Активная и пассивная молниезащита отличия
Чем отличается активный молниеприемник и пассивный
Точное количество людей, пострадавших от молний, неизвестно. Как утверждают статистики, автокатастрофы и вирусные заболевания уносят большее количество людей, чем она, однако процент пострадавших тоже велик. Природа возникновения и поведения молнии до сих пор изучена недостаточно, есть много вопросов, на которые предстоит найти ответы, в том числе, какая защита надежнее: пассивного или активного молниеприемника. «Загадочность» и непредсказуемость этого природного явления зачастую порождает страх перед стихией, ошибки в поведении. До сих пор некоторые во время грозы пытаются укрыться под деревьями, хотя научно доказано, что именно такие укрытия «любит» молния. Самым безопасным местом во время грозы является дом с молниеотводом, по которому разряд уходит в землю, никому не причиняя вреда. В связи с этим защита частного дома или производственного помещения от такого опасного природного явления как молния становится очень актуальной. Что представляет собой молниезащита? Это конструкция, способная пропускать через себя электрический разряд. Установленная в верхней части здания, она является своеобразным «ловцом» молний и способна отвести их энергию в землю. Есть 2 вида таких устройств: пассивный и активный молниеприемник.
Виды молниеприемников, их отличие
Пассивные известны человеку с давних времен. Такое устройство может представлять собой:
- металлический штырь, установленный на коньке здания или на специальном шесте, стоящим рядом с постройкой;
- сетку, которую иногда монтируют на плоской крыше;
- металлический трос, натянутый между крайними опорами крыши.
- В настоящее время популярна активная молниезащита, способная более надежно сохранить и постройки, и находящуюся в них электронику. Она включает в себя:
- молниеприемную головку с конденсатором, улавливающим разряд молнии
- токоотвод — закрепленную на кровле мачту, выводящую ток к заземляющему контуру;
- контур заземления, который направляет энергетический разряд в землю.
Основным элементом в этом устройстве является активный молниеприемник, по конструкции и по действию кардинально отличающийся от пассивного. По форме он может напоминать цилиндр из нержавеющей стали с металлическим шипом на конце, перевернутую салатницу или летающую тарелку. По утверждению специалистов, прибор способен защитить от электрического разряда большее количество квадратных метров «охраняемой» площади. Действие такого прибора рассчитано не на фиксацию, а на опережение грозового удара. Наиболее эффективно его использование там, где пассивная молниезащита затруднена, например, на строительных площадках, в портах.
Активная и пассивная молниезащита
На сегодняшний день имеются успешные методики защиты зданий и сооружений от последствий негативного воздействия природного явления, которое называют молнией. Для чего на практике применяют системы пассивной или активной молниезащиты.
Природа образования молний
Природное явление под названием молнии представляет собой протекание электрического разряда с колоссальной энергией через воздух от грозовых туч и облаков в землю.
Основой проявления молний служит накопление электростатической энергии в несколько гигавольт от ионизации паров воды в облаках под воздействием солнечных лучей. При накоплении определенного количества электростатического заряда происходит ионизация атмосферного воздуха между облаками и землей, в результате чего происходит лавинообразный электрический пробой, который представляет поток направленных электронов размерами всего в несколько десятков миллиметров в диаметре.
Этот высокоэнергетический поток электронов силой до нескольких тысяч ампер и представляет главную угрозу поражения разрядом электрического тока людей и животных, а также способен при попадании в здания и сооружения причинить значительный ущерб конструкциям и находящемуся там оборудованию или стать причиной пожара.
Молниезащита
Комплекс специальных мероприятий и технических приспособлений, предназначенных для защиты людей и оборудования, а также конструкций зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества называют молниезащитой.
Система внешней молниезащиты представляет собой токопроводящие конструкции, специально смонтированные в верхних частях строений для обеспечения перехвата молний и отвода её энергии в землю.
Эффективность защиты с помощью таких конструкций обуславливается, прежде всего, их количеством и плотностью покрытия, а также особенностями строений зданий и сооружений. Поэтому такие системы токопроводящих конструкций принято называть пассивной молниезащитой.
