PL213623B1

PL213623B1 - Lightning conductor with accelerated air ionization

Info

Publication number: PL213623B1
Application number: PL385747A
Authority: PL
Inventors: Smycz Eugeniusz
Original assignee: Smycz Eugeniusz
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2013-04-30
Also published as: PL385747A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest piorunochron z przyśpieszoną jonizacją powietrza, zabezpieczający budowle przed wyładowaniami atmosferycznymi.The subject of the invention is a lightning conductor with accelerated air ionization, protecting buildings against lightning.

W pewnych warunkach atmosferycznych tworzą się chmury burzowe z nagromadzonym w sobie ładunkiem elektrycznym ujemnym skierowanym w kierunku ziemi. W przypadku gdy ładunek ten jest zbyt duży, a wytwarzane przez niego natężenie pola elektrycznego przekroczy pewien próg graniczny to następuje wyładowanie elektryczne zupełne, czyli przeskok iskrowy. Pierwszy taki przeskok powoduje zjonizowanie atomów powietrza na długości rzędu 10-20 m, po czym sukcesywnie następują kolejne przeskoki jonizując kolejne atomy, doprowadzając do jonizacji lawinowej, a po dotarciu do ziemi następuje gwałtowne rozładowanie i przepływ ładunków dodatnich zgromadzonych w ziemi w kierunku chmury z ładunkami ujemnymi.Under certain atmospheric conditions, storm clouds form with a negative electric charge directed towards the ground. If this charge is too large, and the electric field intensity it produces exceeds a certain threshold, then a complete electric discharge occurs, i.e. a spark gap. The first such jump causes the ionization of air atoms for a length of 10-20 m, followed by successive jumps, ionizing subsequent atoms, leading to avalanche ionization, and after reaching the ground, there is a rapid discharge and the flow of positive charges accumulated in the ground towards the cloud with charges. negative.

Chmury burzowe naładowane ładunkiem elektrycznym w kierunku do ziemi stanowiącym czoło pioruna, posiadają ładunek elektryczny rzędu od kilku do kilkudziesięciu Culombów. Wówczas na elementach metalowych budowli będących w polu elektromagnetycznym tego ładunku indukuje się ładunek proporcjonalny do tak zwanej zastępczej powierzchni tych elementów. Celem ukierunkowania wyładowania elektrycznego i kontroli przepływu tego ładunku z powstałej chmury burzowej w kierunku ziemi stosowane są piorunochrony o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych. W znanym powszechnie piorunochronie Franklina wspomnianą powierzchnię zastępczą stanowi powierzchnia jego ostrza, które w przypadku umieszczenia go w silnym polu elektrycznym powoduje jonizację powietrza wokół tego ostrza. Wynika z tego, że im większa jest powierzchnia zastępcza metalowego elementu w postaci ostrza, tym wyidukowany zostanie większy ładunek elektryczny. Mając zatem na uwadze działanie siły wiatru oraz estetykę wykonanego piorunochronu dąży się do tego aby powierzchnia zastępcza ostrza piorunochronu była jak najmniejsza. Oznacza to, że optymalna zastępcza powierzchnia ostrza piorunochronu, która wyidukuje ładunek elektryczny stanowi jeden z podstawowych warunków w projektowanej konstrukcji piorunochronu, przy czym główny problem polega na przeniesieniu tego ładunku do jego wnętrza w celu zasilenia układu jonizującego powietrza, zwanego modułem indukcyjnym. Kolejnym problemem jest powstawanie w układzie jonizującym pojemności rozproszonych, które wywołane są przez zastępcze pojemności kondensatorów powierzchni zastępczej piorunochronu w stosunku do ziemi, przy czym energia tak wytworzonego ładunku elektrycznego tych kondensatorów jest niewykorzystywana powodując tym samym stratę tej energii. Jednocześnie stwierdzono, że skuteczność piorunochronu jest tym większa im szybciej nastąpi jonizacja powietrza wokół jego ostrza, przy czym znane są różne metody podnoszenia tej skuteczności.Storm clouds charged with an electric charge towards the ground, being the front of a lightning bolt, have an electric charge ranging from several to several dozen Coulombs. Then, a charge proportional to the so-called equivalent surface of these elements is induced on metal elements of buildings in the electromagnetic field of this charge. In order to direct the electric discharge and control the flow of this charge from the created storm cloud towards the ground, lightning rods of various design solutions are used. In the commonly known Franklin's lightning rod, said substitute surface is the surface of his blade, which, when placed in a strong electric field, causes ionization of the air around the blade. It follows that the larger the equivalent surface area of the blade-like metal element, the greater the electric charge will be generated. Therefore, bearing in mind the effect of the wind force and the aesthetics of the constructed lightning rod, the aim is to make the replacement surface of the lightning rod blade as small as possible. This means that the optimal surface area of the lightning rod that induces the electric charge is one of the basic conditions in the designed lightning rod structure, the main problem being the transfer of this charge into its interior in order to supply the air ionizing system, called the induction module. Another problem is the formation of dissipated capacities in the ionizing system, which are caused by the capacitances of the capacitors of the equivalent surface of the lightning rod in relation to the ground, where the energy of the electric charge of these capacitors is unused, thus causing the loss of this energy. At the same time, it was found that the effectiveness of the lightning rod is greater the faster the air ionization around its blade occurs, and different methods of increasing this effectiveness are known.

