Блискавки - принцип дії, пристрій і види

Ви знали, що у тропічних лісах можна спостерігати блискавковідводи, створені самою природою? Це ліани. Обвиваючи дерево і вплітаючись у його крону, ліана утворює шлях для відведення електричного струму блискавки в землю: у разі удару блискавки сама ліана повністю згоряє, зате рятує дерево, на яке спиралася. Таким чином, жива природа давно використовує принцип блискавкозахисту за допомогою блискавковідводів.

У нашому сьогоднішньому розумінні блискавковідвід - це штучний пристрій, що встановлюється на будівлях і спорудах і служить для захисту об'єкта від блискавки. Тим часом, Храми Стародавнього Єгипту були оснащені високими щоглами оббитими міддю. Храм царя Соломона також має подібні захисні споруди. Виходить, що люди з давніх-давен розуміли, як важливо захищати будівлі від блискавок.

Винахід блискавковідведення

В епоху Просвітництва Французький фізик Жак Ром , приблизно одночасно з американським винахідником Бенджаміном Франкліном , запускав дротяного повітряного змія під час грози Це було на початку 50-х років XVIII століття. Електрична природа блискавки тоді повністю підтвердилася.

У Російській імперії блискавковідводи, незалежно від Франкліна та Рома, були винайдені в 1753 році Михайлом Васильовичем Ломоносовим і Георгом Вільгельмом Ріхманом .

Про правильний спосіб встановлення блискавковідводів для захисту докладно писав Франклін. Він пропонував використовувати тонкий як цвях довгий залізний стрижень, вкопаний у вологу землю на метр глибини, і приблизно на 2 метри, що височіє над найвищою точкою будівлі.

До верхнього кінця стрижня належало прикріпити 30-сантиметровий шматок мідного дроту «товщиною з в'язальну спицю, загострений як голка». Для стійкості стрижень пропонувалося кріпити до стіни будинку міцною мотузкою.

Для високих будівель Франклін пропонував вдатися до встановлення двох таких стрижнів (по одному з кожного боку будинку), з'єднаних під ковзанами даху дротом.

Принцип дії описувався так: вістря притягатиме до себе блискавку і відводитиме струм у землю, так що блискавка вже не зможе нікому завдати шкоди. Подібним чином Франклін пропонував захищати і морські судна, де провід із вістрям мав бути закріплений на верхівці щогли та спускатися у воду по обшивці.

Влаштування сучасного блискавковідводу

На сьогоднішній день ми добре розуміємо природу розряду блискавки та принципи захисту від неї. Грозова хмара накопичує та несе на собі об'ємний електричний заряд. У цей час на Землі індукується великий поверхневий заряд протилежного знака, відповідно в Землі значно зростає напруженість електричного поля.

Найбільші величини напруженості електричного поля мають вістря заземлених провідників, тому на верхівках блискавковідводів запалюються коронні розряди, повітря поблизу них значно іонізується.

Внаслідок іонізації напруженість електричного поля на вістрі зменшується, у зв'язку з чим ймовірність удару блискавки на це місце знижується. Якщо розряд все ж таки відбувається, то заряд виривається з блискавковідводу і струм йде таким чином через нього — в землю, не завдаючи шкоди об'єкту.

Конструкція блискавковідводу включає три частини.

Блискавкоприймач розташовується у верхній точці захисної конструкції та служить для прийому розряду в момент з'єднання з каналом блискавки. Блискавкоприймач - не обов'язково штир, це може бути натягнутий над об'єктом трос або сітка.

Струмовідвід являє собою провід великого перерізу, який з'єднує блискавкоприймач із заземлювачем, щоб відвести заряд у землю. Третя частина - заземлювач . Заземлювач - це провідник (зазвичай розгалужений), заглиблений у ґрунт і безпосередньо контактує із землею.

Три елементи блискавковідводу кріпляться на несучій конструкції, яка може розташовуватися або на об'єкті, що захищається, або біля нього. Крім того, блискавковідвід може бути вбудований в декоративні елементи об'єкта.

