Как работает громоотвод: как работает? Принцип действия, инструкция по сборке!

как работает? Принцип действия, инструкция по сборке!

Сегодня мы погрузимся в мир теоретической физики, чтобы разобраться с тем, как работает громоотвод. На самом деле, это неправильное название, так как гром является звуковым эффектом — отвести его от здания не только нельзя, но и не имеет никакого смысла. Правильное название конструкции «молниеотвод», и оно наиболее точно отражает суть данного устройства.

Громоотвод — как работает

Содержание статьи

Что такое громоотвод и как он функционирует

Итак, молниеотвод – это устройство, предназначенное для защиты зданий и сооружений от удара молний. Представляет собой заостренный металлический штырь, который устанавливается в вертикальном положении на крыше зданий или на отдельно стоящей высокой мачте. От нижнего конца штыря идет проводник, который уходит в землю – заземление.

Принцип действия молниеотвода

Большинство людей думают, что основная функция молниеотвода заключается в том, что при прямом попадании молнии во время грозы он отводит заряд по проводнику в землю, где тот рассеивается, не повреждая здание.

Да, это утверждение верное, и при попадании молнии именно так и произойдет.

Однако так бывает только в случае прямого попадания, что случается крайне редко. В прочих ситуациях громоотвод работает по-другому. Удивлены? На самом деле, все не так сложно и объяснимо, и сейчас вы в этом убедитесь.

Молния крайне редко попадает в громоотвод

Молниезащита тросовая

Немного физики

При образовании грозовых облаков происходит разделение зарядов. Мельчайшие капли воды приобретают отрицательные и положительные заряды, при этом отрицательные заряды скапливаются преимущественно в нижней части кучевого облака.

1. На поверхности земли, а также на зданиях и сооружениях под заряженным облаком скапливаются индуцированные заряды противоположного знака, то есть положительные.

   Нюансы разделения зарядов

2. Между землей и облаками увеличивается напряженность электрического поля. Появляется разность потенциалов, достигающая миллионов вольт. Данной разницы достаточно для образования разряда, коим и является молния.
3. Разряд молнии начинается со ступенчатого лидера. Под этим понимается слабосветящийся разряд, который движется по направлению от облака к земле со скоростью 50 000 км/сек. Путь молнии прокладывается по воздуху — он неоднороден, а значит, есть места с более высокой электропроводностью (больше количество заряженных частиц). По ним-то молния и проходит. По-другому можно сказать, что молния выбирает наименьший путь сопротивления.

   Разряд молнии

4. Приближаясь к земле, лидер направляется в те участки, где в данный момент имеется наибольшее количество индуцированных зарядов противоположного знака. Когда лидер достигает земли, все отрицательные заряды, находящиеся в ионизированном канале, устремляются в землю – сначала заряды из нижней части канала, а затем и из облака. Таким образом, основной разряд идет снизу-вверх.
   Молния выбирает наименьший путь сопротивления

Наверное, всем известно, что молния поражает высокие объекты: деревья, вышки, мачты, дома. Но происходит так не всегда, так как многое зависит от электропроводности этих объектов. Например, ствол дерева содержит влагу, что позволяет образующимся в земле индуцированным зарядам перетекать на верхушку дерева, а значит, расстояние до нисходящего ступенчатого лидера сокращается. Ему нужно проделать меньший путь, поэтому удар с высокой долей вероятности придется в рассматриваемый объект. Так будет, если рассмотреть одиноко стоящее дерево.

Совет! Именно поэтому нельзя прятаться во время грозы под деревьями, которые стоят особняком. В относительной безопасности вы будете только в зарослях, да и то – не факт.

Большинство специалистов рекомендует поднимать молниеотвод на высоту до 18-20 м, особенно если здание находится в плотной застройке частного сектора

Справедливо перетекание зарядов также для высоких сооружений и зданий, однако если поблизости находится объект с более высокой электропроводностью, он накопит в себе больше индуцированных зарядов, и молния поразит именно его — несмотря на то, что оно может быть намного ниже.

Единственным проверенным средством, помогающим уберечься от удара атмосферного разряда, является молниеотвод

Данный эффект полностью объясняет поведение молнии. Иногда люди недоумевают, почему заряд поражает не высокое строение, а какой-нибудь маленький сарай, находящийся поблизости. Причиной может быть то, что он стоял на водоносном слое почвы, а вода, как мы знаем, является прекрасным проводником и однозначно будет содержать большее количество индуцированных зарядов.

Молниезащита загородного дома

Можно часто наблюдать деревья, пораженные молнией, около рек. Как известно, в силу гравитации реки протекают в самых низких участках рельефа, но так как вода в реке – это хороший проводник, содержащий много зарядов, в этой области создаются самые оптимальные условия для попадания молнии.

История молниеотвода

Совет! По этой причине во время грозы стоит держаться подальше от рек и водоемов.

Цены на молниезащиту и заземление

Молниезащита и заземление

Принцип действия молниеотвода

Итак, мы разобрались с поведением молнии, но до сих пор непонятно, как функционирует громоотвод. Сейчас мы объясним и этот вопрос.

1. Как уже было сказано, на земле появляется большое количество индуцированных зарядов, возникает сильное электрическое поле, которое будет усиленно у заостренных предметов, коим и является молниеотвод.
   Принцип работы молниеотвода сводится к тому, чтобы переключить электрический удар на специальную проводную шину, отправляющую заряд молнии глубоко в землю

2. В результате этого на верхушке устройства возникает коронный разряд, через который разряды из земли стекают вверх по воздуху в направлении грозового облака. Это означает только одно – индуцированные заряды не могут накапливаться на здании, а значит, молния в него бить не будет, так как наверняка поблизости найдутся более заряженные объекты.
3. Вероятность того, что молния попадет в здание с громоотводом, падает практически до нуля. Именно поэтому случаи ударов в громоотводы такие редкие.

   Принцип действия активного громоотвода

Согласитесь, все очень просто и понятно, если понимаешь суть явления.

Мы уже давно живем в информационном веке, поэтому быть невеждой современному человеку не к лицу.

Как правильно устроить молниеотвод на здании

Разобрав принцип работы громоотвода, будет неправильно оставить без внимания способ его устройства. Во второй части статьи мы расскажем, как своими руками смонтировать качественную защиту для вашего дома, чтобы уберечься от ударов молнии.

ГРОМООТВОДЫ. Фигура 1) Платиновый наконечник громоотводного стержня. 2) Проволочный кабель, зажатый наконечником. 3) Проволочный кабель с наконечником. 4) Соединение верхней части стержня а, который для сбережения места укорочен и обломан на чертеже. 5, 6) Пучки из стержней. 7, 8, 9 и 10) Скрепления основания стержня с деревянными частями крыши. 11 и 12) Муфты для соединения проводников. 13) Скрепление основания стержня с проводником, загибающимся вниз. 14) Конец подземного проводника, опущенный в воду колодца. 15, 16, 17) Подземные части проводника. 18) Якорь и корзина с углем — подземная оконечность проводника.

19) Защита порохового погреба, система Мельсана. 20) То же — по французской системе. 21) Защита высокого здания

Существует множество вариантов исполнения молниеотвода, начиная с самых простых самодельных вариантов и заканчивая профессиональными системами от именитых производителей. Мы настоятельно советуем использовать заводские решения, так как они гарантированно будут работать (при правильном монтаже) и, что немаловажно, выглядят намного привлекательнее с эстетической точки зрения.

В качестве примера мы разберем, как монтируется молниезащита от белорусского производителя «ТерраЦинк». Данная система включает в себя широкий ассортимент аксессуаров и комплектующих, позволяющих выполнять монтаж на строениях разной формы и сложности. Основу системы составляет молниеприемник, который в зависимости от габаритов может представлять собой молниеприемную мачту или молниеприемный стержень. Всего насчитывается более 20 видов элементов.

Молниезащита «ТерраЦинк»

В комплект будут входить основание, треноги и держатели токоотвода. Токоотводов компанией представлено 30 видов, что позволяет подобрать оптимальный вариант под любой фасад здания. Также система включает в себя 15 видов соединителей и зажимов токоотвода.

Держатель треугольной формы

Интересно знать! В качестве токоотвода для частных домов чаще всего используют 8-миллиметровый оцинкованный прут.

Система «ТерраЦинк» хороша еще и тем, что для установки вам не потребуется специальных инструментов. Монтаж выполняется за очень короткое время при том, что его можно осуществлять на эксплуатируемые здания. Комплектующие имеют небольшие размеры, что делает их незаметными на фоне строения.

Расположение элементов молниезащиты

Таблица. Как происходит установка такой молниезащиты?

Шаги, фото	Описание работ
Шаг 1. Установка держателей под токоотвод	Работа начинается с того, что на конёк кровли монтируются регулируемые держатели с металлическим стержнем. Фиксируются они очень просто — за счет затягивания крепежного винта.
Шаг 2. Монтаж остальных держателей	Токопровод у нас пройдет по всей крыше, поэтому держатели устанавливаются по всему коньку с шагом 1 м.
Шаг 3. Прокладка токопровода	Фиксируем в держателях токопровод диаметром 8 мм при помощи пластиковой защелки на верхушке держателя. Комментарий. Некоторые держатели имеют иное крепление токопровода, поэтому обязательно изучите перед монтажом прилагаемую инструкцию.
Шаг 4. Торцевой загиб токопровода	Чтобы увеличить площадь покрытия молниезащиты, свободный конец токопровода, выступающий за край конька, рекомендуется загнуть вверх под углом 45 градусов. Делаем это с двух сторон.
Шаг 5. Монтаж держателя токоотвода	На следующем этапе необходимо закрепить держатель под токоотвод. Монтируется он под черепицу или иные кровельные материалы, поэтому в месте установки придется произвести небольшой демонтаж, чтобы добраться до деревянной стропильной системы и обрешетки. Держатель фиксируется при помощи саморезов, после чего элементы кровли возвращаются на место. Образовавшееся отверстие дополнительно герметизируется, чтобы не допустить попадания внутрь воды во время дождя.
Шаг 6. Установка держателей на скате	Далее аналогичным образом крепятся держатели прямо по кровле до самой нижней части. Шаг установки также составляет 1 м.
Шаг 7. Дальнейшая разводка токопровода	В держатели 42202, идущие по кровле, устанавливается токопровод. Фиксация элемента аналогична той, что выполнялась ранее с коньковыми держателями.
Шаг 8. Соединение токопровода	Подведенные с боков токопроводы необходимо соединить с центральным. Делается это при помощи зажимов №51515 при затягивании болтов.
Шаг 9. Монтаж держателя под молниеприемник	Далее начинается процесс монтажа молниеприемника. Первым делом устанавливаем держатель. Проще всего его закрепить к вертикальной поверхности, например, стенке дымохода. 1. Для этого в ней просверливаются отверстия, в которые вставляются пластиковые дюбеля. 2. В них вкручиваются кронштейны до надежной фиксации. 3. Ставится стержень (молниеприемник), который фиксируется скобами, прикручиваемыми к кронштейну на болтовые соединения.
Шаг 10. Соединения молниеприемника с токопроводом	С нижнего конца у стержня имеется резьба, на которую накручивается зажим прута №55422. Высоту расположения этого элемента стоит отрегулировать так, чтобы он находился на одном уровне с коньковым токопроводом. Далее происходит соединение по уже рассмотренному принципу.
Шаг 11. Монтаж фасадных держателей	По фасаду, снизу-вверх, устанавливаются пластиковые держатели. Их монтаж аналогичен тому, как мы ранее крепили держатель молниеотвода. Шаг установки также составляет 1 м.
Шаг 12. Закрепление токопровода на вертикали	Далее соединяем токопровод со стеновыми держателями. Свес кровли при этом необходимо обогнуть так, чтобы нигде не было контакта с кровлей и прочими элементами, особенно металлическими. Если при прокладке необходимо обойти водоотлив коттеджа, то используйте держатели для водостока. Токопровод при этом можно пропустить по водосточной трубе, используя специальные крепежные элементы.
Шаг 13. Установка контрольного зажима	Токопровод должен заканчиваться на высоте 70 см от земли. На его конец крепится контрольный зажим
Шаг 14. Копка траншеи	Далее необходимо выкопать траншею, по которой будут проложены металлические шины заземления. Длина траншеи составляет 1 м, а глубина – 50 см.
Шаг 15. Установка держателя полосы	Под контрольным зажимом устанавливаем держатель полосы.
Шаг 16. Установка полосы заземления	Затем прикрепляем полосу заземления. Она погружается в траншею с загибом и проходит по ее дну.
Шаг 17. Установка контрольно-измерительного колодца	Устанавливаем контрольно измерительный колодец на край траншеи.
Шаг 18. Сборка штырей для заземлителя	Осуществляем сборку комплекта штырей для заземлителя. Тут все просто – на резьбу накручивается переходная муфта, через которую элементы легко соединяются друг с другом. Внимание! Количество штырей, а соответственно, и глубина их погружения в почву, рассчитываются при составлении проекта.
Шаг 19. Подготовка инструмента	По мере наращивания штыри забиваются в землю. Для этого вам понадобится специальная насадка на перфоратор и ответный ударный винт, который вкручивается в муфту, после чего удаляется и на его место становится следующий элемент штыря.
Шаг 20. Установка штыря	Забиваем штырь перфоратором на расчетную глубину. Обязательно при соединении его частей пользуемся антикоррозионной токопроводящей смазкой. Также используем антикоррозионную ленту, которой обматываются все соединения, находящиеся под землей.
Шаг 21. Соединение штыря и полосы заземления	Далее устанавливаем на конец штыря зажим для прута, после чего выполняем стыковку с полосой заземления. При этом зажим разворачивается перпендикулярно, как показано на картинке.

