3293

программы осуществить выбор светодиодов с соответствующими характеристиками, которые будут использованы в осветительном приборе (рис. 1).

Рис. 1. Характеристики светодиода

После этого в соответствии с заранее выбранным драйвером, который будет обеспечивать необходимую величину тока, строится схема, пример которого представлен на рис. 2.

Рис. 2. Схема параллельно-последовательного включения светодиодов

141

После этого осуществляется моделирование путем использования функции имитации выхода из строя одного или нескольких светодиодов (рис. 3).

Рис. 3. Выбор функции имитации выхода из строя светодиода

В данном случае любой светодиод в схеме может считаться вышедшим из строя, как показано на рис. 4.

Рис. 4. Моделирование выхода из строя светодиодов при параллельно-последовательном их соединении

142

Следующим этапом осуществляется моделирование влияния выхода из строя светодиодов в различных последовательных цепях на условие работоспособности оставшихся светодиодов.

Аналогичные исследования проводятся также и при последовательно-параллельном (гибридном) соединении светодиодов (рис. 5) [2]. Путем вариации вышедших из строя светодиодов оценивается работоспособность осветительного прибора при максимальном выходе из строя светодиодов (рис. 6). Результаты аналогичного моделирования приведены в [3].

Таким образом, использование программного обеспечения для моделирования электрических цепей Multisim компании National Instruments позволяет на стадии проектирования схемы включения массива светодиодов осветительного прибора оценить надежность его работы в случае преднамеренного вывода из строя некоторого количества светодиодов из массива, что актуально для антивандальных светильников [4].

143

Литература

1.Сергей Кривандин Компания MEAN WELL – лидер

впитании светодиодных светильников // Новости Электроники.

– 2010. – № 9. – URL: https://www.compel.ru/lib/ne/2010/9/4- kompaniya-mean-well-lider-v-pitanii-svetodiodnyih-svetilnikov.

2.Последовательное или параллельное подключение светодиодов – URL: https://svetodiodinfo.ru/texnicheskie-momenty /posledovatelnoe-soedinenie-svetodiodov.html.

3.Ашрятов А. А., Чаткин П. Н. Исследование схем питания светодиодов антивандального светильника // Проблемы и вопросы точных и технических наук. Рецензируемый сборник научных трудов Изд. ИЦ МОАН (ООО «Научно Образовательные Технологии»), 2018. – С. 24-31. – URL: http://science-publishing.ru/wp content/uploads/2018/07/spub 20.07. 2018.pdf.

4.Чаткин П. Н., Ашрятов А. А. Разновидности

антивандальных светодиодных светильников // В сборнике: материалы XXII научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарёва Материалы конференции. В 3-х частях. Саранск, 2019. – С. 205-208. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37186103.

Воронежский государственный технический университет

144

УДК551.515.4

П. С. Кузьминов, Ю. А. Перцев, В. В. Орлов

СРЕДСТВА И СПОСОБЫ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ

Рассматривается общее представление о молниезащите, способы молниезащиты объектов, виды и типы молниеотводов.

Ключевые слова: молниезащита, способы молниезащиты, виды и типы молниеотводов.

Существуют два основных способа молниезащиты:

–токоотвод и экранирование;

–ограничение токов и напряжений.

Методы, используемые для защиты объектов от удара молнии, выбираются исходя из классификации этих объектов в зависимости от конструкции молниезащиты, которая определяется многими факторами и особенностями этих объектов.

Все здания и сооружения делятся на три категории, которые зависят от особенностей воздействия на объект удара молнии.

Правильное определение категории устройства молниезащиты является необходимым условием для эксплуатации рассматриваемого объекта. Не менее важным также является выявление исходных данных для устройств молниезащиты, основными из которых являются габариты защищаемого объекта, значение удельного электрического сопротивления грунта, наличие в зоне подземных коммуникаций, инженерно-геологических и метеорологических условий, а также некоторые другие.

