Paratonnerre

Un paratonnerre de , un (Etats-Unis) ou un " ; parafoudre, " ; (le R-U) est un composant simple dans un système de protection contre la foudre. En plus des tiges placées à intervalles réguliers sur les parts les plus élevées d'une structure, un système de protection contre la foudre inclut typiquement un réseau de dessus de toit des conducteurs, chemins conducteurs multiples du toit à la terre, collant des raccordements aux objets métalliques dans la structure et un réseau au sol. Le paratonnerre réel de dessus de toit est une bande ou une tige en métal , habituellement du cuivre ou du matériel conducteur du semblable . Des systèmes de protection contre la foudre sont installés sur des structures, arbres, monuments, ponts et même les navires de l'eau à protéger contre la foudre endommagent. Différents paratonnerres s'appellent parfois des finials de , des aérogares de de ou les dispositifs d'arrêt de grève de .

Histoire

La foudre peut endommager des structures faites de la plupart des matériaux (maçonnerie, bois, concrets et même en acier) pendant que les courants énormes impliqués peuvent chauffer des matériaux, et particulièrement eau aux températures causant le feu, la perte de force et les explosions à partir de la vapeur surchauffée et de l'air.

L'Europe

La tour d'église de beaucoup de villes européennes, habituellement la structure la plus élevée, était le bâtiment a souvent frappé par la foudre. Dès l'abord, les églises chrétiennes ont essayé d'empêcher l'occurrence des effets préjudiciables de la foudre par des prières. Les prêtres ont prié, " de de ; gâcher la destruction de la grêle et des cyclones et la force des tempêtes et de la foudre ; le contrôle hostile tonne et de grands vents ; et fonte en bas des spiritueux des orages et des puissances de l'air." ; Peter Ahlwardts (" ; Considérations raisonnables et théologiques au sujet de tonnerre et de Lightning" ; , 1745) individus conseillés cherchant la couverture de la foudre pour aller n'importe où excepté dans ou autour d'une église. En Europe, le paratonnerre a été inventé par le Václav Prokop Diviš entre le 1750 - le 1754 .

Les Etats-Unis

Dans le Etats-Unis , le conducteur aigu de paratonnerre, souvent inexactement désigné sous le nom du " de ; attractor de foudre, " ; a été inventé par le Benjamin Franklin en tant qu'élément de ses explorations d'inauguration de l'électricité . Franklin a spéculé que, avec une tige du fer affilée à un point à l'extrémité,

" de ; Le feu électrique, je pensent, soit dessiné hors d'un nuage silencieusement, avant qu'il pourrait venir près d'assez pour heurter. " ;

Franklin a spéculé au sujet des paratonnerres pendant plusieurs années avant son expérience rapportée de cerf-volant. Cette expérience, en fait, a eu lieu parce qu'il était fatigué de l'église de attente du Christ de dans le Philadelphie à accomplir ainsi il pourrait placer un paratonnerre sur lui. Il y avait de la résistance des églises qui ont estimé qu'elles défiaient la volonté divine pour installer ces tiges. Franklin a riposté qu'il n'y a aucune objection religieuse aux toits sur des bâtiments pour résister à la précipitation , ainsi la foudre, qu'il s'est avérée être simplement une étincelle électrique géante, devrait n'être aucun différent. Comme acte de la philanthropie , Franklin a décidé contre le brevetant l'invention.

Au 19ème siècle le paratonnerre est devenu un symbole de l'ingéniosité américaine et d'un motif décoratif. Des paratonnerres ont été souvent embellis avec les boules en verre du ornemental (maintenant estimées par des collecteurs). L'appel ornemental de ces boules en verre a été également incorporé aux palettes de temps

Des boules du verre plein de temps en temps ont été employées dans une méthode prétendue pour empêcher des grèves surprise aux bateaux. Il vaut de noter ici pas parce que cela a fonctionné, qu'il n'a pas fait, mais parce qu'il indique beaucoup au sujet de la pensée préscientifique. Le principe de base était que des objets en verre, étant des non-conducteurs, sont rarement heurtés par la foudre. , Disparaît par conséquent la théorie, là doit être quelque chose au sujet du verre qui repousse la foudre. Par conséquent la meilleure méthode pour empêcher une grève surprise à un bateau en bois était d'enterrer une petite boule en verre pleine dans le bout du plus haut mât. Le comportement aléatoire de la foudre s'est assuré que la méthode a gagné un bon peu de créance même après le développement du paratonnerre marin peu après le travail initial de Franklin.