Виды расположения молниезащиты кровли

Цены на держатели для токоотвода

Держатели для токоотвода

На этом работа заканчивается. Вам останется лишь засыпать траншею и красиво все замаскировать. Если монтаж выполнен правильно, то система образует вокруг дома зону, при попадании в которую, молния уйдет в землю.

Видео — Громоотвод в действии

Громоотвод | Физика

Проведем опыт. Прикоснемся наэлектризованной палочкой к гибкой металлической сетке с бумажными лепестками (сетке Кольбе). Если сетка образует плоскую поверхность, то заряд распределится по ее поверхности равномерно, и мы увидим, что все лепестки отклонятся на одинаковый угол (рис 18, а). Иначе распределится заряд, если сетку изогнуть. Мы увидим, что на вогнутых участках сетки лепестки опадут, а на выпуклых, наоборот, отклонятся сильнее (рис 18, б).

Этот и другие опыты показывают, что электрические заряды распределяются по поверхности проводника так, что электрическое поле оказывается сильнее на выступах проводника и слабее на его впадинах.

Особенно сильно электрическое поле вблизи металлического острия. На этом свойстве проводников основано действие громоотвода.

Громоотвод был изобретен в середине XVIII в Б. Франклином. Более правильное его название — молниеотвод, так как он предназначен для защиты зданий и других сооружений от ударов молнии, а не раскатов грома.

Подсчитано, что в атмосфере Земли каждую секунду происходит около 100 молний. Еще в древности было замечено, что ударяют они преимущественно в наиболее высокие объекты — столбы, вышки, деревья, а на равнинных местах могут поразить людей и животных. Поэтому никогда не следует укрываться от молнии под деревьями, а, оказавшись во время грозы на открытой местности, лучше всего лечь на землю или, по крайней мере, встать на колени и как можно ниже опустить голову.

На протяжении многих веков люди не понимали истинной природы молнии, считая ее удары проявлением воли богов. Так, например, когда персидский царь Ксеркс (IV в до н. э.) задумал поход против греков, то, чтобы предотвратить этот поход, его советник Артабан сказал ему «Взгляни, как Бог молниями своими всегда поражает крупных животных и не позволяет им становиться дерзкими, а существа меньших размеров не раздражают Его. И как молнии Его падают всегда на самые большие дома и самые высокие деревья. Так, очевидно, Он любит унижать все, что возносит себя».

На самом деле молния имеет электрическую природу и может быть объяснена на основе законов физики. Возникает она тогда, когда заряженные дождевые облака (тучи) создают настолько сильное электрическое поле, что разгоняемые этим полем свободные электроны (всегда имеющиеся в небольшом количестве в воздухе) ионизируют встречные молекулы, выбивая из них новые электроны. Освободившиеся электроны также разгоняются и ионизируют следующие молекулы и т. д. Возникает лавина заряженных частиц, образующая быстро удлиняющуюся светящуюся искру. При приближении этой искры к земле она прокладывает себе путь к области наиболее сильного электрического поля, наблюдаемой вблизи высоких и заостренных сооружений. Этот искровой разряд и образует молнию.

Если над наивысшей точкой защищаемого сооружения закрепить молниеотвод, состоящий из тонкого, заостренного на конце металлического стержня, соединенного проволокой с металлическим листом, закопанным в землю (рис. 19), то большая часть электрического заряда, переносимого молнией, уйдет в землю и сооружение будет спасено. Впрочем, в большинстве случаев при наличии молниеотвода непосредственного удара молнии не происходит. Туча над громоотводом успевает разрядиться до того, как создаваемое ею электрическое поле окажется способным породить светящийся грозовой разряд.

Изобретение Франклином громоотвода не сразу было оценено по достоинству. Любопытный случай произошел в конце XVIII в. во французском городе Сент-Оморе. Когда один из его жителей установил на крыше своего дома громоотвод, испуганные соседи подали на него жалобу в суд. Четыре года длился судебный процесс над владельцем громоотвода. Интересно, что его защитником на суде выступал М. Робеспьер, а одним из экспертов со стороны истца был Ж- Марат (оба они впоследствии прославились как видные деятели французской революции). На суде Марат (в то время более известный как ученый, а не политик) выступал против установки громоотвода, считая его опасным для людей. Однако после продолжительных разбирательств Робеспьер выиграл процесс, и громоотвод получил право на существование.

??? 1. На каких участках поверхности проводника электрическое поле сильнее, а на каких слабее? 2. Для чего применяют громоотвод? Как он иначе называется? Кто и когда его изобрел? 3. Опишите, как возникает молния. 4. Как следует вести себя, оказавшись во время грозы на открытой местности? Почему нельзя укрываться под деревьями? 5. В XVIII в. некоторые люди, считавшие, что острый стержень громоотвода «отпугивает» молнию, во время грозы доставали из ножен шпагу и поднимали ее вверх. Могли ли они таким способом защититься от молнии?

Молниеотвод: устройство, разновидности и принцип работы

Содержание статьи:
Молниеотвод: разновидности и их конструкции
Молниеотвод в частном доме и его контур заземления
Устройство молниеотвода: как соединить заземление и приемник молний

В большинстве случаев молния действует предсказуемо, несмотря даже на полную непредсказуемость этого природного явления – она не выбирает цель, а бьет непосредственно в самый высокий предмет. В общем, если ваш дом является самым высоким строением в радиусе 200-300м, то молниеотвод окажется не лишним дополнением к вашему дому. Именно он убережет вас от неприятных, а иногда очень опасных исходов, связанных с прямым попаданием молнии в дом. О нем и пойдет речь в этой статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы ответим на следующие вопросы: какие бывают молниеотводы, как они устроены и как изготавливаются своими руками?

Молниеотвод фото

Молниеотвод: разновидности и их конструкции

В принципе, конструкция молниеотвода представляет собой бесхитростный механизм, состоящий из трех простейших частей, изготовить которые самостоятельно и собрать в единую систему не представляет никаких сложностей.

1. Приемник молнии – это железный элемент, поднимаемый на несколько метров выше крыши строения. Размещаться он может как непосредственно на самом строении, так и рядом с ним, неподалеку.
2. Токоотвод. По сути, это толстая стальная или медная жила, по которой ток, полученный от разряда попавшей в приемник молнии, передается в контур заземления.
3. Заземляющий контур. Его назначение простое – именно с его помощью разряд молнии передается в землю, где он и гаснет, не причиняя постройкам и человеку никакого вреда.

Так устроены все виды молниеотводов без исключения. Причем два элемента этого устройства все время остаются неизменными – это токоотвод и контур заземления. На разновидности этих приспособлений оказывает влияние исключительно конструкция приемника молний, о которых мы и поговорим дальше.

1. Стержневой молниеприемник. Это устройство знакомо практически всем жителям частного сектора – оно представляет собой обыкновенную металлическую мачту, поднятую на пару метров над верхним краем крыши. Такая мачта может стоять как на крыше дома, так и немного в стороне от постройки или рядом, вдоль стены дома. Фактически отдельно стоящий молниеприемник в плане изготовления более простой – сама мачта одновременно является и приемником грозовых разрядов и токоотводом. Она напрямую подключается к контуру заземления самым что ни на есть жестким способом (сваркой).

   Стержневой молниеотвод фото

2. Линейный, или, как его еще называют, тросовый молниеотвод. Чтобы проще было понять о чем идет разговор, этот молниеприемник можно представить в виде натянутой между двумя небольшими мачтами проволоки или троса – отсюда и его название. В чем основное отличие такого устройства от обычной мачты? В возможности полностью улавливать все разряды молнии, не позволяя даже малой их части попадать на металлические элементы строения. В большинстве случаев такой молниеприемник соединяется с контуром заземления посредством отдельной мощной токоотводящей жилы – это может быть либо медный кабель большого сечения, либо металлическая полоса или прут.

   Тросовый молниеотвод фото

3. Сетчатый приемник молний. Его суть заложена в самом названии – такой токоприемник укладывается непосредственно на крышу дома. Сверху кровельного материала из толстых токопроводящих жил создается полноценная сетка, которая и принимает на себя все разряды молнии. Дальше все стандартно – посредством токоотводящего кабеля или толстой стальной полосы (либо прутка) разряды статического напряжения направляются в контур заземления, где и рассеиваются, не причиняя вреда строению.

   Сетчатый молниеотвод фото

Этих основных конструкций улавливателей молнии вполне достаточно для того, чтобы полностью защитить свой дом от такого природного явления, как молния.

Молниеотвод в частном доме и его контур заземления

По большому счету, заземление молниеотводов устроено аналогичным образом, как и контур заземления самого дома – здесь следует сразу понять один момент, что эти два контура не должны быть связаны между собой – это два отдельных элемента. Подключив молниеотвод к контуру заземления дома, вы рискуете в один момент потерять не то что все электрооборудование, а и вообще весь дом целиком – для защиты от грозовых разрядов придется оборудовать отдельное заземление.

Изготавливается оно практически точно так же, как и заземление дома, за исключением некоторых отличий.

1. Глубина (или длина) заземляющих электродов – она не может быть менее 3000мм.
2. Сами электроды должны иметь сечение не менее 25мм и представлять собой цельный металлический прут.
3. Если контур заземления дома может иметь линейное расположение электродов, то здесь важно соблюсти именно их треугольное расположение.
4. Расстояние между вершинами этого треугольника должно составлять 3000мм.
5. Шина, соединяющая электроды в единый контур, должна иметь диаметр не менее 12мм (если это прут или арматура) и 50х6мм, если речь идет о металлической полосе.
6. Самое главное – это качественные сварные соединения, которые по своей длине должны составлять не менее 200мм.

