[实用新型]自动能源高压电离消雷器

说明书

本实用新型属于避雷领域。

众所周知，雷击是常见的自然灾害。当带电的云层接近地表面时，由于静电感应使地上物体带异号电荷，这些电荷的分布受物体表面曲率的影响比较集中地分布在突出的物体(如高大的建筑物、烟囱、大树)上。当电荷积累到一定程度，就会在云层和这些物体之间发生强大的火花放电，这就是雷击。目前人们为了避免雷击，采用了避雷针，避雷针是安装在建筑物上的尖端导体，以良导体与大地接触，当带电的云层接近时，放电就通过避雷针和良导体这条最易于导电的通路局部不断地进行，以免建筑物的损坏。由于避雷针被动迎接雷击，冲击电流可达百安培甚至千安培的数量级，因此，不但对引下线和接地体的低电阻和连接可靠性要求很高，而且一根针塔式避雷针只能防护十至几十米的直径范围，为了取得较大范围的保护，只能采用多根并联的方式，这样就使造价很昂贵。同时避雷针安全系数并不理想，当遭遇大雷电或本身接地不匹配时，轻则损坏避雷针，重则使建筑物遭受雷击灾害。因此寻求廉价而且安全的避雷装置是该领域技术人员的重要课题。

本实用新型的目的是设计自动能源高压电离消雷器，以克服避雷针造价昂贵和安全系数不理想的缺点。

本实用新型的目的是这样实现的：自动能源高压电离消雷器，本实用新型的特征在于：由用金属材料做成的固定在外层电离针支承体(7)上的多根外层电离针(1)、用金属材料做成的固定在内层电离针支承体(4)上的多根内层电离针(2)，接外层电离针(1)并与接地体相连引下线(8)和固定在内层电离针(2)并高压与内层电离针(2)相接附近的自动高压电场发生器(3)所组成。所述的自动高压电场发生器(3)由太阳能供电电路、湿度检侧电路、自激多谐振荡电路和高压产生电路组成。

采取以上措施的本实用新型自动消除雷击，利用太阳能作能源，造价低，并且对引下线和接地体要求不高，电流最大也在毫安级范围，因此安全系数比避雷针优越，单位造价保护范围也比避雷针大。

下面再结合实施例附图对本实新型作进一步的详述：

附图1是本实用新型实施例的主视图；

附图2是本实用新型实施例的俯视图；

附图3是本实用新型的自动高压电场发生器(3)的电路原理方框图；

附图4是本实用新型实施例的自动高压电场发生器(3)的电气原理图。

参考以上附图。外层电离针(1)用金属条制成，一般用直径0.8厘米以上，长度10厘米以上的钢材即可。多根外层电离针(1)的密度分布在每平方米100根为宜。外层电离针(1)焊接在金属制成的外层电离针支承体(7)上。外层电离针支承体(7)可以做成方框或圆框，通过支架(5)固定在建筑物顶上。内层电离针(2)结构与外层电离针(1)相似但稍长，焊接固定在处于外层电离针支承体(7)中部的金属制成的内层电离针支承体(4)上，密度分布与外层电离针(1)相似，外层电离针(1)和内层电离针(2)之间应绝缘。引下线(8)用约直径1毫米的铜线，接(1)和简易的外层电离针(2)接地体即可满足要求。自动高压电场发生器(3)装置于层电离针支承体(4)下，做成金属圈筒内置电子线路板，高压接于金属筒外壳并接内层电离针(2)形成高压场源。太阳能电池(6)装置于固定于支架(5)上的固定自动高压电场发生器(3)的托板(9)上。附图给出了本实用新型的一个实施例：外层电离针(1)成伞状，直径1米左右。附图4是该实施例的自动高压电场发生器(3)的电气原理图。电路由四大部分组成：1、太阳能供电电路。2、检测电路。3.自激多谐振荡电路。4、高压产生电路。太阳能电池(6)受到太阳光照，产生1.0V-6.4V间的电压，经过D10隔离二极管，一路经过R7给MAX777供电，MAX777工作后，给备用电源充电，并提供过压、升压，过充电及短路等多种保护，L1为升压振荡线圈，当太阳能电池(6)输出的电压低于备用电源电压时，MAX777自动升压给6V备用电池充电，直至充足电能并进行过充电保护。防止过充电而影响电池的使用受命。另一路直接给检测电路供电。检测电路由V1、V2电场检测器件和RT1、RT2雷云湿度检测器件组成串联交叉检测电路，检测到的电场和湿度信号经过W1，W2灵敏度调整电位器送入由IC1组成的电压比较器进行放大，当IC13、5脚为高电位时，1、7脚输出高电平，三极管BG1，BG2饱和导通，继电器线圈有电流通过。其触点开关J1吸合，高压电路得电而工作。K1为测试开关。当空间没有雷云、电场和空气密度减弱，检测器检测到的信号也随之减弱，没有达到电压比较器的导通电压，同时也达不到三极管的导通电压，BG1、BG2不导通，继电器不吸合，高压电路没有得到电源，电路不工作。检测器的信号强度由W1、W2来调整，从而调整检测灵敏度，其中，门1，门2，为振荡级，调节W3可调整振荡频率，频率约为150HZ，门3为推动级，推动大功率达林顿管导通或截止，于是L1两端产生6V左右脉冲，经B1升压后得到500V电压，经D4-D7整流，C6滤波后给后供电，门4-6工作原理和门1-3相同，只是工作频率较高(约15KH2左右)，输出的脉冲电压控制可控硅CR1的通断，使B2的L4两端产生数万伏以上的高压，从而形成高压电场。根据保护范围的大小，可适当调整高压电路的器件，以得到适合的高压。本实用新型的理论依据是：利用电荷中和原理结果始终抑制着雷云电场的发展，使其不能达到形成雷击的能量。事实上，带电的大气相当于有了电的电容器，构成了一个非均匀动电场，如果雷云下端带的是正电荷，那么这个电场方向是由云端向下指向消雷器；如果雷云下端带的是负电荷，则这个电场方向是由消雷器向上指向云端，电力线分布在内层电离针处最集中，场强最高。雷云的形成是逐步的，而且雷击的能量是缓慢建立的，因此，感应与外加能源高压电离去中和雷电荷，也是在雷击能量未形成之前已经开始的。中和电流是在微安级范围进行的。消雷器的性能，根据细针针尖曲率表面感应电荷密度大，电场场强高的特点。本实用新型采用感应与外加自动能源，更灵敏，更有效地产生增加高压离子流去中和雷云电荷，瓦解雷电能量，抑制雷电产生，使微电子正负电荷与外加自动能源(即直流变高压通入大气电离)逐步中和。雷电场是一个非衡定非均匀的静电场，自动消雷器处于电场地面最突出最高的部位，表面曲率很大的电离针尖集结感应电荷的密度最大，因而场强最高。雷电场是随着雷云的集结而加强，当它的能量还未发展到雷击能量之前，自动消雷器内层电离针(2)的附近大气首先被击穿。而其余场空间还处于此场强以下，此时，针尖附近的大气获得局部击穿电离，场间总的大气区域没有击穿，电离产生的正负离子在雷电场和外加自动高高能源的作用下形成定向离子流。向着与自己带异号的雷云和自动消雷装置针尖移动，在那里发生了小规模正负电荷的中和现象。很小的中和电流经消雷器的引下线(8)和接地体流入大地泄放。本实用新型构成双重严密的防雷系统，全方位实现防雷，卓成有效地免除雷击之祸。