Znane z polskiego opisu patentowego wynalazku nr PL 192 704 metody przyśpieszania jonizacji powietrza wokół ostrza piorunochronu polegają między innymi na jonizowaniu powietrza za pomocą źródła radioaktywnego, lub za pomocą zaostrzonego zwodu piorunochronu zaopatrzonego w piezoelektryk połączony z ziemią, lub też za pomocą impulsów elektrycznych wokół ostrza piorunochronu, odizolowanego od ziemi kondensatorem z układem elektronicznym. Każda z przytoczonych metod posiada określoną wadę polegającą odpowiednio na możliwości rozerwania się elementu radioaktywnego w momencie uderzenia pioruna, konieczności występowania silnego wiatru celem spowodowania nacisku zwodu na piezoelektryk lub możliwości uszkodzenia układu elektronicznego z powodu braku możliwości połączenia z sobą elektrod kondensatora elementem metalowym.The methods of accelerating the air ionization around the lightning rod blade, known from the Polish patent specification No. PL 192 704, consist, inter alia, in ionizing the air with a radioactive source, or using a sharpened lightning rod actuator equipped with a piezoelectric connected to the ground, or by means of electrical pulses around the lightning rod blade , isolated from the ground by a capacitor with an electronic circuit. Each of the cited methods has a specific disadvantage consisting in the possibility of the radioactive element rupturing at the time of a lightning strike, the need for strong wind to put pressure on the piezoelectric or the possibility of damaging the electronic system due to the inability to connect the capacitor electrodes with a metal element.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 192 704 piorunochron z przyśpieszoną jonizacją powietrza wokół jego ostrza składający się z głównej elektrody jonizacyjnej zaopatrzonej w elektrodę przeskoku, połączonej szeregowo poprzez cewkę indukcyjną i iskrownik z ziemią oraz z co najmniej jednej elektrody zbiorczej połączonej bezpośrednio z ziemią, przy czym elektroda zbiorcza usytuowana jest naprzeciw i w pobliżu elektrody przeskoku, przy czym iskrownik posiada ostrze oraz usytuowaną naprzeciw niego elektrodę płaską. W innym wykonaniu tego piorunochronu składa się on z głównej elektrody jonizacyjnej zaopatrzonej w elektrodę przeskoku, połączonej szeregowo poprzez cewkę i iskrownik z ziemią, elektrody zbiorczej połączonej bezpośrednio z ziemią usytuowaną naprzeciw i w pobliżu elektrody przeskoku oraz układu elektronicznego złożonego z elementu optycznego, połączonego z bazą tranzystora. Kolektor tego tranzystora połączony jest z jednym końcem uzwojenia cewki tworzącej wraz z kolejną usytuowaną naprzeciw niej cewką transformator, zaś drugi koniec uzwojenia cewki pierwszej połączony jest poprzez rezystor i źródło zasilające z elementem optycznym, przy czym w obwód elektryczny tego układu pomiędzy drugi koniec cewki pierwszej i rezystor oraz pomiędzy element optyczny i źródło zasilające włączone są połączone ze sobą szeregowo konPL 213 623 B1 densatory dołączone do masy układu elektronicznego. Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo mała wydajność wzrostu jonizacji wokół ostrza piorunochronu wynosząca 30-40%, spowodowana koniecznością przepływu prądu pomiędzy elektrodą przeskoku i elektrodą zbiorczą.A lightning rod with accelerated air ionization around its blade is also known from the Polish patent description No. 192 704, consisting of a main ionization electrode equipped with a jump electrode, connected in series through an induction coil and a magneto with the ground, and at least one collecting electrode connected directly to the ground, the collecting electrode is positioned opposite and adjacent to the jump electrode, the magneto having a spike and a flat electrode opposite thereto. In another embodiment of this lightning rod, it consists of a main ionization electrode equipped with a jump electrode, connected in series with the ground through the coil and a spark arrester, a collecting electrode connected directly to the ground located opposite and near the jump electrode, and an electronic system consisting of an optical element connected to the base of the transistor . The collector of this transistor is connected to one end of the winding of the coil forming a transformer together with another coil opposite it, and the other end of the first coil winding is connected through a resistor and a power source to the optical element, with the electric circuit of this system between the second end of the first coil and a resistor, and between the optical element and the power source connected in series, densators connected to the ground of the electronic circuit are connected. The disadvantage of this solution is the relatively low efficiency of ionization increase around the lightning rod blade, amounting to 30-40%, caused by the need to flow current between the jump electrode and the collecting electrode.