   Заземление молниеотводов фото

Как видите, между контуром заземления дома и такой же частью молниеотвода общий только принцип – требования к этим элементам защиты разнятся. Еще один момент, объединяющий эти две системы, заключается в глубине их залегания – верхняя часть контура располагается на глубине 500-800мм над поверхностью грунта.

Устройство молниеотвода: как соединить заземление и приемник молний

Токоотводящая или, правильнее сказать, токопередающая часть молниеотвода является не менее важным элементом, чем его заземление и сам приемник молний – вы только представьте, что случится с домом, если этот элемент устройства просто не выдержит нагрузку и сгорит. В таком случае все грозовые разряды попадут в дом, и тогда от беды может спасти только чудо. Именно по этой причине к токопроводящей шине следует отнестись не менее серьезно, чем ко всему другому. Здесь имеется всего два важных момента, которые нужно соблюсти, как говорится, беспрекословно.

1. Сечение токоотвода – оно не должно быть менее 6мм, если речь идет о цельной (монолитной) медной жиле и не менее 10мм, если для отведения грозовых разрядов используется стальной прут.
2. Соединение токоотводящей шины с заземлением и приемником молний. В значительной мере дело облегчается, если система целиком изготавливается из стали – в такой ситуации все соединения производятся с помощью сварки. Опять же, здесь важна длина сварного соединения – при стыковке токоотводящей шины к контуру заземления и приемнику провар должен иметь длину не менее 600мм. Если речь идет о медной жиле, то здесь придется действовать с помощью специальных клемм, которые представляют собой пластины с ложбинками для кабеля, соединяющиеся друг с другом посредством винтов.

   Монтаж молниеотвода фото

Что же касается крепления токоотводящей жилы к стенам строения, то здесь используются пластиковые клипсы. В идеале, чтобы сохранить молниепровод в целостности в течение долгого времени, его лучше изолировать от окружающей среды, поместив в обыкновенный кабель канал.

В принципе, это все, остается добавить не так уж и много. А именно о таких моментах, как молниезащита отдельных элементов крыши. Если имеется дымоход, то вокруг него нужно намотать хотя бы пару витков отводящей ток жилы и соединить ее с общим молниеотводом. Также в защите нуждаются и все элементы кровли, изготовленные из металла – к примеру, отводящие воду желоба и трубы. Только в таком случае изготовленный самостоятельно молниеотвод будет являться надежной защитой дома от грозовых разрядов.

Автор статьи Александр Куликов

как сделать и установить молниезащиту

Удар молнии представляет серьезную опасность для частного дома. Как известно, молния чаще всего бьет в самую высокую точку в округе. Если в данный момент эта точка – ваш дымоход, могут возникнуть проблемы во время ближайшей грозы. Для небольшого дома защиту от удара молнии можно соорудить без помощи профессионалов. Для того, чтобы установить громоотвод в частном доме своими руками вам понадобится немного времени, калькулятор, лопата и сварочный аппарат.

Перед тем как начинать разработку молниезащиты для своего дома или дачи, нужно разобраться, что такое громоотвод в принципе и как организовать его установку. Молниеотвод – система проводников, которые отводят электрический разряд в землю так, чтобы он не причинил вреда защищаемому объекту. Задача любого громоотвода – оградить здание от попадания в него молнии. На этом видео с громоотводом в действии можно прочувствовать всю мощь стихии.

Металлическая кровля наиболее опасна

Залог защиты от молнии – комплексный подход ↑

Молниезащита частного дома – достаточно широкое понятие. Прежде всего, она подразделяется на два подвида: внешнюю и внутреннюю. Только комплексный подход и правильное устройство как внешней, так и внутренней защиты гарантирует безопасность дома.

Внешней составляющей молниезащиты является громоотвод. В зависимости от конструкции молниеприемника различают несколько разновидностей:

• стержневой;
• тросовый;
• сетчатый.

Самым популярным видом громоотводов для частного дома является стержневой. Это обусловлено простой конструкцией и легкостью изготовления своими руками. Тросовый молниеотвод представляет собой один или несколько металлических канатов, натянутых на опорах над крышей дома. Не менее эффективным типом молниеотвода является сетчатая конструкция. Это металлическая сетка с заземлением, которая порывает крышу по всей поверхности.

Устройство молниезащиты

Внутренняя молниезащита должна обезопасить дом, его жильцов и все, что в нем находится от последствий удара молнии. Разряд такой мощности не может пройти бесследно, даже если на его пути встанет хороший громоотвод. Образуется сверхмощное электромагнитное поле, в зону действия которого попадают все проводники, чаще всего – инженерные коммуникации: газопровод, водопровод, отопительная система. Возникает сильное перенапряжение.

Для внутренней защиты здания и электроприборов устанавливают специальный аппарат – ограничитель перенапряжений или УЗИП – устройство защиты от импульсных перенапряжений. Это оборудование в комплексе с качественной наружной молниезащитой сделают дом защищенным от удара молнии.

Внутренняя молниезащита также важна

Из чего состоит молниеотвод ↑

Для того чтобы собственноручно спроектировать, изготовить и установить защиту от грозы в своем доме, нужно разобраться, из каких элементов она состоит. Молниеотвод в частном доме состоит из нескольких составляющих:

• молниеприемник;
• токоотвод;
• заземлитель.

Простым языком принцип действия молниезащиты можно описать так: молниеприемник «собирает» все молнии в зоне своего действия и направляет их по токоотводу в землю.

Молниеприемник – та часть громоотвода, которая первая принимает на себя удар молнии. Самым распространенным вариантом самодельных громоотводов является стержневой тип. В зависимости от размеров и конфигурации дома, он может быть установлен на крыше или на отдельно стоящей опоре.

Стержневой молниеприемник на крыше

Токоотвод – проводник, который направляет молнию в землю. Он представляет собой медный, стальной или алюминиевый провод. Главное условие – токоотвод не должен соприкасаться с другими металлическими частями дома.

Заземлитель – металлические прутья, которые отводят ток в землю. Чаще всего заземлитель имеет вид трех длинных отрезков профиля, вкопанных в почву. Между собой они соединяются треугольником. Все элементы молниезащиты в частном доме соединяются между собой при помощи сварки. Если такой возможности нет, используют болтовое соединение.

Самым простым этапом организации молниезащиты является ее установка. Куда более ответственными считаются подготовительные работы: расчеты, выбор места и материалов. Отсутствие критических ошибок на этом этапе гарантирует 60% успеха. Именно поэтому не следует преуменьшать важность тщательной и скрупулёзной подготовки.

Схема отведения ударов молнии

Формула для точного расчета ↑

Не нужно полагать, что любой длинный обрезок арматуры, установленный на крыше дома и соединенный с землей проводом защитит жилище от удара молнии. Громоотвод – конструкция достаточно сложная и чрезвычайно ответственная. Перед тем как сделать молниеотвод в частном доме, необходимо произвести все расчеты, оценить риски и учесть все мельчайшие нюансы.

Для расчета не нужно изучать пособие по электромеханике и вспоминать правило буравчика. Задача – подобрать необходимый размер громоотвода, чтобы обеспечить защиту на нужной вам площади. Если точно просчитать зону действия по формулам, можно добиться защиты 98%, что исключает попадание молнии в дом.

Если речь идет о молниеотводе стержневого типа, который идеально подходит для защиты небольшого дома или дачи, зона защиты имеет форму конуса. Расчетными методами были получены коэффициенты, которые используются для определения необходимой высоты громоотвода.

h = (rх+ 1,63hx)/1,5, где h – высота стержневого молниеотвода;hx – высота защищаемого здания;rx – необходимый радиус зоны защиты на уровне верхней точки защищаемого здания.
Эта формула верна для громоотводов высотой не более 150 м, что более чем достаточно для устройства молниезащиты частного дома.

Зона защиты громоотвода

Выбор материала для громоотвода ↑

Перед тем как сделать громоотвод на даче или у себя дома, нужно определиться с материалами. Металл для изготовления имеет большое значение. На сегодняшний день его делают из стали, меди или алюминия. Разница значения сопротивления этих материалов обуславливает разную необходимую площадь поперечного сечения.

Чтобы отобразить свойства всех трех видов наглядно, данные внесены в таблицу:

Минимальные размеры проводников при использовании разных материалов

Из таблицы видно, что лучше всего с задачей справляется медь. Дешевле делать громоотвод своими руками из стального профиля. Токоотвод имеет меньшее сечение, нежели остальные элементы молниезащиты. Правильно будет постепенно наращивать его толщину от молниеприемника к заземлению. Лучше всего использовать один и тот же металл для всей конструкции.

Медь – самый надежный материал

Место установки громоотвода и заземлителя ↑

Не менее важно правильно подобрать место для установки. Громоотвод должен быть самой высокой точкой на участке. Не забывайте про зону защиты в форме конуса. Следите, чтобы весь ваш дом попадал в эту зону. Получается, что чем дальше от дома находится защита, тем выше он должен быть.

Из экономических соображений разумней располагать громоотвод на крыше дома, тогда не придется тратиться на дополнительное сооружение высокой опоры. Профессионалы не рекомендуют устанавливать молниеприемник по центру крыши, лучше закрепить его на одной из стен. Так вероятность того, что на пути молнии станет какой-то элемент кровли снижается.
Отдельно следует подумать о размещении заземлителя. В тот момент, когда разряд огромной мощности будет уходить в землю, около заземлителя не должно быть никого. Поэтому ограничивается минимальное расстояние от заземляющего контура до стены дома – 1 м, и до пешеходных дорожек и тротуаров – 5 м. Расположите заземлитель в укромном месте, сделайте ограждение или установите предупреждающий знак.

Опора должна быть надежно закреплена

После того как все необходимые расчеты выполнены, место установки выбрано, а нужное количество подходящего материала закуплено, можно приступать к сооружению молниезащиты. Установка производится в несколько этапов. Основным монтажным работам предшествуют земляные. Подробную инструкцию о том, как сделать громоотвод в частном доме можно посмотреть в видео:

Видео:Громоотвод частного дома ↑

Обязательные работы по заземлению ↑

Несмотря на то что громоотвод располагается на высоких опорах, начинать его установку следует с земли. Первым делом нужно вырыть яму для заземления. До того как сделать громоотвод на даче или на приусадебном участке, определитесь с типом заземления.
Заземлитель замкнутой формы представляет собой три металлических стержня, сваренных треугольником при помощи металлической полосы. Для такого типа заземления придется вырыть яму соответствующей формы и глубины. Линейный тип заземления требует для установки наличия траншеи. Электроды заземления устанавливаются в одну линию и соединяются сваркой.

Для замкнутого заземлителя яма будет выглядеть так

Не стоит рыть яму глубиной равной длине электродов. Достаточно углубиться в грунт на 0,5-1 м. Стержни заземлителя все равно нужно будет забивать в землю. Проанализируйте в каком месте токоотвод будет встречаться с землей и соедините эту точку с местом залегания заземлителя глубокой траншеей.

Внутренняя система молниеотведения тоже должна быть заземлена. Щиток соединяется с заземлителем длинным проводом, который прокладывается под землей. Для этих целей нужно вырыть еще одну траншею, соединяющую будущий заземлитель с устройством защиты от перенапряжений.

Позаботьтесь о грунте. Чтобы ток легко уходил в землю, почва должна иметь высокий показатель электропроводности. Песчаные грунты не могут похвастаться таким свойством. Часто почву в районе заземления искусственно пропитывают раствором соли, чтобы поднять этот показатель.

Порядок основных работ ↑

Конструкция заземления проста, но должна отвечать всем требованиям надежности и безопасности эксплуатации. В качестве заземлителя в домашних условиях используйте несколько длинных отрезков стального профиля: уголок, полоса, труба. Они соединяются между собой очень прочно – сваркой. Материал для заземлителя следует брать с большим запасом. Находясь под землей во влажной среде, металл легко поддается коррозии, ржавеет, разрушается и уменьшается в размерах.