Для защиты от ударов молнии используется молниеотвод Молниеотвод воспринимает удар молнии на себя и отводит

в землю ток молнии. Он состоит из вертикального стержня, который принимает на себя основной удар молнии, токоотвода, по которому ток молнии стекает в землю, и заземлителя.

Иногда составляющие молниеотвода совмещаются, в одном устройстве, например, когда используют металлических труб или стержни.

Молниеотводы, в зависимости от конструкции, могут быть нескольких видов: стержневые, у которых молниеприемник имеет вид вертикального стержня, тросовые, у которых трос закреплен горизонтально на двух опорах, и сетки, которая выполняется из

145

металлических элементов, и укладывается как правило на крышу

традиционных методов молниезащиты с помощью пассивных устройств, велись работы по созданию активных методов воздействия на грозовое электричество. Был разработан метод «дренирования» грозовых облаков, заключающийся в отводе электричества из облаков на землю по безопасным каналам.

Защитное действие радиоактивных молниеотводов основано на том, что радиоактивное излучение должно способствовать инициированию встречного лидера молнии, за счет увеличения проводимости воздуха путем его ионизации.

Эффективная молниезащита, использующая ионизацию воздуха, может быть реализована с помощью устройств ионной ионизации воздуха. Для этого устанавливается генератор аэрозольной струи, создающий струю заряженных частиц. В генератор подается воздух, и одновременно через другой канал – вода с примесью поверхностно-активных веществ (ПАВ). При распылении струей воздуха частички воды приобретают заряд, зависящий от вида ПАВ, а также от протяженности струи заряженных частиц. Испытания устройств показывают, что вероятность ориентировки разряда на молниеприемник повышается вдвое.

Недостатком данного устройства является необходимость применения двух типов ПАВ для предания сверхзвуковой струе двух видов полярности. А также необходимость использования струй высокого давления.

Имеются устройства, которые используют для создания встречного лидера лазер. Возможна ориентировка лидерного разряда по каналу лазерной искры как для положительной, так и отрицательной полярности развивающегося лидера.

Существует молниезащита, осуществляемая с помощью изменения потенциала вершины молниеотвода мощным источником напряжения. Но до настоящего времени преимущество активных молниеотводов не доказано.

Воронежский государственный технический университет Ростовский государственный университет путей сообщения (Воронежский филиал)

146

УДК 621.316.9

С. В. Скопин, Г. М. Мамедов, С. А. Горемыкин

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЙ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Рассмотрены вопросы реализации защитных заземлений объектов железнодорожной инфраструктуры: металлических и железобетонных мостов, путепроводов, пешеходных мостов, электрооборудования тяговых подстанций, средств электросвязи, электроустановок железнодорожной автоматики и телемеханики.

Ключевые слова: молниезащита, заземление, железнодорожная инфраструктура.

Значение защитного заземления для обеспечения электробезопасности на железнодорожном транспорте трудно переоценить. Как и любые объекты, строения и конструкции железнодорожной инфраструктуры могут быть подвержены воздействию атмосферных перенапряжений. Прямое попадание молнии приводит к механическим разрушениям, возгораниям, взрывам. Протекая вблизи строений, ток грозового разряда создает электромагнитное поле, вызывая сбой в работе внутренних систем

исоздавая опасность поражения персонала электрическим током. Электробезопасность на железнодорожном транспорте обеспечивается комплексной молниезащитой объектов, которая включает в себя защиту от первичных воздействий ударов молнии

иот электромагнитного импульса. В основе защитных мероприятий лежит защитное заземление, состоящее в отводе тока, поступающего на корпус, по заземляющей части с целью снижения напряжения прикосновения до безопасной величины.

Металлические конструкционные элементы мостов требуется заземлять двумя спусками на рельсовую сеть. Если используется постоянный ток то в цепь заземления устанавливают «диодноискровой заземлитель», при переменном токе необходимы искровые промежутки на каждый спуск. При неизолированной системе защиты от молнии нужно иметь не менее двух токопроводов, которые расположены по периметру зданий, для протекания тока грозового разряда от молниеприемников к заземлителям. Чтобы обеспечить эффективную молниезащиту,

147

прямолинейно проложенные токоотводы должны быть минимальной длины.