Пассивная молниезащита состоит из следующих элементов, таких как:
-
устройство молниеприемника, которое служит для притягивания и приема атмосферного электростатического разряда;
- линии токоотводов, играющие пусть и второстепенную, но важную роль по отводу энергии силы тока при попадании молний в молниеприемник;
- заземлители, призванные обеспечить безопасную утилизацию электрического разряда молнии и предотвратить ее опасное растекание по земле.
Молниеприемник или молниеотвод в зависимости от ряда технических условий может быть выполнен в виде:
- металлического стержня, закрепленного либо на отдельно стоящей опоре, либо на самой высокой точке здания, причем количество таких стержней рассчитывается для каждого объекта индивидуально;
- токопроводящего троса, натянутого между крайними опорами в верхней части крыши;
- токоприемной сетки, выполненной с определенным шагом по поверхности кровли, который, как правило, применяется для плоских крыш с большой площадью поверхности.
Токоотводы представляют собой металлические проводники для соединения различного вида молниеприемников с заземлителями. Рекомендуется для этого использовать стальную проволоку сечением не менее 8 мм в диаметре, достаточную для безопасного кратковременного прохождения больших значений электрического тока.
Заземление молниезащиты может представлять собой как отдельные заземлители, так и их систему, состоящую из нескольких электродов соединённых между собой, причем допускается подключать токоотводы к уже существующему контуру заземления здания, но с использованием специальных разрядников.
Гарантия надежной работы системы пассивной молниезащиты по обеспечению безопасности на объектах обуславливается, прежде всего, полнотой выполненных расчетов по количеству и расстановке молниеприемников, а также качеством монтажа основных элементов.
Активная молниезащита
Главным отличием и основным элементом системы активной молниезащиты является активный молниеприемник, представляющий собой непросто металлический стержень, а специально выполненное устройство. В остальном системы активной и пассивной молниезащиты имеют схожее строение.
Активный молниеотвод представляет приспособление со встроенным электронным устройством, способным самоактивироваться при приближении грозовых туч.
Принцип действия такого прибора основывается на создании высоковольтных импульсов вокруг головки молниеприемника под воздействием возникающих во время грозы полей статического электричества, что в свою очередь, способствует обратной ионизации окружающего воздуха, чем и вызывается эффект притягивания разрядов молнии.
Для монтажа активного молниеприемника не требуется особых условий, достаточно, чтобы он был закреплен на высоте не менее одного метра выше самой высокой точки здания, причем для этого вполне подойдут металлические стержни существующего пассивного молниеотвода.
Различия в системах
Хотя по основным параметрам и по строению элементов пассивная и активная молниезащита внешне очень схожи, но все-таки имеются ряд значительных расхождений как в технических характеристиках, так в затратах при построении данных систем безопасности, а именно:
- по принципу действия – активная электронная система создает более высокую электрическую напряженность, способствуя большей обратной ионизации окружающего воздуха;
- по радиусу действия – активная головка молниеотвода способствует увеличению покрытия зоны безопасности в 4 раза, по сравнению с пассивным молниеприемником;
- по зоне защиты – активные молниеотводы покрывают в 8 раз больший объем пространства вокруг себя, в отличие от пассивного;
- по количеству токоотводов и заземлителей – для одного пассивного молниеприемника требуется не менее двух, а для активной головки достаточно от одного до двух проводников;
Как устроен молниеотвод
Молния – мощное проявление сил природы, с которым человек сталкивается с завидной регулярностью. Это электрический разряд, возникающий из-за взаимного трения потоков теплого воздуха с каплями воды облаков и с землей. Его энергия настолько велика, что он валит деревья, поджигает деревянные кровли, выводит из строя электроприборы и всю электропроводку. Для защиты от негативных последствий удара молнии устанавливают молниеотводы.
Устройство молниеотводов нельзя назвать сложным, однако при их строительстве надо руководствоваться принципами надежности, пожаробезопасности и соблюдать параметры, описанные в инструкциях.
