2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии
Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы электромагнитного излучения, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т.п. Эти сложные и дорогостоящие системы используются во многих отраслях производства и бизнеса. Их повреждение в результате удара молнии крайне нежелательно по соображениям безопасности, а также экономическим соображениям.
Удар молнии может содержать либо единственный импульс тока, либо состоять из последовательности импульсов, разделенных промежутками времени, за которые протекает слабый сопровождающий ток. Параметры первого импульса тока существенно отличаются от характеристик последующих импульсов. Ниже приводятся данные, характеризующие расчетные параметры импульсов тока первого и последующих импульсов (табл. 2.4 и 2.5), а также длительного тока (табл. 2.6) в паузах между импульсами для обычных объектов при различных уровнях защиты.
Средний ток приблизительно равен NL=T.
Форма импульсов тока определяется следующим выражением
(2.2)
где I - максимум тока; к - коэффициент, корректирующий значение максимума тока; t - время; τ 1 - постоянная времени для фронта; τ2 - постоянная времени для спада.
Значения параметров, входящих в формулу (2.2), описывающую изменение тока молнии во времени, приведены в табл. 2.7.
Длительный импульс может быть принят прямоугольным со средним током I и длительностью Т, соответствующими данным табл. 2.6.
Таблица 2.4 Параметры первого импульса тока молнии
Параметр тока | Уровень зашиты | ||
I | II | Ш, IV | |
Максимум тока I, кА | 200 | 150 | 100 |
Длительность фронта T 1, мкс | 10 | 10 | 10 |
Время полуспада T2, мкс | 350 | 350 | 350 |
Заряд в импульсе Qсум*, Кл | 100 | 75 | 50 |
Удельная энергия в импульсе W/R** МДж/Ом | 10 | 5,6 | 2,5 |
*Поскольку значительная часть общего заряда Qсум приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенному значению.
**Поскольку значительная часть общей удельной энергии W/R приходится на первый импульс, полагается, что общий заряд всех коротких импульсов равен приведенному значению.
Таблица 2.5 Параметры последующего импульса тока молнии
Параметр тока | Уровень защиты | ||
I | II | III, IV | |
Максимум тока I, кА | 50 | 37,5 | 25 |
Длительность фронта T 1, мкс | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
Время полуспада T2, мкс | 100 | 100 | 100 |
Средняя крутизна а, кА/мкс | 200 | 150 | 100 |
Таблица 2.6 Параметры длительного тока молнии в промежутке между импульсами
Параметр тока | Уровень зашиты | ||
I | II | III, IV | |
Заряд Qдл*, Кл | 200 | 150 | 100 |
Длительность Т, с | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
* Qдл - заряд, обусловленный длительным протеканием тока в период между двумя импульсами тока молнии.
Таблица 2.7 Значения параметров для расчета формы импульса токи молнии
Параметр | Первый импульс | Последующий импульс | ||||
Уровень защиты | Уровень защиты | |||||
I | Ц | Ш, IV | 1 | II | III, IV | |
I, кА | 200 | 150 | 100 | 50 | 37,5 | 25 |
h | 0,93 | 0,93 | 0,93 | 0,993 | 0,993 | 0,993 |
τ 1, мкс | 19,0 | 19,0 | 19,0 | 0,454 | 0,454 | 0,454 |
τ 2, мкс | 485 | 485 | 485 | 143 | 143 | 143 |