Заземление частного дома

Установите опору для молниеотвода в выбранном месте. Она должна быть устойчивой и прочной, чтобы защита от молнии не упала и не сломалась от сильного ветра еще до того, как начнется гроза.

Подготовьте стержневой молниеприемник нужной длины, которую вы вычислили по формуле. Если у вас не нашлось одного длинного отрезка металлопроката, ничего страшного. Можно соединить сваркой несколько частей. Если в качестве громоотвода вы взяли полую трубу, заглушите ее край металлической пробкой и заварите. Установите молниеприемник на опору.

Молниеприемник нужно надежно закрепить

Провод подходящего диаметра и длины нужно очень надежно подсоединить к молниеприемнику. Вместо толстой проволоки можно использовать стальную полосу. Она тоже достаточно гибкая и не хуже справляется с отводом разряда по контуру заземления.

Токоотвод должен быть изолирован от металлических частей кровли

Проконтролируйте, чтобы контур заземления по всей длине не соприкасался с металлическими частями дома. Как известно, ток движется по пути наименьшего сопротивления. Неправильная организация молниезащиты может пустить разряд молнии в 200 000 А в другом направлении.

Медный токоотвод

Токоотвод должен привариваться к заземлителю не только в месте их соединения, но и по всей длине заземлителя, уходя в почву. Заземлитель забейте в землю, а яму и все траншеи – засыпьте.

Молниеотвод – конструкция, выполненная из металла. А металл крайне плохо переносит агрессивное воздействие окружающей среды. Чтобы ваш громоотвод не покрылся ржавчиной и не потерял своих свойств, нужно регулярно проводить осмотр и проверку системы.

Изначально на этапе монтажа все болтовые соединения нужно заизолировать и защитить от коррозии специальным составом. Повторять эту процедуру следует ежегодно. Сварные соединения нужно покрыть краской для защиты.

Проверяйте систему по всей длине

Весной, до начала сезона грозовых дождей, желательно провести визуальный осмотр всего контура, проверить контакты, при необходимости, зачистить их от окиси. Плохой контакт в контуре громоотвода очень опасен и может вызвать размыкание системы или возгорание.

Подземную часть молниезащиты тоже следует контролировать. Делать это можно не ежегодно, но не реже одного раза в три года. Заземлитель и токоотвод откапываются и проверяются на предмет повреждений и коррозионных разрушений. Иногда ржавчина так «съедает» металл, что некоторые элементы заземлителя приходится менять.

Важно понимать, что лучше не установить защиту вообще, чем сделать это неграмотно. Когда речь заходит о таком высоком напряжении и силе тока, любая ошибка может стать фатальной. Если вы не уверены в своих силах и сомневаетесь, что сможете установить громоотвод в частном доме своими руками, лучше не рискуйте, а обратитесь за помощью к профессионалам.

Схема громоотвода в частном доме для установки на крышу своими руками

Громоотвод в частном доме – это вещь необходимая, но далеко не все знают, как оно работает и для чего вообще нужно. Само название громоотвод в корне неверное, так как гром – это звук.

А зачем его отводить? Это невозможно, да и лишено всякого смысла, а вот молния и молниеотвод – другое дело. Природное явление может представлять реальную угрозу для жилых домов, но так как все привыкли говорить именно о громоотводе, будем пользоваться и этим «термином» тоже.

Система молниеотвода, смонтированная на коньке крыши Вернуться к оглавлению

Содержание материала

Молниезащита дома – как она устроена и работает

Молниеотвод – это металлический шпиль, устанавливаемый на самую высокую точку здания в вертикальном положении или рядом с ним на отдельно стоящей мачте, которая будет выше крыши дома.

Его задача – защищать здание от удара молнии. Штырь по системе металлических проводников, проходящий по кровле и фасаду строения подсоединен к металлическому контуру, который закопан в землю.

Тросовая молниезащита частного дома подключена к контуру заземления

Многие не знакомы с тем, как работает громоотвод. Мыслится это так – при ударе молнии в здание, она будет притянута к шпилю. Заряд стечет по проводнику в землю, где благополучно рассеется.

Если молния попадет в громоотвод, именно так и произойдет, но действует это устройство совершенно иначе – его задача не отводить удары, а не давать им случаться вообще. Как это работает? Приготовьтесь погрузиться в мир теоретической и экспериментальной физики – вперед!

Принцип работы громоотвода для частного дома

Объяснение очень простое:

• Во время дождя начинают образовываться грозовые облака, в которых разделяются разряды. То есть, мельчайшие капли воды, из которых они состоят, получают положительные и отрицательные заряды, причем последние скапливаются в основном в нижней части кучевого облака.

Так выглядит кучевое облако

• Под заряженным облаком на земле, зданиях и других объектах начинают индуцироваться и скапливаться положительные заряды.

Расположение зарядов и причины образования разрядов молнии

• По мере накопления зарядов, между облаком и земной поверхностью увеличивается напряженность электрического поля. Максимальная разница потенциалов достигает нескольких миллионов Вольт. Эта разница и служит причиной образования молнии – атмосфера выступает проводником, через который напряжение разряжается, ослабляясь.
• При образовании молнии первым возникает ступенчатый лидер.

Схема появления молнии – все начинается со ступенчатого лидера

• Лидер — это слабосветящийся разряд, движущийся по направлению к земле от облака. Его скорость в атмосфере достигает 50 000 км/сек. Проводник – это воздух, неоднородный по своей структуре. Молния выбирает путь наименьшего сопротивления до точки, к которой устремилась. Под неоднородностью понимается наличие мест с большим количеством заряженных частиц, с повышенной электропроводностью.
• По мере приближения к поверхности земли лидер «выбирает» те места для удара, где накоплено больше всего положительных индуцированных зарядов.
• В момент соприкосновения все отрицательные заряды, которые находятся в ионизированном канале начинают стекать в землю – первыми проходят заряды из самого канала, а потом заряды из облака, то есть разряд идёт снизу-вверх.

Молния бьет в дерево, так как на нем скопилось больше положительных зарядов

Все знают, что молния выбирает для удара самые высокие объекты, например, дома, деревья, вышки или мачты. Однако это не закон – здесь прослеживается влияние других факторов. Многое зависит от электропроводности материала. Простой пример – в деревьях течет сок. Будучи водой с примесями, он хорошо проводит электричество. Индуцированные в земле заряды перетекают к его вершине, притягиваясь к отрицательным зарядам облака. Получается, что расстояние до облака сокращается, и ступенчатому лидеру проще ударить в это место.

Так произойдет, если дерево стоит одно в округе, но когда объектов много, все может сложиться иначе.

Совет! Напоминаем, что прятаться во время грозы под высокими деревьями на открытой местности опасно. Велика вероятность попадания в него молнии.

Заряд молнии через дерево проходит в землю и рассеивается

Описанное перетекание зарядов происходит и по зданиям и другим конструкциям. Когда объектов много, их высота перестает иметь значение. Молния предпочтет объект с большей электропроводностью, даже если он будет ниже. Это полностью объясняет поведение этого природного явления.

Иногда случается так, что молния не трогает высокого здания, а бьет в какую-нибудь будку, находящуюся поблизости. Причина кроется в том, что здесь зарядов накоплено больше. Произойти это может из-за водоносного слоя, находящегося в этой точке, а вода, как хороший проводник, будет накапливать много индуцированных зарядов.

Поведение молнии можно предугадать

Очень часто можно видеть пораженные молнией деревья в руслах рек, а, как известно, реки текут по самым низинным местам рельефа. Все это происходит по той же причине. Поэтому от рек и водоемов во время грозы тоже лучше держаться подальше.

Как работает молниеотвод

Теперь давайте разбираться с тем, как молниеотводу удается уберегать дома от попадания молнии.

1. Итак, в земле возникает множество индуцированных зарядов, которые перетекают вверх по предметам. Особенно сильно это будет проявляться на заостренных объектах, как шпиль громоотвода.
2. Казалось бы, заряды накопятся на мачте и молния в нее ударит, но так не происходит, из-за того что на верхушке устройства возникает постоянно горящий коронарный разряд, через который положительные заряды из земли начинают стекать в направлении облака. Благодаря этому заряды не успевают накапливаться в достаточном количестве, а так как поблизости наверняка найдутся более заряженные объекты, молния предпочтет для удара их.
3. В результате вероятность попадания молнии в громоотвод падает почти до нуля – такое случается, но крайне редко. Даже в Эйфелеву башню бывает да и попадет разряд.

Молния попала в Эйфелеву башню

Как видите, все предельно просто и понятно. Не нужно быть физиком, чтобы понимать причину природных явлений. В общем, на вопрос, нужен ли громоотвод в частном доме, мы ответили. Теперь давайте разбираться с тем, как его смонтировать.

Вернуться к оглавлению

Как установить громоотвод в частном доме своими руками

Разновидностей молниеотводов придумано огромное количество – есть много самодельных разработок, которые просты и не очень по строению и обходятся владельцам практически бесплатно, есть и готовые решения, приобретаемые в магазине. Конечно, последние обеспечивают лучшую защиту, так как расчет конструкции производится профессионалами. При этом решение от производителя проще смонтировать – система является модульной, она надежно закреплена и выглядит очень аккуратно.

Громоотвод из алюминиевого стержня диаметром 8 мм

Наш портал рекомендует использовать только проверенную защиту от молнии по указанным выше причинам.

Лучшие производители

Производителей систем грозозащиты на рынке представлено много. Так как с таким вопросом люди сталкиваются крайне редко, то и названия компаний им говорят мало о чем. Представляем вниманию читателя список фирм, продукция которых ценится в России и остальном мире.

В чем может быть разница по качеству подобных статических систем, спросите вы? Прежде всего, речь идет о толщине металла, надежности креплений, о толщине слоя цинкового покрытия, если проводники используются стальные. Особенно важно последнее, так как при истончении покрытия металл быстро ржавеет. Купить можно продукцию и других производителей, но читайте предварительно отзывы в интернете.

Комплект заводской молниезащиты

Модели громоотводов существуют самые разные, но общее назначение деталей у них похожее. Проектирование системы осуществляют до покупки. Собирается она из следующих деталей.

Детали, фото:	Описание:
Токоотвод	Железный стержень, который и формирует основную часть системы громоотвода. Его диаметр составляет 8 мм, крепится он к разным поверхностям через специальные кронштейны. Процесс установки разберем дальше.
Коньковый держатель	Токоотвод необходимо пропустить через всю крышу по самой высокой ее части, коей является конек. Для монтажа используются скругленные и треугольные коньковые держатель, которые подбираются под форму конька.
Молниеприемный стержень	Это тот самый штырь, на конце которого горит коронный разряд. Монтируется он в самую высокую точку крыши. Габариты у этой детали бывают разные. Иногда их делают в виде больших мачт.
Основание молниеприемника	В некоторых системах молниеприемник монтируется на бетонное основание. В других моделях он крепится при помощи металлических кронштейнов прямиком к стенам дымоходов и вентиляционных шахт.
Зажим прута на штыре	Этот соединитель используется для подключения штыря к токоотводу.
Зажим «прут-прут»	Эта деталь похожа чем-то на предыдущую, но используется она для соединения двух концов прутов.
Держатель на водосток	Для фиксации токоотвода на водостоках применяются вот такие держатели.
Контрольно-измерительный колодец грунтовой	Эта полимерная коробка вкапывается в землю. В нее заходит токоотвод и соединяется со штырем заземления. При необходимости ревизии, в колодец остается удобный доступ.
Штырь заземления токоотвода и фурнитура для него	Заземление требуется хорошо заглубить (как сделать заземление можете узнать из статьи на нашем сайте). Для этого используется составной штырь, который может быть забивным или винтовым. При сборке детали используется заостренный наконечник, облегчающий вход в грунт, стержни с резьбой на концах, соединительная резьбовая муфта и боек, через который можно наносить удары кувалдой без риска повредить резьбу, или вставлять его в перфоратор.
Смазка электроповодащая	Используется для защиты соединений и улучшения их токопроводящих свойств.

