專利名稱：一種防避雷電的方法及為實(shí)施該方法的解雷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防避雷電的方法及避雷設(shè)備。
當(dāng)前，防避雷擊的問題日益突出，特別是在電腦及各種電子設(shè)備廣泛應(yīng)用時(shí)，雷電對(duì)各種電子設(shè)備的危害很大，解決防雷的問題更加緊迫。目前，國(guó)內(nèi)外防止雷擊的方法，仍然沿用240多年前富蘭克林發(fā)明的避雷針，即將雷電引入地下。這種傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)是在使用避雷針受雷時(shí)，其周圍50-80米以內(nèi)的電子設(shè)備都會(huì)受到強(qiáng)大的沖擊性電磁場(chǎng)而遭到破壞。此外，還存在保護(hù)范圍小和被保護(hù)物附近遭雷擊的概率增大以及產(chǎn)生跨步電壓危害人畜生命等。國(guó)內(nèi)外的防雷專家提出了不少的防雷新技術(shù)和防雷新產(chǎn)品。如國(guó)內(nèi)的消雷器，美國(guó)、法國(guó)、澳大利亞用消散器、多短針消散陣列等來彌補(bǔ)避雷針的不足；還有很多國(guó)家采用避雷帶、法拉第網(wǎng)、放射球針等取代避雷針；我國(guó)近來出現(xiàn)了一種優(yōu)化避雷針，把避雷針分成幾節(jié)來限制雷電流。歸納起來，都是用導(dǎo)體或半導(dǎo)體引雷入地。與此同時(shí)，仍然伴隨嚴(yán)重的副作用，威脅電子設(shè)備的安全。因此，現(xiàn)有的防雷裝置已經(jīng)不能滿足電子設(shè)備的防雷需要。
本發(fā)明的目的是提供一種解決電子設(shè)備及其它被保護(hù)物免遭雷擊的防避雷電的方法及為實(shí)施該方法的專用設(shè)備解雷器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種防避雷電的方法及為實(shí)施該方法的解雷器，其特征在于在被保護(hù)物及其安全范圍內(nèi)的較高物上引出若干個(gè)高出被保護(hù)物和較高物的金屬尖端，在金屬尖端下設(shè)置等離子氣體發(fā)生器，當(dāng)空中雷云在該處地面感應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度超過預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)等離子氣體發(fā)生器使其產(chǎn)生等離子氣流，并使等離子氣流從金屬尖端下部向上吹該金屬尖端，等離子氣流中的正電荷或負(fù)電荷中和雷云在該金屬尖端上感應(yīng)的異性電荷，避免雷電對(duì)被保護(hù)物放電。
為實(shí)施上述方法而作的解雷器，由以下部件組成金屬尖端和與之相連的使等離子氣體充分與其接觸的氣體罩；等離子氣體發(fā)生器啟動(dòng)關(guān)閉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要部件及電訊號(hào)傳遞關(guān)系為由電場(chǎng)儀DY監(jiān)測(cè)被保護(hù)范圍內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，接通電流繼電器LJ線圈回路，LJ常開觸點(diǎn)閉合接通中間繼電器ZJ線圈回路，ZJ常開觸點(diǎn)ZJ1、ZJ2、ZJ3、閉合，分別接通光、聲信號(hào)回路和接觸器HC線圈回路，常閉觸點(diǎn)ZJ5開啟，電源跳閘線圈TQ回路斷開；接觸器HC常開觸點(diǎn)閉合后，接通等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ，電源開關(guān)DL閉合，等離子氣體發(fā)生器產(chǎn)生等離子氣體，吹向金屬尖端，降低其電位，解除直擊雷的形成；當(dāng)被保護(hù)范圍內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度低于預(yù)定值時(shí)，電場(chǎng)儀DY返回，LJ、ZJ返回，ZJ的常閉觸點(diǎn)ZJ5由開啟狀態(tài)返回閉合狀態(tài)，電源跳閘線圈TQ回路接通，跳開等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)DL，等離子氣體發(fā)生器停止工作。