Висота від поверхні землі до блискавки приймається по можливості більшою, проте мінімальна висота повинна становити не менше ніж 58% радіусу, що захищається від блискавки.

Радіус дії блискавковідводу можна в принципі підвищити, розмістивши на блискавкоприймачі джерело гамма-випромінювання, що сприяє іонізації при нижчій напруженості наведеного електричного поля на вістря. Таким чином працюють пристрої активного блискавкозахисту.

Види та конструктивні особливості блискавковідводів

Як стрижневі блискавкоприймачі застосовують мідні штирі діаметром близько 15 міліметрів. Радіус захисту таких рішень менший ніж у тросових, проте непомітний зовнішній вигляд часом буває важливішим.

Тросові блискавки приймають більшу площу ніж стрижневі. Вони застосовуються, наприклад, для захисту ліній електропередач. Провідний трос з'єднується з струмовідведенням за допомогою болтів.

Сітчастий блискавкоприймач являє собою металеву сітку, яка може бути встановлена ​​прямо на даху будинку, або натягнута над спорудою, що захищається.

Струмовідвід, що з'єднує блискавкоприймач із заземлювачем, зазвичай являє собою товстий мідний (або алюмінієвий) провід, прикріплений з одного боку до блискавкоприймача, з іншого боку - до заземлювача, за допомогою муфт.

Для кріплення струмовідведення до несучої конструкції застосовують елементи з діелектричних матеріалів, а для захисту від зовнішніх впливів даний провідник поміщають у кабель-канал.

Щодо заземлення для блискавковідводу важливо відзначити, що воно завжди є окремим контуром, який ні за яких умов НЕ може бути використаний для заземлення через нього електричної мережі Якщо так зробити, то від попадання блискавки в блискавковідвід можуть постраждати споживачі.

Мінімальна глибина установки заземлювача зазвичай приймається рівною 50 см. Як основні елементи тут використовують три металеві стрижні довжиною від 3 метрів і перетином не менше 25 кв.мм. Стрижні скріплюються один з одним болтами із застосуванням шин або зварюються у формі розташованої паралельно поверхні землі трикутник.

Дивіться також на цю тему:

Електронна книга «Двома словами про блискавкозахист (проектування, підключення, заземлення та випробування) — IEC 62305, nVent / ERICO», 92 стор. — скачати файл у PDF (англійською мовою).

Малюнок «Блискавковідводи та влаштування блискавкозахисту житлових, адміністративних та промислових будівель» з порталу electrical-engineering-portal.com:

Інформація, опублікована на даному веб-сайті, представлена ​​виключно для ознайомлення, за застосування цієї інформації адміністрація сайту відповідальності не несе.

Блискавковідведення: пристрій, принцип роботи, різновиди та монтаж

У більшості випадків блискавка діє передбачувано, незважаючи навіть на повну непередбачуваність цього природного явища – вона не вибирає мети, а б'є безпосередньо у найвищий предмет. Загалом, якщо ваш будинок є найвищою будовою в радіусі 200-300м, то блискавковідведення виявиться не зайвим доповненням до вашого будинку. Саме він убереже вас від неприємних, а іноді дуже небезпечних наслідків, пов'язаних із прямим попаданням блискавки до будинку. Про нього і йтиметься у цій статті, в якій разом із сайтом stroisovety.org ми відповімо на такі питання: які бувають блискавковідводи, як вони влаштовані та як виготовляються своїми руками?

Блискавковідведення: різновиди та їх конструкції

В принципі, конструкція блискавковідводу є нехитрим механізмом, що складається з трьох найпростіших частин, виготовити які самостійно і зібрати в єдину систему не представляє жодних складнощів.

1. Приймач блискавки - це залізний елемент, що піднімається на кілька метрів вище даху будівлі. Розміщуватися він може як безпосередньо на самій будові, так і поряд з нею неподалік.
2. Струмовідвід. По суті, це товста сталева або мідна жила, по якій струм, отриманий від блискавки, що потрапила в приймач, передається в контур заземлення.
3. Заземлюючий контур. Його призначення просте - саме з його допомогою розряд блискавки передається в землю, де він і гасне, не завдаючи споруд і людині ніякої шкоди.

