Řešení problému na téma "odpor vodiče". Jak funguje hromosvod?

Pokud vidíte pouze stav úlohy, ale neexistuje žádné řešení, pak klikněte na spoiler níže.

Možnost 1
1. Jaký náboj protéká cívkou galvanometru zapojeného do obvodu po dobu 2 minut, je-li proud v obvodu 12 mA?
2. Při konstrukci hromosvodu byl použit ocelový drát o průřezu 35 mm a délce 25 m Určete jeho odpor.
3. Určete proud v reostatu s odporem 650 Ohmů, pokud je na něj přivedeno napětí 12 V.
Možnost 2
1. Určete sílu proudu v elektrické lampě, pokud jí za 5 minut projde elektrický náboj 150 C.
2. Kolik metrů niklového drátu o průřezu 0,1 mm2 bude potřeba k výrobě reostatu s odporem 180 Ohmů?
3. Na patici žárovky je napsáno: „3,5 V;
0. 28.A.“ Najděte odpor vlákna žárovky.
Možnost 3
1. Při elektrickém svařování dosahuje proud 200 A. Jaký elektrický náboj projde průřezem elektrody za 5 minut?
2. Určete plochu průřezu wolframového vlákna v elektrické lampě, pokud je délka vlákna 100 mm a jeho odolnost proti chladu je 27,5 Ohmů.
3. Jaké napětí musí vzniknout na koncích vodiče o odporu 20 Ohmů, aby se v něm objevil proud 0,5 A?
Možnost 4
1. Náboj 6000 C prošel spirálou elektrického sporáku za 2 minuty. Jaká je síla proudu v cívce?
2. Jaký je měrný odpor tramvajového drátu, je-li jeho délka 10 km, plocha průřezu 70 mm a odpor 3,5 ohmu?
3. Určete proud v žárovce, jejíž odpor je 400 Ohmů a svorkové napětí je 120 V.
Možnost 5
1. Síla proudu v žehličce je 0,3 A. Jaký elektrický náboj projde její cívkou za 10 minut?
2. Jaký je odpor hliníkového drátu o délce 1,8 km a průřezu 10 mm2?
3. Vypočítejte napětí na svorkách ampérmetru, kterým je proud 6,2 A, je-li odpor ampérmetru 0,0012 Ohm.
Možnost 6
1. Průřezem vodičů projde za 2 s 12 * 1019 elektronů. Jaký je proud ve vodiči? Elektronový náboj 1,6 * 10~19 C.
2. Kolik metrů měděného drátu o průřezu 2 mm je třeba odebrat, aby jeho odpor byl roven 1 Ohm?
3. Síla proudu v rychlovarné konvici je 3 A při napětí 220 V. Jaký je odpor konvice?
Možnost 7
1. Projdou stejné elektrické náboje průřezem vodiče za 3 s při proudu 5 A a za půl minuty při proudu 0,5 A?
2. Jaký průřez byste měli vzít ocelový drát dlouhý 5 km, aby jeho odpor byl 60 Ohmů?
3. Jaké napětí musí být přivedeno na vodič s odporem 0,25 Ohm, aby byl ve vodiči proud 30 A?
Možnost 8
1. Za jak dlouho projde průřezem vodiče náboj o velikosti 10 C při proudu 0,1 A?
2. Měděný drát o průřezu 1 mm2 je nutné nahradit ocelovým drátem stejné délky beze změny odporu vodiče. Jaký průřez mám použít pro ocelový drát?
3. Jaký odpor má měděný drát, je-li při proudu 20 A napětí na jeho koncích 8 V?
Možnost 9
1. Když úsekem obvodu projde náboj 10 C, vykoná se práce 5000 J Jaké je napětí v tomto úseku?

2. Dva dráty stejného průřezu jsou vyrobeny ze stejného materiálu. Délka prvního je 50 cm a druhého 2 m. Který drát má nejmenší odpor a o kolik?
3. Určete proud procházející reostatem z niklového drátu o délce 50 m a ploše
průřez 1 mm2, pokud je napětí na svorkách reostatu 45 V.
Možnost 10
1. Když stejný elektrický náboj prochází jedním vodičem, vykoná se práce 80 J a ve druhém - 200 J. Na kterém vodiči je napětí větší a kolikrát?
2. Existují dva hliníkové dráty stejné délky
plocha průřezu 2 mm a 4 mm. Který drát má větší odpor a o kolik?
3. Kolik metrů nichromového drátu o průřezu 0,1 mm2 bude potřeba na zhotovení spirály elektrického sporáku určeného pro napětí 220 V a proud 4,5 A?

Blesk je mocným projevem přírodních sil, se kterými se člověk setkává se záviděníhodnou pravidelností. Jedná se o elektrický výboj, ke kterému dochází v důsledku vzájemného tření proudů teplého vzduchu s oblačnými kapkami vody a se zemí. Jeho energie je tak velká, že kácí stromy, zapaluje dřevěné střechy a vyřazuje z provozu elektrické spotřebiče a veškeré elektrické rozvody. K ochraně před negativními důsledky úderu blesku jsou instalovány hromosvody.

Návrh hromosvodů nelze nazvat složitým, ale při jejich konstrukci je třeba se řídit zásadami spolehlivosti, požární bezpečnosti a dodržovat parametry popsané v návodu.

Historie hromosvodu

Země je v podstatě obrovský kondenzátor. Jeden kryt je povrch planety a vše na ní. Další obložení je vyrobeno z volných nábojů v atmosféře. Vzduch v tomto systému hraje roli dielektrika. Je to jeho rozpad, který představuje blesk.

Benjamin Franklin si uvědomil podstatu blesku jako elektrického procesu a vynalezl a vyvinul první hromosvod. Talentovaný fyzik nemohl kvůli bouřlivým politickým aktivitám rozvinout svůj vědecký talent, a proto je jeho portrét vyobrazen na stodolarovce.

Tesla si uvědomil, že blesk zasáhne nejvyšší bod spojený se Zemí kvůli nejmenší tloušťce dielektrika (vrstvy vzduchu). V důsledku řady experimentů se drak stal prvním hromosvodem v historii. V Rusku ještě dříve podobné experimenty prováděl Lomonosov spolu s dalším fyzikem Richmanem.

