Articol Pentru Electromania Nr. 6

5/13/2018 Articol Pentru Electromania Nr. 6 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/articol-pentru-electromania-nr-6 1/4

PARATRASNETULAutor: ing. DAVID GABRIELA, Grup Scolar „Stefan Procopiu” Iasi

ELECTRICITATEA ATMOSFERICADesi omul s-a intalnit cu electricitatea atmosferica inca din

cele mai vechi timpuri, explicatia ei a intarziat mult, foarte mult inraport chiar cu fizica atomica. Intarzierea este explicata pe de o partede inaccesibilitatea abordarii cercetariilor cu posibilitati modeste, iar

pe de alta parte, de fluctuatiile extrem de variate ale fenomenelor, de

la un moment la altul, de la o zona geografica la alta, fluctuatiidependente de altitudine etc. Mijloacele de investigare a electricitatiiatmosferice sunt extrem de diverse si ele au evolat extrem de mult. Inordine istorica aceste mijloace pot fi clasificate astfel: observatievizuala, sondaje prin baloane meteorologice, inregistrare fotograficafolosirea rachetelor sonda, a satelitilor si, in sfarsit a rachetelor interplanetare.

Sevede deci ca putine tari pot dispune astazi de conditii perfectionate de studa atmosferei folosind rachetele si satelitii, de aceea si electricitateaatmosferica a fost studiata in functie de mijloacele afectate.

Poate sa para ciudata includerea acestei teme la electrostatica.Intradevar, desi avem de-a face mai degraba cu fenomene legate de miscasarcinilor electrice, prezentam aici electricitatea atmosferica pentru ca lascara umana, fenomenele care se deruleaza la nivelul globului suntasemanatoare cu cele puse in evidenta in laboratorul de electrostatica:descarcarea condensatorilor, ionizarea produsa de varfuri, electrizarea prininfluenta etc. In randurile care urmeaza ne vom referi pe scurt la trei aspeca) electricitatea norilor si unele fenomene adiacente;

b) paratrasnetul.

ELECTRICITATEA NORILOR Se poate afirma fara a gresi mult ca intemeietorul cercetarii sistematice a electricitatii norilor, mai bine zis a fenomenelor

adiacente, a fost Franklin. El a elaborat metode speciale de studiere a descarcarilor produse in timpul furtunilor, a precautilor cetrebuie luate pentru a evita accidentele si, ceea ce este mai important, este inventatorul paratrasnetului. Electricitatea norilor a fostcunoscuta in special prin doua fenomene: fulgerul si trasnetul. Se afirma deseori ca fulgerul este o descarcare electrica intre noriincarcati cu sarcini de semn opus, afirmatie incorecta in general. De altfel, acest lucru poate fi stabilit si de dumneavoastra daca veturmari cu atentie fulgerele in timpul furtunilor; in general ele se declanseaza pe directia verticala sau oblica si mai rar pe directieorizontala. Observatiile au aratat ca fulgerul apare ca o descarcare intre partea superioara si cea inferioara ale aceluiasi nor, sau intrdoi nori diferiti situati la inaltimi diferite. Fulgerul poate sa fie si orizontal, dar numai in interiorul aceluiasi nor, intre regiuni cudensitati de sarcina diferita. Studiul distributiei sarcinilor in nori a aratat ca in general acestia sunt neutri in ansamblu, dar sunt

polarizati. Exista trei tipuri de nori polarizati: nori polari-pozitivi, polari-negativi si nori tripolari. Primii sunt cei mai raspanditi, urmde cei de-al treilea tip. Nu este inca pe deplin clar, de ce, in mod obisnuit, norul este polar-pozitv.

Trasnetul- este tot o descarcare electrica ce are loc intre partea inferioara aunui nor si pamant. Dar trasnetul nu poate sa apara pentru orice fel de nori, el apare num

pentru norii cei mai apropiati de pamant, norii care produc aversele de ploaie. De ce nu potgenera trasnetul si norii mai indepartati? Exista mai multe explicatii, care cumulate furnizeo explicatie completa. Este vorba in primul rand de faptul ca pamantul este incarcat negativ

si deci nu s-ar produce o descarcare intre baza negativa a norului si solul incarcat cu acelastip de electricitate. In prezenta norului are loc insa o electrizare prin influenta a zonei teressituata sub el. Sarcina pozitiva pe care o capata Pamantul este insa cu atat mai mica cu catnori sunt situati la inaltime mai mare, ceea ce explica de ce fenomenul este produs maifrecvent de norii de joasa altitudine,