Z kolei, znany z polskiego opisu patentowego nr PL 192 177 piorunochron z przyśpieszoną jonizacją powietrza wokół jego ostrza posiada elektrodę Franklina połączoną z ziemią i układem elektronicznym charakteryzuje się tym, że posiada dodatkową elektrodę zapłonową zakończoną ostrzem, połączoną poprzez układ jonizacyjny i cewkę indukcyjną z elektrodą główną zakończoną ostrzem, przy czym układ jonizacyjny tego piorunochronu stanowi elektroda iskrownika, której ostrze usytuowane jest naprzeciw i w pobliżu elektrody stanowiącej drugi koniec elektrody zapłonowej.On the other hand, the lightning rod known from the Polish patent description No. PL 192 177 with accelerated air ionization around its blade has a Franklin electrode connected to the earth and the electronic system, characterized by the fact that it has an additional ignition electrode ended with a blade, connected through an ionization system and an induction coil with an electrode the main tip with a blade, the ionization system of this lightning rod is a magneto electrode, the point of which is located opposite and near the electrode constituting the other end of the ignition electrode.

Również i w tym przypadku wydajność wzrostu jonizacji wokół ostrza piorunochronu z uwagi na konieczność przeznaczenia kanału zjonizowanego powietrza z elektrody zapłonowej na elektrodę główną piorunochronu jest ograniczona do około 30%.Also in this case, the efficiency of ionization increase around the lightning rod blade due to the need to allocate the ionized air channel from the ignition electrode to the main electrode of the lightning rod is limited to about 30%.

Celem wynalazku jest opracowanie znacznie prostszej i zwartej konstrukcji piorunochronu z przyspieszoną jonizacją powietrza wokół jego ostrza, pozwalającej na wyeliminowanie pojemności rozproszonych w jego układzie jonizacyjnym, wywołanych przez zastępcze pojemności kondensatorów powierzchni zastępczej piorunochronu w stosunku do ziemi, a tym samym na znaczne zwiększenie jego jonizacji w porównaniu do znanych dotychczas kontynuacji piorunochronów.The aim of the invention is to develop a much simpler and compact structure of the lightning rod with accelerated air ionization around its blade, allowing for the elimination of the dissipated capacities in its ionization system, caused by the equivalent capacitances of the capacitors of the lightning rod equivalent surface in relation to the ground, and thus a significant increase in its ionization in compared to the so far known continuations of lightning rods.