在上述解雷器中，等離子氣體發(fā)生器啟動(dòng)、關(guān)閉控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)可以由以下部分組成ⅰ)等離子氣體發(fā)生器的啟動(dòng)、關(guān)閉、傳輸、報(bào)警電路采用直流電源，電壓-12V～-220V，電場(chǎng)儀DY的指針固定端接電源正極，定值調(diào)節(jié)點(diǎn)接電流繼電器LJ線圈的正極，LJ線圈負(fù)極接電源負(fù)極；中間繼電器ZJ線圈正極接電流繼電器LJ的常開觸點(diǎn)LJ1后接電源正極，ZJ線圈負(fù)極接電源負(fù)極；光電牌GP正極接中間繼電器ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ1后接電源正極，GP負(fù)極接電源負(fù)極；電笛DD的正極接中間繼電器ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ2后接電源正極，DD的負(fù)極接小刀開關(guān)DK后接回電源負(fù)極；合閘接觸器HC線圈正極接中間繼電器ZJ常開觸點(diǎn)LJ3后接電源正極，HC線圈負(fù)極接電源負(fù)極，與ZJ3并聯(lián)有手動(dòng)控制開關(guān)KK；等離子氣體發(fā)生器電源跳閘線圈TQ正極接中間繼電器常閉觸點(diǎn)ZJ5后接電源正極，其負(fù)極接電源負(fù)極。ⅱ)等離子氣體發(fā)生器合閘控制回路電源為直流-220V，等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ的正極接合閘接觸器常開觸點(diǎn)HC1及熔斷器1RD后接合閘電源正極+HM，等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ的負(fù)極接合閘接觸器另一個(gè)常開觸點(diǎn)HC2及熔斷器2RD后接合閘電源負(fù)極-HM。ⅲ)等離子氣體發(fā)生器電源接線A)采用工頻交流電源，電壓～220V至～6000V，或中低頻交流電壓～8000V至10000V，靜觸頭接電源側(cè)，DL1、DL2的動(dòng)觸頭接等離子氣體發(fā)生器FSQ的電源輸入端；B)采用直流電源，電壓-480V至-50000V，電源開關(guān)DL1的靜觸頭接電源的正極，DL1的動(dòng)觸頭接FSQ的電源輸入端的正極；電源開關(guān)DL2的動(dòng)觸頭接FSQ的電源輸入端的負(fù)極，DL2靜觸頭接電源的負(fù)極。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極的社會(huì)效果1)突破了240多年來避雷只能采取將雷迅速引入地下，即主動(dòng)引雷入地，實(shí)際是一種被動(dòng)挨打的技術(shù)思路，提出了一種阻止雷在被保護(hù)物及其安全范圍內(nèi)放電的新的技術(shù)思想，使雷電消除在萌芽狀態(tài)，從根本上解決了雷電威脅。2)解雷器產(chǎn)品的誕生，解決了當(dāng)前迫在眉睫的電子設(shè)備的防雷問題，為計(jì)算機(jī)及眾多的電子產(chǎn)品的普及應(yīng)用提供了安全保障，其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益不可估量。
下面結(jié)合附圖作詳細(xì)說明

圖1為解雷器電路結(jié)構(gòu)示意2為解雷器使用方法示意3為圖2A部放大圖(一)、解雷器的作用機(jī)理1、帶電雷云對(duì)地面形成巨大的靜電‘電容器’。空中的雷云帶電時(shí)，在相應(yīng)的地面上感應(yīng)等量的異性電荷，雷云對(duì)地面形成巨大的靜電‘電容器’。
2、靜電‘電容器’的地面‘極板’上的凸凹不平。
‘電容器’的地面‘極板’有‘凸’出部分，如樹木、高大建筑物、‘避雷針’、‘消雷器’、電視塔等，這些‘凸’出物，大部分都是電的良導(dǎo)體。根據(jù)電的尖端效應(yīng)和異性電荷相吸引，地面上感應(yīng)電荷會(huì)向這些凸出物的頂端即距雷云最近的地方集中(電位升高)，企圖或等待與雷云的異性電荷中和，也即形成雷電的迎擊態(tài)勢(shì)。地面上的‘凹’陷部分，如地溝、土坑等的電位相應(yīng)較低，不會(huì)形成雷電的迎擊態(tài)勢(shì)，不會(huì)被雷擊。所以，在雷云電荷作用下，地面上凸凹處的電位不相等，與雷云之間的距離也不相等。顯然，‘電容器’‘極板’之間的擊穿點(diǎn)，首先是電位相對(duì)最高，距離相對(duì)最小的地方。如果用等離子氣流吹這些凸出物的頂端，其上的感應(yīng)電荷就會(huì)被中和，其電位降低了(好象把地面上的‘凸出形’變成了‘凹陷形’，也好象拉長(zhǎng)了雷云與地面間的距離)，凸出物迎擊云中雷電的態(tài)勢(shì)也就減弱了，那么，雷電也就打不到這些凸出物上了。
