работы, повышение стойкости к воздействию тока молнии при использовании минимального количества материалов и компонентов, обеспечивая технологичность изготовления при упрощении конструкции.

При этом молниеприемник с опережающей эмиссией стримера по сравнению с традиционным стержневым молниеприемником обеспечивает минимизацию времени развития стримерной вспышки (опережающая эмиссия стримера) и опережающее развитие восходящего лидера при грозовой деятельности. За счет опережающего появления стримерной вспышки и развития встречного лидера, происходит ориентирование нисходящего лидера молнии на молниеприемник на больших расстояниях, по сравнению со стержневым молниеприемником той же высоты. Как следствие, достигается увеличение радиуса зоны защиты, по сравнению с классическим стержневым молниеприемником аналогичной высоты.

Claims (1)

1. Молниеприемник с опережающей эмиссией стримера, имеющий металлический корпус с острием, электрически изолированным от данного корпуса, и с опорным стержнем, выполняющим функцию токоотвода, при этом в корпусе расположен генератор высоковольтных импульсов, содержащий колебательные LC-контуры, отличающийся тем, что генератор высоковольтных импульсов содержит два колебательных LC-контура - первичный и вторичный, настроенные на одну резонансную частоту и связанные между собой посредством электромагнитной индукции, образующие импульсный трансформатор Тесла, при этом первый вывод индуктивности вторичного колебательного LC-контура является выходом генератора высоковольтных импульсов и электрически соединен с острием, а второй вывод заземлен, а в первичном колебательном LC-контуре один из выводов индуктивности подключен к конденсатору через искровой разрядник, последовательно соединенный с указанной индуктивностью.

Images