Istota piorunochronu według wynalazku polega na tym, że posiada dodatkową wewnętrzną elektrodę skupiającą, w której umieszczony jest moduł indukcyjny, przy czym elektroda ta połączona jest elektrycznie z uziemioną podstawą, połączoną elektrycznie z elektrodą płaską iskrownika, którego ostrze poprzez cewkę indukcyjną modułu indukcyjnego połączone jest z zewnętrzną elektrodą zbiorczą, a ponadto elektroda skupiająca wykonana jest w kształcie tulei z materiału przewodzącego prąd, a jej wysokość wynosi korzystnie połowę długości cewki indukcyjnej. Elektrodę skupiającą mogą stanowić także górne zwoje cewki indukcyjnej, których koniec poprzez ostrze i elektrodę płaską iskrownika połączony jest elektrycznie ze zbiorczą zewnętrzną elektrodą jonizacyjną, a drugi koniec tej cewki połączony jest z uziemioną podstawą, przy czym w obu przypadkach cewka indukcyjna posiada korzystnie kształt walcowy.The essence of the lightning rod according to the invention consists in the fact that it has an additional internal focusing electrode in which the induction module is placed, and the electrode is electrically connected to the grounded base, electrically connected to the flat electrode of the magneto, the blade of which, through the induction coil of the induction module, is connected to an external collecting electrode and, moreover, the focusing electrode is made in the shape of a sleeve of electrically conductive material, and its height is preferably half the length of the induction coil. The focusing electrode may also be the upper turns of the induction coil, the end of which is electrically connected through the blade and the flat electrode of the magneto with the external collective ionization electrode, and the other end of the coil is connected to the grounded base, the induction coil preferably having a cylindrical shape in both cases.

Podstawową zaletą piorunochronu według wynalazku jest to, że w jego układzie jonizacyjnym module indukcyjnym wywoływana jest pojemność zastępcza kondensatora, którego ładunek jest wykorzystywany do zasilania tego modułu, stanowiąc tym samym energię użyteczną, umożliwiającą znaczne zwiększenie wydajności jonizacji powietrza wokół jego ostrza dochodzącej do około 90%. Poza tym prosta i zwarta konstrukcja tego piorunochronu usprawnia jego obsługę i powoduje znaczne obniżenie kosztów jego wytworzenia.The main advantage of the lightning rod according to the invention is that in its ionization system of the induction module, the equivalent capacity of a capacitor is generated, the charge of which is used to power this module, thus constituting useful energy, enabling a significant increase in the efficiency of air ionization around its blade, reaching up to about 90% . In addition, the simple and compact design of this lightning rod facilitates its operation and significantly reduces the cost of its production.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia piorunochron z przyśpieszoną jonizacją powietrza w wersji rozszerzonej w ujęciu schematycznym, fig. 2 - piorunochron z przyśpieszoną jonizacją powietrza w wersji uproszczonej, fig. 3 - uproszczony układ elektroniczny piorunochronu obrazujący powstawanie i usytuowanie pojemności zastępczej, pojemności rozproszonej i pojemności użytecznej, fig. 4 i 5 - uproszczone układy elektroniczne piorunochronu w wersji rozszerzonej i uproszczonej obrazujące zasadę powstawania zróżnicowanej wartości napięcia na ich cewkach indukcyjnych w zależności od usytuowania połączonego z tymi cewkami iskrownika.The subject of the invention is presented in the drawings, in which Fig. 1 shows a lightning rod with accelerated air ionization in an expanded version in a schematic view, Fig. 2 - a lightning rod with accelerated air ionization in a simplified version, Fig. 3 - a simplified electronic circuit of the lightning rod illustrating formation and location of the equivalent capacity, dispersed capacity and useful capacity, Figs. 4 and 5 - simplified electronic systems of the lightning rod in an extended and simplified version illustrating the principle of the formation of a different voltage value on their induction coils depending on the location of the magneto connected with these coils.

