專利名稱：等電位式自動(dòng)避雷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于避雷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于等電位自動(dòng)避雷裝置技術(shù)領(lǐng)域。
雷雨云對(duì)地產(chǎn)生的閃電和雷，是由于帶有大量靜電荷的雷雨云相對(duì)地面有一個(gè)很高的電位差，從而發(fā)生強(qiáng)烈放電，稱之為對(duì)地閃電；由于每塊雷雨云所帶的靜電荷可以是正電荷，也可以是負(fù)電荷，當(dāng)帶有不同極性電荷的雷雨云相互接近時(shí)也會(huì)產(chǎn)生放電，形成云間閃電。這兩種閃電中，對(duì)地閃電給人類帶來極大的破壞，必須加以防護(hù)。當(dāng)一片帶電的雷雨云距離地面較近時(shí)，就會(huì)在地面感應(yīng)出極性相反的靜電荷，由于不同極性靜電荷間的吸引力會(huì)使它們更加接近，同時(shí)，又會(huì)感應(yīng)出更多的電荷，這樣惡性循環(huán)的結(jié)果，就會(huì)在雷雨云與地面之間迅速形成一個(gè)很高的電位差，此電位差繼續(xù)升高到一定程度時(shí)就會(huì)使雷雨云與地面之間的空氣被擊穿，此時(shí)就產(chǎn)生了強(qiáng)烈的放電，雷雨云中所積蓄的大量靜電能量，瞬間被全部?jī)A拋在大地上形成閃電和雷。如果在這片云與地面之間存在有建筑物或重要設(shè)施就會(huì)受到嚴(yán)重破壞。
目前對(duì)雷電防護(hù)，經(jīng)常采用的辦法是用避雷針，避雷針是一根可以產(chǎn)生尖端放電的金屬棒，它的一頭很尖架設(shè)在建筑物的最高處，愈高愈好，另外一頭通過電纜深埋于地下，并保證與地的接觸電阻非常小。這種方法的工作原理主要是基于減弱雷電形成時(shí)的放電強(qiáng)度，當(dāng)一片帶電的雷雨云逐漸接近地面時(shí)，對(duì)地電位差會(huì)逐漸升高，由于尖端放電的作用，在電位差遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到可以使雷雨云與地面產(chǎn)生大面積擊穿放電之前，就已經(jīng)與避雷針產(chǎn)生了尖端放電。這樣就會(huì)使地面的大量異性電荷通過避雷針注入到雷雨云中，并中和掉了雷雨云中原來所攜帶的大量靜電荷，從而達(dá)到降低雷擊強(qiáng)度或者使雷擊不能產(chǎn)生的目的，將破壞力降到最小。
但是當(dāng)雷雨云的面積很大、或者帶電量很大、或者運(yùn)動(dòng)速度很快時(shí)，避雷針的作用就顯得力不從心了，因此，人們都在設(shè)法改進(jìn)避雷設(shè)施。
本發(fā)明提出一種等電位式自動(dòng)避雷裝置，主要是針對(duì)雷雨云對(duì)地產(chǎn)生的閃電進(jìn)行防護(hù)的。
等電位式自動(dòng)避雷裝置，是在分析了避雷針等一些常用的雷電防護(hù)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)后，提出的一種基于全新工作原理和工作機(jī)制的雷電防護(hù)設(shè)備，它克服了傳統(tǒng)雷電防護(hù)設(shè)備的一些缺點(diǎn)和應(yīng)用的局限性，可以對(duì)重要設(shè)施進(jìn)行可靠的防護(hù)，從理論上講這種防護(hù)是萬無一失的。