История молниеотвода
Земля, по сути своей, представляет огромный конденсатор. Одна обкладка – поверхность планеты и всего, что на ней находится. Другая обкладка выполнена из свободных зарядов в атмосфере. Воздух в этой системе играет роль диэлектрика. Именно его пробой и представляет собой молнию.
Осознав суть молнии как электрического процесса, изобрел и разработал устройство первого молниеотвода Бенджамин Франклин. Талантливый физик не смог развить свой дар в науке из-за бурной политической деятельности, благодаря чему его портрет изображен на стодолларовой купюре.
Тесла понял, что молния ударяет в самую высокую точку, связанную с Землей, по причине наименьшей толщины диэлектрика (слоя воздуха). В результате серии проведенных опытов, воздушный змей стал первым молниеотводом в истории. В России еще раньше подобные эксперименты проводил Ломоносов совместно с другим физиком Рихманом.
Вообще, молниеотвод – это устройство, отводящее разрушающую энергию молнии от защищаемого объекта и рассеивающее ее посредством заземления. О значении молниеотводов знали много веков назад, наблюдая, как молнии попадают в высокие деревья, колонны и башни. Однако научные эксперименты и обоснованные выводы были сделаны только в XIII веке.
Части конструкции
В принципе, устройство любого молниеотвода подразумевает наличие трех составляющих.
Молнеприемник должен выдерживать напряжения в миллионы вольт, высокую температуру и существенное ударное воздействие (молния может расщепить крупное дерево).
Эту часть молниеотвода изготавливают из проводящего металла. Применяют стальную проволоку большого диаметра (10-12 мм), стальную полосу или пруток.
Токопровод, связывающий молниеприемник с заземлителем, выполняется из проводника, и должен выдерживать кратковременное протекание колоссальных токов. Производством токоотводов занимаются отечественные и зарубежные фирмы. Вместе с проводником они предлагают крепления, что значительно упрощает монтаж устройств.
Третья часть молниеотвода – заземляющее устройство (ЗУ), способствующее беспрепятственному растеканию тока в землю из токопровода.
Сюда же справедливо можно было бы добавить и основание, на котором собрана вся эта конструкция. Но обычно в его качестве выступают сами объекты защиты (здания, опоры ЛЭП и прочее), хотя устройство молниеотвода может предполагать его размещение как самостоятельной единицы на отдельном основании.
Для предотвращения коррозии элементы молниеотвода должны быть оцинкованы или хотя бы окрашены. Если применяется покраска, то часть заземлителя, находящаяся в грунте, не окрашивается.
В общем случае можно выделить следующие виды громоотводов, применяемых на практике:
- наиболее распространенные, благодаря низкой стоимости и простому устройству, но оттого не менее эффективные, стержневые молниеотводы; обеспечивают защиту протяженных объектов типа длинных строений или высоковольтных ЛЭП; , обладающим наибольшей эффективностью, отдают предпочтение в случае защиты особо важных объектов.
Стоимость сетчатого громоотвода весьма высока. Поэтому, несмотря на высокую степень защиты, такие устройства применяются крайне редко, когда молниезащита имеет особое значение. Тросовые и стержневые системы примерно равнозначны по эффективности, но из-за простоты в обслуживании и небольшой разницы в стоимости последние имеют приоритет в применении.
Отдельным видом молниеотводов является активные системы молниезащиты. Внешне они практически ничем не отличаются от стержневых устройств.
Разница лишь в том, что в молниеприемник (самый кончик) встраивается электронное устройство, способствующее генерации высоковольтных импульсов во время грозы. Создавая такую «приманку» для молнии, активные системы в буквальном смысле ловят ее. Устройство такого типа принято считать самыми эффективными.
Есть компании, освоившие производство молниеотводов на промышленной основе, но зачастую эти устройства, учитывая их простоту, делают самостоятельно.
Монтаж молниеприемника
Сразу следует оговориться, что требования ПУЭ предусматривают выполнение соединений между всеми частями молниеотвода исключительно сваркой. Если это невозможно, допускается резьбовое соединение болтами и гайками.
