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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
Proteção contra raios. Disposições gerais. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Proteção contra raios Como você sabe, não há trovão sem raio, e o raio é a descarga elétrica de faísca independente mais comum que ocorre quando a tensão entre os eletrodos em um meio gasoso aumenta e tem uma potência muito alta. Portanto, uma conversa sobre eletricidade em geral sem mencionar uma tempestade ficará incompleta. Nuvens de tempestade únicas podem carregar cargas de sinais diferentes, portanto, quando nuvens de cargas opostas se aproximam, ocorre uma descarga elétrica entre elas - um raio. Algumas nuvens podem carregar cargas positivas e negativas. As cargas positivas geralmente se concentram na parte inferior da nuvem, onde se concentram gotas maiores de umidade. Tais nuvens, como resultado da indução eletrostática, induzem potenciais na superfície da terra e em objetos terrestres. Como resultado, a nuvem e a superfície da Terra formam, por assim dizer, duas placas de um capacitor gigante com um dielétrico - massas de ar entre elas. À medida que a intensidade do campo elétrico da nuvem carregada atinge um valor crítico, um canal fracamente luminoso (o movimento dos elétrons) começa a crescer em direção à Terra, chamado de líder. Depois que o líder passa por uma parte do espaço aéreo, há uma pausa, durante a qual aumenta o acúmulo de cargas elétricas, e somente depois disso o avanço do líder para o solo é retomado, depois novamente uma pausa, etc. a superfície da terra ou objetos que se elevam acima do solo, ocorre uma descarga elétrica. Além disso, a descarga não depende de uma pessoa e não é controlada por uma pessoa, não se trata de uma descarga atmosférica artificial criada em laboratório para estudar este fenômeno natural, e mesmo aí se pode esperar alguma surpresa com um raio. A tensão entre as nuvens e o solo pode ser de 100 V, a intensidade da corrente no momento da descarga de um raio atinge 000 A, o tempo de ação é de 000 a 500 s - esses dados são determinados experimentalmente. Não há nada ultrassecreto sobre raios. No entanto, o conhecimento adquirido no processo de pesquisa desse fenômeno não reduziu em nada o perigo de uma descarga elétrica para a vida humana, mas ajudou a ensinar uma pessoa a se proteger dela. O primeiro dispositivo para proteger edifícios de raios, o para-raios, foi projetado em meados do século XNUMX por Georg Richmann, professor da Universidade de São Petersburgo. Ao testar este dispositivo, o próprio designer morreu, mas os princípios que ele estabeleceu no projeto do pára-raios não só não foram esquecidos, mas também serviram as pessoas por muitos anos, salvando anualmente mais de mil pessoas da morte. Tudo engenhoso é simples: o cientista aterrissou o raio, mostrando-lhe o caminho mais curto e fácil para o chão - ao longo de uma haste de metal. A grande maioria dos raios (cerca de 95%) tem polaridade negativa. Durante uma tempestade, um forte campo elétrico surge próximo à superfície da Terra, cuja intensidade é especialmente alta nas extremidades de objetos pontiagudos. Durante uma tempestade, um brilho visível aparece nessas torres. As descargas atmosféricas de polaridade positiva são raras. Eles são caracterizados por uma força de corrente muito alta - até 200 A. O comprimento do caminho do raio linear pode atingir vários quilômetros. Além de linear, ocorre na natureza um raio globular, que é uma bola de fogo com diâmetro de 10 a 30 cm, movendo-se lentamente no ar (a uma velocidade de cerca de 2 m / s) na direção do vento. O movimento do raio é acompanhado por um som de assobio ou assobio. O raio globular pode durar de alguns segundos a 4 minutos. O raio globular geralmente desaparece silenciosamente, mas às vezes pode ocorrer uma explosão. O raio globular entra na sala por janelas abertas, respiradouros, portas, chaminés de fogão e até por frestas. Quando em contato com uma pessoa, causa queimaduras graves, muitas vezes levando à morte. Quando um raio esférico explode, uma grande quantidade de calor é liberada, o que geralmente leva a incêndios. Para-raios, usados para proteger edifícios e estruturas de golpes diretos de raios lineares, são ineficazes contra raios globulares. Para evitar a penetração de raios esféricos nas instalações durante uma tempestade, as janelas, portas, chaminés devem estar bem fechadas e as aberturas de ventilação devem ser equipadas com uma malha metálica com células de 3-4 cm2. Essa grade é feita de fio redondo de cobre ou aço com um diâmetro de 2-2,5 mm e é aterrada de maneira confiável. Os raios ocorrem com mais frequência em locais onde as águas subterrâneas vêm à superfície, na junção de rochas terrestres de diferentes condutividades elétricas, gases de escape e fumaça de canos (devido ao aumento da ionização do ar), bem como nas partes mais elevadas de edifícios e estruturas sobre o chão. O raio também ocorre em locais com alta resistividade elétrica, por exemplo, no solo, onde são colocados dutos ou cabos metálicos, onde há inclusões de solo que conduzem bem a eletricidade (por exemplo, argila). A proteção contra raios contra raios diretos é um complexo de dispositivos de proteção projetados para garantir a segurança das pessoas, a segurança de edifícios e estruturas contra possíveis explosões, incêndios e destruição que ocorrem quando expostos a raios. Um dispositivo que percebe um raio direto e desvia a corrente do raio para o solo é chamado de pára-raios. Um pára-raios é um dispositivo de metal que se eleva acima do objeto protegido. É composto por um pára-raios, uma estrutura de suporte, um condutor de baixada e eletrodos de aterramento. Autor: Korshevr N.G.
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