本發(fā)明的原理由靜電學(xué)的基本原理可知，同性電荷相斥，異性電荷相吸。對(duì)地閃電的形成，就是由于帶電荷的雷雨云與地面感應(yīng)出的異性電荷相吸引而產(chǎn)生的，能夠阻止它們靠近，就可以防止雷擊的發(fā)生。本發(fā)明是在帶電荷的雷雨云下方，即地面一方產(chǎn)生一層與雷雨云完全同性的電荷，使它們不但不能接近，還會(huì)遠(yuǎn)離，當(dāng)然也就不會(huì)產(chǎn)生閃電了，從而實(shí)行了對(duì)雷電的可靠防護(hù)。本發(fā)明的工作機(jī)制是在建筑物上面罩一層金屬網(wǎng)，此網(wǎng)與一個(gè)可以產(chǎn)生直流正電壓或負(fù)電壓的高壓電產(chǎn)生器連接，網(wǎng)的外面涂有耐高電壓的絕緣層以防止對(duì)建筑物擊穿，平時(shí)高壓電產(chǎn)生器電源不接通，接通的信號(hào)來自避雷探針，當(dāng)有雷雨云接近避雷探針并產(chǎn)生尖端放電時(shí)，電源接通，高壓電產(chǎn)生器立刻工作，并產(chǎn)生極性與雷雨云所帶電荷極性相同的電荷，此電荷被送到金屬網(wǎng)上后，可以使金屬網(wǎng)對(duì)地電位差與帶電雷雨云對(duì)地電位差大致相等，且極性相同，因此，兩者不可能產(chǎn)生放電，由于同性電荷相斥的作用，雷雨云可能會(huì)逐漸離去。當(dāng)避雷探針的尖端放電停止后，則電源自動(dòng)關(guān)閉。整個(gè)過程全部是自動(dòng)工作直至雷電天氣消除。
等電位式自動(dòng)自動(dòng)避雷裝置具體情況，由以下實(shí)施例及附圖給出。
附

圖1是本發(fā)明設(shè)備框圖及安裝示意圖。
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明特征及工作情況。
附圖1中(1)避雷探針，(2)電荷極性提取器，(3)自動(dòng)電源開關(guān)，(4)高壓電發(fā)生器，(5)絕緣金屬網(wǎng)，(6)低電壓直流電源，(7)連接電纜，(8)帶電雷雨云，(9)建筑物，(10)地。
附圖中各種設(shè)備的功能(1)避雷探針主要是起一個(gè)傳感器的作用，感知雷雨云中的電荷極性，再有就是可以產(chǎn)生尖端放電的作用，向云層中注入異性電荷，用以中和云層中所帶電荷。(2)電荷極性提取器提取云層中電荷極性信息，經(jīng)放大后傳遞給自動(dòng)電源開關(guān)。(3)自動(dòng)電源開關(guān)根據(jù)云層中電荷極性信息，自動(dòng)接通高壓電發(fā)生器電源，并控制高壓電發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的正電壓或負(fù)電壓。(4)高壓電發(fā)生器受控制產(chǎn)生對(duì)地為正或負(fù)極性的高電壓。(5)絕緣金屬網(wǎng)外面有耐高電壓絕緣層的編制金屬網(wǎng)，架設(shè)在建筑物上，加上電壓后可防護(hù)建筑物不受雷電襲擊。(6)低電壓直流電源該設(shè)備是由UPS不間斷電源組成的，給各個(gè)設(shè)備提供直流電壓的總電源。(7)連接電纜具有耐高電壓絕緣外皮的電纜，用以將本裝置的各種設(shè)備進(jìn)行電連接。(8)帶電雷雨云指如果不防護(hù)即有可能對(duì)建筑物產(chǎn)生破壞的帶電云層。(9)建筑物指需要保護(hù)的建筑物。(10)地此處指大地。
現(xiàn)結(jié)合附圖，說明等電位式自動(dòng)避雷裝置整體工作情況將(1)避雷探針，安裝在建筑物的最高處，或根據(jù)需要另外架設(shè)在建筑群的最高處。再將(5)絕緣金屬網(wǎng)，固定在建筑物頂面適當(dāng)處。(2)電荷極性提取器，(3)自動(dòng)電源開關(guān)，(4)高壓電發(fā)生器，(6)低電壓直流電源，則安裝于室內(nèi)。然后，按照附圖，將(1)避雷探針，(2)電荷極性提取器，(3)自動(dòng)電源開關(guān)，(4)高壓電發(fā)生器，(5)絕緣金屬網(wǎng)，(6)低電壓直流電源，用(7)連接電纜將它們進(jìn)行電連接在一起。這樣，當(dāng)接通了總電源后整個(gè)裝置就進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
