Как работает громоотвод?
Содержание статьи:
ЧТО ТАКОЕ ГРОМООТВОД?
Нужно отметить, что название громоотвод не совсем корректное. По сути дела, гром это лишь звуковой эффект, сопровождающий разряд атмосферного электричества. Правильнее говорить, молниеотвод. Ведь именно молния во время грозы, является тем каналом, по которому электрический искровой разряд продвигается к земле. Разность потенциалов между грозовыми облаками и землёй достигает миллионов вольт. Этот электрический ток огромной мощности может принести непоправимые разрушения зданиям и сооружениям, если их от него не защитить.
Итак, громоотвод – это внешнее устройство, установленный на здании или сооружении, служащее для защиты от удара молнии. Такое устройство стремится замкнуть молнию на себя, чтобы иметь контролируемую точку удара и предотвратить удар молнии по нежелательной области или людям.
Но прежде чем объяснить, как работает громоотвод, мы хотели бы проследить его историю и познакомить вас с возможными последствиями ударов молнии.
ИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГРОМООТВОДА
15 июня 1752 года, во время шторма в Филадельфии, ученый-изобретатель по имени Бенджамин Франклин (да-да, тот, что изображён на стодолларовой купюре) взорвал металлического каркасного воздушного змея. Змей был привязан шелковым шнуром, в который предварительно Франклин вставил металлический ключ, поместив его рядом с рукой. Благодаря этому эксперименту он смог заметить, что через шелковую нить электричество достигало ключа и летели электрические искры.
Он сумел показать, что металлический ключ был электростатически заряжен. Далее он доказал, что облака были электрически заряжены, а что удары молнии были большими электростатическими разрядами.
Франклин обнаружил, что если молния, или электрический огонь, как он это называл, выйдет из облаков и найдет металлический канал на пути к земле, она останется там и рассеется. В результате серии экспериментов, в 1753 году, он открыл громоотвод типа Франклина. А воздушный змей, учавствовавший в экпериментах изобретателя стал самым известным в истории.
ЭФФЕКТЫ РАЗРЯДОВ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Как уже упоминалось, у разрядов атмосферного электричествае есть два очень характерных сопутствующих эффекта. Это молния, которая является световым эффектом из-за высокой циркуляции тока. А также, гром, который является звуковым эффектом из-за расширяющейся волны воздуха, который нагревается за несколько микросекунд до очень высоких температур.
Но кроме этих эффектов мы можем упомянуть такие, как тепловые, физиологические, электрохимические эффекты и т. д. Наиболее важные, с точки зрения, разрушительного действия разрядов электричества, являются тепловые и физиологические.
Тепловые эффекты возникают из-за высокой температуры, достигаемой каналом стримера, по которому течет ток молнии. При основном разряде его температура находится в диапазоне 20000 — 30000 °C. Такие высокие температуры, конечно, вызывают большие повреждения, когда электрический удар попадает, например, в дерево или какое-либо строение.
С другой стороны, физиологические эффекты воздействуют на живые существа. Они проявляются в виде поражения электрическим током из-за ступенчатых контактных напряжений, которые появляются при разрядке молнии на землю.
УЛАВЛИВАНИЕ И ОТВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Так как же всё-таки работает громоотвод? Для того чтобы защитить здание или сооружение от удара молнии, необходимо укротить стихийную природу атмосферного электричества. Это означает, что электрический разряд должен быть пойман и контролируемо отведен в безопасном направлении, где в дальнейшеми будет утилизирован или рассеян. В подавляющем числе случаев, электрический разряд безопасно рассеивается в грунт.
В общем случае система молниезащиты состоит из:
- системы захвата (громоотводы)
- соединяющих проводников
- системы заземления
- ограничители напряжения
Для улавливания электрического разряда громоотвод имеет металлический наконечник, который соединен проводящей сетью с низкоимпедансной системой заземления (менее 10 ом). Для лучшего улавливания громоотвод должен быть установлен всегда над самой высокой точкой здания или сооружения, которое нужно защитить.
Во время грозы, высокое напряжение возникает между системой облако-земля из-за большого количества электрических зарядов, которые присутствуют как в основании облака, так и на поверхости земли. Это высокое напряжение является спусковым крючком для запуска нисходящего стримера (потока ионизированного газа), который рассекает диэлектрический воздушный слой между облаком и землей. Образуется проводящий канал в виде трещин, подобных ветвям дерева, который мы можем наблюдать во время грозы. Очень высокое электрическое поле, возникающее в этой зоне, производит циркуляцию восходящих электрических зарядов противоположного знака через тело молниеотвода. Таким образом, инициируется восходящий стример, который встретится, замкнув цепь с нисходящим. После этого, захватывая его, рекомбинируется с ним и по системе заземления разгрузит всю мощь электрического заряда в землю, где тот безопасно рассеивается, благодаря огромной массе нашей планеты .
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОНТАЖ
Для правильного проектирования системы молниезащиты сооружения необходимо сначала провести анализ степени риска поражения молнией и определить, необходима ли его защита. 
В утвердительном случае, когда молниезащита необходима, мы должны рассчитать, какой уровень защиты или коэффициент безопасности следует применить в этой конструкции (I, II, III или IV). Как только уровень защиты конструкции будет рассчитан, выбирается система молниезащиты, которая наилучшим образом соответствует индивидуальным потребностям каждого проекта.
Проектирование и монтаж систем молниезащиты сложный и ответственный процесс. Доверьте его специалистам нашей компании. Обращайтесь в ЧП КИПЦ «Брандмауер» – задача будет реализована на вашем объекте профессионально и не выходя за обозначенные рамки срока и сметы.