3、用等離子氣流吹被保護(hù)物上設(shè)置的金屬尖端(針體)，人為地加強(qiáng)被保護(hù)物。
金屬尖端的放電功能解雷器是用等離子氣流吹與被保護(hù)物相連接的高出被保護(hù)物的金屬尖端，氣流中與雷云電荷相同電性的離子中和了金屬尖端上的感應(yīng)電荷，使金屬尖端的電位降低，也就是被保護(hù)物的電位降低了；等離子氣流中與雷云電荷相反電性的離子被釋放到空中，可以中和空中及雷云中的電荷(假設(shè)該離子壽命足夠長(zhǎng)，能上升到雷云高度)也就是說用等離子氣流做‘媒介’，將雷云在地面上感應(yīng)的電荷‘置換’或‘解放’出來，釋放到空中，這就是解雷器的基本思想，也是‘解雷器’名稱的出發(fā)點(diǎn)。若在富蘭克林‘避雷針’上裝上解雷器，它就成為名副其實(shí)的避雷針了。將被保護(hù)物及其安全范圍(100米)內(nèi)的較高物引出一個(gè)或幾個(gè)高出被保護(hù)物和較高物的金屬尖端(金屬尖端的數(shù)量視具體情況和高度由計(jì)算確定)，當(dāng)空中雷云在地面感應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度超過預(yù)定值(用電場(chǎng)儀測(cè)定)時(shí)，啟動(dòng)等離子氣體發(fā)生器，產(chǎn)生等離子氣流，等離子氣流從金屬尖端偏下部斜著向上或沿著針體堅(jiān)直向上、向被保護(hù)物的外側(cè)吹該金屬尖端，這樣，等離子氣流中的正電荷或負(fù)電荷與金屬尖端上的負(fù)電荷或正電荷中和，一方面，使金屬尖端的電位降低了，也即使雷電的迎擊態(tài)勢(shì)降低了；另一方面，等離子氣流中的另一種離子(與雷云電性相反)以一定的速度向斜上方或上方運(yùn)動(dòng)，其有兩個(gè)結(jié)果A、如果該離子壽命較長(zhǎng)，能達(dá)到雷云高度能與雷云的電荷中和，使雷云電量減少，從而又減少了雷云電荷對(duì)地面的感應(yīng)電荷，這是個(gè)良性循環(huán)，這當(dāng)然是最理想的。B、它還沒有達(dá)到雷云那么高，該部分離子就與空中其他的游離的相反電性的離子復(fù)合變成中性離子。這也消耗了空間的與雷云相同電性的離子，這也有利于消弱雷電的形成。也可以說，用等離子氣流中的正電荷或負(fù)電荷中和了雷云在地面上感應(yīng)的異性電荷，或者說，等離子氣流中的正、負(fù)離子‘置換’了雷云在地面上感應(yīng)的異性電荷，將之釋放到了空中，它或被風(fēng)吹走，或與空中其他負(fù)離子復(fù)合而變成中性。這都有利于制止直擊雷的形成。解雷器是通過其釋放的等離子氣流，解除雷云對(duì)保護(hù)物放電的危險(xiǎn)，避免雷電打到被保護(hù)范圍內(nèi)，是真正的避雷裝置。
(二)、解雷器組成部件金屬尖端3及與之相連的可使等離子氣流充分與其接觸的氣體罩4，氣體罩4可以是金屬的，也可以是非金屬的圓桶形。金屬尖端3與被保護(hù)物1相連，可以通過專門的接地線引入地下，也可以與被保護(hù)物內(nèi)的建筑鋼筋等連接。等離子氣體發(fā)生器2放置在金屬尖端3下面。
等離子氣體發(fā)生器啟動(dòng)關(guān)閉控制系統(tǒng)組成及電訊號(hào)傳遞關(guān)系由電場(chǎng)儀DY(可以由兩個(gè)并聯(lián)，如DY1、DY2)監(jiān)測(cè)被保護(hù)范圍內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，接通電流繼電器LJ線圈回路，LJ常開觸點(diǎn)閉合接通中間繼電器ZJ線圈回路，ZJ常開觸點(diǎn)ZJ1、ZJ2、ZJ3、閉合，分別接通光、聲信號(hào)回路和接觸器HC線圈回路，常閉觸點(diǎn)ZJ5開啟，電源跳閘線圈TQ回路斷開；接觸器HC常開觸點(diǎn)閉合后，接通等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ，電源開關(guān)DL閉合，等離子氣體發(fā)生器產(chǎn)生等離子氣體，吹向金屬尖端，降低其電位，解除直擊雷的形成；當(dāng)被保護(hù)范圍內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度低于預(yù)定值時(shí)，電場(chǎng)儀DY返回，LJ、ZJ返回，ZJ的常閉觸點(diǎn)ZJ5由開啟狀態(tài)返回閉合狀態(tài)，電源跳閘線圈TQ回路接通，跳開等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)DL，等離子氣體發(fā)生器停止工作。