Obecně je hromosvod zařízení, které odvádí destruktivní energii blesku z chráněného objektu a rozptyluje ji uzemněním. Význam hromosvodů byl znám již před mnoha staletími pozorováním toho, jak blesk udeřil do vysokých stromů, sloupů a věží. Vědecké experimenty a platné závěry však byly učiněny až ve 13. století.

Části konstrukce

V zásadě návrh jakéhokoli hromosvodu zahrnuje přítomnost tří komponent.

Bleskosvod musí odolat napětí milionů voltů, vysokým teplotám a výraznému nárazu (blesk může rozštípnout i velký strom). Tato část hromosvodu je vyrobena z vodivého kovu. Použijte ocelový drát velkého průměru (10-12 mm), ocelový pás nebo tyč.

Proudový vodič spojující hromosvod se zemní elektrodou je vyroben z vodiče a musí odolat krátkodobému toku kolosálních proudů. Výrobou svodů se zabývají tuzemské i zahraniční firmy. Spolu s vodičem nabízejí upevnění, což výrazně zjednodušuje instalaci zařízení.

Třetí částí hromosvodu je zemnící zařízení (GD), které usnadňuje nerušený tok proudu do země z vodiče.

Zde bychom mohli právem přidat základnu, na které je celá tato konstrukce sestavena. Obvykle se však jedná o samotné objekty ochrany (budovy, podpěry elektrického vedení atd.), ačkoli návrh hromosvodu může zahrnovat jeho umístění jako samostatné jednotky na samostatném podstavci.

Aby se zabránilo korozi, musí být prvky hromosvodu pozinkovány nebo alespoň natřeny. V případě použití nátěru se část zemnícího vodiče umístěná v zemi nenatírá.

Druh

Obecně lze v praxi rozlišit tyto typy hromosvodů:

• nejběžnější, vzhledem k jejich nízké ceně a jednoduché konstrukci, ale proto neméně účinné, jsou tyčové hromosvody;
• poskytují ochranu rozlehlým objektům, jako jsou dlouhé budovy nebo vedení vysokého napětí;
• , s největší účinností, jsou preferovány v případě ochrany zvláště důležitých objektů.

Náklady na síťový hromosvod jsou velmi vysoké. Proto se i přes vysoký stupeň ochrany taková zařízení používají extrémně zřídka, když je ochrana před bleskem obzvláště důležitá. Kabelové a tyčové systémy jsou z hlediska účinnosti přibližně rovnocenné, ale kvůli snadné údržbě a mírným rozdílům v ceně mají při použití přednost ty druhé.

Samostatným typem hromosvodů je. Navenek se prakticky neliší od tyčových zařízení. Jediný rozdíl je v tom, že v hromosvodu (samotné špičce) je zabudováno elektronické zařízení, které usnadňuje generování vysokonapěťových impulzů během bouřky. Vytvořením takové „návnady“ na blesky jej aktivní systémy doslova chytí. Tento typ zařízení je považován za nejúčinnější.

Existují společnosti, které zvládly výrobu hromosvodů na průmyslovém základě, ale často jsou tato zařízení, vzhledem k jejich jednoduchosti, vyráběna samostatně.

Montáž hromosvodu

Ihned je třeba poznamenat, že požadavky PUE zajišťují spojení mezi všemi částmi hromosvodu výhradně svařováním. Pokud to není možné, je povoleno závitové spojení se šrouby a maticemi. Plocha podložek používaných pro závitové spoje musí být zvětšena. Není dovoleno instalovat prvky systému kroucením vodičů nebo jinými způsoby.

Samozřejmě musí být maximalizována výška hromosvodu, která určuje hlavně jeho účinnost. Podle návodu RD musí být pro zajištění spolehlivé ochrany hromosvod zvednut minimálně 3 m nad povrch konstrukce. To platí pro tyčová zařízení. Výška instalace kabelového hromosvodu závisí na délce a výšce budovy, provedení zemní elektrody a odporu půdy, může být 3-4 m pro instalaci kabelu dřevěné podpěry na obou hřebenech budovy a mezi nimi natáhněte kabelový hromosvod, pokud mluvíme o hřebenových střechách .

Konstrukční vlastnosti síťových hromosvodů umožňují namontovat taková zařízení mnohem níže. V závislosti na sklonu roštu mohou být umístěny deset nebo několik desítek centimetrů od ploché střechy. Síť s buňkami 6x6 cm lze pokládat přímo na povrch střechy nebo i pod vrstvu izolace, pokud není hořlavá.

Spodní vodič a zemnící elektroda

Proudový vodič (svod) je neméně důležitým prvkem hromosvodu než vzduchová koncovka nebo uzemňovací zařízení. Pokud musí mít hromosvod plochu průřezu rovnou 100 mm2 (tyč o průměru 12 mm), svod, který není vystaven tepelnému a rázovému zatížení, nemůže mít průměr menší než 6 mm (PUE). Zvětšený průřez spádového vodiče s přihlédnutím k možné velikosti proudu, který jím protéká, je pouze vítán.

Zemnící zařízení hromosvodu se nejčastěji připojuje k zemnící smyčce celého objektu. V případě volně stojícího zařízení na ochranu před bleskem se jako nabíječka používají kovové kolíky zaražené nebo zakopané v zemi. Pro zlepšení vodivosti se někdy tyto kolíky spojují do skupin a svařují je do pravoúhlých struktur pomocí ocelového pásu. Ale v každém případě požadavky PUE regulují odpor mezi nabíječkou a zemí, který by neměl překročit 40 Ohmů s odporem půdy 1 kOhm*m.

Všechny prvky hromosvodu musí být spolehlivě chráněny před poškozením korozí. Nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je použít na prvky systému pozinkovanou ocel.

