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提前放电避雷针设计思路

来源:德恩拓 发布时间:2013-12-10 9:12:30

     避雷针是有较好接地的针形导体。针尖处空气表面电场强度最强,首先达到击穿空气的数值,因此首先产生上行先导或上迎先导,也就首先遭到雷击。这就是避雷针把雷引到自身从而保护建筑物的思路。

避雷针尖端处电场强度最强,是与尖端放电的原理一样的现象。大家都知道,即使在逐渐加高的直流高压作用下,尖端放电也是间歇性的,而不是连续的[1]。其原因是一经放电,空气中就形成电离,产生正负带电粒子,这些带电粒子在电场作用之下极化,起到削弱电场的作用,使总电场强度下降,降到空气击穿阈值以下,则放电停止;要等到带电粒子散开,总电场回升到空气击穿阈值以上,就又开始放电。这两种相反因素的作用结果就使得尖端放电成为间歇放电。只有当放电因素绝对压倒抑制放电因素时,击穿才会实现。避雷针尖端存在临界半径也是同样的道理[ 2]

4. 宏观角度

从宏观角度,我们用等效电路法,仍从一个例子说明计算思路。图1的电路可用图3所示的等效电路做分析。电阻R用一串电阻电容来代表,电阻为Ri,电容为Cii=1,2,…N。电阻r也可用一串电阻rj 和电容cj来代表j=1,2,…,n。一般任何分布参数电路,都可用电阻、电容和电感的不同组合来模拟。这里,因为用直流电源,所以不加电感。

对于每一个R//C单元,电源电压V产生的电流I:

 

3

a2视为第二个导电体,…,这样整个线路就由N+n+1个导电体组成。利用部分电容的概念[4],令分割成编号相邻电导电体间电压为1,即ΔU=1,则:

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为第一个导电体对第k个导电体的部分电容,Ck2Ckn的含义相似。Uk1为第一个导电体对第k个导电体的电位差,Uk2Ukn的含义相似。而Cko是第k个导体相对于参考零电位间的电容,Uko是第k个导体相对于参考零电位的差。避雷针

再由互易性原理有Cij=Cji,故有:

 

 

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