Piorunochron z przyspieszoną jonizacją powietrza w wersji rozszerzonej pokazanej na fig. 1 składa się z zewnętrznej elektrody zbiorczej 1 zakończonej w górnej części ostrzem 2, w której umieszczony jest połączony z nią elektrycznie moduł indukcyjny 3, osłonięty częściowo tulejową elektrodą skupiająca 4 połączoną elektrycznie poprzez metalową podstawę 5 z ziemią 6. Moduł indukcyjny 3 stanowi cewka 7 o dużej indukcyjności wynoszącej 0,1-50 H, korzystnie 5 H, połączona szeregowo z jednym jej końcem z elektrodą zbiorczą 1 i drugim końcem z iskrownikiem 8, połączonym elektrycznie z uziemioną podstawą 5. Dolny koniec tej cewki połączony jest z ostrzem 9 iskrownika 8, a jego elektroda płaska 10 z uziemioną podstawą 5. Z kolei, tulejowa elektroda skupiająca 4 wykonana jest z materiału przewodzącego ładunki elektryczne, zwłaszcza z cienkiej blachy nierdzewnej o grubości 0,05-1 mm, korzystnie 0,2 mm i długości około 100 mm tworzy względem uziemionej podstawy 5 potencjał dodatni analogiczny jaki posiada elektroda zbiorcza 1 i jej ostrze 2 zastępczy kondensator 11 o pojemności wynoszącej 10 pF - 100 nF, korzystnie o pojemności 100 pF. Celem tak utworzonego zastępczego kondensatora 11 jest związanie w sposób maksymalny ładunku wyidukowanego Q_ind na głównej elektrodzie zbiorczej 1 przez pole elektryczne chmury burzowej.The extended version of the lightning rod with accelerated air ionization shown in Fig. 1 consists of an external collecting electrode 1 ended in the upper part with a blade 2, in which an induction module 3 electrically connected to it is placed, partially covered with a bushing electrode 4 electrically connected through a metal base 5 with the ground 6. The induction module 3 is a coil 7 with a high inductance of 0.1-50 H, preferably 5 H, connected in series with one end thereof to the collecting electrode 1 and the other end to the magneto 8 electrically connected to the grounded base 5. The lower end of this coil is connected to the blade 9 of the magneto 8, and its flat electrode 10 to the grounded base 5. In turn, the focusing electrode 4 is made of electrically conductive material, especially 0.05-1 mm thick stainless steel. , preferably 0.2 mm and a length of about 100 mm, creates a positive potential with respect to the grounded base 5 analogous to that of it has a collecting electrode 1 and its tip 2 a replacement capacitor 11 with a capacity of 10 pF - 100 nF, preferably of 100 pF. The purpose of the replacement capacitor 11 thus formed is to maximally bind the induced charge Q _ind on the main collecting electrode 1 by the electric field of the storm cloud.

PL 213 623 B1PL 213 623 B1

W wyniku dokonanych wielu prób i badań nieoczekiwanie stwierdzono, że w przypadku gdy iskrownik 8 połączony jest elektrycznie z umieszczoną podstawą 5, a długość tulejowej elektrody skupiającej 4 stanowi ¹/? długości cewki indukcyjnej 7 wynoszącej około 200 mm, to otrzymuje się wystarczające skupienie ładunku indukcyjnego Q_ind. Wówczas w przypadku przeskoku iskry przez iskrownik 8 otrzymuje się znaczne zwiększenie potencjału na ostrzu 2 elektrody zbiorczej 1, a tym samym zwiększenie stopnia jonizacji powietrza wokół tego ostrza. Najkorzystniejsze wyniki wzrostu jonizacji powietrza wokół ostrza 2 uzyskano w rozwiązaniu, w którym tulejowa elektroda skupiająca 4 o długości 100 mm była usytuowana w pobliżu cewki indukcyjnej 7 modułu indukcyjnego 3 mającej wymiary 0 30 x 200 mm.As a result of numerous trials and tests it has been surprisingly found that in the case when the magneto 8 is electrically connected to the placed base 5, the length of the sleeve focusing electrode 4 is ¹ /? length of inductor 7 of about 200 mm, a sufficient concentration of the inductive charge Q _ind is obtained. Then, in the event of a spark jump through the magneto 8, a significant increase in the potential on the tip 2 of the collecting electrode 1 is obtained, and thus an increase in the degree of air ionization around this blade. The most favorable results of the increase in air ionization around the blade 2 were obtained in the solution in which the sleeve-shaped focusing electrode 4 with a length of 100 mm was placed near the induction coil 7 of the induction module 3 having dimensions of 30 x 200 mm.