(三)、控制系統(tǒng)電路連接關(guān)系ⅰ)等離子氣體發(fā)生器的啟動(dòng)、關(guān)閉、傳輸、報(bào)警電路采用直流電源，電壓-12V～-220V，電場(chǎng)儀DY的指針固定端接電源正極，定值調(diào)節(jié)點(diǎn)接電流繼電器LJ線圈的正極，LJ線圈負(fù)極接電源負(fù)極；中間繼電器ZJ線圈正極接電流繼電器LJ的常開觸點(diǎn)LJ1后接電源正極，ZJ線圈負(fù)極接電源負(fù)極；光電牌GP正極接中間繼電器ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ1后接電源正極，GP負(fù)極接電源負(fù)極；電笛DD的正極接中間繼電器ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ2后接電源正極，DD的負(fù)極接小刀開關(guān)DK后接回電源負(fù)極；合閘接觸器HC線圈正極接中間繼電器ZJ常開觸點(diǎn)LJ3后接電源正極，HC線圈負(fù)極接電源負(fù)極，與ZJ3并聯(lián)有手動(dòng)控制開關(guān)KK；等離子氣體發(fā)生器電源跳閘線圈TQ正極接中間繼電器常閉觸點(diǎn)ZJ5后接電源正極，其負(fù)極接電源負(fù)極；ⅱ)等離子氣體發(fā)生器合閘控制回路電源為直流-220V，等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ的正極接合閘接觸器常開觸點(diǎn)HC1及熔斷器1RD后接合閘電源正極+HM，等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ的負(fù)極接合閘接觸器另一個(gè)常開觸點(diǎn)HC2及熔斷器2RD后接合閘電源負(fù)極-HM；ⅲ)等離子氣體發(fā)生器電源接線A)采用工頻交流電源，電壓～220V至～6000V，或中低頻交流電壓～8000V至10000V，靜觸頭接電源側(cè)，DL1、DL2的動(dòng)觸頭接等離子氣體發(fā)生器FSQ的電源輸入端；B)采用直流電源，電壓-480V至-50000V，電源開關(guān)DL1的靜觸頭接電源的正極，DL1的動(dòng)觸頭接FSQ的電源輸入端的正極；電源開關(guān)DL2的動(dòng)觸頭接FSQ的電源輸入端的負(fù)極，DL2靜觸頭接電源的負(fù)極。
權(quán)利要求
1.一種防避雷電的方法及為實(shí)施該方法的解雷器，其特征在于在被保護(hù)物及其安全范圍內(nèi)的較高物上引出若干個(gè)高出被保護(hù)物和較高物的金屬尖端，在金屬尖端下設(shè)置等離子氣體發(fā)生器，當(dāng)空中雷云在該處地面感應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度超過預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)等離子氣體發(fā)生器使其產(chǎn)生等離子氣流，并使等離子氣流從金屬尖端下部向上吹該金屬尖端，等離子氣流中的正電荷或負(fù)電荷中和雷云在該金屬尖端上感應(yīng)的異性電荷，避免雷電對(duì)被保護(hù)物放電。
2.為實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的解雷器，其特征在于它由以下部件組成金屬尖端和與之相連的使等離子氣體充分與其接觸的氣體罩；等離子氣體發(fā)生器啟動(dòng)關(guān)閉控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要部件及電訊號(hào)傳遞關(guān)系為由電場(chǎng)儀DY監(jiān)測(cè)被保護(hù)范圍內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，接通電流繼電器LJ線圈回路，LJ常開觸點(diǎn)閉合接通中間繼電器ZJ線