Площадь шайб, применяемых при резьбовом соединении, должна быть увеличена. Не допускается производить монтаж элементов системы скруткой проводов или какими-либо другими методами.
Разумеется, высоту молниеприемника, в основном определяющую его эффективность, необходимо максимизировать. Согласно инструкции РД, для обеспечения надежной защиты надо поднять громоотвод минимум на 3 м над поверхностью сооружения. Это касается стержневых устройств.
Высота прокладки тросового молниеотвода зависит от длины и высоты здания, конструкции заземлителя и удельного сопротивления грунта, может составлять 3-4 м. Для монтажа троса рекомендуется укреплять деревянные опоры на обоих коньках здания, а между ними натягивать тросовый громоотвод, если речь идет о коньковых крышах.
Конструктивные особенности сеточных громоотводов позволяют крепить такие устройства значительно ниже. В зависимости от шага сетки они могут быть расположены в десятке или нескольких десятках сантиметров от плоской кровли. Сетка с ячейками 6Х6 см может быть уложена непосредственно на поверхность крыши или даже под слой утеплителя, если он не горюч.
Токоотвод и заземлитель
Токопровод (токоотвод) это не менее важный элемент молниеотвода, чем молниеприемник или заземляющее устройство. Если молниеприемник должен иметь площадь поперечного сечения, равную 100 мм 2 (пруток диаметром 12 мм), токоотвод, не испытывающий термической и ударной нагрузки, не может иметь диаметр менее 6 мм (ПУЭ).
Увеличенное сечение токоотвода, принимая во внимание возможную величину протекающего по нему тока, только приветствуется.
Заземляющее устройство молниеотвода чаще всего соединяется с заземляющим контуром всего здания. В случае стоящего отдельно устройства молниезащиты в качестве ЗУ используются металлические штыри, забиваемые или закапываемые в грунт.
Для улучшения проводимости иногда эти штыри объединяют в группы, сваривая из них конструкции прямоугольной формы при помощи стальной полосы. Но в любом случае требования ПУЭ регламентируют сопротивление между ЗУ и землей, которое не должно превышать 40 Ом при удельном сопротивлении почвы 1 кОм*м.
Все элементы молниеотвода должны быть надежно защищены от коррозионных разрушений. Наилучший вариант доиться этого состоит в использовании для элементов системы оцинкованной стали.
Зоны защиты
Схема зоны защиты одного отдельно стоящего стержневого молниеотвода представляет собой большой конус. Для громоотводов, не превышающих высоты 150 м, принимаются следующие габаритные размеры устройства:
- для зоны, находящейся на уровне земли h0 = 0,85h; r0 = (1,1 – 0,002h)h; rx = (1,1 – 0,002h)(h – hx/0,85);
- для зоны на уровне крыши, например: h0 = 0,92h; r0 = 1,5h; rx = h – 1,5(hx/0,92);
где h – высота молниеотвода; h0 – некоторая высота (обычно уровень крыши); rx – диаметр основания конуса на высоте h0.
Определившись с условными габаритами, можно использовать формулу:
для вычисления требуемых параметров. Если, например, известны rx и hx (требуемый радиус зоны защиты и заданная высота этой зоны), можно вычислить высоту одиночного стержневого молниеотвода, требуемую для надежной защиты h.
И, наоборот, при известных h и hx легко вычисляется радиус зоны rx и, сравнивая его с необходимым, делается заключение об эффективности устройства молниезащиты.
Расчет двойного стержня
Примерно те же действия проводят и при расчете двойного стержневого молниеотвода и, в принципе, группы таковых. Здесь лишь нужно учесть расстояние L, на котором штыри находятся друг от друга.
Построив круговые зоны защиты каждого из них, смотрят на их пересечение. Если все защищаемое пространство лежит в их пределах, значит, надежная защита обеспечена. По тому же сценарию можно определить зоны защиты разновысоких устройств.
Зона защиты тросового молниеотвода, точнее, ее основание имеет форму скругленного прямоугольника. Для одиночного устройства этого типа высотой h менее 150 м принимаются следующие допущения:
-
при h < 120 м h = hоп – 2;
- при h < 150 м h = hоп – 3;
где hоп – высота опоры.