Le Nikola Tesla 's était une amélioration des parafoudres. On a accordé le brevet en raison d'un défaut en théorie originale de Franklin d'opération ; le paratonnerre aigu ionise réellement l'air autour de lui-même, rendant l'air conducteur, qui soulève alternativement la probabilité d'une grève. Beaucoup d'années après réception de son brevet, en le Dr. 1919 Tesla ont écrit à un article pour le l'expérimentateur électrique autorisé " ; " scientifique célèbre des illusions ; , dans lequel il explique la logique du paratonnerre dirigé de Franklin et révèle sa méthode et appareil améliorés.

Quelques sites industriels de fabrication d'explosifs de Dupont, qui ont été entourés par des arbres de pin, ont utilisé de divers dispositifs de protection contre la foudre. Pendant les années 50, Dupont a préparé la nitroglycérine dans quelques bâtiments et l'a déplacée dans des « boguets d'ange » au bâtiment d'emballage. Les employés à ces emplacements étaient très sensibles à la foudre potentielle strikes.< ! --Citer la source de " ; ALL" ; Emplacements de Dupont entourés par des arbres de pin, bien qu'aucune de ceci ne semble appropriée du tout. -->

Dans les années 90, les « points de foudre » ont été remplacés comme à l'origine construit quand la statue de la liberté placé sur le bâtiment de capitol des Etats-Unis à Washington, C.C a été reconstituée. La statue a été conçue avec les dispositifs multiples qui sont inclinés avec le platine. Le monument de Washington également a été équipé des points multiples de foudre, et les rayons qui rayonnent de la couronne de la statue de la liberté dans le port de New York constituent un dispositif de foudre-dissipation.

Protecteurs de structure

Parafoudres

En télégraphie et téléphonie , un parafoudre est placé où les fils écrivent une structure, empêchant des dommages aux instruments électroniques en dedans et assurant la sûreté des individus près de eux. Les parafoudres, également appelés des protecteurs de montée subite de le , sont des dispositifs qui sont reliés entre chaque conducteur électrique dans des systèmes de puissance et de communications et une terre. Ceux-ci fournissent un court-circuit au moulu qui est interrompu par un conducteur non- , par-dessus lequel la foudre saute. Son but est de limiter l'élévation de la tension quand des communications ou la ligne électrique est heurtées par la foudre.

Le matériel non conducteur peut se composer d'un matériel semi-conducteur tel que le carbure de silicium ou l'oxyde de zinc, ou d'un éclateur. Les variétés primitives de tels éclateurs sont simplement ouvertes d'air, mais des variétés plus modernes sont remplies de gaz sec et ont un peu de matériel radioactif pour encourager le gaz à s'ioniser quand la tension à travers l'espace atteint un niveau spécifique. D'autres conceptions des parafoudres utilisent un tube glow-discharge (essentiellement comme une lampe à lueur au néon) relié entre le conducteur et la terre protégés, ou les commutateurs à semi-conducteur tension-activés innombrables appelés les varistances ou les parafoudres de MOVs construits pour l'usage de sous-station sont les dispositifs impressionnants, se composant d'un tube de porcelaine plusieurs pieds long et plusieurs pouces de diamètre, rempli de disques d'oxyde de zinc. Un port de sûreté du côté du dispositif exhale l'explosion interne occasionnelle sans briser le cylindre de porcelaine.

Protection contre la foudre de système d'alimentation électrique

Les lignes électriques haute tension portent fil plus léger de conducteur (parfois appelé un un « pilote » ou le « bouclier ") au-dessus des conducteurs d'alimentation secteur. Ce conducteur est fondu à de divers points le long du lien, ou isolé des structures de tour par les petits isolateurs qui sont facilement sautés par des tensions de foudre. Ce dernier permet au fil pilote d'être employé pour des communications, ou porter le courant le dégagement d'avions s'allume. Les sous-stations électriques peuvent avoir un Web des fils fondés couvrant le de plantes entières.