Так улаштовані всі види блискавковідводів без винятку.Причому два елементи цього пристрою постійно залишаються незмінними - це струмовідвід і контур заземлення.

1. Стрижневий блискавкоприймач Цей пристрій знайомий практично всім жителям приватного сектора - воно являє собою звичайну металеву щоглу, підняту на пару метрів над верхнім краєм даху. Фактично окремий блискавкоприймач у плані виготовлення простіший – сама Щогла одночасно є і приймачем грозових розрядів і струмовідведенням. Вона безпосередньо підключається до контуру заземлення самим жорстким способом (зварюванням).

Цих основних конструкцій уловлювачів блискавки цілком достатньо для того, щоб повністю захистити свій будинок від такого природного явища, як блискавка.

Блискавковідвід у приватному будинку та його контур заземлення

За великим рахунком, заземлення блискавковідводів влаштовано аналогічним чином, як і контур заземлення самого будинку - тут слід відразу зрозуміти один момент, що ці два контури не повинні бути пов'язані між собою - це два окремих елементи. один момент втратити не те, що все електрообладнання, а й взагалі весь будинок цілком – для захисту від грозових розрядів доведеться обладнати окреме заземлення.

Виготовляється воно практично так само, як і заземлення будинку, за винятком деяких відмінностей.

1. Глибина (або довжина) заземлювальних електродів - вона не може бути меншою за 3000мм.
2. Самі електроди повинні мати переріз не менше 25мм і являти собою цільний металевий прут.
3. Якщо контур заземлення будинку може мати лінійне розташування електродів, то тут важливо дотриматися саме їхнього трикутного розташування.
4. Відстань між вершинами цього трикутника має становити 3000мм.
5. Шина, що з'єднує електроди в єдиний контур, повинна мати діаметр не менше 12мм (якщо це прут або арматура) і 50х6мм, якщо йдеться про металеву смугу.
6. Найголовніше – це якісні зварні з'єднання, які за своєю довжиною повинні становити щонайменше 200мм.

Як бачите, між контуром заземлення будинку і такою ж частиною блискавковідводу загальний лише принцип – вимоги до цих елементів захисту відрізняються. Ще один момент, що поєднує ці дві системи, полягає в глибині їхнього залягання – верхня частина контуру розташовується на глибині 500-800мм над поверхнею ґрунту.

Пристрій блискавковідводу: як з'єднати заземлення та приймач блискавок

Струмовідвідна або, правильніше сказати, струмопередавальна частина блискавковідводу є не менш важливим елементом, ніж його заземлення і сам приймач блискавок – ви тільки уявіть, що станеться з будинком, якщо цей елемент пристрою просто не витримає навантаження і згорить. У такому разі всі грозові розряди потраплять у будинок, і тоді від лиха може врятувати лише диво. Саме з цієї причини до струмопровідної шини слід поставитися не менш серйозно, ніж до іншого. Тут є всього два важливі моменти, які потрібно дотримати, як кажуть, беззаперечно.

1. Перетин струмовідводу - воно не повинно бути менше 6мм, якщо йдеться про цільну (монолітну) мідну жилу і не менше 10мм, якщо для відведення грозових розрядів використовується сталевий прут.
2. З'єднання струмовідвідної шини із заземленням та приймачем блискавок. Значною мірою справа полегшується, якщо система повністю виготовляється із сталі – у такій ситуації всі з'єднання виробляються за допомогою зварювання. Знову ж таки, тут важлива довжина зварного з'єднання – при стику струмовідвідної шини до контуру заземлення і приймача провар повинен мати довжину не менше 600мм. Якщо йдеться про мідну жилу, то тут доведеться діяти за допомогою спеціальних клем, які є пластинами з улоговинками для кабелю, що з'єднуються один з одним за допомогою гвинтів.

Що ж до кріплення струмовідвідної жили до стін будівлі, то тут використовуються пластикові кліпси. В ідеалі, щоб зберегти блискавкогін в цілісності протягом тривалого часу, його краще ізолювати від навколишнього середовища, помістивши у звичайний кабель канал.