Так же в список можно добавить кровельные и стеновые кронштейны, через которые токоотвод монтируется на соответствующие поверхности.

Молниезащита частного дома своими руками — чем устанавливать громоотвод

Подобные системы хороши тем, что для установки не требуется специализированного инструмента – применяется то, что есть в доме у каждого хорошего хозяина, а именно:

• Перфоратор для бурения монтажных отверстий
• Гаечные ключи для заворачивания болтовых соединений.
• Большой молоток или кувалда для забивания штыря заземления в грунт.
• Кисточка для нанесения смазки на соединения.
• Лопата и лом для копки траншеи под токоотвод и контрольно-измерительный колодец.

Схема громоотвода в частном доме – порядок сборки

Теперь давайте рассмотрим пошаговый порядок действий при монтаже громоотвода. В качестве примера разберем комплект оборудования от компании «DEHN+SOHNE».

1. Двускатную кровлю без надстроек проще всего выполнить при помощи круглого токоотвода. Сделан он может быть из алюминия или оцинкованной стали.
2. Первым делом монтируются коньковые держатели. Эти детали состоят из двух скругленных скоб и винтового зажима. Они могут раздвигаться и регулироваться под размер конкретного конька.

Громоотвод для дачного дома своими руками — установка конькового держателя

3. На держателях вкручиваются кронштейны с защелками, в которые впоследствии будет вставляться токоотвод. Детали нужно расставлять по всему коньку с шагом 100 см. Это позволит пруту не провисать под собственным весом.
4. Затем устанавливаются кровельные держатели, имеющие штампованную часть для загиба. Крепятся они на саморезы прямо к обрешетке, находящейся под кровельным материалом. Перед установкой кровля частично разбирается. Проще всего провести такие манипуляции с черепицей, тот же профнастил придется откручивать целым листом. Шаг расстановки этих держателей также составляет 100 см. Их пускают по одному из краев здания.

Молниезащита частного дома с крышей из металлочерепицы

5. По намеченной линии монтируются и стеновые держатели. Они представляют отдельный кронштейн, который крепится при помощи пластикового дюбеля и винта. В такой работе уже понадобится перфоратор. Шаг между деталями не меняется.

Установка стенового кронштейна

6. В коньковые держатели монтируется токоотвод. Для этого достаточно откинуть все защелки, установить круглый проводник, и защелкнуть фиксаторы обратно. Края прута необходимо сделать длиннее крыши примерно на 15 см с каждой стороны. После установки они загибаются под углом 45 градусов вверх. Это позволит увеличить зону охвата защиты.

Токоотвод установлен в держатели, его концы загнуты вверх

7. Затем аналогичным способом монтируется стеновая и кровельная части токоотвода. Прут повторяет форму строения и нигде его не касается. При прохождении водостока ставится специальный держатель для этого места.

Крепление токоотвода к водостоку

8. Присоединение токоотвода к молниеприемнику осуществляется при помощи клеммы типа MV. Чтобы соединение было надежным винты затягиваются с усилием 25 Ньютон метров.
9. Путей можно сделать несколько. Растекание тока молнии по разветвленной сети приводит к снижению электромагнитного поля внутри защищаемого объема. Так работает экранирующий эффект.

Перпендикулярное соединение прутов через зажим

10. Особое внимание следует уделить узлу соединения токоотвода и контура заземления. Чтобы была возможность нормально измерять сопротивления проводников, это соединение делается разъемным – при помощи кольцевой клеммы с двумя болтами. В качестве контура заземления могут быть использованы металлические стержни арматуры фундамента – такое решение реализуемо на этапе строительства дома. Отдельные пруты арматуры при этом соединяются при помощи сварки. На выходе к ним присоединяется через специальные соединители металлические плоские полосы.

Соединение токоотвода с заземлением

11. Если на крыше имеются надстройки, например, каминная труба или антенна, то нужно побеспокоиться и об их защите. Для этого применяют стержневые молниеприемники, устанавливаемые вертикально. При помощи клемм и кронштейнов сооружается высокая конструкция, как показано на следующей картинке.

Стержневой молниеприемник соединен с металлической трубой, на которой закреплена антенна, что позволит эффективно снять разряд и с нее

Также можно молниеприемник закрепить на самой надстройке, если применить специальные кронштейны и изолированный токоотвод. Для соединения отдельных веток молниезащиты можно использовать токоотвод, так как к нему ранее был подсоединен металлический кронштейн.

Вернуться к оглавлению

Видео инструкция по монтажу молниезащиты промышленного и жилого здания

Вернуться к оглавлению

Заключение

На этом, собственно, монтаж завершается, если не считать процесса установки штыря заземления. Мы же с вами прощаемся. Надеемся, статья вам понравилась и была полезной.

Нужен ли громоотвод в частном доме: устройство молниезащиты

Нечасто можно часто увидеть, как молния попадает в небольшие строения. Нужен ли громоотвод в частном доме, если угроза маловероятна? Конечно, если есть возможность, защиту лучше предусмотреть.

Громоотвод смонтирован на крыше Вернуться к оглавлению

Содержание материала

Последствия удара молнии

Молния – электрический разряд, возникающий между облаками или облаком и объектом, расположенным на земле. Она несет в себе заряд в миллионы вольт и представляет смертельную опасность как для человека и животных, так и для целых строений.

Молния – электрический ток, проходящий по воздуху

Удар молнии опасен не только для объекта, в который она попадает, но и для всех, кто находится рядом. Закономерный вопрос: «Зачем тогда громоотвод, если опасность остается?».

Вопреки стереотипам, задача громоотвода не в направлении заряда в землю, а в предотвращении удара.

Опасны удары молнии и в электрические сети (в подстанции, ЛЭП). В результате этого ток по проводам растекается по соседним домам, выводя из строя технику и являясь прямой опасностью для жизни человека в этот момент.

Важно! Частный дом, имеющий фундамент в грунте, электросети с заземлением и металлическую кровлю – привлекательная мишень для молнии. Особенно, если такой дом стоит особняком в стороне от прочих высоких построек.

О материалах для покрытия и утепления крыши дома читайте в статье.

Вернуться к оглавлению

Как ведет себя молния

Чтобы понять, нужен ли громоотвод на даче, надо взвесить вероятность, молния поразит конкретное строение, а не ближайшие дома и высокие деревья по соседству.

Удар молнии в дом, который выше остальных

Возникновения молнии:

1. Во время грозы происходит ионизация воздуха, что делает его более электропроводимым.
2. В кучевых облаках накапливаются статические заряды – положительные преимущественно в верхней части облака, а отрицательные в нижней.
3. На поверхности земли также происходит накопление положительных зарядов, которые стремятся вверх.
4. Когда на земле имеется высокий электропроводимый объект, например дерево, внутри которого течет сок, положительные заряды из земли начинают перетекать к его верхушке, там накапливаясь. Растет и напряжение.
5. Когда оно достигает пика, достаточного, чтобы пробить ионизированный воздух, происходит разряд, называемый ступенчатым лидером.

   Структура разряда молнии

6. Он устремляется вниз. Так как воздух ионизирован неоднородно, выбирается путь по его участкам, наиболее насыщенным зарядами электричества.
7. Молния достигает своей цели, после чего отрицательные заряды перетекают в землю.

Все вроде бы просто, но помимо высоты стоит учитывать и электропроводность объектов. Бывает, что при низкой высоте, строение может накопить больше зарядов, чем более высокое, а значит, молния притянется именно туда.

Важно! Притягивают молнию и водоносные слои, находящиеся в грунте. Чем они ближе к поверхности, и чем они объемнее, тем больше зарядов накапливают. Именно поэтому молнии часто бьют в русла рек, которые, как известно, протекают по наиболее низинным участкам рельефа.

Вот и получается, что даже при высокой плотности застройки и наличии поблизости более высоких строений нет никакой гарантии, что молния не ударит в конкретный дом. Поэтому стоит перестраховаться.

О молниезащите многоэтажных домов читайте в нашей статье.

Вернуться к оглавлению

Как работает молниезащита

Громоотвод на металлической крыше выполняют в виде возвышающегося шпиля и контура, повторяющего форму конька. Так вокруг строения создается область, вероятность удара в которую равна нулю.

Громоотвод в деревянном доме может спасти от серьезного пожара

Работает защита по следующему принципу.

Для чего нужна молниезащита – схема строения

Молниеотвод состоит из трех основных частей:

1. Молниеприемник – шпили на крыше и токоотвод, идущий параллельно коньку с загнутыми кверху концами.
2. Токоотвод, идущий по кровле и стенам дома.
3. Контур заземления (о подключении заземления в частном доме читайте в статье).

В начале грозы положительные заряды по описанному пути текут к макушке шпиля, на вершине которого начинает гореть постоянный коронный разряд. По нему положительно заряженный частицы начинают утекать в воздух, благодаря чему они не могут накопиться на крыше дома, а значит, молния в это место притянута быть не может.

Важно! Главное правило, шпиль должен быть выше всех надстроек на крыше. Тогда защита будет покрывать и дом, и прилегающую территорию.

Вернуться к оглавлению

Видео: монтаж громоотвода в частном доме

Вернуться к оглавлению

Нужна ли лицензия на установку молниезащиты

Сложный вопрос, который задают пользователи интернета. Документа, указывающего на необходимость получения такого разрешения нет. Поэтому достаточно просто соблюдать требования нормативных документов.

Если у кого-то есть сомнения, стоит обратиться с официальным запросом в Ростехнадзор.

Молниезащита частного дома, громоотвод своими руками

Из школьного курса физики известно, что молния – это огромной величины электрический разряд, который в себе несет большую тепловую энергию. Последствия от удара молнии могут быть катастрофическими, поэтому во все времена человечество старалось создать устройства и приборы, которые бы защищали их от этой природной напасти. В современном мире молниезащита частного дома – это совокупность конструктивных особенностей здания и специальных устройств, предназначенных для отвода электричества в землю. Последний носит название молниеотвод, как работает он, какие к нему предъявляются требования?

Виды молниезащиты

Молниезащита дома делится на две категории: внутренняя и внешняя. Цель первой – это защитить от молнии, грозовой разряд которой попал не в сам дом. К примеру, он может попасть в линию электропередач, которая соединяется с внутренней электрической разводкой дома. В этом случае во внутренней электропроводке возникают высокие перенапряжения. Следствие – выход из строя большей части бытовой техники. Во всяком случае, той, которая в это время была включена в розетки. Могут прогореть провода, произойдет замыкание, наихудший вариант – пожар, если проводка была проведена по деревянным перекрытиям или дом был деревянным.

Решить данную проблему можно, установив в электрическую сеть специальные приборы, которые защитят ее от импульсных перенапряжений. К примеру, ограничители перенапряжения, всякого рода разрядники, УЗИП (устройство защиты от импульсного перенапряжения). Все приборы устанавливаются в распределительный щит дома.

Внешняя защита

Внешняя молниезащита – это молниеотвод, который состоит из трех основных элементов:

• молниеприемник;
• токоотвод;
• контур заземления.

Основное требование ко всем трем элементам – надежное соединение их между собой. В зависимости от кровельного материала необходимо использовать и разные типы защиты от молний. Их три: штыревая, тросовая и сетчатая.

Штыревая

Ее обычно использует, если крыша дома покрыта металлическим кровельным материалом. К примеру, металлочерепицей, профнастилом или жестью. Для этого нужно установить на крыше металлический штырь, который будет возвышаться над коньком кровли дома, приблизительно на 1-2 м выше. Это и будет молниеприемник. Сделать его можно из металлического прутка диаметром 8-12 мм, можно использовать для этого и стальную полосу толщиною 4-5 мм и шириною 25-35 мм.

