double arrow

Грозовые (атмосферные) перенапряжения.

Изоляция и перенапряжения.

Общие сведения:

Молния представляет собой эл. разряд между облаком и землёй или между облаками. Молнии предшествует процесс разделения и накопления эл. разрядов в грозовых облаках, происходящий в результате возникновения в облаках мощных восходящих воздушных потоков и интенсивной конденсации в них воздушных паров.

Капли воды, достигшие области отрицательных температур замерзают. Замерзание начинается с поверхности капли, которая покрывается корочкой люда, выделяющееся при этом тепло поддерживает температуру внутри капли около 0 градусов. Имеющиеся в воде положительные ионы под действием разности температур перемещаются к поверхностному слою капли и заражают его положительно, в то время, как в жидкой сердцевине капли собираются избыточные отрицательные заряды. Когда замерзнет сердцевина капли, то вследствие её расширения ранее замёрзший поверхностный слой лопается, и его положительно заряженные осколки уносятся потоком воздуха в верхнюю часть облака, т.е. нижняя часть облака оказывается заряжена отрицательно, а верхняя – положительно. Поэтому в большинстве случаев (90%) молнии бывают отрицательными, т.е. переносят на землю отрицательный заряд.

В средних широтах землю поражают 30-40% от общего числа молний. Остальные 60-70% составляют разряды между облаками или между разноимённо заряженными частями облаков.

По мере конденсации в нижней части облака отрицательных зарядов повышается напряжённость эл. поля, и когда она достигает критического значения: кВ/см в зависимости от высоты облака над землёй происходит ионизация воздуха, и в сторону земли начинает развиваться разряд.

На начальной стадии, называемой лидерной, молния представляет собой относительно медленно, со скоростью м/с, развивающийся, слабо светящийся канал-лидер.

Зона ионизации лидеров имеет избыточный заряд того же знака, что и облако. Заряды облака и лидеров индуктируют на поверхности земли и на расположенные на ней объекты, заряды противоположного знака (+).

По мере приближения лидера к земле индуктируемый заряд и напряжённость эл. поля на вершинах возвышающихся над поверхностью земли объектов возрастает, и с них могут начать развиваться встречные лидеры.

Ток, в лидерной стадии молнии, имеет порядок десятков и сотен ампер (т.е. небольшой). Когда канал, развивающийся от облака лидера, приближается к земле или к одному из встречных лидеров, то между ними возникает высокая напряженность эл. поля. Промежуток этом пробивается за несколько микросекунд, и в нём выделяется энергия 0,5-5 МДж, которая расходуется на нагрев и термоионизацию воздушного промежутка. Проводимость этой части канала резко возрастает, и зона повышенной напряжённости перемещается по направлению к облаку со скоростью м/с. Этот процесс называется главным разрядом. Он сопровождается сильным свечением канала разряда. Ток в канале за 5-10 мкс достигает десятков или сотен кА, а затем за 25-100 мкс спадает до половины амплитудного значения. В течение этого очень короткого времени каналы разрядов разогреваются до Т = 20-30 тыс. градусов.

При нагревании канал разряда расширяется, что вызывает распространение в окружающем воздухе ударной волны, имеющей в своём фронте высокое давление, и воспринимаемой как гром.

Во время главного разряда происходит нейтрализация зарядов лидера. Нарастание тока главного разряда (фронта импульса тока) соответствует нейтрализации зарядов в лидерном канале, а спад тока – нейтрализации зарядов в зоне ионизации лидера. В завершающей стадии молнии, по каналу, в течение десятков мс, проходит ток порядка десятком и сотен ампер. В это время нейтрализуются заряды облака.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: