Блог

Что такое молниеотвод и как он работает?

Молниеотводы, разработанные Бенджамином Франклином, одним из самых выдающихся ученых XVIII века, представляют собой конструкции, защищающие от ударов молнии с высоким потоком энергии. В этой статье мы рассказали об устройстве и принципе работы молниеотводов, которые передают электрический заряд в облаках на землю.

 

Молниеотводы, впервые разработанные американским ученым Бенджамином Франклином в 1749 году, сегодня широко используются для защиты зданий от ударов молнии. Как физическая конструкция, он состоит из заостренного металлического стержня, прикрепленного к концу стержня, который мы видим на верхушках зданий. Стержень соединен с токопроводящей сеткой, зарытой в землю, алюминиевым или медным кабелем, не зависящим от линий электропередач здания. Как же этот молниеотвод способен поглощать высокую энергию от ударов молнии?

 

- Почему молниеотвод заострен?

- Почему молниеотводы устанавливают как можно выше?

Если вы задаетесь этими вопросами, то ответы на них вы найдете в продолжении нашего материала.

Молниеотводы часто используются во многих зданиях, домах, заводах, башнях и даже на стартовых площадках космических кораблей. Прежде всего, давайте поговорим о том, из каких частей состоит эта знакомая нам система.

Компоненты молниеотводов

Хотя те стержни, которые мы видим в молниеотводах, кажутся очень важными во всей системе, на самом деле они являются одной из наименее важных частей при установке системы. Молниеотводы в основном состоят из 3 основных компонентов.

1) Стержни (воздушные терминалы)

Небольшие вертикальные выступы, предназначенные в качестве терминалов для разряда молнии. Стержни могут иметь различные формы и размеры. В большинстве случаев они оснащены длинным заостренным стержнем и гладкой полированной сферой.

2) Проводниковые кабели

Кабели - это тяжелые конструкции, которые передают ток молнии с высоты на землю. Кабели проходят по верхушкам и краям крыш. Затем они соединяются с землей в одном или нескольких углах под строением, где они расположены.

3) Заземляющие стержни

Длинные, толстые и тяжелые стержни заземления закапываются в землю вокруг защищаемого сооружения для обеспечения заземления. К этим стержням подсоединяются проводящие кабели, чтобы обеспечить защиту конструкции.

Что могут и чего не могут молниеотводы

Цель систем молниезащиты - защитить здание от прямых ударов молнии, включая находящиеся в нем электрооборудование, электронные устройства и жильцов. Для того чтобы разрядить энергию молнии, она должна пройти через землю по безопасному пути.

 

Вопреки наслышанным мифам, молниеотводы не притягивают молнию. Стержни молниеотводов управляют высоким электрическим током при взаимодействии, а не притягивают молнию и обеспечивают ее движение к земле по пути с меньшим сопротивлением. Если молния попадает в зону поражения, система старается отвести электрический ток, который может нанести вред окружающей среде, в безопасное место от строений и в землю. Другими словами, вопреки распространенному мнению, они не могут защитить этот участок от ударов молнии или предотвратить это событие.

Система пропускает импульс тока высокой энергии. Если этот ток соприкасается с проводниками с низкой пропускной способностью или старыми и изношенными проводниками, высокая температура в них может привести к повреждению. Энергоемкость стержней и проводников, используемых в молниеотводах, достаточно высока, что позволяет току стекать в землю, не подвергаясь сильному нагреву.

Как работает молниеотвод?

В случае удара молнии в строения, не имеющие специального пути для прохождения тока в землю, энергия может предпочесть пройти по любому существующему проводнику в пределах дома или здания. К таким путям относятся телефонные линии, кабели, линии электропередач, стальные каркасы водопроводных и газовых труб.

Энергия молнии обычно идет по одному из этих путей в сооружениях без молниеотводов, но иногда она может передаваться и по воздушной дуге, чтобы перейти на более заземленный проводник. Этот переход вызван тем, что энергия находит более низкое сопротивление, по которому она может течь к земле. Принципы работы и способы установки молниеотводов также основаны на этом принципе. Молнии выбирают линию электропередач, где установлены молниеотводы, которые имеют очень низкое сопротивление для разряда в тех местах, где есть молниеотвод. Таким образом, обеспечивается стекание большого тока в землю без повреждения систем в доме.

На рисунках ниже в виде движущихся картинок показаны токи, которые могут возникнуть при ударе молнии в двух домах, где система молниеотводов не используется и используется. В доме, показанном на рисунке слева, поскольку молния не может найти путь с меньшим сопротивлением, она предпочитает проводник, к которому подключен вентилятор дома, и входит в линию электропередачи дома оттуда. Затем она совершает воздушный прыжок от линии электропередач к проводящей водопроводной установке в качестве нижнего пути.  На рисунке справа благодаря молниеотводу, установленному на крыше, молния попадает непосредственно в самую высокую точку дома (точку, ближайшую к направлению удара молнии) и передает свою энергию земле через систему заземленных молниеотводов.

Высота стержня, используемого в системах, выбирается как можно выше самой высокой точки конструкций, чтобы молния не пыталась пройти по проводнику до молниеотвода. Причина, по которой концы молниеотводов заострены, заключается в том, что электрические заряды собираются на концах, и в структурах малого диаметра образуется большое электрическое поле. Высокое электрическое поле облегчает прохождение энергии через эту область.

Как видно, цель системы молниеотводов заключается не в привлечении молнии, а в обеспечении безопасного пути, по которому может пройти энергия, заряженная молнией, ударившей в эту область.

Источник:

►stormhighway

►science.howstuffworks.com