Sa examinam mai amanuntit mecanismul de producere a trasnetului. Se stiela ora actuala ca ploaia este in general “pozitiva”. O explicatie a acestui fenomen estelegata de electrizarea picaturilor prin frecare cu stratele atmosferice, astfel ca pe solsoseste un transport de sarcina pozitiva, ceea ce face ca norul sa fie mai neutru(senegativeaza), deci poate sa apara o diferenta de potential intre baza lui inferioara si

pamantul polarizat pozitiv, creeindu-se astfel un camp electric a carui intensitate estemai puternica in regiunea varfurilor. Intre varfuri si baza norului exista in schimb



permanent de sarcini, dar cand intensitatea campului electric depaseste o anumita limitaare loc strapungerea aerului producandu-sedescarcare electrica intre varf si baza norului. Acesta este tipul de trasnet cel mai raspandit. Pe un teren neted si omul poate juca rode “varf”. In plus orice obiect metalic aflat asupra lui favorizeaza trasnetul.

Voi prezenta in continuare o clasificare a formelor de descarcare a electricitatii acumulata in nori: a) descarcare intre nori(scaneie lugi de aproximativ 15 km ) ; b) descarcarea in interiorul norului,de sus in jos (descendenta)insotita de o iluminare a noriloc) descarcare in interiorul norilor de jos in sus (ascendenta), greu vizibila de pe Pamant ; d) trasnet linear, spre Pamant, sub forma dscanteie, care este insa de forma contorsionata analoga semnului “atentie, inalta tensiune(~)” ; e) trasnetul globular care apare ca osfera incandescenta ; f) trasnetul perlat (succesiune de “perle” luminoase) ;g) trasnetul racheta (punct luminos care inainteaza rapid si lasa in urma o trena luminoasa ca o cometa). Dintre acestea mentionamtrasnetul globular ca fiind o sfera stralucitoare cu o durata de viata relativ ridicata. Apare neasteptat in locuri diferite, poate “intra” casa in mod misterios. Marturisirile diferitilor observatori sunt la fel de diferite ca si ipotezele asupra naturii lui.Mai mentionam, aici trasnetul indirect, care poate lovi un om sau un altobiect desi descarcarea a avut loc intrea baza norului si un a

punct de pe Pamant. Explicatia lui este legata de faptul ca obiectul situat la o oarecare distanta de punctul lovit este si el electrizat pinfluenta si electricitatea suplimentara sosita prin Pamant serveste la neutralizarea partiala a sarcinii inmagazinata in el.Credem ca ar fi interesant de retinut unele date suplimentare asupra acestor fenomene. Astfel, un fulger este un fenomen discontinucare se deruleaza intr-un numar valabil de etape. In faza incipienta descarcarea “cauta” drumul cel mai convenabil prin ionizareaaerului si crearea unui “culoar” bun conductor.Energia care se degaja este circa 10 la a 10-a J, iar timpul in care se epuizeaza fenomenuleste de 6-24ms. Intensitatea curuntuluielectric este in zona fulgerului atinge valori maxime de peste 200 000 de amperi, media situandu-se la 20 000 A.

PARATRASNETULEste o constructie care ajuta la protectia cladirilor impotriva trasnetelor, ferindu-le de incendii si se prezinta sub forma unor vergelmetalice montate pe diverse consstructii inalte. Paratrasnetul este legat la pamant printr-o sarma groasa. Daca trece pe deasupra lui nor baza negativa, paratrasnetul se electrizeaza prin influenta avand capatul pozitiv. Datorita punctului intens din zona varfurilor,sarcinile de la baza norilor sunt atrase, se scurg spre varf si apoi prin paratrasnet spre Pamant. Se evita astfel socul violent al loviriiCand norii au o regiune pozitiva la baza fenomenul este inversat, sarcinile negative se scurg de pe paratrasnet spre nor. Proceseleastfel expuse sunt mai rare pentru ca ar trebui sa fie nor de joasa altitudine. In mod normal paratrasnetul canalizeaza trasnatul spre

pamant. Zona protejata este o functie a paratrasnetului.

INSTALATII DE PROTECTIE IMPOTRIVA TRASNETULUIA. PROTECTIA PROPRIU-ZISA

În funcţie de construcţie, destinaţia clădirilor si de avariile consecutive raportate la frecvenţa de atingere acceptată, pentru clădireacare trebuie protejată se stabileste clasa de protecţie împotriva trăsnetelor.Părţile componente ale instalaţiei de protecţie împotriva trăznetelor:1.-Instalaţia de captare a trăsnetului2.-Instalaţia de conducere a curentului

3.-Instalaţia de legare la pământ4.-Instalaţia de egalizare a potenţialului

1. INSTALAŢIA DE CAPTARE A TRĂSNETULUIEste elementul instalaţiei exterioare de protecţie împotriva trăsnetelor

destinat captării trăsnetelor.Dipozitivele de captare se amplaseaza, in general, pe acoperisul cladirii, avand un rol a capta descarcarea electric.Din punct de vedere constructiv:

dispozitiv de captare vertical dispozitiv de captare orizontal dispozitiv de captare de tip retea (plasa) dispozitiv de captare din elemente metalice ale acoperisului

