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提前放電避雷針設計思路

來源:德恩拓 發布時間:2013-12-10 9:12:30

     避雷針是有較好接地的針形導體。針尖處空氣表面電場強度最強,首先達到擊穿空氣的數值,因此首先產生上行先導或上迎先導,也就首先遭到雷擊。這就是避雷針把雷引到自身從而保護建筑物的思路。

避雷針尖端處電場強度最強,是與尖端放電的原理一樣的現象。大家都知道,即使在逐漸加高的直流高壓作用下,尖端放電也是間歇性的,而不是連續的[1]。其原因是一經放電,空氣中就形成電離,產生正負帶電粒子,這些帶電粒子在電場作用之下極化,起到削弱電場的作用,使總電場強度下降,降到空氣擊穿閾值以下,則放電停止;要等到帶電粒子散開,總電場回升到空氣擊穿閾值以上,就又開始放電。這兩種相反因素的作用結果就使得尖端放電成為間歇放電。只有當放電因素絕對壓倒抑制放電因素時,擊穿才會實現。避雷針尖端存在臨界半徑也是同樣的道理[ 2]。

4. 宏觀角度

從宏觀角度,我們用等效電路法,仍從一個例子說明計算思路。圖1的電路可用圖3所示的等效電路做分析。電阻R用一串電阻電容來代表,電阻為Ri,電容為Ci。i=1,2,…N。電阻r也可用一串電阻rj 和電容cj來代表j=1,2,…,n。一般任何分布參數電路,都可用電阻、電容和電感的不同組合來模擬。這里,因為用直流電源,所以不加電感。

對于每一個R//C單元,電源電壓V產生的電流I:

 

3

a2視為第二個導電體,…,這樣整個線路就由N+n+1個導電體組成。利用部分電容的概念[4],令分割成編號相鄰電導電體間電壓為1,即ΔU=1,則:

qk=Ck1Uk1+Ck2Uk2+…+CkoUko+…+CknUkn=-(k-1)Ck1-(k-2)Ck2-…

-Ck(k-1)+CkoUko+Ck(k+1)+2Ck(k+2)+…+(n-k)Ckn;7

其中Ck1為第一個導電體對第k個導電體的部分電容,Ck2,,Ckn的含義相似。Uk1為第一個導電體對第k個導電體的電位差,Uk2,,Ukn的含義相似。而Cko是第k個導體相對于參考零電位間的電容,Uko是第k個導體相對于參考零電位的差。避雷針

再由互易性原理有Cij=Cji,故有:

 

 

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