Тогда для зоны на уровне земли принимаются габариты:
Для зоны, находящейся на некоторой высоте hx, эти размеры задаются следующим образом:
Как и в случае со стержневым молниеотводом, тросовое устройство также имеет формулу, позволяющую определить любые его параметры по заданным, а именно:
С ее помощью можно определить необходимую высоту устройства, по известным параметрам площади, нуждающейся в защите, и ее высоте расположения или провести обратную процедуру.
На самом деле, расчет зон защиты молниеотводных устройств немного сложнее. Описанные методы показывают лишь принципы, на которых он строится. Более подробную информацию можно без труда найти в специальной литературе.
Активная молниезащита за и против
Причиной возникновения молнии считается электростатическая энергия с напряжением до нескольких миллионов вольт, образующаяся в результате ионизации паров воды под влиянием солнечных лучей. После того как электростатический заряд накопится в ионизированном воздухе образуется электрический пробой, состоящий из потока направленных электронов. Именно сила электронного потока, достигающая нескольких тысяч ампер, становится угрозой. Она способна причинить огромный ущерб зданиям и сооружениям, стать причиной возникновения пожара. Предотвратить негативные последствия возможно с помощью специальных мероприятий, одним из которых является активная молниезащита.
Виды молниезащиты
Наиболее эффективным средством считается внешняя молниезащита. Она состоит из специальных токопроводящих конструкций, устанавливаемых в самых высоких точках зданий и сооружений, обеспечивающих перехват молнии, с последующим отводом в землю ее энергии. Все защитные системы этого типа известны, как активная и пассивная молниезащита.
В состав пассивной молниезащиты входят следующие элементы:
- Молниеприемник или молниеотвод, притягивающий и принимающий электростатический атмосферный разряд. Для изготовления молниеприемников, в соответствии с индивидуальными техническими условиями эксплуатации, может использоваться металлический стержень, специальный токопроводящий трос и токоприемная сетка. Выбор каждого из этих вариантов осуществляется исходя из места расположения здания, его высоты и площади крыши.
- Токоотводящие линии, соединенные с молниеприемником, по которым принятая энергия уходит к заземлителю. Для их прокладки обычно используется стальная проволока, диаметром не ниже 8 мм. По таким проводникам кратковременные токи с высокими значениями проходят совершенно безопасно.
- Заземляющее устройство, позволяющее безопасно утилизировать электрический заряд и не дать ему бесконтрольно растечься по земле. Заземление может состоять из отдельных заземлителей или целой системы, включающей несколько электродов, соединенных между собой.
Пассивная молниезащита
Классический вариант защиты зданий и сооружений от удара молнии называется пассивной молниезащитой. Основное отличие от активной — не работает на опережение, а начинает функционировать только после попадая разряда.
Это тот вариант оснащения, который все привыкли видеть на различных строениях. Конструкция состоит из молниеприемника в виде металлического стержня, токоотвода и заземлителей. При этом, чем больше здание по площади, тем большее количество молниеприемников понадобится. Зона покрытия стандартного комплекса зависит от высоты стержня и места его установки.
Важным критерием является правильный расчет будущей защиты, от чего зависит ее эффективность. Пассивная монлниезащита частного дома с нестандартной архитектурой потребует много ресурсов. В это случае возможно сочетание различных типов оборудования.
Особенности активной молниезащиты
Несмотря на схожесть основных параметров и конструктивных элементов, системы активной и пассивной молниезащиты существенно различаются между собой.
Эти отличия касаются преимущественно технических характеристик и стоимости каждой системы:
- Основное различие имеет принцип работы активной электронной молниезащиты. При создании более высокой электрической напряженности, возникает и большая обратная ионизация воздуха в зоне действия прибора.
- Радиус действия активного устройства образует зону безопасности как минимум в 4 раза превышающую аналогичный показатель пассивной защиты. То же самое касается и объема окружающего пространства, которое будет больше уже в 8 раз. На основании этих данных можно сделать предварительный расчет параметров прибора.