Ochranná pásma

Schéma ochranného pásma jednoho samostatně stojícího hromosvodu je velký kužel. Pro hromosvody nepřesahující výšku 150 m jsou akceptovány tyto celkové rozměry zařízení:

• pro oblast nacházející se na úrovni terénu h0 = 0,85h; r0 = (1,1 – 0,002 h)h; rx = (1,1 – 0,002 h)(h – hx/0,85);
• pro zónu na úrovni střechy, například: h0 = 0,92h; ro = 1,5 h; rx = h – 1,5 (hx/0,92);

kde h je výška hromosvodu; h0 – určitá výška (obvykle úroveň střechy); rx je průměr základny kužele ve výšce h0.
Po rozhodnutí o podmíněných rozměrech můžete použít vzorec

h = (rx + 1,63hx)/1,5

pro výpočet požadovaných parametrů. Pokud jsou známy např. rx a hx (požadovaný poloměr ochranného pásma a zadaná výška tohoto pásma), je možné vypočítat výšku jednoho hromosvodu potřebnou pro spolehlivou ochranu h. A naopak se známými h a hx lze snadno vypočítat poloměr zóny rx a jeho porovnáním s požadovaným je učiněn závěr o účinnosti zařízení na ochranu před bleskem.

Výpočet dvojité tyče

Přibližně stejné akce se provádějí při výpočtu dvoutyčového hromosvodu a v zásadě jejich skupiny. Zde je jen potřeba vzít v úvahu vzdálenost L, ve které jsou od sebe kolíky umístěny. Po vybudování kruhových ochranných zón pro každou z nich se podívají na jejich křižovatku. Pokud celý chráněný prostor leží v jejich mezích, je zajištěna spolehlivá ochrana. Pomocí stejného scénáře můžete určit ochranné zóny pro zařízení různých výšek.

Ochranná zóna kabelového hromosvodu, přesněji jeho základna, má tvar zaobleného obdélníku. Pro jedno zařízení tohoto typu s výškou h menší než 150 m jsou provedeny následující předpoklady:

kde hop je výška podpory.

Pak pro zónu na úrovni terénu jsou akceptovány následující rozměry:

h0 = 0,85 h; r0 = (1,35 – 0,0025 h)h; rx = (1,35 - 0,0025 h) (h - hx/0,85).

Pro zónu umístěnou v určité výšce hx jsou tyto rozměry specifikovány takto:

h0 = 0,92 h; ro = 1,7 h; rx = (h - hx/0,92).

Stejně jako v případě tyčového hromosvodu má i kabelové zařízení vzorec, který umožňuje určit jakýkoli jeho parametr podle daných, a to:

h = (rx + 1,85hx)/1,7.

S jeho pomocí můžete určit požadovanou výšku zařízení na základě známých parametrů oblasti, která potřebuje ochranu a její výšky, nebo provést opačný postup.

Ve skutečnosti je výpočet ochranných pásem zařízení ochrany před bleskem trochu složitější. Popsané metody ukazují pouze principy, na kterých je založen. Podrobnější informace lze snadno najít v odborné literatuře.

27.02.2014 4599 0

cíle: seznámit studenty s elektrickým odporem vodičů jako fyzikální veličinou; vysvětlit podstatu elektrického odporu na základě elektronické teorie; znázorněte závislost odporu na geometrických rozměrech vodiče.Povzbuzovat studenty k překonávání obtíží v procesu duševní činnosti, pěstovat zájem o fyziku.

Ukázky:elektrický proud v různých kovových vodičích; závislost odporu vodiče na jeho délce, ploše průřezu a materiálu.

Postup lekce

já. Organizační moment

II. Opakování naučeného.

Kontrola domácích úkolů

Pokud v předchozí lekci nebyl dostatek času na samostatnou práci, můžete s ní pracovat na začátku této lekce nebo provést frontální průzkum na téma „Elektrické napětí“.

III. Učení nového materiálu

Plán prezentace nového materiálu:

1. Elektrický odpor vodiče.

2. Závislost odporu vodiče na jeho délce, ploše průřezu a materiálu.

3. Odpor.

1. Vytvoření představy o odporu může začít experimentem, jehož účelem je ukázat, že síla proudu ve vodiči závisí nejen na napětí, ale také na vlastnostech samotného vodiče.

Sestavíme elektrický obvod ze zdroje proudu a měděného drátu na bloku, spínače, ampérmetru a voltmetru. Uzavřeme obvod a zaznamenáme odečty ampérmetru a voltmetru. Poté místo měděného drátu zapneme niklový drát stejné délky a průřezu. Proud v obvodu klesá. Pokud zapnete železný drát, síla proudu se výrazně zvýší. Voltmetr, když je připojen na konce těchto vodičů, ukazuje stejné napětí. V důsledku toho závisí proudová síla na některé vlastnosti vodiče. Závěr je zřejmý: vodiče ovlivňují sílu proudu; jinými slovy, poskytují odpor proud Je zřejmé, že tento vodič má vyšší odpor, kterým při stejném napětí prochází méně proudu.

Vlastnost vodiče omezovat proud v obvodu se nazývá jeho odpor.

Aby studenti lépe porozuměli povaze elektrického odporu, je nutné zvážit modelová znázornění elektrického proudu v kovu a upozornit studenty na interakci pohybujících se elektronů s ionty krystalové mřížky.

Nabízí se otázka:

- Jaký je důvod, který omezuje proud ve vodiči? Prostřednictvím logického uvažování jsou studenti vedeni k závěru, že existují dva takové důvody:

a) elektrické pole kladně nabitých iontů krystalové mřížky působí silou na elektrony a snižuje jejich rychlost směrového pohybu a v důsledku toho i sílu proudu;

b) vliv elektrického pole elektronů na sousední elektrony, což vede i ke snížení rychlosti jejich směrového pohybu.

- Na čem a jak závisí odpor vodiče?

Při provádění experimentů k určení faktorů ovlivňujících odpor vodiče učitel klade třídě otázky:

- Jak experimentálně ukázat závislost odporu vodiče na jeho délce? Průřezová plocha?

- Jak můžete ukázat, že odpor vodiče závisí na typu látky, ze které je vyroben?

Po objasnění důvodů, které omezují proudovou sílu ve vodiči, přejdeme k formulaci obecné definice hodnoty odporu. K tomu provedeme sérii experimentů s vodiči různých délek, průřezů a materiálů. Studenti, kteří analyzují získané výsledky, samostatně dojdou k závěru:

Odpor vodiče přímo úměrné délce, nepřímo úměrné ploše průřez a záleží na materiálu.

Elektrický odpor je označen písmenemR. = Ohm.

