Сведения о разрядах молнии и их параметрах.

Тема: Молниезащитные устройства. Зоны защиты молниеотводов. Конструктивное выполнение молниеотводов. Проверка молниезащиты на объектах экономики.

Пример расчета достижимых допусков для деталей из пластмассы

(без учета коробления, зависящего от общей конфигурации, и без учета влияния арматуры)

На практике получить детали из пластмассы с допусками, зависящими только от % усадки пресс-материала и от точности изготовления прессформы удается только при достаточно простой конфигурации детали.

При сложной конфигурации детали или сборочной единицы из термореактивного пресс-материала достижимыми в лучшем случае можно считать допуски по 4 классу/11 квалитету, а из термопластичных – по 7 классу/ 14 квалитету.

При компоновочных работах и оценках лучше ориентироваться на допуски 5 класса/12 квалитета для деталей или сборочных единиц из термореактивных пресс-материалов и на допуски 8 класса/ 15 квалитета для деталей или сборочных единиц из «термопластов».

Для деталей или сборочных единиц из пластмасс весьма целесообразно ориентироваться на допуски в аналогах.

План лекции:

1. Сведения о разрядах молнии и их параметрах.

2. Характеристика грозовой деятельности.

3. Количество поражений молнией наземных сооружений.

4. Опасные воздействия молнии.

5. Классификация защищаемых объектов.

6. Средства и способы молниезащиты.

7. Защитные действие и зоны защиты молниезащиты молниеотводов.

8. Нормирование заземлителей молниезащиты.

9. Исполнение молниезащиты зданий складов.

Цель лекции - ознакомить курсантов кафедры защиты в чрезвычайных ситуациях с основой разработки и проектировании молниезащиты различных объектов экономики, с существующими представлениями о развитии молнии и ее параметрах, определяющих опасные воздействия на человека и материальные ценности.

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.

Разряд молнии начинается с развития лидера - слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера - от облака вниз или от наземного сооружения вверх - молнии разделяются на нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в различных регионах земного шара. Изучение восходящих молниий началось в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за грозопоражаемостью очень высоких сооружений.

Лидер нисходящей молнии возникает под действием процессов в грозовом облаке, и его появление не зависит от наличия на поверхности земли каких-либо сооружений. По мере продвижения лидера к земле с наземных объектов могут возбуждаться направленные к облаку встречные лидеры. Соприкосновение одного из них с нисходящим лидером (или касание последнего поверхности земли) определяет место удара молнии в землю или какой-либо объект.

Восходящие лидеры возбуждаются с высоких заземленных сооружений, у вершин которых электрическое поле во время грозы резко усиливается. Как правило, восходящие молнии поражают объекты высотой более 120 м, в горных районах возбуждаются с остроконечных элементов рельефа и сооружении меньшей высоты и потому наблюдаются чаще.

После установления сквозного лидерного канала следует главная стадия разряда - быстрая нейтрализация зарядов лидера, сопровождающаяся ярким свечением и нарастанием тока до пиковых значений, варьирующихся от единиц до сотен килоампер. При этом происходит интенсивный разогрев канала (до десятков тысяч кельвин) и его ударное расширение, воспринимаемое на слух как раскат грома. Ток главной стадии состоит из одного или нескольких последовательных импульсов, наложенных на непрерывную составляющую. Большинство импульсов тока имеет отрицательную полярность. Первый импульс при общей длительности в несколько сотен микросекунд имеет длину фронта от 3 до 20 мкс; пиковое значение тока (амплитуда) варьируется в широких пределах: в 50% случаев (средний ток) превышает 30, а в 1-2% случаев 100 кА. Примерно в 70% нисходящих отрицательных молний за первым импульсом наблюдаются последующие с меньшими амплитудами и длиной фронта: средние значения соответственно 12 кА и 0,6 мкс. При этом крутизна (скорость нарастания) тока на фронте последующих импульсов выше, чем для первого импульса.

Ток непрерывной составляющей нисходящей молнии варьируется от единиц до сотен ампер и существует на протяжении всей вспышки, продолжающейся в среднем 0,2 с, а в редких случаях 1-1,5 с.

Заряд, переносимый в течение всей вспышки молнии, колеблется от единиц до сотен кулон, из которых на долю отдельных импульсов приходится 5-15, а на непрерывную составляющую 10-20 Кл.

Нисходящие молнии с положительными импульсами тока наблюдаются примерно в 10% случаев.

Накопленные фактические данные о параметрах нисходящих молний не позволяют судить об их различиях в разных географических регионах, поэтому их вероятностные характеристики приняты одинаковыми.

Восходящая молния развивается после того как восходящий лидер достиг грозового облака, начинается процесс разряда, сопровождающийся примерно в 80% случаев токами отрицательной полярности. Наблюдаются токи двух типов: первый - непрерывный безымпульсный до нескольких сотен ампер и длительностью в десятые доли секунды, переносящий заряд 2-20 Кл; второй характеризуется наложением на длительную безымпульсную составляющую коротких импульсов, амплитуда которых в среднем составляет 10-12 кА и лишь в 5 % случаев превышает 30 кА, а переносимый заряд достигает 40 Кл. Эти импульсы сходны с последующими импульсами главной стадии нисходящей отрицательной молнии.

Данные о параметрах токов молнии учтены в требованиях к конструкциям и размерам средств молниезащиты.