- В активных системах используется минимальное количество токоотводов и заземлителей. Как правило, вполне достаточно 1-2 таких элементов.
- Активная молниезащита для своего устройства не требует сложных специальных расчетов. Достаточно взять данные из технического паспорта электронной головки, в котором точно указан радиус, перекрывающий защищаемую площадь.
- Активная защита получается значительно дешевле, поскольку электронная головка перекрывает гораздо большую площадь, нежели пассивные системы.
Активная молниезащита за и против
Гроза – опасное природное явление, пугающее человечество многие тысячелетия. Накопленная грозовыми облаками атмосферная статика порождает мощные разряды молний, наделенные чудовищной разрушительной силой, несущей пожары, разрушения, гибель людей. К счастью с изобретением громоотвода в середине XVIII века грозу, а точнее молнию удалось обуздать, это устройство положило начало современной молниезащиты.
Классическую пассивную молниезащиту представляли три элемента:
- молниеприемник, установленный на мачту металлический стержень;
- заземлитель обеспечивающий надежный электрический контакт с грунтом;
- токоотвод, предназначенный для электрической связи молниеприемника с заземлителем.
Суть работы пассивных молниеприемников заключается в следующем. Приподнятый над землей металлический штырь способствует появлению встречных стримеров – ионизированных каналов, по которым распространяется разряд молнии. Тем самым он инициирует сам разряд, принимает его и посредством токоотвода передает контуру заземления, в такой схеме пассивная внешняя молниезащита сохранилась и до наших дней. Тем не менее, эволюция, коснувшаяся даже такого простого устройства, способствовала появлению в конце прошлого века активных молниезащит.
Принцип действия активных молниеотводов
В принципе схема активной молниезащиты от своей предшественницы практически не отличается, те же заземлитель и токоотвод. Единственная разница – металлический штырь громоотвода заменен активным молниеприемником.
Принцип действия активного молниеприемника заключается в том, что он способствует появлению ответного стримера несколько раньше, нежели это происходит у молниезащиты с традиционным молниеотводом, именно поэтому они получили название систем с упреждающей стримерной эмиссией (Early Streamer Emission) – ESE. Кроме того, как утверждается производителями активных молниеприемников, длина этих стримеров выше, от чего возрастает эффективность защиты при уменьшении количества и высоты установки молниеприемников.
Ранее, для создания ионизированных каналов применяли слабые радиоактивные излучения, но сегодня от использования радиоактивных материалов практически отказались и активный молниеприемник строится при помощи:
- специальных разрядников;
- электронных схем.
Практически с момента появления и начала использования активной молниезащиты она оказалась объектом споров и разногласий. По мнению сторонников и производителей ESE молниеотвод отличается от обычных молниеотводов большей эффективностью. Так если для последнего при расчете зоны защиты за основу принимают высоту молниеприемника, а радиус защищаемой зоны составляет от 1.0 до 1.5 значений высоты, то в случае применения активной защиты ее площадь в 4-5 раз выше. Это существенно упрощает организацию молниезащиты больших строений, где при традиционной защите приходится устанавливать несколько громоотводов, что в свою очередь позволяет:
- сократить потребность в материалах;
- уменьшить количество трудозатрат;
- минимизировать затраты времени.
Кроме того, активные молниеприемники своим элегантным видом не портят архитектурного облика здания. Единственным недостатком активной защиты принято считать достаточно высокую цену. Сторонники традиционной, проверенной веками пассивной молниезащиты не разделяют восторженных мнений оппонентов и считают, что характеристики эффективности завышены и являются всего лишь маркетинговым шагом. Дополнительно настораживает длящийся на протяжении полутора десятилетий конфликт европейских производителей активной защиты с международными организациями и уважаемыми форумами, связанными с проблемами молниезащиты. Непонятен их отказ от предоставления доказательств эффективности и нежелание приведения нормативной документации в соответствие стандарту EN 62305.
Такое поведение и отсутствие статистики ставят под сомнение эффективность новинки.