В принципі, це все залишається додати не так вже й багато. А саме про такі моменти, як блискавкозахист окремих елементів даху. Якщо є димохід, то навколо нього потрібно намотати хоча б пару витків відводить струм жили і з'єднати її із загальним блискавковідводом. Також захисту потребують і всі елементи покрівлі, виготовлені з металу - наприклад, що відводять воду жолоба і труби. Тільки в такому випадку виготовлене самостійно блискавковідведення буде надійним захистом будинку від грозових розрядів.

Автор статті Олександр Куликов

Якщо сподобалося, поділися з друзями

Як влаштовані блискавковідводи. Принцип роботи

Блискавковідвід – спеціальна конструкція, яку використовують для захисту будівель та споруд від попадання блискавки. Ще його називають блискавкозахистом, грозозахистом, а в побуті – громовідведенням.Хоча «блискавкозахист» – це ширше поняття, яким позначають комплекс заходів щодо облаштування захисту від прямих ударів блискавки (зовнішній захист) та від вторинних впливів (внутрішній захист). Блискавковідвід – лише частина блискавкозахисту, призначена для встановлення на самому будинку або поряд з ним. Її проектують та виготовляють відповідно до СО 153-34.21.122-2003, а встановлюють на таких об'єктах, як аеродроми, порти, АЗС, промислові будівлі та ін.

Як влаштовані блискавковідводи

Найпоширеніший і найпоширеніший тип грозозахисту - це стрижневий блискавковідвід. Кожна частина його конструкції виконує певну функцію:

• Блискавкоприймач. Верхня частина блискавки, призначена для прийому розряду в момент удару блискавки. Конструкція найчастіше представлена ​​мідним штирем діаметром 15 мм та загостренням на кінці. Блискавкоприймач потрібно розташовувати вище за інші конструкції.
• Струмовідвід. Виконаний у вигляді товстого дроту. Використовується для з'єднання блискавки з заземлювачем з метою відведення заряду в землю. Струмовідведення кріплять до несучої конструкції за допомогою елементів з діелектричних матеріалів. Для приєднання до заземлювача та блискавкоприймача використовують спеціальні муфти.
• Заземлювач. Розгалужений провідник, який заглиблюють у ґрунт або забезпечують його контакт із землею. Заземлювач – це металеві стрижні, з'єднані між собою болтами чи зварюванням.

Крім стрижневого існує ще 2 види блискавковідводів: тросовий та у вигляді сітки. Трос, натягнутий між опорами, використовують для захисту від блискавки приватних будинків, а блискавичну сітку - на плоских і дахах з незначним ухилом.

Стрижневий блискавкозахист може виготовлятися на основі інших конструкцій.Наприклад, блискавковідведення МОГК випускається на основі граненої щогли, що використовується для організації освітлення на великій висоті. В основі конструкції листова сталь, яку згинають для отримання додаткових ребер жорсткості.

Весь блискавковідведення складається з окремих секцій довжиною до 10 м-коду. Блискавкоприймач представлений у вигляді шпиля довжиною до 6 м. Основний розмір блискавковідведення, т.е. е. висота становить від 20 до 45 м. Вся конструкція захищена шляхом гарячого цинкування. Блискавковідведення не фарбують, оскільки нанесення лакофарбових матеріалів та іншої ізоляції для таких конструкцій заборонено.

Принцип дії блискавковідведення

В основі принципу роботи блискавковідведення лежить робота великого конденсатора, що постійно накопичує заряд. Хмари та земля відіграють роль обкладок, які при настанні грози починають електризуватися між собою. Коли між ними буде різниця напруги, що дорівнює напрузі пробою блискавки, виникає розряд у кілька мільярдів вольт.

Блискавковідвід допомагає запобігти накопиченню заряду. Він замикає цей великий конденсатор на землю, тому при грозі він розряджається і накладки не можуть нагромадити заряд, оскільки він повністю йде в ґрунт.