Jednotkou odporu je odpor vodiče, ve kterém je při napětí na koncích 1 V síla proudu 1 A.

3. Odpor. Označíme-li odpor vodiče písmenem R , jeho délka je 1 a jeho plocha průřezu je S , pak vzorec pro výpočet odporu bude vypadat takto:

Kde r - koeficient charakterizující elektrické vlastnosti látky, ze které je vodič vyroben. Tento koeficient se nazývá odpor látek. Rovná se:

R.S. Od: Ohm-mm

Na konci hodiny je nutné seznámit žáky s tabulkou elektrických odporů některých látek. Protože odpor kovových vodičů závisí na teplotě (se zvyšující se teplotou roste), jsou v tabulce uvedeny hodnoty odporu pro teplotu 20°C.

- Odpor niklu 0,4 Ohm mm

co to znamená?

Z tabulky vyplývá, že stříbro a měď jsou nejlepšími vodiči elektřiny. Pro topná tělesa je vhodné použít látky s vysokým odporem, například nichrom.

IV. Upevňování naučeného. Řešení problémů

Za účelem konsolidace materiálu je vhodné věnovat konec lekce řešení jednoduchých problémů na studované téma:

Problém 1

Jaký je odpor měděného drátu o délce 1 m s plochou průřezu 1 mm?

Problém 2

Existují dva měděné dráty stejné délky. Jeden má plochu průřezu 1 mm2 a druhý má plochu průřezu 5 mm2. Který drát má menší odpor a o kolik?

Problém 3

Při instalaci hromosvodu byl použit ocelový drát o průřezu 35 mm 2 a délce 25 m Určete jeho odpor.

Problém 4

Rtuť vyplňuje skleněnou trubici o vnitřním průřezu 1 mm 2 a má odpor 2 ohmy. Vypočítejte délku rtuťového sloupce v trubici.

Domácí úkol

1. § 39 učebnice; otázky a úkoly k odstavcům.

Lekce č.

Téma lekce: Řešení úloh pro výpočet měrného odporu

dirigent.

Účel lekce: Upevnit znalosti studentů na toto téma. Formulář

výpočetní dovednosti.

Úkoly:

Vzdělávací:

Vzdělávací:

rozvíjet osobní vlastnosti studentů: přesnost, pozornost, vytrvalost;

pěstovat kulturu komunikace při práci ve skupinách.

podpora kognitivního zájmu o předmět;

rozvíjet schopnost budovat logický řetězec uvažování.

Vzdělávací:

pokračovat v rozvoji dovedností řešení problémů na toto téma;

nadále rozvíjet dovednosti analyzovat podmínky problémů a odpovědí, být schopen vyvozovat závěry a zobecňovat;

pokračovat v rozvoji paměti a tvůrčích schopností.

Postup lekce : já Organizační část.

II Kontrola domácího úkolu pomocí struktury HODINY KAMARÁDI

III Řešení problémů.

IV Domácí úkol.

I Učitel zdraví žáky. Ptá se, jakou mají náladu, jestli jsou všichni připraveni na lekci.

Seznámili jsme se s proudovou silou, napětím a odporem vodiče. Nyní zkontrolujeme, jak jste tento materiál zvládli. Pomocí struktury zkontrolujeme váš domácí úkol HODINY KAMARÁDI. Připravte si vyrobené hodiny. Na můj příkaz se sejdete se svým přítelem, se kterým je schůzka na tuto hodinu naplánována. Položím vám otázku a ve stanoveném čase jeden student odpoví druhému a poté si vymění role. Po každé položené otázce učitel změní čas setkání a studenti opět odpovídají na otázku položenou učitelem.

II 1. Co je elektrický proud? (čas 20 sekund)

2. Jak vypočítáme proudovou sílu?

3. Jak a v jakých jednotkách měříme proud?

4. Co je to napětí?

6. Jak a v jakých jednotkách měříme napětí?

7. Na čem závisí odpor vodiče?

Učitel může požádat o odpovědi 2, 3, 4 studenty.

III Na stolech jsou papírky s vytištěnými problémy, které je třeba vyřešit.

Při konstrukci hromosvodu byl použit ocelový drát o průřezu 35 mm 2 a délce 25 m. Určete jeho odpor.

ρ = 0,12 Ohm mm2/m

S = 35 mm 2 R = ρ R = 0,12 Ohm mm 2 /m 25 m / 35 mm 2 = 0,09 Ohm

l = 25m

R = ? Odpověď: R = 0,09 Ohm

Kolik metrů niklového drátu o průřezu 0,1 mm 2 bude potřeba k výrobě reostatu s odporem 180 Ohmů?

S = 0,1 mm2

ρ n = 0,42 Ohm mm 2 /m R = ρ l = 180 Ohm 0,1 mm 2 / 0,42 Ohm mm 2 /m = 42,9 m

R = 180 Ohm

l = RS / ρ

Odpověď: l = 42,9m

Fízminutka

Určete plochu průřezu wolframového vlákna v elektrické lampě, pokud je délka vlákna 100 mm a jeho odolnost proti chladu je 27,5 Ohmů.

ρ = 0,055 Ohm mm2/m R = ρ

1 = 100 m S = 0,055 Ohm m/mm 2 100 m /27,5 Ohm = 0,2 mm 2

S = p1/R

R = 27,5 Ohm

S = ? Odpověď: S = 0,2 mm2

Jaký je měrný odpor tramvajového drátu, je-li jeho délka 10 km, plocha průřezu 70 mm 2 a odpor 120 Ohm

Kluci, dokončili jsme práci. Zapište si domácí úkol

IV Domy: opakujte všechny vzorce, definice.

Složte tři problémy, abyste našli rytmus. odpor pr-ka.,

délka pr-ka, průřez pr-ka.

Doufám, že jste se z dnešní lekce naučili něco užitečného. Ať se vám daří!

Povaha blesku je taková, že je téměř nemožné předpovědět místo a čas úderu atmosférické elektřiny. Existuje obrovské množství teorií o tom, co se stane, když blesk uhodí do země, ale zatím se nepodařilo přes všechna ujišťování odborníků situaci plně objasnit.

Jediným osvědčeným prostředkem, jak se chránit před atmosférickým výbojem, je hromosvod. Ale nemůžete vytvořit konstrukci na ochranu před úderem blesku, aniž byste měli představu o tom, jak funguje hromosvod. Místo účinné ochrany můžete pouze zvýšit pravděpodobnost zásahu bleskem. Účinnost jednoduchého zařízení bude poměrně vysoká, pokud majitel domu přesně ví, jak vyrobit hromosvod v soukromém domě, aby odvrátil úder blesku a zároveň se chránil před elektrickým výbojem.

Co je to systém ochrany před úderem blesku?

Znalost toho, jak funguje hromosvod, se nejčastěji opírá o několik známých faktů:

• Blesky udeří při přechodu bouřkové fronty nad oblastí s proměnlivým terénem nebo velkým množstvím stromů, budov nebo hustých budov a výškových budov;
• Nejčastěji jsou terčem úderů blesku kovové předměty, stroje a stavební zařízení, věže a vysoké stromy;
• Jediný způsob, jak bezpečně kompenzovat úder blesku, je účinné uzemnění hromosvodu.

V modelu blesku se předpokládá, že elektrický výboj začíná v bouřkových mracích a po dopadu je světelný vodič nasměrován k povrchu země. Princip činnosti hromosvodu spočívá v přepnutí elektrického výboje na speciální drátěnou sběrnici, která vyšle bleskovou nálož hluboko do země.

Pro vaši informaci! Pro člověka je hlavní podmínkou ochrany před úderem blesku nepřítomnost galvanického spojení s mokrou půdou, suchým oblečením, a co je nejdůležitější, přítomnost blízkých předmětů, které mohou plnit funkce hromosvodu.

Dnes už i školák ví, z čeho se skládá hromosvod. Nejjednodušší návrh ochrany před bleskem je založen na třech základních částech:

• Bleskosvod nebo hlava hromosvodu, která přijímá úder elektrického výboje blesku;
• Vodivý obvod vyrobený ze silné ocelové přípojnice nebo několika měděných drátů velkého průřezu;
• Zemnící systémy pro úder a rozptyl blesku.

Hlavní podmínkou účinné ochrany před úderem blesku je správný výběr kovové části přípojnice, instalace hromosvodu v optimální výšce a bezpečné uzemnění. Nenechte se zmást jednoduchostí a dokonce primitivností jeho designu. Při nedodržení nejjednodušších pravidel může být ocelový rám a hromosvodová sběrnice neméně nebezpečné než samotný úder blesku.

Co se děje při bouřce a úderu blesku

Proces generování elektrického výboje do země je poměrně složitý a těžko předvídatelný. Ani moderní technologie a výpočetní metody nedokážou určit místo úderu blesku. Proto je princip činnosti hromosvodu založen na tzv. inicializaci neboli vyvolání výboje blesku.

S prvními příznaky bouřky, díky silnému elektrickému poli ve vzduchu nad vysokými předměty, anténami a hlavami hromosvodů, se počet kladných nábojů prudce zvyšuje. Bouřky ani blesky zatím nejsou, ale nad vrcholy se již nahromadily obrovské mraky nabitých iontů. Zdrojem nábojů proudících vzhůru je povrch Země.

Každý může dokonce cítit tyto náboje, každý ví, jak se vlhkost před bouřkou zvyšuje a vůně vegetace a vlhké země se stávají výraznějšími. Pokud se dotknete hromosvodu vlastníma rukama, může dojít k malému úrazu elektrickým proudem.

Vzhledem k tomu, že hromosvod je spojen se zemí, největší potenciál nábojů se hromadí kolem hrotu a přípojnice hromosvodu, takže úder blesku dopadá přesně na kovové části ochrany, nikoli na střechu nebo sousední dům.

V některých případech jsou hromosvody a přípojnice navíc vybaveny bleskojistkami nebo ochranou ventilů. V podstatě se jedná o obrys ohnutý z pneumatiky do prstence nebo elipsy s mezerou. Jak se intenzita pole zvyšuje, nahromaděný náboj se vybíjí v obvodu, čímž se snižuje pravděpodobnost úderu blesku do tohoto konkrétního objektu. Za prvé, takové hromosvody s ventilovou ochranou jsou vybaveny předměty, u kterých může mít úder blesku katastrofální následky, například sklady paliva, trafostanice nebo elektrické vedení

Jak postavit bezpečný hromosvod vlastníma rukama

Není přehnané, že systém ochrany před úderem blesku může představovat obrovské nebezpečí pro lidský život, elektronická zařízení, napájecí systémy a dokonce i blízké osoby a zvířata.

Jaké nebezpečí představuje nesprávně zkonstruovaný hromosvod?

Při úderu blesku se do hlavy dostane elektrický náboj 150-200 C nebo několik stovek kilowattů elektřiny. To stačí k vypálení ocelového ochranného autobusu o průřezu 100-150 mm 2 nebo zapálení střešního krokvového rámu a odpaření 200-250 litrů vody. Po úderu blesku příchozí náboje v hromosvodu nezmizí ani na tisícinu vteřiny, ochranný systém funguje jako obří kondenzátor.

Důležité! Stojí za to připomenout, že energii v řádu stovek kilowattů nelze rozptýlit ve zlomku sekundy po zásahu vůdce blesku. Ještě alespoň 3-5 sekund. systém se vybíjí. Pokud se v tuto chvíli dotknete částí hromosvodu, může mít zásah elektrickým proudem vážné následky.

Pokud je správně zkonstruováno uzemnění hromosvodu, pak téměř veškerá energie bleskové nálože proudí do povrchové vrstvy půdy. Proces odvodu náboje je velmi složitý a je téměř nemožné přesně říci, jak se náboje přesunou z hlavy do uzemňovací části hromosvodu. Pokud má vodivá sběrnice zvýšenou odolnost vůči pohybu nábojů, pak může být část energie vybita do blízkého elektrického vedení, telefonních linek, kovových částí střechy a rámu budovy.

Elektřina může procházet i železobetonovou výztuží nebo mokrou omítkou. V důsledku úderu blesku může dojít k přepětí v elektrické síti a k ​​požáru dřevěných nebo plastových částí objektu. Pokud sběrnice shoří v okamžiku elektrického výboje, proud poteče do země podél všech blízkých vodivých ploch, i když nedojde k přímému kontaktu s uzemňovacím vodičem.