Смотрите также другие статьи :
Гармоники кратные 3-м
Гармоники образуют импульсные источники питания бесчисленной электробытовой техники, источники бесперебойного питания, энергосберегающие люминесцентные лампы и т.д. Характерной чертой симметричной трехфазной сети при сбалансированных нагрузках является сдвиг токов на 120°, как следствие суммарный ток нейтрального провода имеет нулевое значение.
Для чего нужно заземление
Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.
Подробнее…
Характеристики активного молниеприемника
Активный молниеприемник служит основной деталью всей защитной системы этого типа. Когда грозовое облако приближается, напряженность электрического поля начинает возрастать и прибор начинает реагировать на этот процесс. В результате индукции под действием поля в антенных устройствах создается напряжение, за счет которого осуществляется зарядка конденсаторов.
При достижении в них напряжения порядка 13-14 тыс. вольт, в разряднике наступает электрический пробой, а на самом устройстве происходит формирование импульса напряжением свыше 200 тыс. вольт. Полярность этого импульса будет иметь значение, противоположное полярности подошедшего грозового фронта.
Появление импульса наступает раньше, чем произойдет формирование естественного электронного потока. Под его влиянием зарождается собственный искусственный электронный поток прибора, распространяющийся на значительное расстояние и создающий защитную зону вокруг молниеприемника.
Такая активная молниезащита дает максимальный эффект в тех случаях, когда на тех или иных объектах не могут быть применены традиционные пассивные защитные системы. Кроме того, активные устройства не нарушают общего дизайна и эстетики объектов, поскольку у них отсутствуют массивные детали, а монтаж и материальные затраты сведены к минимуму.
Сама защищаемая зона существенно превышает этот показатель у пассивных молниеприемников аналогичной высоты и стандартной конструкции. При использовании качественных деталей и правильном монтаже, активные системы дают почти 100-процентную гарантию защиты объекта от удара молнии. Данным устройствам не требуется электрического питания, они работают полностью в автономном режиме. Активация прибора наступает лишь в случае реальной опасности появления молнии.
Различия систем
- Считается, что активная молниезащита распространяет свое действие на зону в четыре-пять раз больше по площади (при аналогичной высоте размещения).
- Для пассивного молниеприемника понадобятся не меньше двух проводников (по числу токоотводов и заземлителей), второй системе может быть достаточно одного.
- Дома, построенные по индивидуальным проектам, зачастую имеют сложные перепады крыши. Поэтому расчет и монтаж традиционной системы – процессы достаточно трудоемкие и требуют расхода большого количества деталей. При использовании активной конструкции установка выполняется проще, с минимумом элементов.
Классическая пассивная молниезащита – надежное решение для частных домовладений, доказавшее свою эффективность. Активная – выбор тех, кто предпочитает максимально обезопасить свое жилье и имущество от грозовых разрядов и обращается для этого к передовым технологиям.
Пассивная и активная молниезащита: сравнение
Эффективно противостоять негативным последствиям электрических природных явлений – главная задача современного оборудования, которое устанавливается на частных домах, промышленных и офисных зданиях.
От атмосферного удара током находящихся внутри людей и имущество спасает целый комплекс устройств – внешняя молниезащита. Существуют две ее разновидности.
Пассивная
Конструкция включает следующие элементы:
- молниеприемник (улавливает атмосферный электростатический разряд);
- токоотводы (перенаправляют полученную энергию к грунту);
- заземлители (предотвращают дальнейшее растекание тока).
Металлический стержень наверху строения, пропускающий электричество трос на двух кровельных опорах, специальная сетка – это варианты выполнения молниеприемника. Для каждого объекта количество таких устройств рассчитывается индивидуально. Токоотводы являются проводниками в виде стальной проволоки. Систему заземлителей образуют несколько соединенных друг с другом электродов.