Protection contre la foudre des radiateurs de mât

Les radiateurs de mât de sont isolés de la terre par un espace à la base. Quand la foudre frappe le mât, elle saute cet espace. Une petite inductivité dans la ligne d'alimentation entre le mât et l'unité de accord (habituellement un s'enroulant) limite l'augmentation de tension, protégeant l'émetteur contre des tensions dangereusement élevées. L'émetteur doit être équipé d'un dispositif pour surveiller les propriétés électriques de l'antenne. C'est très important, car une charge pourrait demeurer après une grève surprise, endommageant l'espace ou les isolateurs. Les commutateurs de dispositif de surveillance outre de l'émetteur quand l'antenne montre le comportement incorrect, par exemple en raison de la charge électrique peu désirée. Quand l'émetteur est coupé, ces frais absorbent. Le dispositif de surveillance fait plusieurs tentatives de commuter en arrière dessus. Si après que plusieurs tentatives que l'antenne continue à montrer le comportement inexact, probablement comme résultat des dommages structurels, les restes d'émetteur coupés.

Parafoudres et précautions de fondre

Dans le meilleur des cas, la pièce souterraine de l'assemblée devrait résider dans un secteur de la conductivité d'éminence. Si le câble souterrain est de résister à la corrosion bien, il peut être couvert en sel pour améliorer son raccordement électrique avec la terre. Tandis que la résistance électrique du parafoudre entre l'aérogare et la terre concerne, la réactance inductive du conducteur pourrait être plus importante. Pour cette raison, l'itinéraire de downconductor est gardé sous peu, et toutes les courbes ont un grand rayon. Si ces mesures ne sont pas prises, le courant de foudre peut courber au-dessus d'une obstruction, résistif ou réactif, qu'il rencontre dans le conducteur. Pour le moins, le courant d'arc endommagera le parafoudre et peut facilement trouver un autre chemin conducteur, tel que le câblage de bâtiment ou la tuyauterie, et cause les feux ou d'autres désastres.

Conception de système de protection contre la foudre

Le matériel considérable est employé pour composer des systèmes de protection contre la foudre, ainsi il est prudent de considérer soigneusement où une structure de tige aura le plus grand effet. L'arrangement historique de la foudre, des rapports faits par Ben Franklin, a supposé que chaque dispositif a protégé un cône de 45 degrés. Ceci s'est avéré insuffisant pour les structures plus grandes protectrices, car il est possible que la foudre frappe le côté d'un bâtiment. Une meilleure technique pour déterminer l'effet d'un nouvel intercepteur s'appelle le " ; technique" de sphère de roulement ; et a été développé par Dr. Pour comprendre ceci exige la connaissance de la façon dont la foudre « se déplace ». Pendant que le chef d'étape de d'un boulon de foudre saute vers la terre, elle fait un pas vers les objets de au sol par les plus proches son chemin. La distance maximum que chaque étape peut voyager s'appelle la distance critique de et est proportionnelle au courant électrique. Des objets sont susceptibles d'être frappés s'ils sont plus proches du chef que cette distance critique. Il est technique normalisée de rapprocher le rayon de la sphère en tant que 60 m près de la terre.

L'électricité voyage le long du chemin de moindre résistance, ainsi un objet en dehors de la distance critique est peu susceptible d'être frappé par le chef s'il y a un objet au sol sur la distance critique. Notant ceci, des endroits qui sont sûrs de la foudre peuvent être déterminés en imaginant les chemins potentiels d'un chef comme sphère qui voyage du nuage à la terre. Pour la protection contre la foudre, elle suffit pour considérer toutes les sphères possibles pendant qu'elles touchent les points potentiels de grève. Pour déterminer des points de grève, considérer un roulement de sphère au-dessus du terrain. À chaque point, nous simulons une position potentielle de chef. La foudre est le plus susceptible de frapper où la sphère touche la terre. Les points que la sphère ne peut pas rouler à travers et le contact sont les plus sûrs de la foudre. Des parafoudres devraient être placés où ils empêcheront la sphère de toucher une structure.

Un paratonnerre devrait-il avoir un point ?

C'était une polémique dès les 1700s. Au milieu de la confrontation politique entre la Grande-Bretagne et ses colonies américaines, les scientifiques britanniques ont maintenu qu'un paratonnerre devrait avoir une boule sur son extrémité. Les scientifiques américains ont maintenu qu'il devrait y a un point. Le travail a exécuté par Moore, et autres, dans 2000 résolutions cette issue, trouvant que les paratonnerres modérément arrondis ou émoussé-inclinés de celui agissent en tant que marginalement mieux récepteurs de grève. au-dessous de l'en conséquence, des tiges rond-inclinées sont installées la majorité du temps sur de nouveaux systèmes aux Etats-Unis.