Ještě závažnější následky mohou nastat, pokud se v blízkosti autobusu a zemnícího kovu nachází osoba. I když jsou přípojnice a zemnící část hromosvodu v dobrém stavu, část bleskové nálože se vybije vlhkým vzduchem a blízkými vodivými částmi. Následky pro člověka mohou být stejné, jako kdyby stál pod stromem, do kterého udeřil blesk.

Navíc v okamžiku, kdy se výboj šíří v zemi, vzniká na zlomek vteřiny skokové napětí, které není o nic méně nebezpečné než samotný elektrický výboj. Proto má chodec pohybující se po stezce v těsné blízkosti zemní smyčky velkou šanci, že dostane silný elektrický výboj. Statistika znají případy, kdy při úderu blesku přeskočil boční výboj z pneumatiky na kovové části deštníku.

Požadavky na uspořádání účinného uzemnění hromosvodu

Podstata krokového napětí spočívá v následujícím. Náboj stékající po sběrnici z hromosvodu do zemnící elektrody vstupuje do země téměř v jednom bodě, ve kterém se při vzdalování vytváří nejvyšší elektrický potenciál, velikost elektrického napětí velmi klesá; Člověk, který udělá krok poblíž pneumatiky, se ocitne v situaci, kdy má každá noha svůj vlastní potenciál. V důsledku toho začne proudit proud z jedné nohy na druhou a člověk dostane silnou ránu.

První požadavek na účinný hromosvod se proto týká uspořádání uzemňovací části. Rozptylový obrys musí být konstruován podle následujících pravidel:

• Uzemňovací konstrukce je provedena ve formě uzavřené smyčky o průřezu nejméně 4x4 cm, nejčastěji trojúhelníkového nebo obdélníkového tvaru s délkou strany 1,5-2 m;
• Obvod je svařován s proudovou sběrnicí pouze svařováním. Pokud je pneumatika vyrobena z mědi nebo hliníku, pak ve výšce alespoň 30-40 cm nad úrovní terénu je nutné nainstalovat adaptér měď-ocel nebo hliník-ocel;
• Hloubka ponoru okruhu se pohybuje od 70 do 100 cm v závislosti na vlhkosti a odolnosti půdy.

Hlava hromosvodu

Běžnější typy hromosvodů jsou znázorněny na schématech níže. Ideální verze hromosvodu v soukromém domě by měla být vyrobena ve formě samostatně stojící věže nebo tyče s výškou rovnou jedné a půl vzdálenosti od země k hřebeni obytných prostor.

Čím výše je hromosvod instalován, tím větší povrch poskytuje ochranu před úrazem elektrickým proudem. V praxi se však jen zřídka někdo rozhodne vyrobit takový hromosvod v soukromém domě vlastníma rukama, protože existuje mylná představa, že tyč vyšší než 12 m „shromáždí“ všechny údery blesku v oblasti.

Většina odborníků doporučuje zvednout hromosvod do výšky 18-20 m, zvláště pokud se objekt nachází v hustě zastavěném soukromém sektoru. To poskytne chráněné území v podobě kruhu o poloměru 15-20 m, což je pro jednu domácnost poměrně dost.

Kromě tyče jsou široce používány typy hromosvodů instalovaných na hřebenovém nosníku nebo komínovém potrubí s dodatečným zapojením měděné přípojnice podél hřebenových a vikýřových oken. Toto schéma ochrany proti úderu blesku může být docela účinné, zejména pokud jsou jako střešní krytina použity kovové dlaždice nebo vlnité plechy.

Průměr čepu hromosvodu může být od 15 do 25 mm, nejlépe z nerezové oceli nebo legovaného kovu. Nemá smysl používat na hlavu mosaz, měď nebo hliník. Při úderu blesku dochází k místnímu přehřátí kovu hromosvodu, někdy s jiskrami a rozstřikem kovových kapiček. Jakýkoli takový pád může iniciovat vybití náboje na kovovou střechu nebo, ještě hůř, vést k požáru.

Pokud je na střeše instalováno několik vyčnívajících trubek a konstrukcí, bude nutné nainstalovat několik hromosvodů nebo použít univerzální systém ochrany před úderem blesku.

Hromosvodová přípojnice

Úkol drátové sběrnice zahrnuje nejen funkce „resetování“ elektrického náboje do uzemňovacího a disipačního obvodu. Nejprve je nutné bezpečně odstranit elektrický výboj z autobusu pro budovu a osoby, které se náhodou nacházejí v blízkosti domu.

Odborníci určují několik základních požadavků na položení vodivé přípojnice:

• Pneumatika je položena bez ohýbání pod ostrým úhlem, mnohem méně se otáčí pod úhlem 180 stupňů. Jakékoli smyčky nebo zatáčky v běhu mohou způsobit silný oblouk a spálit pneumatiku. V tomto případě může další úder blesku do hromosvodu zničit střechu a samotnou budovu;
• Přípojnice musí být připojena k uzemnění a hlavě hromosvodu pouze přivařením, bez použití jakýchkoliv šroubových spojů, svorek nebo spon. I nepatrné zvýšení lokálního odporu autobusu vede k jeho lokálnímu přehřívání a roztavení. Zvláště nebezpečná je situace, když je proudová přípojnice svařena z několika pásů různého materiálu;
• Pokud je to možné, upevnění proudového vodiče by mělo být provedeno pomocí smyček a svorek vyrobených z dielektrických materiálů, například ze skleněných vláken. Výjimkou je situace, kdy jsou měděné přípojnice „rozprostřeny“ po povrchu kovové střechy.

Pro vodivou přípojnici se obvykle používají pásky ze železného kovu nebo mědi. Nejlepší možností je měděná elektrická přípojnice o průměru alespoň 8 mm, která odolá každému úderu blesku. Proudovou šňůru můžete vyrobit ze silného hliníkového drátu o průměru minimálně 12 mm. Použijte například prvky objemového vinutí výkonného elektromotoru.

Důležitý je také způsob upevnění dílů přípojnice a hromosvodu.

