Активна мълниезащита
МЪЛНИЕПРИЕМНИК С ИЗПРЕВАРВАЩО ДЕЙСТВИЕ
Принципът на работа на мълниеприемниците с изпреварващо действие (активна мълниезащита) се основава на физическия принцип на образуването на мълнията.
Мълнията се образува вследствие на създаване и нарастване на статичен електрически потенциал между облака и земната повърхност. На практика между тях се образува огромен въздушен кондензатор, чийто електрически заряд постоянно се увеличава до достигане напрежението на пробив в кондензатора, което представлява и самата мълния.
Най-често процесът на мълниеобразуване започва с тръгването на най-мощния електрически заряд (лидера) от облака към земята. Когато този заряд достигне на определено разстояние от мълниеприемника, индуциран от него друг електрически заряд /с обратен поляритет/, тръгва от мълниеприемника към него. След известно време, двата противоположни електрически заряда се срещат във въздуха на определено разстояние от мълниеприемника, при което се образува силно сияние – електрическа дъга на мълнията. При това явление разстоянието от върха на мълниеприемника до мястото на срещата на двата противоположни електрически заряда (ΔL) образува радиуса на мълниезащитната зона (Rp), която от своя страна определя зоната за защита на мълниеприемника с изпреварващо действие. Колкото тръгващият от мълниеприемника електрически заряд се движи по-дълго до срещата си с идващия от облака заряд, толкова по-голeми по размери са радиуса и площта на зоната за защита на мълниеприемника с изпреварващо действие. В това се състои и разликата между мълниеприемника с изпреварващо действие и обикновения мълниеприемник. При първия вид мълниеприемници, времето за съединяване на двата противоположни заряда е много по-голямо от това, при използване на конвенционалния мълниеприемник /тип “Франклинов прът”/. Това време е прието да се нарича изпреварващо време (ΔТ). Точно това изпреварващо време определя и по-голямата стойност на зоната за мълниезащита на прикривания от него обект.
Отдалечението на точката на срещане на двата тивоположни електрически заряда от върха на мълниеприемника с изпреварващо действие (ΔL) може да се определи по формулата (Формула 1):
ΔL = Vсв. ΔТ /1/,
където:• Vсв = 1 m/μs – скорост на движение на мълнията;
• ΔТ = 60 (30) μs – изпреварващо време
Необходимо е да се знае , че последното поколение мълниеприемници с изпреварващо действие не са радиоактивни, не замърсяват околната среда и не привличат мълниите. Те осигуряват само многократно по-голяма мълниезащитна зона. Активират се по индукционен път от електричеството, натрупано в намиращите се над тях облаци – кондензатори, т.е. те използват енергията на въздушния кондензатор, образувал се между облака и земната повърхност и не се нуждаят от друго захранване! Устройството на този тип мълниеприемници е показано на фигура № 1
1. Връх на мълниеприемника;
2. Импулсен трансформатор /генератор/;
3. Ускорител и атмосферни електроди;
4. Монтажен накрайник
Фиг. 1
Времето за изпреварване на мълниите /изпреварващото време/ (ΔТ) за мълниеприемниците с изпреварващо действие клас E.S.E. е в инервала от 5 до 60 μs. Колкото това време е по-голямо, толкова е и по-голяма зоната за мълниезащита на мълниеприемника. В зависимост от нивото /категорията/ на мълниезащита на прикриваната сграда и нейната височина, се осигурява радиус на зоната за мълниезащита (Rp) до 120 m,
Нивото /категорията/ на мълниезащита на съответната сграда е свързано с вероятността за нейното реализиране (Е) и е показано на Таблица № 1.
Таблица № 1
Резултатите от теоретическите и практическите изследвания показват, че стойностите на радиуса на мълниезащитната зона (Rp) са в пряка зависимост от нивото /категорията/ на мълниезащита на защитаваната сграда, нейната височина /заедно с мачтата на мълниеприемника/ (h) и типа на мълниеприемника с изпреварващо действие. Тези стойности могат да се определят по Формула /2/ или от Таблица с радиусите/приложени за всеки мълниеприемник/, където в числител са дадени стойностите на (Rp)
Предимства на мълниеприемниците с изпреварващо действие:
• осигуряват многократно по-голяма защитавана площ, което ги прави незаменими при мълниезащита на широкоплощови обекти (хипермаркети, големи административни и училищни сгради, стадиони, аквапаркове, игрища за голф и т.н.);
• създават комфорт при проектиране и монтаж;
• вечни при употреба;
• осигуряват мълниезащита на сгради с нестандартна покривна конструкция;
• придават естетика при оформяне на архитектурните проекти;
• предвидена е възможност за монтиране към тях на брояч на мълниите;
В заключение може да се посочи, че проектирането и изграждането на мълниезащитни и заземителни инсталации с мълниеприемник с изпреварващо действие у нас е регламентирано в Наредба № 4 на МРРБ за мълниезащита на сгради, външни съоръжения и открити пространства.