Z kolei, piorunochron z przyśpieszoną jonizacją powietrza w wersji uproszczonej pokazanej na fig. 2 składa się z zewnętrznej elektrody zbiorczej 1, zakończonej w górnej części ostrzem 2, w której umieszczony jest moduł indukcyjny 3, który stanowi cewka 7 o dużej indukcyjności, korzystnie 5 H, połączona szeregowo jednym jej końcem z uziemioną podstawą metalową 5, a drugim jej końcem z iskrownikiem 8, którego elektroda płaska 10 połączona jest elektrycznie z elektrodą zbiorczą 1, a jego ostrze 9 z górnym końcem cewki 7. W tym przypadku funkcję elektrody skupiającej 4 pokazanej na fig. 1 spełniają uzwojenia górnego końca 12 cewki indukcyjnej 3 również o wymiarach korzystnie 0 30 x 200 mm. W obu rozwiązaniach pokazanych na fig. 1 i 2 przestrzeń pomiędzy tulejową elektrodą skupiającą 4 i zewnętrzną elektrodą zbiorczą 1 oraz pomiędzy modułem indukcyjnym 3 i zewnętrzną elektrodą zbiorczą 1 wypełniona jest materiałem dielektrycznym 13, korzystnie żywicą lub silikonem, przy czym w obu tych rozwiązaniach cewka indukcyjna 7 ma kształt walcowy.In turn, the lightning rod with accelerated air ionization in the simplified version shown in Fig. 2 consists of an external collecting electrode 1, ending in the upper part with a blade 2, in which an induction module 3 is placed, which is a coil 7 of high inductance, preferably 5 H connected in series with one end of it to the grounded metal base 5 and its other end to a magneto 8, the flat electrode 10 of which is electrically connected to the collecting electrode 1, and its blade 9 to the upper end of the coil 7. In this case, the function of the focusing electrode 4 shown in Fig. 1 they meet the windings of the upper end 12 of the induction coil 3 also having dimensions of preferably 30 x 200 mm. In both the solutions shown in Figs. 1 and 2, the space between the sleeve focusing electrode 4 and the outer collecting electrode 1 and between the induction module 3 and the outer collecting electrode 1 is filled with dielectric material 13, preferably with resin or silicone, both of which the induction coil 7 is cylindrical in shape.

W innym przykładzie wykonania piorunochronu nie pokazanym na rysunku posiada on budowę analogiczną jak piorunochron pokazany na fig. 2, przy czym dodatkowo zaopatrzony jest on także w tulejową elektrodę skupiającą 4, w której umieszczony jest moduł indukcyjny 3. Jednakże okazało się, że w tym przypadku wydajność piorunochronu - jonizacji powietrza wokół ostrza piorunochronu jest znacznie niższa w porównaniu do rozwiązań pokazanych na fig. 1 i 2.In another embodiment of the lightning rod, not shown in the drawing, it has a construction analogous to the lightning rod shown in Fig. 2, but additionally it is also equipped with a focusing electrode 4 in which an induction module 3 is placed. However, it turned out that in this case the efficiency of the lightning rod - air ionization around the lightning rod blade is much lower compared to the solutions shown in Figs. 1 and 2.

Na schematach układów elektrycznych pokazanych na fig. 3-5 pokazano zasadę tworzenia się ładunku indukcyjnego Qind, zastępczej pojemności Czp, pojemności rozproszonej Cr, pojemności elektrody skupiającej - użytecznej Csk, pojemności elektrody zewnętrznej Czew, przy czym podane wyżej parametry oznaczają:The electric circuit diagrams shown in Figs. 3-5 show the principle of the formation of the inductive charge Qind, the equivalent capacitance Czp, the dissipated capacitance Cr, the focusing electrode capacitance Csk, the external electrode capacitance Czew, where the above parameters are as follows:

Q_ind - oznacza ładunek indukcyjny (elektryczny) na ostrzu 2 piorunochronu, czyli pojemność względem chmury burzowejQ _ind - means the inductive (electric) charge on the blade of the 2nd lightning rod, i.e. the capacity in relation to the storm cloud

Czp - zastępczą pojemność kondensatora na czole chmury burzowej względem powierzchni zastępczej piorunochronuCzp - the equivalent capacitance of the capacitor on the forehead of the thundercloud in relation to the equivalent surface of the lightning rod

Cr - pojemność rozproszoną, czyli zastępczą pojemność kondensatorów powierzchni zastępczej piorunochronu w stosunku do ziemi 6, której ładunek elektryczny jest niewykorzystywanyCr - dissipated capacitance, i.e. the equivalent capacity of the capacitors of the equivalent surface of the lightning rod in relation to the ground 6, the electric charge of which is not used

C_sk - pojemność zastępczą kondensatora będącą zastępczą pojemnością elektrody sk upiającej 4, której ładunek elektryczny jest wykorzystywany do zasilania modułu indukcyjnegoC _sk - the equivalent capacity of the capacitor being the equivalent capacity of the bonding electrode 4, the electric charge of which is used to power the induction module

Q_sk - ładunek zgromadzony na powierzchni elektrody skupiającej, przy czym najkorzystniej jest gdy Qsk = Qind,Q _sk - the charge accumulated on the surface of the focusing electrode, where the most advantageous situation is when Qsk = Qind,

C_zew - pojemność kondensatora na elektrodzie zewnętrznej 1.C _external - capacitance of the capacitor on the external electrode 1.