Активная
Этот вид защиты по строению очень похож на пассивный, главное отличие – в устройстве молниеприемника. Он представляет собой не просто стальной стержень, а специальное электронное приспособление, которое при приближении грозовой тучи начинает создавать вокруг себя высоковольтные импульсы. Возникает обратная ионизация воздушных потоков, и молния буквально сама притягивается и перенаправляется по безопасному каналу. Устанавливают такой приемник на один метр от самой выступающей по вертикали точки здания.
Различия систем
- Считается, что активная молниезащита распространяет свое действие на зону в четыре-пять раз больше по площади (при аналогичной высоте размещения).
- Для пассивного молниеприемника понадобятся не меньше двух проводников (по числу токоотводов и заземлителей), второй системе может быть достаточно одного.
- Дома, построенные по индивидуальным проектам, зачастую имеют сложные перепады крыши. Поэтому расчет и монтаж традиционной системы – процессы достаточно трудоемкие и требуют расхода большого количества деталей. При использовании активной конструкции установка выполняется проще, с минимумом элементов.
Классическая пассивная молниезащита – надежное решение для частных домовладений, доказавшее свою эффективность. Активная – выбор тех, кто предпочитает максимально обезопасить свое жилье и имущество от грозовых разрядов и обращается для этого к передовым технологиям.
Что такое активная молниезащита
За последние десять лет на рынке инженерных систем был представлен ряд устройств так называемой активной молниезащиты (АМЗ). Зарубежные производители заявляют высокую надежность и широкий охват данной защиты. Стоимость молниезащиты данного вида примерно соизмерима с классическими (пассивными) системами, а трудоемкость монтажа и расходы на последующее обслуживание в десятки раз меньше. Данные преимущества привлекают внимание экономного хозяйственника. Давайте разберемся, нет ли тут подвохов.
Принцип действия АМЗ построен на данных, полученных при исследованиях образования молнии.
Формирование молнии
Перед ударом молнии от грозового облака до места попадания формируется проводящий канал из электронов. Основной частью данного канала является «ступенчатый лидер» с ломаной траекторией (отсюда и название), который исходит из атмосферы. Навстречу ему, под воздействием ионизации, от земли формируются стримеры – язычки плазмы (см. рис. выше). Процесс напоминает некое соревнование – какой стример окажется ближе к ступенчатому лидеру, по той траектории и замкнется проводящая цепь, и затем произойдет разряд молнии.
Принцип действия активной молниезащиты
Типовое устройство АМЗ состоит из батареи соединенных параллельно конденсаторов. При грозовой активности возникает электростатическое поле, сопровождаемое ионизацией воздуха (поэтому в грозу стоит запах озона). Конденсаторы АМЗ при этом начинают интенсивно заряжаться. Поскольку они соединены последовательно, - напряжение на концах цепи суммируется и достигает напряжения воздушного разряда. Происходит разряд, повторная зарядка и данный процесс повторяется циклически. Активный молниеприемник устанавливается в наивысшей точке и на нем периодически возникает ионизированный канал разряда конденсаторов. Таким образом, создается искусственный стример. При образовании ступенчатого лидера поблизости, он по пути наименьшего сопротивления перейдет на данный стример. В результате чего, разряд молнии произойдет по специально предназначенному молниеотводу, присоединенному к головке АМЗ.
Нормативные документы
Несмотря на то, что использование активной молниезащиты определено международными нормативными документами и стандартами, в нормативно-правовых документах Российской Федерации данный метод молниезащиты не значится никаким образом. Причина этому, пожалуй, несовершенство современных российских институтов, - они просто не успевают охватывать все мировые научные разработки. Поэтому на сегодняшнем этапе активную молниезащиту устанавливают в основном частные компании, особенно иностранные представительства, поскольку они руководствуются в своей работе международной нормативной базой.
Ничтоже сумняшеся
Отношение к активной молниезащите в среде российских инженеров радикально раскололось. Одни – выпускают по активной молниезащите проектную документацию, другие – даже не воспринимают всерьез, сравнивая попытки уловить молнию с шаманскими танцами с бубном. Консерватизм – наша общепризнанная национальная черта. Остается надежда, что в скором времени кто-нибудь из производителей все же продвинет активную молниезащиту в Минэнерго.
Читайте также: