CN2456342Y - 等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种在等离子体避雷技术中对消电荷的实用化放大器和对消电荷的慢释放装置。由于现有的等离子体避雷中对消电荷强度一般不够,而且消失很快,使得在雷击的危险期内没有足够长时间和足够强度的对消电荷去中和被保持物表面的感应电荷,故不能有效地防止雷击。本实用新型在对消电荷的通路上串联了RC充放电电路,延长了对消电荷的流通时间,从而有效地防止了雷击。实用化的放大器用来增强对消电荷从而增强了防雷保护能力。

Description

等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置
本实用新型涉及等离子体避雷技术，特别涉及该技术中增强保护能力的放大和对消电荷的慢释放装置。
等离子体避雷是利用大气等离子体气层在雷电作用下的极化，使被保护物表面的感应电荷对消或削弱，从而使被保护物不受雷击的避雷技术。其主要构成是表面被等离子体气层覆盖的导体球，它的下部可与一电荷放大器的输入端连接，所述的放大器输出端与被保护物表面之间连接导线，其工作原理是：当雷电先导电荷产生的电场使等离体气体极化时，与先导电荷同极性的电荷从等离子体所覆盖的导体球进入电荷放大器放大后进入被保护物表面，对消或削弱了被保护物表面上的感应电荷，使被保护物表面大气电场降低而达不到击穿大气的值，就不会对被保护物发生雷击。
为了增强等离子休所覆盖的导体对未覆盖等离子体的物体的保护能力，设置了电荷放大器。
由于从雷电先导到达雷击高度，感应出感应电荷，到产生对消电荷并流入被保护物表面的时间很短，通常小于微秒量级，而雷击危险持续时间要长许多，一般为10-100微秒量级，因此在雷击的过程中用来消除雷击的对消电荷很快消失，而雷击的危险期尚未结束，即仍有可能发生雷击，因此需要使对消电荷在被保护表面的留驻时间增长。
另外，所述的电荷放大器需要针对其特别的用途进行实用化。
本实用新型的目的就是提供一种能够放大对消电荷并使对消电荷缓慢释放的电路，使雷击危险期内都有足够的对消电荷去中和被保护物表面的感应电荷，完全避免雷击。
本实用新型的技术方案是：在所述的等离体所覆盖的导体与被保扩物表面依次连接电荷放大器和充放电电路，使其在先导到达雷击高度的初期将对消电荷经放大再贮存起来，然后再缓慢释放，使其释放时间大于雷击的危险期。
另外，对于较小的被保护物，可以去掉所述的电荷放大器，即将等离子体所覆盖的导体直接与充放电电路连接。
由于采用了上述的电路，当雷击发生时，先导电荷感应的极性相反的对消电荷经电荷放大器放大后流入充放电电路，使并联电容即刻充电，该对消电流消失后，已充电的电容则通过串联的电阻向被保护物供应对消电荷，适当地选择电容电阻的值即可使释放时间控制到需要的长度。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是现有技术的避雷装置示意图。
图2是实用化的放大器框图。
图3是连接了慢释放装置的避雷装置示意图。
在图1中，雷击的先导电荷为负，等离子体1被极化，外表面为正电荷，内部为负电荷，这些负电荷进入导体2中和那里的正感应电荷。与先导同极性的电荷则进入电荷放大器A放大后，通过导线4输出到被保护物5的表面上，与那里的正感应电荷对消。而等离子体表面的正电荷消散在大气中。由于被保护物表面的感应电荷被削弱或对消(中和)，降低了其表面大气的电场强度，使其达不到击穿的程度，就不会产生雷击。图中在导线4上串联的放大器A是为了增大对消电荷。
图2是一种实用的增强保护能力的电荷放大器框图。图中储能电容C1由低功耗的直流电源1充电到足够高电压，作为开关放大器K1和K2的电源。输入电荷脉冲经极性鉴别分离器2后根据脉冲极性不同分别经驱动器3或4驱动开关放大器K1或K2，经放大后的电荷脉冲输出给高频变压器T作电压提升。
图3是采用慢释放装置的避雷装置示意图。贮能电容C2在雷击的先导刚到达雷击高度时将导线4传导的对消电荷储存，当对消电流消失后，电容C2通过R1、C3∥R2、R3继续向被保护物5表面释放对消电荷，保证了在雷击的危险期内有足够的对消电荷，使被保护物免遭雷击。电容C3的作用是使放电开始时被保护物表面很快能覆盖上对消电荷。
本实用新型的实施例中的各元件取值为：C1=5μF,C2=0.1μF,C3=2000PF,R1=R3=1KΩ,R2=10KΩ,R=10KΩ。

Claims (7)

1、一种等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置，其特征在于：在等离子体所覆盖的导体与被保护物表面的连接导线上依次串联实用化的电荷放大器和充放电电路，所述的放大器用来增强等离子体所覆盖的导体对未覆盖等离子体的导体的防雷保护能力；所述的充放电电路首先将经放大后的对消电荷贮存，然后将其缓慢释放，以延长对消电荷在被护物表面的驻留时间。
2、根据权利要求1所述的等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置，其特征在于：所述的实用化的电荷放大器由直流充电储能电容器C1，开关放大器、极性鉴别分离器及高频变压器构成，对消电荷连接到极性鉴别分离器的输入端，其输出端一路连接到一个开关放大器的输入端，另一路连接到另一个开关放大器的输入端，两个开关放大器的输出端分别连接到高频变压器的初级两端，高频变压器次级连接充放电电路的输入端；直流电源向储能电容充电到额定值，并联通过高频变压器初级的中心抽头作为开关放大器的电源。
3、根据权利要求2所述等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置，其特征在于：所述的极性鉴别分离器使正负不同极性的输入电荷脉冲分别流向不同的放大器；所述的开关放大器为工作在开关状态的放大器，其输出幅度与输入电流脉冲幅度成正比；所述的直流电源为小电流高电压直流充电电源，向储能电容器C1冲电到额定值作为放大器电源，额定值一般为1kV量级；所述的高频变压器为把放大器所能承受的电压升高到用户所需的充放电电路电压的升压变压器，前者一般为1kV量级，后者一般为数十kV量级。
4、根据权利要求2所述等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置，其特征在于：所说的开关放大器是电子开关，其开通时间长短与输入电流幅度成正比。
5、根据权利要求1所述的等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置，其特征在于：所述的充放电电路由一个并联电容C2和一个串联电阻R组成，电容C2与所述的高频变压器的次级一端及电阻R的一端连接，电容C2与变压器次级并联的另一端接地，电阻R的另一端与被保护物表面连接。
6、根据权利要求1所述的等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置，其特征在于：所述的充放电电路由两个电容和三个电阻组成，电容C2与所述的的高频变压器的次级一端及R1的一端连接，电阻R1的另一端与并联的R2、C3串联，再与R3串联后连接到被保护物的表面。
7、根据权利要求1所述等离子体避雷技术中对消电荷的放大和慢释放装置，其特征在于：在被保护的物体较小时，可以去掉所述的电荷放大器，即将等离子体所覆盖的导体直接连接充放电电路。
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