Ładunek indukcyjny Q_ind, którego źródłem jest czoło chmury burzowej gromadzi się w kondensatorze pojemności elektrody zewnętrznej Czew. W przypadku braku wystąpienia pojemności rozproszeniowych Cr na kondensatorze powierzchni zastępczej piorunochronu, to cały ładunek indukcyjny Qind, przechodzi do kondensatora pojemności zastępczej Csk i wykorzystywany jest do zasilania modułu indukcyjnego 3. Z kolei w przypadku wzrostu napięcia na kondensatorze pojemności zastępczej następuje przeskok iskry na iskrowniku 8, przy czym wartość prądu w cewce 7 tego modułu uzależniona jest od ładunku elektrycznego na pojemności zastępczej kondensatora C_sk. Ponieważ napięcie na cewce indukcyjnej 7 określone jest zależnością gdzie: L - oznacza indukcyjność cewki 7 di - przyrost prądu elektrycznego dt - przyrost czasu to również napięcie na ostrzu 2 elektrody zewnętrznej 2 jest takie same jak na cewce 7, czyli ma również wartość U_L.The inductive charge Q _ind , the source of which is the front of the storm cloud, accumulates in the capacitor of the external electrode Czew. In the absence of the dissipation capacitance Cr on the capacitor of the equivalent surface of the lightning rod, the entire inductive charge Qind goes to the capacitor of the equivalent capacitance Csk and is used to power the induction module 3. On the other hand, in the case of voltage increase on the capacitor of the equivalent capacity, the spark jumps over the spark gap 8 , the value of the current in the coil 7 of this module depends on the electric charge on the equivalent capacitance of the capacitor C _sk . Since the voltage on the inductor 7 is determined by the relationship where: L - inductance of the coil 7 di - increase in electric current dt - time increment, the voltage on the tip 2 of the outer electrode 2 is also the same as on the coil 7, i.e. it also has the value U _L.

PL 213 623 B1PL 213 623 B1

Jednakże w przypadku, gdy iskrownik 8 jest połączony z uziemioną podstawą 5 piorunochronu zaopatrzonego w tulejową elektrodę skupiającą 4 to napięcie na jego ostrzu 2 jest dwa razy większe, czyli U = 2 U_L, powodując tym samym dwukrotne zwiększenia jonizacji powietrza tego ostrza, co z kolei spowodowało zwiększenie wydajności tego piorunochronu do około 90%.However, in the case when the magneto 8 is connected to the grounded base 5 of the lightning rod provided with the sleeve focusing electrode 4, the voltage on its blade 2 is twice as high, i.e. U = 2 U _L , thus causing a twofold increase in air ionization of this blade, as with in turn, increased the efficiency of this lightning rod to about 90%.

Claims

1. A lightning rod with accelerated air ionization around its blade containing an external ionizing collecting electrode, terminated with a blade, connected in series with the ground through an induction module consisting of a coil and a magneto, which module is placed in an insulating housing, characterized in that it has an additional internal focusing electrode (4), in which the induction module (3) is placed, the electrode being electrically connected to the grounded base (5), electrically connected to the flat electrode (10) of the magneto (8), the blade (9) of which through the induction coil ( 7) of the induction module (3) is connected to the external collecting electrode (1).

2. A lightning conductor according to claim The method as claimed in claim 1, characterized in that the focusing electrode (4) is made in the shape of a sleeve of a conductive material, and its height (H) is preferably half the length (L) of the inductor (7).

3. The lightning conductor according to claim 1, A method according to claim 1, characterized in that the focusing electrode (4) consists of the upper turns (12) of the induction coil (7), the end of which through the blade (8) and the flat electrode (10) of the magneto (8) is electrically connected to the external collective ionization electrode (1). ), and the other end of this coil is connected to the grounded base (5).

4. A lightning conductor according to claim 3. The coil as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the induction coil (7) preferably has a cylindrical shape.