Такой молниеотвод может отводить электрические удары стихии вокруг дома с площадью, равной площади, где радиусом выступает высота молниеотвода. И чем выше устанавливается штырь, тем больше площадь, которую он защищает от ударов молний.

Отводящая способность молниеприемника основана не величине площади, которую он закрывает. Если учитывать, что вертикальная линия установки штыря – это высота равнобедренного треугольника, то основание этой фигуры будет два размера высоты. Получится, что на поверхности грунта может образоваться круг с радиусом, равным высоте установки штыря.

Тросовая

Для этого молниеотвода необходим трос, который натягивается по коньку кровли, и подвешивается он на высоте полметра над уровнем установки конька. Для этого лучше всего использовать трос из оцинкованных проволочек с общим минимальным сечением 5-7 мм. Данная защита от молний применяется, если крыша дома покрыта шифером.

Трос натягивают вдоль конька и крепят к деревянным стойкам, установленным по краям конькового бруса. Если крыша длинная, то стоек может быть больше, главное соблюсти небольшой провис троса. Сильный провис недопустим, потому что таким образом уменьшается расстояние от конька кровли до молниеприемника. А оно не должно быть меньше 1 м. Способ крепления разнообразный, здесь важна прочность установки. Можно крепление провести хомутами (металлическими или пластиковыми), если трос тонкий 5-8 мм, то можно его просто завязать и дополнительно обвязать проволокой.

Сетчатая

Это более сложная конструкция, которая устанавливается на кровли, покрытых черепицей. Сделать такой громоотвод своими руками непросто. Для этого используется стальная катанка сечением 6-8 мм, которая укладывается по всей поверхности скатов крыши в виде сетки с размерами ячеек 6х6 м и больше, все зависит от площади крыши. Все соединения – сварочные, крепление к крыше с помощью скоб.

Что касается токоотвода, то это линия, соединяющая молниеприемник с заземляющим контуром. Обычно для этого используют стальную катанку диаметром 6-8 мм. Здесь важно, чтобы токоотводящий элемент смог выдержать большую силу тока, которая нередко доходит до 200000 ампер. Если выбирается готовая защита, то ее токоотвод – это медная или алюминиевая проволока диаметром 6 мм.

Требования, предъявляемые к токоотводу.

1. Это должен быть самый короткий путь от молниеприемника до заземляющего контура.
2. Нельзя использовать при прокладке изгибы и заломы, которые станут в процессе отвода электричества местом появления искрового заряда, приводящему, как показывает практика, к воспламенениям.
3. Маршрут прокладки выбирается так, чтобы проволока не проходила вблизи окон и дверей.
4. Если производится устройство молниезащиты деревянного дома, то монтаж токоотвода производится на расстоянии 15-20 см от поверхностей деревянной конструкции. Для этого используются специальные скобы. Представляют они собой металлический зажим, основание которого сделано из жесткого и прочного пластика. Именно пластик ограждает токопроводящий элемент от соприкосновения с деревянными конструкциями дома. Крепится скоба на саморезы. Кстати, эти скобы используются и при сооружении сетчатого молниеприемника, где расстояние между ними 1,5-2,0 м.
5. Если защита зданий и сооружений от молний – это большая сетчатая конструкция, или длинный уложенный трос, или используются на крыше несколько штырей, то токоотводов должно быть тоже несколько, расстояние между которыми составляет 25 м (согласно СО 153-34.21.122-2003).
6. Катанка проводится по стенам строения, по фронтонам и острым выступам кровли. То есть, по тем участкам, в которые может ударить молния.

Контур заземления

Контур защиты от молний в частном доме проводится по той же схеме и конструкции, как и заземление электрических сетей.

• В одном метре от фундамента дома и в не менее пяти метрах от входной двери, дорожек, площадок выкапываются траншеи по форме равностороннего треугольника. Глубина траншей – 80 см, ширина – 60 см, длина 1,5-2 м.
• В углах треугольника вбиваются штыри из стального уголка размерами 50х50х5 мм. Глубина заглубления – 2-3 м. Уголки не должны забиваться в грунт полностью, высота свободного торчащего отрезка 20-30 см.
• Между собой штыри соединяются стальной полосой толщиною 4 мм, шириною 40 мм. Можно использовать для этих элементов те же уголки, что и для штырей.
• Этот заземляющий контур грозозащиты соединяется с токоотводом.

Внимание! Все соединительные стыки необходимо крепить электрической сваркой. Болтовые соединения не приветствуются, потому что в процессе эксплуатации молниеотвода дачного дома они могут ослабиться, проржаветь и ослабить проводящие способности всей конструкции.

Сборка своими руками

Перед тем как сделать громоотвод в частном доме, необходимо определиться, какой тип молниеотвода выбрать. Если это штыревой вариант, то сам штырь необходимо установить не на кровельный материал, а на обрешетку.

После чего своими руками прокладывается токоотводящий провод. Если длины купленного куска проволоки или катанки не хватило, то можно провести соединение двух отрезков при помощи алюминиевого или медного контакта, который используется в воздушных линиях электропередачи. Расстояние между скобами – 1,5-2,0 м.

Сооружается заземляющий контур, к которому крепится токоотвод. Перед сваркой все стыки элементов нужно зачистить до металлического блеска. Если используется готовая молниезащита частного строения, то применяются в качестве соединения специальные приспособления на болтовых соединениях из цветного металла.

Внимание! Оптимальный вариант, если контур заземления и молниезащиты расположить недалеко друг от друга и соединить их между собой катанкой или полосой. Этим нормы устройства молниезащиты не нарушаются, к тому же контур становится в два раза больше.

Устанавливая молниезащиту в собственном частном доме своими руками, необходимо понимать, что это элемент безопасности не только строения, но и людей, проживающих в нем. Поэтому не стоит проведение его монтажа откладывать в долгий ящик. Идеальное время для установки –возведение частного дома своими руками.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Lightning Rods — Lightning Rod

Молниеотводы были первоначально разработаны Бенджамином Франклином. Громоотвод очень прост — это заостренный металлический стержень, прикрепленный к крыше здания. Стержень может быть дюйм (2 см) в диаметре. Он подключается к огромному куску медного или алюминиевого провода диаметром около дюйма. Провод подключается к проводящей сетке , закопанной в земле поблизости.

Назначение громоотводов часто понимают неправильно. Многие считают, что громоотводы «притягивают» молнию.Лучше сказать, что молниеотводы обеспечивают путь с низким сопротивлением к земле , который может использоваться для проведения огромных электрических токов при возникновении ударов молнии. В случае удара молнии система пытается отвести опасный электрический ток от конструкции и безопасно заземлить. Система способна справляться с огромным электрическим током, связанным с ударом. Если удар коснется материала, который не является хорошим проводником, материал получит серьезные тепловые повреждения.Система громоотвода является отличным проводником и, таким образом, позволяет току течь на землю, не вызывая теплового повреждения.

Молния может « прыгнуть вокруг » при ударе. Этот «прыжок» связан с электрическим потенциалом поражаемой цели по отношению к потенциалу земли. Молния может ударить, а затем «искать» путь наименьшего сопротивления, прыгая к ближайшим объектам, которые обеспечивают лучший путь к земле. Если удар происходит рядом с системой громоотвода, система будет иметь путь с очень низким сопротивлением и затем может совершить «прыжок», отводя ток удара на землю, прежде чем он сможет нанести еще какой-либо ущерб.

Как видите, громоотвод предназначен не для привлечения молнии — он просто обеспечивает безопасный выбор для удара молнии. Это может показаться немного придирчивым, но это не так, если учесть, что громоотводы становятся актуальными только тогда, когда происходит удар или сразу после него. Независимо от того, присутствует ли система громоотвода или нет, удар все равно произойдет.

Если конструкция, которую вы пытаетесь защитить, находится на открытой плоской поверхности, вы часто создаете систему молниезащиты, в которой используется очень высокий громоотвод.Этот стержень должен быть выше конструкции. Если область окажется в сильном электрическом поле, высокий стержень может начать посылать положительные стримеры в попытке рассеять электрическое поле. Хотя не факт, что стержень всегда будет проводить разряд молнии в непосредственной близости, он имеет лучшую возможность, чем конструкция. Опять же, цель состоит в том, чтобы обеспечить путь с низким сопротивлением к земле в области, которая может получить удар. Эта возможность возникает из-за силы электрического поля, создаваемого грозовыми облаками.

Учебник по физике: Lightning

Пожалуй, самым известным и мощным проявлением электростатики в природе является гроза. Грозы неизбежны от внимания человечества. Их никогда не приглашали, никогда не планировали и никогда не оставляли незамеченными. Ярость удара молнии разбудит человека посреди ночи. Они отправляют детей вбегать в родительские спальни, требуя уверенности в том, что все будет в безопасности. Ярость удара молнии способна прервать полуденные разговоры и дела.Они являются частой причиной отмены игр с мячом и прогулок в гольф. Дети и взрослые одинаково толпятся у окон, чтобы наблюдать за появлением молний в небе, трепещущие перед мощью статических разрядов. Действительно, гроза — это самое яркое проявление электростатики в природе.

В этой части Урока 4 мы обсудим два вопроса:

• Какова причина и механизм поражения молнией?
• Как громоотводы служат для защиты зданий от разрушительного воздействия удара молнии?

Накопление статического заряда в облаках

Научное сообщество давно размышляет о причинах ударов молнии.Даже сегодня это предмет многочисленных научных исследований и теоретизирования. Детали того, как облако становится статически заряженным, не совсем понятны (на момент написания этой статьи). Тем не менее, есть несколько теорий, которые имеют большой смысл и демонстрируют многие концепции, ранее обсуждавшиеся в этом разделе Физического класса.

Предвестником любого удара молнии является поляризация положительных и отрицательных зарядов внутри грозового облака. Известно, что вершины грозовых облаков приобретают избыток положительного заряда, а низы грозовых облаков приобретают избыток отрицательного заряда.Два механизма кажутся важными для процесса поляризации. Один из механизмов включает разделение заряда посредством процесса, который напоминает зарядку трением. Облака, как известно, содержат бесчисленные миллионы взвешенных капель воды и частиц льда, которые движутся и кружатся в турбулентном режиме. Дополнительная вода из земли испаряется, поднимается вверх и образует скопления капель по мере приближения к облаку. Эта поднимающаяся вверх влага сталкивается с каплями воды в облаках. При столкновении электроны отрываются от поднимающихся капель, вызывая отделение отрицательных электронов от положительно заряженной капли воды или кластера капель.

Второй механизм, который способствует поляризации грозового облака, связан с процессом замораживания. Повышение влажности сопровождается более низкими температурами на больших высотах. Эти более низкие температуры вызывают замерзание скопления капель воды. Замороженные частицы имеют тенденцию к более плотному скоплению вместе и образуют центральные области скопления капель. Замороженная часть скопления поднимающейся влаги становится отрицательно заряженной, а внешние капли приобретают положительный заряд.Воздушные потоки внутри облаков могут оторвать внешние части скоплений и унести их вверх, к вершине облаков. Замороженная часть капель с их отрицательным зарядом имеет тенденцию тяготеть к нижней части грозовых облаков. Таким образом, облака становятся еще более поляризованными.