Конструктивные элементы, удовлетворяющие требования СО 153-34.21.122-2003, допустимо использовать в качестве естественных заземлителей. В случае их отсутствия необходимо выполнять искусственное заземление железнодорожных объектов, с использованием заземляющих электродов различного исполнения. Так находят применение «горизонтальные», «вертикальные», «комбинированные» и «углубленные» заземлители. При выполнении заземления необходимо выбирать минимально допустимые размеры и сечения заземлителей и заземляющих проводников, согласно действующей нормативной документации.

Контур заземления для молниезащиты должен обладать сопротивлением не более 10 Ом. Защитное заземление узлов электросвязи и зданий постов ЭЦ чаще всего требует более низкого значения сопротивления, поэтому может использоваться и в качестве заземления для молниезащиты.

Для эффективной молниезащиты объектов железнодорожной инфраструктуры заземляющие устройства зданий и сооружений должны совмещаться с защитным заземлением, относящимся к ним средств электросвязи, электроустановок и систем железнодорожной автоматики и телемеханики. В случае разделения заземлителей ввиду технологической необходимости, следует объединить их в единую систему, используя уравнивание потенциалов.

В результате следует отметить: заземление объектов железнодорожной инфраструктуры следует производить, руководствуясь нормативными документами, в строгом соответствии содержащимися в них требованиями.

Ростовский государственный университет путей сообщения (Воронежский филиал)

148

УДК551.515

П. С. Кузьминов, Ю. А. Перцев, С. Г. Зеленская

СПОСОБЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛНИИ

Рассматриваются основные способы исследования молнии.

Ключевые слова: молния, способы исследования.

Начало современных исследований молнии связаны с работами Ч.Т.Р. Вильсона, который определил величину заряда, создаваемого молнией и облаками,

Он использовал антенные методы и определил число составляющих молнии и интервалы между составляющими.

Параллельно проводилось фотографирование молнии, которое позволило измерить число составляющих молнии и интервалы между ними.

Это позволило соотнести электрические и оптические исследования.

Более полно систематизировать способы изучения молнии можно следующим образом:

1. Регистрация токов молнии:

–прямые методы регистрации токов молнии (с помощью шунтов или воздушных трансформаторов тока, (пояс Роговского);

–косвенные методы измерение токов молнии – наиболее распространен метод магнитозаписи, при котором измеряется амплитуда и крутизна фронта тока наибольшего из импульсов.

Для измерения амплитуды каждого из импульсов в разряде молнии применяется специальный прибор – фулхронограф.

Для измерения параметров очень коротких импульсов (вплоть до наносекундной длительности) используются клидонографы.

2. Антенные (дистанционные) способы исследования молнии:

– измерение параметров магнитного поля молнии (с помощью обычных рамочных антенн, нагруженных на RC или LC цепочку и созданных на их основе специальных приборов – флюксметров;

– определение параметров молнии по измерениям напряженности ее электромагнитного поля.

149

3.Радиотехнические методы исследования (использование мощного радиоизлучения, создаваемого молнией).

4.Регистрация молнии с помощью фотоаппаратуры:

–простейшее фотографирование молнии (фотографирование возможно и ночью и днем);

–фотографирование с временной разверткой (камера Бойса); сюда же можно отнести и визуальные наблюдения с помощью телевизионных камер;

–электронно-оптический метод фотографирования молний (эопограф);

–спектроскопические исследования молний.

Необходимо отметить еще один если не метод, то способ исследования молнии – ее искусственное инициирование.

Накопленный большой экспериментальный материал, на основе обобщения которого были сформированы основные представления о процессе развития и природе молнии, лег в основу разработанных принципов молниезащиты, которые отражены в стандартах на молниезащиту разных стран.

Воронежский государственный технический университет ВУНЦ ВВС «ВВА им. профессора Н. Е. Жуковского

и Ю. А. Гагарина»

150