Typické konstrukce hromosvodu

K ochraně soukromého domu se používá několik typů hromosvodů k vybudování komplexní ochrany před bleskem.

Typické schéma takové ochrany je znázorněno na obrázku. Ochrana zahrnuje:

• Několik přijímacích kolíků hromosvodů rozmístěných na nejzranitelnějších místech střechy;
• Elektroinstalace s vodivou přípojnicí podél hřebenového nosníku, zavětrovacích pásů a sklonů střechy. Jak ukazuje praxe, blesk často zasáhne masivní kovové povrchy umístěné pod hromosvodem;
• Komplexní uzemňovací systém, ve kterém by obvod z hromosvodu neměl být připojen k uzemňovacímu vedení elektrického vedení, jinak většina domácích spotřebičů shoří;
• Zařízení pro ochranu domácího zařízení a elektrické sítě při úderu blesku do elektrického vedení.

Často se vodivá sběrnice stává zdrojem problémů pro domácí elektrickou síť. Při úderu blesku protéká sběrnicí silný proudový impuls, který může poškodit digitální zařízení, mobilní telefony, počítače nebo zařízení internetové sítě.

Před zhotovením hromosvodu je proto nutné stínění budoucí linky pokládky autobusu. K tomuto účelu se používá kovové pletivo s velikostí ok nejvýše 5 mm. Pokud má být sběrnice hromosvodu položena na betonovou nebo cihlovou zeď, pak se pletivo položí pod omítku a izoluje od sběrnice. Ke stínícímu pletivu je připájen vodič, který je přes ochranu ventilu připojen k obecnému zemnicímu systému, nikoli však k obvodu hromosvodu.

Možnosti ochrany budovy před úderem blesku

Instalace stožáru s hromosvodem umožňuje chránit většinu místní oblasti. U příměstských letních chat neřeší schéma ochrany před úderem blesku všechny problémy. Zejména pokud uvážíte, že vzdálenost mezi budovami může být 40-50 m, výška ochranného stožáru by v tomto případě měla dosahovat nereálných 40-60 m Proto musí být všechny příměstské budovy vybaveny vlastními hromosvody a úderem blesku ochranné systémy.

Nejjednodušší schéma hromosvodu je na následujícím obrázku.

Hrdlo nebo hlavice hromosvodu se instaluje na zděnou trubku. Celková výška hromosvodu v horním bodě by se měla rovnat úhlopříčce domovní krabice, vynásobené faktorem 1,2.

Důležité! Zemnící obvod hromosvodu musí být umístěn ve vzdálenosti minimálně 4-5 m od chodníků nebo vchodu do domu.

Zemnící sběrnice prochází podél větrného pásu a „slepého“ okraje budovy. Pokud je to možné, je nejlepší provozovat pneumatiku v namontované verzi, aniž byste ji doma připevňovali ke krabici.

U budov podlouhlého tvaru je nutné použít ochranu proti úderu blesku z několika kolíků nebo nainstalovat drátovou verzi hromosvodu, jako na fotografii.

V tomto případě jsou hromosvody instalovány pouze na štíty a mezi nimi je natažen silný ocelový drát nebo kabel o průměru nejméně 8 mm. Aby vítr neotřásal systémem hromosvodu, napíná se drát pomocí dvou bočních závěsů z keramických izolátorů a plastových šňůr. Použití izolátorů zajišťuje správnou funkci hromosvodu bez nich, elektrický náboj z úderu blesku může proudit k zemi po nylonovém laně mokrém deštěm.

Třetí verze hromosvodu slouží k ochraně střešní krytiny před přímým úderem blesku. Délka sklonů střechy může často dvakrát i vícekrát přesáhnout výšku domu, takže část střešní krytiny končí mimo chráněný kruh. Pokud nainstalujete další kolíky podél okapu a na okap, problém se tím vyřeší, ale vážně to ovlivní vzhled budovy, takže místo kolíkového hromosvodu je instalován síťový.

Schéma se příliš neliší od předchozí verze, kromě kabelů a ocelových tyčí je ke svahům připevněno několik vodorovných a svislých závitů silného lankového drátu v krocích po 4-6 m. Pokud je střecha kovová, musí být hromosvodová síť izolována od kovového povrchu pomocí pryžových těsnění.

Při zasažení bleskem dosáhne průměr místa tepelného poškození 15-20 cm, takže přímý zásah vůdce, například na kovovou tašku, povede k vznícení opláštění a hydroizolaci střechy.

Stavíme vlastníma rukama

Jakákoli konstrukce ochrany před bleskem pro dům začíná jeho nejnáročnější částí - uzemňovací smyčkou. Konstrukční schéma uzemňovací části hromosvodu je na výkresu níže.

Uzemnění úderu blesku

Zpočátku budete muset objasnit hladinu podzemní vody v blízkosti základů domu. Pokud má budova sklep nebo suterén, který je pravidelně zaplavován vodou, budete zpočátku muset zajistit odvodnění a ochranu před vlhkostí položením kovového okruhu a pneumatik.

U deskových základů a MZLF lze jámu pro zemnící smyčku zhotovit v těsné blízkosti betonového pásu nebo desky. V ostatních případech je třeba místo pro příkopy posunout 2-3 m od slepé oblasti.

V první fázi vykopeme trojúhelníkový příkop o délce strany 300 cm Na šířce příkopu nezáleží, optimální hloubka je 70-90 cm pro kamenité a písčité půdy pro hlínu stačí 70 cm Někdy se nalije polštář pro položení uzemňovacích částí z písku a síta. Tato podvrstva dobře absorbuje vodu z půdy, což zajišťuje nízký odpor obvodu.

Kovová zemnící smyčka by měla být vyrobena ve formě uzavřeného rámu, tato konstrukce poskytuje nejlepší rozptyl náboje. Pokud jsou na domě instalovány tří nebo čtyřkolíkové hromosvody, každý s uzemňovací sběrnicí, musí být všechny části vedoucí proud propojeny v jednom okruhu pomocí ocelové pásky. To umožňuje vyrovnat potenciál a zabránit toku náboje v zemi.