Считается, что эти два механизма являются основными причинами поляризации грозовых облаков. В конце концов, грозовое облако становится поляризованным: положительные заряды переносятся в верхние части облаков, а отрицательные части тяготеют к нижней части облаков.Не менее важное влияние на поверхность Земли оказывает поляризация облаков. Электрическое поле облака распространяется через окружающее его пространство и вызывает движение электронов на Земле. Электроны на внешней поверхности Земли отталкиваются нижней поверхностью отрицательно заряженного облака. Это создает противоположный заряд на поверхности Земли. Здания, деревья и даже люди могут испытывать накопление статического заряда, поскольку электроны отталкиваются дном облака. С облаком, поляризованным на противоположности, и с положительным зарядом, индуцированным на поверхности Земли, все готово для второго акта драмы удара молнии.

Механика удара молнии

По мере увеличения накопления статического заряда в грозовом облаке электрическое поле, окружающее облако, становится сильнее. Обычно воздух, окружающий облако, был бы достаточно хорошим изолятором, чтобы предотвратить разряд электронов на Землю. Тем не менее, сильные электрические поля, окружающие облако, способны ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим.Ионизация заключается в отрыве электронов от внешних оболочек молекул газа. Таким образом, молекулы газа, из которых состоит воздух, превращаются в суп из положительных ионов и свободных электронов. Изолирующий воздух превращается в проводящую плазму . Способность электрических полей грозового облака преобразовывать воздух в проводник делает возможной передачу заряда (в виде молнии) от облака к земле (или даже к другим облакам).

Удар молнии начинается с разработки ступенчатого лидера .Избыточные электроны на дне облака начинают путешествие через проводящий воздух к земле со скоростью до 60 миль в секунду. Эти электроны движутся зигзагообразными путями к земле, разветвляясь в разных местах. Переменные, которые влияют на детали фактического пути, малоизвестны. Считается, что присутствие примесей или частиц пыли в различных частях воздуха может создавать области между облаками и землей, которые обладают большей проводимостью, чем другие области. По мере роста ступенчатого лидера он может освещаться пурпурным свечением, характерным для молекул ионизированного воздуха.Тем не менее, лидер — это не настоящий удар молнии; он просто обеспечивает дорогу между облаком и Землей, по которой в конечном итоге будет перемещаться молния.

Когда электроны ступенчатого лидера приближаются к Земле, происходит дополнительное отталкивание электронов вниз от поверхности Земли. Количество положительного заряда на поверхности Земли становится еще больше. Этот заряд начинает мигрировать вверх через здания, деревья и людей в воздух.Этот восходящий восходящий положительный заряд — известный как стример — приближается к ступенчатому лидеру в воздухе над поверхностью Земли. Лента может встретиться с лидером на высоте, эквивалентной длине футбольного поля. После установления контакта между косой и лидером намечается полный проводящий путь и начинается молния. Точка контакта между наземным зарядом и облачным зарядом быстро поднимается вверх со скоростью до 50 000 миль в секунду. Целый миллиард триллионов электронов могут пройти этот путь менее чем за миллисекунду.За этим начальным ударом следует несколько вторичных ударов или скачков заряда в быстрой последовательности. Эти вторичные выбросы настолько близко разнесены друг от друга во времени, что могут выглядеть как один удар. Огромный и быстрый поток заряда по этому пути между облаком и Землей нагревает окружающий воздух, заставляя его сильно расширяться. Расширение воздуха создает ударную волну, которую мы наблюдаем как гром.

Молниеотводы и другие средства защиты

Высокие здания, фермерские дома и другие строения, восприимчивые к ударам молнии, часто оснащены громоотводами .Крепление заземленного громоотвода к зданию — это защитная мера, которая предпринимается для защиты здания в случае удара молнии. Первоначально концепция громоотвода была разработана Беном Франклином. Франклин предположил, что молниеотводы должны состоять из заостренного металлического столба, который поднимается вверх над зданием, которое он предназначен для защиты. Франклин предположил, что громоотвод защищает здание одним из двух способов. Во-первых, стержень служит для предотвращения разряда молнии заряженным облаком.Во-вторых, громоотвод служит для безопасного отвода молнии на землю в том случае, если облако действительно разряжает свою молнию с помощью болта. Теории Франклина о работе громоотводов существуют уже несколько столетий. И только в последние десятилетия научные исследования предоставили доказательства, подтверждающие, как они действуют для защиты зданий от повреждений молнией.

Первую из двух предложенных Франклином теорий часто называют теорией рассеяния молнии .Согласно теории, использование громоотвода в здании защищает здание, предотвращая удар молнии. Идея основана на том принципе, что напряженность электрического поля вокруг заостренного объекта велика. Сильные электрические поля, окружающие заостренный предмет, служат для ионизации окружающего воздуха, тем самым повышая его проводящую способность. Теория диссипации утверждает, что по мере приближения грозового облака между статически заряженным облаком и громоотводом устанавливается проводящий путь.Согласно теории, статические заряды постепенно перемещаются по этому пути к земле, что снижает вероятность внезапного и взрывного разряда. Сторонники теории рассеяния молнии утверждают, что основная роль громоотвода — разрядить облако в течение более длительного периода времени, тем самым предотвращая чрезмерное накопление заряда, характерное для удара молнии.

Вторая из предложенных Франклином теорий о работе громоотвода лежит в основе теории отклонения молнии .Теория отвода молнии утверждает, что молниеотвод защищает здание, обеспечивая проводящий путь заряда к Земле. Громоотвод обычно прикрепляют толстым медным кабелем к заземляющему стержню, который закапывают в землю внизу. Внезапный разряд из облака будет направлен к поднятому громоотводу, но безопасно направлен на Землю, что предотвратит повреждение здания. Молниеотвод, присоединенный к нему кабель и заземляющий столб обеспечивают путь с низким сопротивлением от области над зданием к земле под ним.Отводя заряд через систему молниезащиты, здание избавляется от повреждений, связанных с прохождением через него большого количества электрического заряда.

Исследователи молний в настоящее время в целом убеждены, что теория рассеяния молнии дает неточную модель того, как работают громоотводы. Действительно, кончик громоотвода способен ионизировать окружающий воздух и делать его более проводящим. Однако этот эффект распространяется только на несколько метров над кончиком громоотвода.Несколько метров повышенной проводимости над кончиком стержня не способны разряжать большое облако, простирающееся на несколько километров. К сожалению, в настоящее время нет научно проверенных методов предотвращения молний. Более того, недавние полевые исследования показали, что кончик молниеотвода не нужно резко заострять, как предложил Бен Франклин. Было обнаружено, что громоотводы с тупым концом более восприимчивы к ударам молнии и, таким образом, обеспечивают более вероятный путь разряда заряженного облака.При установке молниеотвода на здание в качестве меры молниезащиты обязательно, чтобы стержень был приподнят над зданием и соединен проводом с низким сопротивлением с землей.

Проверьте свое понимание

Используйте свое понимание, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

1. ИСТИНА или ЛОЖЬ:

Наличие громоотводов на крышах зданий не позволяет облаку со статическим зарядом передать свой заряд в здание.

2. ИСТИНА или ЛОЖЬ:

Если вы поместите громоотвод на крышу своего дома, но не заземлите его, то ваш дом все равно будет в безопасности в маловероятном случае удара молнии.

Громоотвод: кто его изобрел и как работает

Он привязал металлический ключ к своим воздушным змеям и продолжал запускать их в штормовые дни, пока 15 июня 1752 года ему не удалось захватить еще один болт.Электричество шло по струне воздушного змея, пока не достигло ключа. Так он продемонстрировал, что можно притягивать молнии к металлическим конструкциям, тем самым уберегая другие элементы от ударов.

Год спустя, в 1753 году, начали устанавливать первые громоотводы. Металлические стержни от пяти до десяти метров длиной с медным или платиновым наконечником (материалы с высокой электропроводностью). Их постепенная установка на крышах в Соединенных Штатах (а позже и во всем мире) помогла спасти бесчисленное количество жизней и предотвратить пожары.

Как только молния попала в ловушку, металлический стержень продолжился в форме проводящей линии . Эта линия была сделана из металлических стержней или медной проволоки. В любом случае их функция — подводить электричество к земле. Диссипатор , который является не чем иным, как продолжением этой линии, был размещен под землей. Там электричество молнии разбавляется и поглощается, никому не причиняя вреда.

Эволюция оригинальной молнии: Никола Тесла

С тех пор, как Франклин придумал свою великую идею, шел дождь (и гремел).Тем не менее, почти 300 лет спустя во всем мире есть много громоотводов, которые продолжают использоваться именно так, как он их разработал. Металлический стержень с медным наконечником, проводящая линия также имеет медь и подземный рассеиватель.

Однако эта схема претерпела важные изменения. В 1918 году Никола Тесла , первооткрыватель переменного тока заметно усовершенствовали изобретение. Он понял, что кончик громоотвода ионизирует воздух и по этой причине притягивает молнию.Однако в то же время он преобразовал циркулирующий воздух в проводник, что могло вызвать неконтролируемые повреждения. Так был основан громоотвод с точкой сбора и широким основанием , который был намного безопаснее оригинала.

Позже сочетание новых материалов и новых технологий сделало громоотвод еще более изощренным, особенно в двух направлениях:

• Деионизирующие молниеотводы с электростатическим зарядом: , которые предназначены для устранения электрических полей в конструкциях, тем самым предотвращая образование на них молнии.Сегодня большинство специалистов считают, что не доказали его эффективность.
• Молниеотводы с разрядным устройством : они измеряют электростатические заряды облаков, чтобы предсказать, когда будет произведена молния. Когда они его обнаруживают, они запускают вверх электромагнитный импульс, который служит для захвата болта на расстоянии. Таким образом уменьшаются возможные повреждения болта при падении на молниеотводы.

Интересные факты и анекдоты про молнии и громоотводы

• Краны не защищены от молнии: принцип действия громоотвода основан на сочетании отрицательного электрического заряда шторма с положительным электрическим зарядом земли.Молния притягивается металлическими проводниками. Это также относится к металлическим конструкциям, таким как краны, которые становятся огромным коллектором молнии.
• Эйфелева башня была спроектирована как гигантский громоотвод: на самом деле она была спроектирована как лаборатория для всех видов научных исследований, но особенно для проверки теорий об электричестве и метеорологии. Этот громоотвод высотой более 325 метров получает в среднем 5 ударов молнии в год. В 1902 году впервые фотограф М.Ж. Лоппе увековечил момент, когда буря стала эмблемой Парижа.

Шепчущие грозу: История громоотводов

Но не без сопротивления со стороны некоторых кругов, включая духовенство. Фактически, преподобный Томас Принс, пастор Бостонской церкви «Старый юг», утверждал, что землетрясение на мысе Энн 1755 года могло быть связано с повсеместным размещением громоотводов в Новой Англии, особенно в Бостоне. Землетрясение, произошедшее на побережье нынешнего штата Массачусетс, как предполагал преподобный Принц, не было случайностью, учитывая неразумные попытки человека отклонить руку Бога.

Сегодня молниеотводы Франклина известны под множеством названий: молниеотводы, наконечники, молниеотводы или устройства защиты от удара. На мой взгляд, это звучит так, как будто если молния ударяет по стержням, опасность предотвращается. Вместо этого стержни, обычно диаметром в полдюйма, подключаются к металлическому кабелю, скрытому внутри здания или конструкции. Диаметр стержня и троса зависит от высоты здания и типа металла.Как правило, чем выше здание, тем тяжелее стержни и тросы. Независимо от размера, кабели спускаются на Землю, где они закрепляются. Заземленный, громоотвод рассеивает энергию удара молнии.

Без этой, казалось бы, простой системы повреждение конструкции может варьироваться от незначительного повреждения до полной потери. Паркер М. Уиллард-младший видел именно это. «Мы видим большой ущерб от непрямых ударов, проникающих через инженерные сети», — говорит он. «Средний размер страхового возмещения составляет 7 400 долларов, а я видел, как некоторые из них превышают 700 000 долларов.