On le croit généralement, incorrectement, qu'une fin de protecteur à un point pointu à la crête est le meilleur moyen de conduire le courant d'une grève surprise à la terre. Selon des recherches, une tige avec une extrémité arrondie ou sphérique est meilleure. " ; Amélioration Studies" de paratonnerre ; par Moore et autres disent : les calculs de

des forces relatives des champs électriques au-dessus des tiges pointues et émoussées pareillement exposées prouvent que tandis que les champs sont beaucoup plus forts au bout d'une tige pointue avant toutes les émissions, ils diminuent plus rapidement avec la distance. En conséquence, à quelques centimètres au-dessus du bout d'une tige émoussée de 20 millimètre-diamètres, la force de du champ est plus grande qu'au-dessus d'une tige autrement semblable et plus pointue de la même taille. Puisque l'intensité de champ au bout d'une tige affilée tend à être limitée par la formation facile des ions dans le ciel environnant, les intensités de champ au-dessus des tiges émoussées peuvent être beaucoup plus fortes que ceux aux distances plus considérablement que 1 cm au-dessus de le plus pointu. le les résultats de cette étude suggèrent que les tiges modérément émoussées en métal (avec la taille de bout pour incliner le rayon de rapports de courbure environ de 680 : 1) sont de meilleurs récepteurs de grève surprise que des tiges plus pointues ou très les émoussées.

En outre, la taille du parafoudre relativement à la structure à protéger et à la terre elle-même aura un effet.

Dissipation de foudre

Les dissipateurs de foudre de ont été largement critiqués et critiqués par des chercheurs de foudre au cours des 30 dernières années. Ces bornes (connues sous le nom de systèmes de rangée de dissipation de , et systèmes de taxation au demandé de ) prétendent faire un structurer le de moins de attrayants à la foudre et à d'autres frais qui traversent l'atmosphère terrestre autour de elle. Celles-ci entourent généralement les systèmes et l'équipement pour la protection préventive des objets situés sur la surface de la terre contre les effets de des pérturbations atmosphériques . Les dispositifs sont allégués pour traiter les phénomènes tel que les frais statiques des coupures de champ de des champs électromagnétiques des champs électrostatiques et tous les autres phénomènes relatifs de l'électricité atmosphérique .

Les différentes tiges de dissipateur de peuvent apparaître pendant que le métal léger-émoussé cloue le collage dehors dans toutes les directions d'un conducteur en métal. Ces éléments sont montés sur les bras courts en métal au dessus d'une antenne par radio ou de la tour , le secteur de très probablement à frapper. La théorie de dissipation énonce qu'un changement de la différence potentielle (tension ) entre la structure et les milles du nuage d'orage ci-dessus théoriquement réduit mais n'élimine pas le risque de grèves surprise. Les divers fabricants introduisent ces réclamations. Des courses de foudre ascendantes induites se produisant sur les structures grandes (tailles efficaces de 300 m ou plus) peuvent être réduites en changeant la forme de la structure. et qu'un courant électrique considérable par la tour peut être mesuré quand les nuages noirs sont aériens. L'abondance des papiers existent qui abordent cette issue spécifique et offrent l'évidence directe que cette théorie est défectueuse.

Les grèves surprise à une structure métallique peuvent varier de ne laisser aucune évidence sauf peut-être un petit puits dans le métal à la destruction complète de la structure. Quand il n'y a aucune évidence, l'analyse des grèves est difficile. Ceci signifie qu'une grève sur une structure uninstrumented doit être visuellement confirmée, et le comportement aléatoire de la foudre rend de telles observations difficiles. La situation de recherches s'améliore légèrement, cependant. Il y a également des inventeurs travaillant sur ce problème, comme par une fusée de foudre de . Tandis que les expériences commandées peuvent être éteintes à l'avenir, des données très bonnes sont obtenues par les techniques qui emploient les récepteurs radioélectriques qui observent pour la « signature » électrique caractéristique des grèves surprise using les antennes directrices fixes. Par des techniques précises de synchronisation et de triangulation, des grèves surprise peuvent être situées avec la grande précision, frappe ainsi sur les objets spécifiques souvent peuvent être confirmées avec confiance.

Aucun organisme de normalisation principal, tel que le NFPA ou l'UL , n'a actuellement approuvé un dispositif qui peut empêcher ou réduire des grèves surprise. Le Conseil de normes de NFPA, après une demande d'un projet d'adresser des systèmes de rangée de dissipation et des systèmes de taxation au demandé, a nié la demande de commencer à former des normes sur une telle technologie (bien que le Conseil n'a pas empêché sur le futur développement de normes après que des sources fiables démontrant la validité de la technologie de base et de la science aient été soumises). Les membres du Comité scientifique de la Conférence Internationale de sur la protection contre la foudre a publié un rapport commun énonçant leur opposition à la technologie de dissipateur.