Paratrasnetul DAT Controler (PDA)Paratrasnetul DAT Controler profita din plin de descoperirea lui Faraday. Designul lui face ca

armatura exterioara sa se comporte ca o cutie Faraday, protejand si ecranand dispozitivele interne,asigurand continuitate in functionare chiar si dupa ce a suportatmai multe lovituri consecutive de trasnet. In plus,

particularitatea sa deosebita este functionarea in conditii de ploaie.Formarea unui trăsnet are loc ca urmare a creşterii câmpuluielectric peste o valoare critică. Această energie naturală esteacumulată de dispozitivul de amorsare al paratrăsnetului careastfel rămâne în situaţie de pre-control.



Pe măsură ce descărcarea se apropie, are loc o creştere bruscă şi intensă de câmp electric, ceea ce generează o zonă de riscimpact. Dacă această zonă se găseşte în zona de protecţie a

paratrăsnetului, variaţia bruscă a câmpului electric declanşeazăsimultan sistemul de control al paratrăsnetului care, sincronizat cuapropierea fulgerului, furnizează o cale de descărcare. Funcţionare

poate fi verificată în orice momentLa un anumit nivel al câmpului electric, este activat emiţătorul deimpulsuri care produce ionizarea.Se formează leaderul ascendent şi în acelaşitimp, emiţătorul este deconectat.Dispozitivul intern este protejat de influentadistructiva a curentului foarte mare, datoritadesignului carcasei exterioare, care se comportaca o cutie Faraday. Trasnetul este captat de virf,trece prin armatura exterioara a paratrăsnetului,

prin eclatorul format de sistemul patentat "NOREIN" si se scurge la pamint prin electrodul central.

Paratrasnetul TRAZOR Paratrasnet cu dispozitiv de amorsare (PDA) TRAZOR, cu timp de avans al amorsarii Δt, cu raza de protectie,

pentru un nivel de protectie, si o inaltime data.Respecta aceeasi tehnologie de fabricatie ca si DAT CONTROLER dar avind designul diferit.

2. INSTALAŢIA DE CONDUCERE A CURENTULUI TRĂSNETULUIEste partea instalaţiei de protecţie exterioară destinată conducerii curentului electric al trăsnetului de la instalaţia de captar

instalaţia de legare la pământ. Numărul de coborâri pentru conducerea curentului trăsnetului rezultă din volumul clădirii care trebuie protejată, dar trebui

instalate cel puţin două coborâri pentru o clădire.Clasa de protecţie împotriva trăsnetelor Distanţa între coborâriI 10 mII 15 mIII 20 mIV 25 m

3. INSTALAŢIA DE LEGARE LA PĂMÂNT

Este partea instalaţiei de protecţie exterioară care trebuie să conducă si să distribuie curentul electric al trăsnetului în pămâ



4. INSTALAŢIA DE EGALIZARE A POTENŢIALULUIEste partea instalaţiei interioare de protecţie împotriva trăsnetelor care reduce diferenţele de potenţial provocate de trăsnet

La construirea instalaţiei de egalizare a potenţialului este necesară legarea la bara de egalizare de potenţial a reţelei electrice.Acest lucru se efectuează cu instalaţii de conducere a curentului trăsnetului, cablurile electrice fiind conectate la instalaţiile deconducere a curentului trăsnetului cât mai aproape de intrarea clădirii (de ex. tablou electric).

B. PROTECTIA PREVENTIVAPentru a asigura o protectie preventiva eficace, este necesara detectarea furtunii inainte ca aceasta schimbare electrica bru

sa aiba loc in spatiul protejat.Un detector preventiv de furtuna permite activarea masurilor care trebuie luate, in avans, imbunatatind astfel protectia

impotriva trasnetului.Detectoarele de trasnet sunt echipamente, sau sisteme care furnizeaza informatii monitorizate despre activitatea electrica

atmosferica in timp real, cu scopul de a putea facilita protectia obiectivelor si a persoanelor.Protectia preventiva a formarii si evolutiei furtunilor functioneaza ca o completare perfecta a sistemelor de protectie impotriva

trasnetului

BIBLIOGRAFIE

„PROTECTIA SISTEMELOR ELECTRICE”• Autor: Dumitru Asandei• Editura: Matrix Rom, Bucuresti,1999

„INSTALATII ELECTRICE”• Autori: Ovidiu Centea, Cornel Bianchi• Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti

Documents

Articol Pentru Electromania Nr. 6