Уиллард является совладельцем Boston Lightning Rod Company, вместе со своим отцом, прапрадедом Паркера М. Уилларда-старшего, Генри Уиллардом, основал компанию, базирующуюся в Дедхэме. Массачусетс, 144 года назад. 40-летний Уиллард-младший начал работать в Boston Lightning Rod, когда ему было 16. По словам Уилларда, производство осветительных стержней ориентировано на семью. На самом деле, из нескольких поколений. «Мы — одна из старейших [компаний, производящих громоотводы] в Соединенных Штатах, — говорит он мне.«Нет ничего необычного в том, чтобы пойти на торговые семинары и познакомиться со следующим поколением. Есть много семейств молниезащиты ».

Когда дело доходит до молнии и ее огромной энергии, по словам Уилларда, основной вывод заключается в том, что осветительные стержни при правильной установке обеспечивают эффективный путь к земле для передачи электроэнергии, тем самым уменьшая или избегая повреждений зданий. Особенно, когда в установку добавлена ​​защита от перенапряжения для входящих телекоммуникаций, электрических линий и Интернета.

«Часто люди ставят молниеотводы на свой дом или офис и думают, что они защищены, но конструкция может нанести непрямой удар по линии электропередачи или трансформатору за пределами здания, и громоотвод беззащитен. такой удар », — говорит Уиллард. Вот почему защита от перенапряжения для телекоммуникаций и кабелей стала все большей и большей частью его бизнеса: «Двадцать лет назад у людей были телефон, телевизор и электрическая линия. Теперь у них есть электроника высокого класса, которая очень восприимчива к любому виду скачков напряжения.Система громоотвода защищает от прямого удара. Защита от перенапряжения защищает от непрямого удара ».

электричество — Работающий молниеотвод

электричество — Работающий громоотвод — Обмен физическими стеками

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 176 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

2. 0
3. +0
6. Авторизоваться Зарегистрироваться

Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 6 лет назад

Просмотрено 26к раз

$ \ begingroup $

Во время грозы заряды накапливаются в облаках, пока не создается поле, превышающее электрическую прочность воздуха.Поскольку теперь существует разность потенциалов между землей (0 Вольт) и облаками, электрический ток течет через теперь проводящий воздух. Если есть здание, оно является проводящим и, следовательно, имеет тот же потенциал, что и земля, как и его молниеотвод. Итак, когда существует разность потенциалов между облаками, молниеотводом и зданием и тем, и другим, почему ток течет только через первые? Мой учитель сказал, что это потому, что молниеотвод находится ближе к облакам, поэтому сопротивление проводящей среды воздуха (которое пропорционально длине) меньше, ток, протекающий через проводник, больше, поэтому он проводит большую часть заряда. .Но проводник не намного ближе к облаку по сравнению со зданием — он лишь немного выше. Кроме того, заряды в облаке, я думаю, слишком велики, чтобы их быстро отводил только проводник, поэтому здания не осталось их для проведения — я думаю, заряды (если бы это было реальное объяснение) протекали через оба одновременно и не ждать, пока дирижер уведет большинство. Что такое работа молниеотвода?

Qmechanic ♦

148k2828 золотых знаков355355 серебряных знаков17571757 бронзовых знаков

Создан 05 мая 2015, 16:29.

ЧарльзЧарльз

41711 золотой знак44 серебряных знака1515 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ 1 $ \ begingroup $

Громоотвод обеспечивает путь с очень низким сопротивлением между верхом стержня молниеотвода через значительную полосу металла до земли, так что ток в результате удара молнии не проходит через здание, к которому он прикреплен.

Однако это не конец истории, поскольку электрическая длина стержня молниеотвода может считаться большей, чем его физическая длина.
Большое электрическое поле заставит воздух стать проводником, а электрическое поле вокруг острых предметов будет больше, чем там, где поверхность более плоская.
Вокруг вершины заостренного стержня молниеотвода наводятся заряды облаков выше.
Когда наведенный заряд достаточно велик, воздух вокруг точки молниеотвода становится проводящим, таким образом увеличивая эффективную длину проводящего пути молниеотвода.
Современные молниеотводы теперь изготавливаются со слегка закругленными точками, поскольку было обнаружено, что, хотя электрическое поле, создаваемое заряженной закругленной точкой, по сравнению с измененной острой точкой, меньше, область, в которой воздух является проводником, больше. Таким образом, воздух проходит на большее расстояние над стержнем молниеотвода.

Конечно, ионизация воздуха вокруг стержня молниеотвода увеличивает вероятность удара молнии в стержень, но считается более безопасным иметь стержень молниеотвода, чем просто допускать более случайный удар молнии.

Есть еще одно преимущество молниеотвода в том, что, делая воздух вокруг него проводником, он может способствовать разряду облаков без образования молнии и, таким образом, уменьшать вероятность удара молнии.

Создан 01 апр.

Фарчер

67.3k55 золотых знаков5555 серебряных знаков149149 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ $ \ begingroup $

Я посчитал.Как вы знаете, это связано с разным сопротивлением здания и проводника. то, что сказал ваш учитель, правда, но на самом деле неэффективно.

Создан 21 янв.

$ \ endgroup $ $ \ begingroup $

Сильно заряженные облака, заряженные высокой плотностью электронов на внешних слоях облаков (в ионизированном состоянии), индуцируют противоположный заряд вокруг молниеотвода, почти в равной степени противоположный потенциалу заряда в облаке.Это заставляет молнию притягиваться к накопившимся противоположным зарядам вокруг молниеотвода, что в некотором смысле создает виртуальный путь для молнии, чтобы отводить электрический заряд с высоким потенциалом вдоль проводника.

Создан 27 окт.

$ \ endgroup $ Высокоактивный вопрос .Заработайте 10 репутации, чтобы ответить на этот вопрос. Требование репутации помогает защитить этот вопрос от спама и отсутствия ответов. Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

электричества — Можно ли перегрузить громоотвод?

Да, это возможно. 2 = 28800 \ mathrm {kW} $$

Вау! Но удары молнии также действительно кратковременны.Большая забастовка переносит около 350 кулонов заряда. При работе в обратном направлении, если бы ток был постоянным 120 кА, то для передачи такого большого заряда потребовалось бы:

$$ \ frac {350 \ mathrm C} {120 \ mathrm {kA}} \ приблизительно 3 \ mathrm {ms} $$

Таким образом, вся эта мощность для этих 3 мс означает общую энергию:

$$ 28800 \ mathrm {кВт} \ cdot 3 \ mathrm {ms} = 84 \ mathrm {кДж} $$

Wolfram Alpha рассматривает это в перспективе как энергию, выделяемую при сжигании двух граммов бензина.

Теперь вы должны рассчитать теплоемкость нашего заземляющего стержня и выяснить, насколько горячее эта энергия сделает стержень, и определить, достаточно ли этого, чтобы расплавить его. Но просто благодаря интуиции и опыту я могу сказать вам, что с двумя граммами бензина вы можете сделать заземляющий стержень довольно горячим, но не расплавить его.

Конечно, есть все виды эффектов, которые мы не учитываем. Удары молнии настолько быстры, что мы должны учитывать индуктивность и тепловое сопротивление всего.Части системы заземления, по которым проходит большая часть тока (поверхность стержня), нагреваются быстрее всего. Но также индуктивность всей системы заземления помогает ограничить ток, распределяя его в течение более длительного времени (временно сохраняя энергию в поле индуктивности). А поскольку мощность пропорциональна квадрату тока, перемещение одного и того же количества заряда в течение более длительного периода времени означает значительно меньшее количество джоулева нагрева в проводниках.

Кроме того, у башни Sears нет только одного маленького стержня заземления.У него огромные стальные сваи, которые уходят глубже 8 футов и на много порядков массивнее.

Я сомневаюсь, что несколько ударов накапливаются, чтобы нанести урон. Даже во время сильного шторма время между ударами очень велико по сравнению с продолжительностью отдельных ударов. За все это время все, что стало горячим, успевает передать свое тепло менее горячим предметам поблизости. Кусочки в земле имеют всю Землю как теплоотвод. Куски над землей очень массивные.

Это может показаться нелогичным, ведь в конце концов, молния действительно мощная, не так ли? Я имею ввиду, он супер яркий и громкий.Но подумайте, — большая часть энергии удара идет на вспышку света, нагревая воздух и создавая гром. Хотя удар молнии действительно выделяет тонну энергии, большая часть ее расходуется на работу в воздухе и на электромагнитное излучение. Все, что нам нужно сделать, это обеспечить путь для тока, и для перемещения тока через металлический стержень требуется гораздо меньше энергии, чем через воздух. Таким образом, металлический стержень не должен поглощать большую часть энергии.

электромагнетизм — Как молния «знает», куда идти?

Статья в Википедии неплохая по этому поводу.

Для любого разряда в воздухе молекулы воздуха должны быть ионизированы. Эта ионизация происходит во время грозы из-за сильных статических электрических полей, переносимых облаками, которые создают «стримеры», то есть пути, по которым электроны движутся вниз. Соответствующие стримеры образованы проводниками и высокими точками на земле с положительным зарядом, снова генерируемым сильными полями грозового облака, положительные ионы текут вверх, и устанавливается путь для разряда.

Вспышка молнии прекращается [и происходит разряд] на дереве, в то время как непривязанная коса видна на проекции поверхности земли слева.

Когда электрическое поле шторма проходит над землей, высокие точки, которые также заземлены, имеют более высокие поля, чем земля, и могут образовывать стримеры. Молниеотводы работают более эффективно, генерируя восходящие стримеры, поскольку они обладают высокой проводимостью, а поле наверху очень велико из-за геометрии.

[ Восходящие косы ]

Когда ступенчатый лидер приближается к земле, наличие противоположных зарядов на земле увеличивает силу электрического поля.Электрическое поле наиболее сильно на заземленных объектах, вершины которых находятся ближе всего к основанию грозовой тучи, таких как деревья и высокие здания. Если электрическое поле достаточно велико, из этих точек может развиваться положительно заряженный ионный канал, называемый положительным или направленным вверх стримером. Впервые это высказал Хайнц Касемир.

По мере приближения отрицательно заряженных лидеров, увеличивая локализованную напряженность электрического поля, заземленные объекты, уже испытывающие коронный разряд, превышают пороговое значение и образуют восходящие стримеры.Как только любой нисходящий лидер соединяется с любым доступным восходящим лидером, процесс называется «присоединением», образуется цепь, и может происходить разряд. Сделаны фотографии, на которых отчетливо видны неприсоединенные стримеры. Непривязанные нисходящие лидеры также видны в разветвленных молниях, ни одна из которых не связана с землей, хотя может показаться, что они есть.

Обратный ход

Как только канал ионизированного воздуха устанавливается между облаком и землей, он становится путем наименьшего сопротивления и позволяет гораздо большему току распространяться от Земли обратно к лидеру в облако.Это обратный ход, и это самая яркая и заметная часть разряда молнии.

Выгрузка

Когда электрическое поле становится достаточно сильным, электрический разряд (молния) возникает внутри облаков или между облаками и землей. Во время удара последовательные порции воздуха становятся токопроводящим каналом разряда, поскольку электроны и положительные ионы молекул воздуха отталкиваются друг от друга и заставляют течь в противоположных направлениях.

Электрический разряд (в среднем 30 кА для отрицательной молнии или 300 кА для положительной молнии и скорость движения около 1 × 108 м / с) быстро перегревает канал разряда, заставляя воздух быстро расширяться и производить ударную волну, слышимую как гром. Раскатистый и постепенно рассеивающийся грохот грома вызван временной задержкой звука, исходящего от разных частей длинного хода

Разумно не плавать во время грозы, потому что, поскольку вода плоская, самым прерывистым проводящим объектом будет голова.

Как работает громоотвод: как работает? Принцип действия, инструкция по сборке!