Устройство и работа активного молниеприемника Prevectron

Основной элемент защиты - микросхема Prevectron, которая в реальном времени рассчитывает скорость изменения напряженности электрического поля. Когда лидер молнии спускается, скорость изменения напряженности электрического поля резко возрастает. Микросхема распознает, что молния находится в радиусе действия, и дает команду на освобождение энергии, накопленной в конденсаторах. Конденсаторы заряжаются через нижние электроды от внешнего электрического поля грозового фронта. То есть молниеприемник обеспечивается автономным питанием и не нуждается в дополнительных источниках. У молниеприемника, помимо центрального цельного стержня, через который стекает ток молнии, есть дополнительные верхние электроды. Ток от конденсаторов через усилитель подается на эти электроды. Из-за большой разницы потенциалов между заземленным центральным стержнем и верхними электродами возникает сильный разряд в несколько тысяч вольт, который усиливает эффект короны. В результате создается стример, который стартует навстречу молнии раньше, чем от пассивного молниеотвода. При образовании молнии напряжённость электрического поля, постоянно существующего у поверхности земли, с приближением нисходящего лидера увеличивается (рисунок 1.9). Как только она достигает определенного уровня (от 50 до 100 кВ/м), явление короны, естественным образом образующейся в верхней точке любого высокого строения, порождает разряды, известные как восходящие лидеры, направленные к облаку (рисунок 1.10).

Рисунок 1.9 – Образование верхнего лидера

Рисунок 1.10 – Образование восходящего стимера от молниеприемников

Положение ионизированного пути, по которому протекает ток молнии, определяется тем, где восходящий лидер соприкасается с первым нисходящим лидером из облака (рисунок 1.11).

Рисунок 1.11 – Соединения восходящего и нисходящего заряда

Чем быстрее направленный вверх разряд (восходящий лидер) отделится от молниеотвода, чтобы двигаться к облаку, тем быстрее он приблизится к нисходящему лидеру и тем больше вероятность того, что он встретится с ним раньше других восходящих лидеров от соседних высокорасположенных точек. Таким образом, исходная точка первого восходящего лидера определяет точку удара молнии на земле. Молниеотвод с упреждающей стримерной эмиссией предназначен для того, чтобы обеспечить оптимальные условия для образования этого восходящего разряда. Для этого необходимы следующие условия:

- Наличие первичных электронов на верхнем конце стержня: эти электроны, испускаемые в виде плазмы, способствуют образованию восходящего разряда.

- Ионизированная плазма, образованная в нужный момент, когда молния собирается ударить, другими словами, совпадающая по фазе с восходящим электрическим полем на уровне земли.

Это единственная и запатентованная система в мире, которая находит приближение нисходящего лидера молнии. Она срабатывает точно в момент, когда удар молнии неизбежен. И только в этот точный момент - она становится активной. Это значит что PREVECTRON не притягивает молнию на себя если она не находится в её радиусе защиты. Во время грозы электрическое поле поднимается в несколько тысячи вольт. За это время PREVECTRON заряжается через нижние электроды. Когда нисходящий лидер молнии приближается, скорость увеличения этого поля резко поднимается. Микросхема находит это изменение и срабатывает механизм, выпуская высоковольтный разряд - который ионизирует воздух (воздух становится проводником). Таким образом - создаётся канал через который проходит молния притягивая её на себя.

Действие молниеприемника PREVECTRON подразделяется на три этапа:

а) Зарядка. Молниеприемник Prevectron2 использует электромагнитное поле (ЭОП), возникающее во время грозы между небом (облаками) и землей (несколько сот тысяч и даже миллионов вольт/метр), накапливает энергию как обычный конденсатор, и не требует какого-либо питания извне.

б) Поиск и контроль. Молния является результатом разрядки разных по заряженности полей, в данном случае небом и землей. Перед непосредственным ударом молнии, электромагнитное поле на данном участке возрастает в несколько сот и даже тысяч раз. Причем молния опускается сверху вниз, найдя самый легкий и близкий путь, прокладывает цепь. Канал электрических частиц, который только начал спускаться к земле называют нисходящим стримером. Резкое и многократное увеличение ЭОП фиксируется оборудованием Prevectron2.

в) Восхождение стримера. Энергия, накопленная за это время на Prevectron, освобождается, в нормальных условиях между одним из электродов и центральным стержнем молниеприемника (который имеет постоянный контакт с землей через проводку и систему заземления) в виде искры. Но в случае грозы и нисходящего стримера, когда разница в полярности достигает пиковых значений, данная искра становится инициатором встречного восходящего стримера. На определенной высоте встречаются оба стримера, канал замыкается, происходит разрядка полей, 8-и миллиарды электронов проходят по каналу, образовавшемуся в воздухе, далее по центральному, стержню молниеприемника, проводке, и уходят в землю через систему заземления.