Les divers investigateurs pensent les courses de foudre de haut en bas normales être unpreventable. Les scientifiques de l'institut national de sûreté de foudre de réclament que ces dispositifs de dissipation ne sont rien parafoudre plus que cher et qu'ils, à la différence des méthodes traditionnelles, ne sont pas basés sur le " ; arguments" technique scientifiquement prouvé et indisputable ;. Le William Rison déclare qu'à son avis la théorie fondamentale de dissipation est " ; nonsense" scientifique ;. Selon ces sources, il n'y a aucune preuve que l'arrangement de dissipation est à tout efficace. Selon des adversaires de la technologie de dissipation, les diverses conceptions de dissipateurs du " indirectement ; eliminate" ; la foudre par l'intermédiaire du changement de la forme d'un bâtiment et ont seulement un léger effet (ou prévu ou pas) parce qu'il n'y a aucune réduction significative à la susceptibilité d'une structure à la génération des courses de foudre ascendantes. Quelques investigations de champ sur les dissipateurs prouvent que leur exécution est comparable aux bornes conventionnelles et ne possèdent aucun grand perfectionnement de la protection. Selon ces études sur le terrain, ces dispositifs n'ont pas prouvé qu'ils ont totalement éliminé des grèves surprise.

Protecteurs d'avions

La protection contre la foudre pour les avions est assurée en montant des dispositifs sur la structure d'avions de . Les protecteurs sont équipés de prolongements par la structure de la surface externe du de l'avion et dans un déperditeur de potentiel . Les systèmes de protection pour l'usage dans des avions doivent protéger le matériel électronique qui est critique au vol d'avions et à l'équipement qui n'est pas critique au vol d'avions. La protection contre la foudre d'avions fournit un chemin électrique ayant une pluralité de segments conducteurs du , continu ou discontinu, qui lors de l'exposition à un élevé de la tension mettent en place la forme de un canal de l'ionisation dû à la tension claque du du système . Les divers systèmes de protection contre la foudre doivent rejeter les courants de montée subite liés aux grèves surprise. Les moyens de protection contre la foudre pour des avions incluent les composants qui sont des diélectriques et des couches métalliques du appliquées aux surfaces d'habitude foudre-accessibles des structures composées du . Le divers moyen de prise de terre au sol aux couches comporte une section du treillis métallique fondant les diverses couches à un attachement reliant la structure qui à une structure au sol adjacente. le Composé-à-métal ou les joints structuraux composé-à-composés sont protégés en rendant les secteurs d'interface conducteurs pour le transfert du courant de foudre.

Les systèmes de protection contre la foudre de quelques avions emploient un système du câble protégé par . Ces systèmes portent un ou plusieurs conducteurs inclus par un bouclier conducteur ayant une extrémité mise à la terre de l'élément pour assurer la protection contre l'interférence électrostatique du . De tels systèmes réduisent la tension induite par du électromagnétiquement dans un conducteur protégé et assurent la protection contre l'interférence électromagnétique induite de la foudre. Ce réseau fournit une impédance élevée et changer en une très-basse impédance en réponse à une montée subite momentanée de tension électromagnétiquement induite dans le bouclier, établissant de ce fait un chemin conducteur de circuit entre le bouclier et le moulu. N'importe quelle tension de montée subite de foudre conduit un courant de bouclier par le circuit pour fournir un champ électromagnétique de la direction opposée décommandant et réduisant l'importance du champ électromagnétique global qui lie le câble protégé.

Protecteurs de navire

Les installations de protection contre la foudre sur les navires comporte un parafoudre de monté sur le dessus du mât ou sur la plate-forme . Les conducteurs électriques sont attachés au dispositif et à la course en bas à un " ; fondant le " de ; conducteur en contact avec l'eau. Le fondant le conducteur peut être escamotable, une partie de la coque , ou attaché à un Centerboard .

Voir également

La liste de de paratonnerre brevette
Václav Prokop Diviš ( 1698 - 1765 ), paratonnerre indépendamment créé dans Vienne pendant le 1750 - 1754 .
James Otis , Jr., contemporain de Ben Franklin , tué à la porte par la foudre dans le Andover, mA le 23 mai , 1783 .

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