當(dāng)?shù)入娢皇阶詣?dòng)避雷裝置處于正常工作狀態(tài)時(shí)，如果有帶電雷雨云接近建筑群，在遠(yuǎn)未達(dá)到產(chǎn)生雷電之前就已經(jīng)與(1)避雷探針產(chǎn)生了尖端放電，這樣，通過放電電流方向就可感知云層所攜帶的電荷極性信息，此信息，經(jīng)(2)電荷極性提取器提取，并放大后傳遞給(3)自動(dòng)電源開關(guān)，再由(3)自動(dòng)電源開關(guān)根據(jù)云層中電荷極性信息，自動(dòng)接通高壓電發(fā)生器電源，并控制高壓電發(fā)生器產(chǎn)生與云層相同極性的電壓，加到(5)絕緣金屬網(wǎng)上。此時(shí)，(5)絕緣金屬網(wǎng)上對(duì)地電位差與帶電雷雨云對(duì)地電位差大致相等、極性相同，因此，兩者不可能產(chǎn)生放電，從而對(duì)建筑群提供了可靠防護(hù)，由于，同性電荷相斥的作用，雷雨云可能會(huì)逐漸離去，即使不能離去停止不動(dòng)，由于已經(jīng)有了可靠防護(hù)，所以，可以放心的允許(1)避雷探針較長(zhǎng)時(shí)間的起作用，利用尖端放電形成異性電荷去中和云層中所帶電荷，由于作用時(shí)間長(zhǎng)，云層帶電量會(huì)逐漸減弱直至失去生成雷電的能力。
本發(fā)明克服了雷雨云的面積很大、或者帶電量很大、或者運(yùn)動(dòng)速度很快時(shí)，避雷探針不能起到避雷作用的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.等電位式自動(dòng)避雷裝置，其特征在于由避雷探針、電荷極性提取器、自動(dòng)電源開關(guān)、高壓電發(fā)生器、絕緣金屬網(wǎng)、低電壓直流電源和連接電纜構(gòu)成，避雷探針，電荷極性提取器，自動(dòng)電源開關(guān)，高壓電發(fā)生器，絕緣金屬網(wǎng)，低電壓直流電源，由連接電纜將它們進(jìn)行電連接，絕緣金屬網(wǎng)，會(huì)自動(dòng)加上對(duì)地電位差與帶電雷雨云對(duì)地電位差大致相等，且極性相同的電壓，絕緣金屬網(wǎng)所加電壓，由高壓電發(fā)生器自動(dòng)提供的，高壓電發(fā)生器所產(chǎn)生的電壓極性，是受自動(dòng)電源開關(guān)根據(jù)云層中電荷極性信息來控制的，自動(dòng)電源開關(guān)所得到的云層中電荷極性信息，是由避雷探針探測(cè)，電荷極性提取器所提供的。
全文摘要
本發(fā)明屬于避雷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,尤其屬于等電位自動(dòng)避雷裝置技術(shù)領(lǐng)域,其特征在于由避雷探針,電荷極性提取器,自動(dòng)電源開關(guān),高壓電發(fā)生器,絕緣金屬網(wǎng),低電壓直流電源,連接電纜構(gòu)成,用于對(duì)建筑物及需要防止雷電襲擊的設(shè)備和物體進(jìn)行可靠的防護(hù)。采用了全新的預(yù)防雷電概念,克服了傳統(tǒng)避雷裝置——避雷針的局限性,使帶電雷雨云不可能對(duì)被保護(hù)物進(jìn)行放電,從而防止雷擊更為安全可靠。
文檔編號(hào)H01T19/00GK1353486SQ00132240
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2000年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者劉笑覺, 朱青霞 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心