圈回路，ZJ常開觸點(diǎn)ZJ1、ZJ2、ZJ3、閉合，分別接通光、聲信號(hào)回路和接觸器HC線圈回路，常閉觸點(diǎn)ZJ5開啟，電源跳閘線圈TQ回路斷開；接觸器HC常開觸點(diǎn)閉合后，接通等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ，電源開關(guān)DL閉合，等離子氣體發(fā)生器產(chǎn)生等離子氣體，吹向金屬尖端，降低其電位，解除直擊雷的形成；當(dāng)被保護(hù)范圍內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度低于預(yù)定值時(shí)，電場(chǎng)儀DY返回，LJ、ZJ返回，ZJ的常閉觸點(diǎn)ZJ5由開啟狀態(tài)返回閉合狀態(tài)，電源跳閘線圈TQ回路接通，跳開等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)DL，等離子氣體發(fā)生器停止工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的解雷器，其特征在于等離子氣體發(fā)生器啟動(dòng)關(guān)閉控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)為ⅰ)等離子氣體發(fā)生器的啟動(dòng)、關(guān)閉、傳輸、報(bào)警電路采用直流電源，電壓-12V～-220V，電場(chǎng)儀DY的指針固定端接電源正極，定值調(diào)節(jié)點(diǎn)接電流繼電器LJ線圈的正極，LJ線圈負(fù)極接電源負(fù)極；中間繼電器ZJ線圈正極接電流繼電器LJ的常開觸點(diǎn)LJ1后接電源正極，ZJ線圈負(fù)極接電源負(fù)極；光電牌GP正極接中間繼電器ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ1后接電源正極，GP負(fù)極接電源負(fù)極；電笛DD的正極接中間繼電器ZJ的常開觸點(diǎn)ZJ2后接電源正極，DD的負(fù)極接小刀開關(guān)DK后接回電源負(fù)極；合閘接觸器HC線圈正極接中間繼電器ZJ常開觸點(diǎn)LJ3后接電源正極，HC線圈負(fù)極接電源負(fù)極，與ZJ3并聯(lián)有手動(dòng)控制開關(guān)KK；等離子氣體發(fā)生器電源跳閘線圈TQ正極接中間繼電器常閉觸點(diǎn)ZJ5后接電源正極，其負(fù)極接電源負(fù)極；ⅱ)等離子氣體發(fā)生器合閘控制回路電源為直流-220V，等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ的正極接合閘接觸器常開觸點(diǎn)HC1及熔斷器1RD后接合閘電源正極+HM，等離子氣體發(fā)生器電源開關(guān)合閘線圈HQ的負(fù)極接合閘接觸器另一個(gè)常開觸點(diǎn)HC2及熔斷器2RD后接合閘電源負(fù)極-HMⅲ)等離子氣體發(fā)生器電源接線A)采用工頻交流電源，電壓～220V至～6000V，或中低頻交流電壓～8000V至10000V，靜觸頭接電源側(cè)，DL1、DL2的動(dòng)觸頭接等離子氣體發(fā)生器FSQ的電源輸入端；B)采用直流電源，電壓-480V至-50000V，電源開關(guān)DL1的靜觸頭接電源的正極，DL1的動(dòng)觸頭接FSQ的電源輸入端的正極；電源開關(guān)DL2的動(dòng)觸頭接FSQ的電源輸入端的負(fù)極，DL2靜觸頭接電源的負(fù)極。
全文摘要
一種防避雷電的方法及為實(shí)施該方法的解雷器,其主要特征是,在被保護(hù)物及其安全范圍內(nèi)的較高物上引出若干個(gè)金屬尖端,通過向該金屬尖端吹等離子氣體以中和雷云在該金屬尖端感應(yīng)出的異性電荷,從而阻止直擊雷的形成,避免雷電對(duì)被保護(hù)物放電。本發(fā)明突破了240多年來避雷采用引雷入地的技術(shù)思路,采用阻止雷電在被保護(hù)物上空形成的辦法,從根本上解決了雷電的威脅,可有效保護(hù)計(jì)算機(jī)及其它電子設(shè)備免遭雷擊破壞。
文檔編號(hào)H05H1/00GK1314774SQ0111641
公開日2001年9月26日 申請(qǐng)日期2001年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月14日
發(fā)明者張靈芝, 李京捷 申請(qǐng)人:李京捷