避雷针的工作原理
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避雷针的工作原理,避雷针,又名引雷针、接闪杆,是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。
避雷针作用:
避雷针是用来保护发电厂、变电所的室外配电装置、输电线路个别区段以及工业与民用高层建筑的。
避雷针一般是安装在建筑物顶部用来避雷的,它利用的是尖端放电原理(带电体表面曲率越大的地方电场强度越大),在避雷针尖端电场强度远大于建筑物其它地方。
因而在有雷电时,避雷针尖端空气被强电场击穿,使该处空气电阻率急剧降低,从而放电(避雷针由导线与大地相连),使电荷顺着导线传至大地,使建筑物免受雷电破坏。
“避雷针”工作的原理是什么?
避雷针,顾名思义就是用来避雷的,它一般放置在建筑物的顶端,然后与地面连接起来,作用是为了避免建筑物被雷击。避雷针的规格必须符合国家标准,每一种避雷针的规格都不一样。
一、避雷针的作用
当天空电闪雷鸣的时候,比较高的建筑物离这些雷电特别近,所以很容易被雷击,严重的情况下可能会起火,造成一些经济损失和人身安全损失。所以这时候避雷针就派上了用场,避雷针一般会安置在建筑物的顶端,它可以形成局部电场,影响雷电的放电方向,从而引导雷电向避雷针放电,避免保护物被雷击。
二、避雷针的原理
在电闪雷鸣的时候,高层上空出现了带电云层。由于避雷针的针头很尖,此时避雷针会被感应上大量电荷。而避雷针又与这些带电云层形成了电容器,电容很小,容纳的电荷很少。所以避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿,成为导体。这时,带电云层就与避雷针形成通路进行放电,而避雷针又是与大地相连的,所以避雷针就可以把云层中的电荷导向大地,让建筑物不被击中。
三、避雷针并不是万无一失的
虽说避雷针的原理是通过引导放电的方向将电荷导向大地,避免建筑未被击中,但是这并不代表避雷针就是万无一失的。事实上,没有避雷设备是万无一失的,在保护范围内,并不是不出现雷击,而是减少雷击的能量。所以大家要知道这一点,避雷针的防雷安全度并不是100%,在电闪雷鸣的时候,高层建筑同样会受到雷击,只不过影响比较小而已。
如今,基本上所有高层建筑物顶端都会安置避雷针,这也是必须的。亲爱的读者朋友们,你们明白了吗?
避雷针的原理是什么?
避雷针是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。在被保护物顶端安装一根接闪器,用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来。避雷针规格必须符合GB标准,每一个防雷类别需要的避雷针高度规格都不一样。下面我们来看看避雷针的原理吧。
一、避雷针的原理
在雷雨天气,高楼上空出现带电云层时,迅雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针针头是尖的,而静电感应时,导体尖端总是聚集了最多的电荷,这样,避雷针就聚集了大部分电荷,避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器,由于它较尖,即这个电容器的两极板正对面积很小,电容也就很小,也就是说它所能容纳的电荷很少,而它又聚集了大部分电荷。
所以,当云层上电荷较多时,避雷针与云层之间的`空气就很容易被击穿,成为导体,这样,带电云层与避雷针形成通路,而避雷针又是接地的避雷针就可以把云层上的电荷导人大地,使其不对高层建筑构成危险,保证了它的安全。
二、避雷针定义
避雷针是以前的叫法,在中华人民共和国国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中,已经放弃了这一称呼,而代之以‘接闪杆’。
接闪杆与接闪带、接闪线、接闪网、用以接闪的金属屋面、金属构件等,统称为接闪器;接闪器和引下线、接地装置共同组成了建筑物或构筑物的外部防雷装置,用以避免或减少闪电击中建筑物(构筑物)上或其附近造成的物理损害和人身伤亡。
之所以将避雷针改名为接闪杆,是因为以前的名称不科学,没有反映出接闪杆的原理。避雷针刚刚出现在中国时,人们以为它可以避免房屋遭受雷击,所以称其为避雷针。
事实上,避雷针保护建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷击,而是引雷上身,然后通过其引下线和接地装置,将雷电流引入地下,从而起到保护建筑物的作用。正因为这个原因,也有人建议将避雷针改名为引雷针,但总的来说,还是接闪杆这个名称最为贴切。
三、避雷针的作用
常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成,即接闪器、引下线和接地体;
接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。以避雷针作为接闪器的防雷电原理是:避雷针通过导线接入地下,与地面形成等电位差,利用自身的高度,使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变,开始电离并下行先导放电;
避雷针在强电场作用下产生尖端放电,形成向上先导放电;两者会合形成雷电通路,随之泻入大地,达到避雷效果。实际上,避雷针是引雷针,可将周围的雷电引来并提前放电,将雷电电流通过自身的接地导体传向地面,避免保护对象直接遭雷击。
尖端放电为电晕放电的一种,专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。故尖端放电的现象,除了要有足够高的电压外,还必须有尖锐的形状配合,才容易做到。
1、在导体的带电量及其周围环境相同情况下,导体尖端越尖,尖端效应越明显。这是因为尖端越尖,曲率越大,面电荷密度越高,其附近场强也就越强。在同一导体上,与曲率小的部位相比,曲率大的部位就是尖端。因此,设备的边、棱、角相对于平滑表面,管道的喷嘴相对于管线,细导线相对于粗导线,人的手指相对于背部等等,前者都可认为是尖端,都容易产生尖端效应。
而且,即使带电体没有尖端,而与之相邻近的接地导体具有尖端,它们之间也会产生尖端效应。此时,由于静电感应,在接地体的尖端处会感应出异性电荷,并容易与带电体之间发生放电。
2、尖端放电的形式主要有电晕放电和火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时,尖端放电多为电晕型放电。这种放电只在尖端附近局部区域内进行,使这部分区域的空气电离,并伴有微弱的荧光和嘶嘶声。
在导体带电量较大电位较高时,尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大,所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。
3、火花型尖端放电随两极间距的减小而更易发生。这可由击穿电压随极间距离的减小而下降来说明。
4、尖端放电的发生还与周围环境情况有关。
环境温度越高越容易放电。因为温度越高,电子和离子的动能越大,就更容易发生电离。
环境湿度越低越容易放电。围为湿度高时空气中水分子增多,电子与水分子碰撞机会增多,碰后形成活动能力很差的负离子,使碰撞能量减弱。
气压越低越容易放电。因为气压越低气体分子间距越大,电子或离子的平均自由程越大,加速时间越长,动能越大,更容易发生碰撞电离。
当空间的负电荷积累了足够的强度时,避雷针的放电特性使到空间的绝缘强度更容易击穿达到预想渠道放电的方式,这就是防雷的作用。是疏的'作用,导流的作用。
避雷针的历史。
唐代《炙毂子》记载:汉朝时柏梁殿遭到火灾,一位巫师建议,将一块鱼尾形状的铜瓦放在层顶上,就可以防止雷电所引起的天火。
法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所著的《中国新事》一书中记有:中国屋脊两头,都有一个仰起的龙头,龙口吐出曲折的金属舌头,伸向天空,舌根连结一根细的铁丝,直通地下。
1752年7月的一个雷雨天,美国科学家富兰克林用一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,捕捉到电流。他由此设想,若能在建筑物上安置一种尖端装置,就有可能把雷电引入地下。于是避雷针就诞生了。
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