Nejvhodnějším materiálem pro obrys je ocelový úhelník č. 50 nebo profilovaná čtyřhranná trubka 70x40 mm. Po svaření hlavních částí rámu je na jednu ze stran přivařena kontaktní lišta, která bude vyvedena na povrch. Pokud je půda příliš suchá, můžete místo proužku svařit palcovou trubku, kterou je vhodné nalít solanku nebo vodu. V letních měsících, pokud neprší déle než 4-5 týdnů, je třeba pravidelně navlhčit pískový polštář, aby se nezvýšil odpor půdy na vstupu do pneumatiky.

Pro vaši informaci! Kov zemnícího obdélníku nelze natírat ani upravovat ochrannými nátěry, které snižují vodivost povrchu.

Po instalaci rámu do vykopaného příkopu je kov rozlit slanou vodou a pokryt vlhkou půdou. Povrch můžete vyplnit drceným kamenem a položit dlažební desky, abyste snížili galvanickou vazbu a riziko krokového napětí. Nemá smysl dělat betonový potěr, protože po 10 letech budete muset vyměnit části hromosvodu a beton bude zbytečnou překážkou v práci.

Pokud je hladina podzemní vody dostatečně nízká, pak pro okruh hromosvodu budete muset vyvrtat několik studní o průměru 5-6 cm do hloubky 2-3 m. Není nutné vrtat do vody, hlavní jde o to dostat se do vlhkých vrstev země. Do jamek jsou vloženy kovové trubky, jejichž horní části jsou nutně přivařeny k obecnému obrysu a k pneumatice.

Vývod ze zemní smyčky je obvykle skryt ve výklenku soklu nebo ve speciální krabici. Je tam instalována i hromosvodová sběrnice. Po montáži jsou všechny kovové části pečlivě izolovány, aby se zabránilo náhodnému kontaktu lidí nebo zvířat s pneumatikou.

Nejpodrobnější popis konstrukce hromosvodu v soukromém domě s vlastními rukama je uveden ve videu https://www.youtube.com/watch?v=0K6SNX1avXA.

Instalujeme pinový přijímač a sběrnici

Nejjednodušší provedení hlavice hromosvodu vypadá jako obyčejný kus výztuže se špičatým koncem. Předpokládá se, že ostré hrany přispívají k výskytu výboje a vyšší účinnosti hromosvodu, ale v praxi nebyly pozorovány žádné zvláštní výhody v ochraně proti úderu blesku oproti běžným kolíkům.

Hlavice hromosvodu může být vyrobena ve formě několika čepů upevněných v jednom rámu nebo dokonce ve formě mřížkového rámu. Některá provedení hromosvodů umožňují v noci pozorovat zajímavý úkaz – když se přiblíží bouřka, začnou se na špičkách rozsvěcovat drobné výboje blesků. To znamená, že brzy přijde bouřka.

Hrdlo hromosvodu musí být připojeno k přípojnici před montáží na střechu. Výška hromosvodu by měla být alespoň o 100-120 cm vyšší než horní bod sousedních komínů a ventilačních potrubí. Můžete si vzít běžnou ¾-palcovou vodní trubku, alespoň dva metry dlouhou.

V horní části hromosvodu je otvor přivařen, pokud se plánuje, že přípojnice vodiče bude vyrobena z mědi nebo hliníku, pak je nejjednodušší použít elektrický adaptér, který vám umožní spolehlivě připojit dva kontakty vyrobené z různých kovů; . Pokud jednoduše připojíte měděný drát k ocelovému kolíku, po dvou až třech týdnech kvůli elektrochemické korozi dojde k oxidaci připojovacího bodu a ochrana před bleskem již nebude fungovat. Průmyslově vyráběné hromosvody a přípojnice nejsou nikdy lakovány, kov je fosfátován a potažen vrstvou niklu.

Samozřejmě zvýšený odpor na kontaktu v místě, kde je měděná sběrnice připevněna k ocelové trubce, není schopen zastavit supersilný blesk, ale to se bavíme o něčem jiném. Kladně nabité částice, které se nahromadí kolem hromosvodu během bouřky, kvůli nedostatečnému kontaktu na autobusu, budou proudit na komín a ventilační průzory na střeše. V důsledku toho údery blesku zasáhnou komín, střechu a pneumatiku, ale nikoli hromosvod. Vliv ionizace vzduchu kolem hromosvodu má další negativní důsledky. Za prvé, přípojnice a upevnění hromosvodu pod vlivem iontů a vlhkého vzduchu korodují 5-10krát rychleji než běžný kov.

Po přivaření čepu hromosvodu a přípojnice by měly být zajištěny ke střeše. To se nejlépe provádí pomocí svorek nebo kotevních šroubů. Jen se musíte ujistit, že v blízkosti autobusu nejsou žádné jiné vodivé části, například kabel od antény nebo střešní plot. Sběrnici hromosvodu byste neměli připevňovat na neomítnutou cihlovou nebo železobetonovou desku. Úder blesku obvykle rychle zničí oba materiály.

Před upevněním hromosvodu je třeba nainstalovat sběrnici na stěny a střechu domu. Hlavní věc je, že v blízkosti není žádný příkon z nejbližšího elektrického vedení. Při zasažení bleskem může oblouk přeskočit z přípojnice na fázový vodič, i když jsou od sebe vzdáleny několik desítek centimetrů. Kromě spáleného měřiče a vstupního štítu bude velká pokuta za chybnou instalaci hromosvodu a sběrnice.

Závěr

Hromosvod není nutné vyrábět sami, můžete si jej zakoupit hotový a nainstalovat. Mnoho společností vyrábí systémy ochrany před bleskem kompletní s přípojnicemi a blokovacími zařízeními pro vybavení domácností. Některé z nich mají na sběrnici vestavěné snímače intenzity pole, což vám umožní vědět o blížící se bouřce půl hodiny před jejím začátkem. Některé hromosvody jsou vyrobeny ve formě ozdobných kovových figurek, které se rozsvítí při zásahu bleskem. Existuje ale také mnoho případů vyloženě šarlatánství. Například reklama jedné firmy nabízela miniaturní model potažený speciální magnetickou slitinou, která přitahuje blesky k hlavě. Je jasné, že takovýmto hromosvodům je třeba se kvůli vlastní bezpečnosti vyhnout.