табл. 1.25J Импульс тока м тельности фрокта импульса к .

Помимо приведенных ыолнки на практике довс а импульса

а. (ТфМ-

: характеристик нмиуль;-. я такой параметр, как ср

Рис. 1.3 Кривые вероятности про-це1тюго распр€яелен11Я зврядов

Рис 1А. Ток в канале вимяин:

с - типичная осциллограмма; б - состав -постоянный (проыежрточный) ток

Токи в кш

лоампер яо

моинии изменяются в широких пределах: ог нескольимх ки-лоактер до сотен калоампер. .иолнии с болмпимн токами возиккают крайне редко. Так, молнии с токами 200 кА возникают в 0,7... 1,07о случаев от общего числа наблюдавшихся разрядов, Чксло случаев ударов мо-чннА с величниоО тока 20 кА составляет порядка 50%. Поэтому принято значения амплитуд токов молинй представлять в виде кривых вероятностей (функций распределешгя). для когорых по оси ординат откладывается вероятность попв<1ения токов молнии с максимальным значение .!, препышающнк! указываемое абсиксой (рис. 1.5.й).

В Советском Союзе при расчетах гроэоэащкть) используют кривые, ход которых приб.чюнтельно соответствует экспоненциальному закону распределении вюятиостеЯ:

г-- /мр) ехр 0,04/ р), (1.1)

тле /м - мяксималыюе значение тока молнии, кА; Р - вероятность того, что максимальный ток молкни больше / ,р; /мр -расчетная ами.ищда гона иол-ийн, к А.

Аягалнтуда тока молнии в канале разряда имеет тенденцию к уменьшению с ростом удельного электрического сопротивления земли. В диапазоне р,= (200. 1100) Он-м изменение амнлитуд токов uo.ihh]! проистедит прцбинзи-тельао по закону квадратичной гиперболы, и при больших р, сии стремятся к ГОстониюА величине (в кА):

/ = l6 + 2-10 /f. (1.2)

штудыток Р вероятности процентного распределения

фронта тоьдкЛо

Крутизна тока молнии на фронте изменяется i, столь же широких пределах, что и амплитуда токе молнии. Кривая вероятности крутизны тока молнки также близка к экспоненциальному закону изменения (рис. 1.5,6). Наиболее широкое распространение получила эмпирическая формула

Р (/ > 4р) ехр (- 0.08/;,), (1.3)

те, кА/мкс; расчетная крутизне

где К1>ут11зна тока молнии i фронта тока молики, кА/мкс,

Нечкогочисленные одновременные результаты регистрации эмвлнтуд ижов молпик и крутизны показывают, что крутизна имеет тенденцию воэрасгать при унелшенин максималыюго значения тока мплицп. однако зта тенденция довольно слабо выражена. В расчетах эти велнчнкы, в первом приближеншг, принимаются незаивснмыми. Вероятность молнии с параметрами /n>/md н (Ч Ачр Р сляется как произведение вероятностей

Р{Ы / р; > /;,р) ехр [- (0.04Лм, + 0,ОЬ/ р)]. (1.4)

Иногда лрннииакт жесткую связь /мрт/{Др, пртем обычно Тф=2 мкс

=consl. При этом

Р(/м.>/мр; /м> (м>/мр)- (1-5)

Дл гтельност1! фронтов импу.чьсов токов молннн при ударе о яеч.чю колеблются в пределах 0,5... 10 нкс (рис. 1.5.в). Среднюю длительность фронта импульса тока МОЛЯИ11 обычно принимают Т4=2 мкс. Длнтелыкхть иипульса. тока иолвнк р -ч -------------- -

ппп, ------; >Реда <=я временем распространения обратного раз-

рлм от эемж, к облаку и в связи с этим изменяется от 20 до 80 ...100 мкс IPiiC. 1.Ь.г]. Средняя длительность 1шпульса тока молнии близка к 50 мкс

При оценках грозовой стойкости РЭС помимо количественного определения амплитудно-временных характеристик импульса тока молнии необходимо иметь описание формы тока мо.1нш1 в аналитическом виде.

Функция описания должна отвечать следующим требованиям: достаточно близко описывать реальную форму импульса токя молнии; быть дважды дифференцируемой во всей области существования; в момент f = 0 обращаться в нуль; не иметь скачков и разрывов; первая производная в момент /=0 должна обращаться в пуль; иметь относительно простые преобразования Фурье и Лапласа.

В табл. 1.4 приведены наиболее употребимые на практике аналитические выражения и количественные характеристики входящих в них параметров, которые используются при описании импульса тока молнии.

Традиционным является биэкспоненциальное описание:

i.w {f} = loK [exp (- ciii) - exp (-agO], (1-6)

где /о - амплитуда тока в канале молнии; к - нормирующий коэффициент (рис. 1.6).

Таблица 1.4. Аналитические описания импульсов тока молнии

Аналитическое выражение и значение параметров для волны тока молнии (2/50) МКС н / =20 кА

Характерные особенности

Преимущества

Недостатки

-ехр(-ааО]; /.-, = 20 к А; /г =1,037 ai=0,0138-10 , C-I 2=1,6253-106, с-

i{t) =/i ехр(-Qit)-

-/э exp (-GiO + -Ь/з ехо(-а.эО; ,

7. =20 кЛ; 1 = 5,0-10 с /2=25 кА; o;2 = 5.0-]0 с /.3= 5 кЛ; из = 7,0-102, с-

/(0==/п[ехр(-aiO--схр (-агО ] + -f/i exp (-азО:

Первый импульс молнии

/о=20 кЛ; й,=2,0-10-\ с- 02=2,0-10% с->

Последующие импульсы

/о=10 кА; Ol=l,4-10 с- £ = 6,0-106,

Промежуточный ток /j=2,5 кА; аз=1,0-10з, с

Простота вида, легкость операций дифференцирования и иптегрировапия; простота фурьс-преоб-разования и преобразования Лапласа

Первая производная не обращается в нуль при t=0, а достига.ят своего макси-мальпого значения

Окончание табл. 1.4

i(0=/o[e.xp(-о,Г) - -схр (- 272)1, где Tai/az-ht; /о=21 кА; 1 = 0,014-10°, с- 2 = 1.62-102 с-2 i

Первая производная существует и достигает максимума в точке /#0

Сложность фурье-пре-образования и преобразования Лапласа ,

t(0=/o]/-Il ехр(-т./20

/о=20 кА; Ti = 12,8.10-е, с;

Т2 = 3,46-10-б. с;

/0=20 кА; Т1 = 0,9935; п=10; Ti = 0,454-10- с, Т2 = = 143,0-10-6, с;

Удобны при описании и.\шульса тока в процессе удара молнии в зе.м-лю и линии связи; дважды дифференцируема; первая производная достигает максимума в точке tФO

Сложный вид описания

при <Тзо%

/! (о = о {ехр [-с, (f-т) ] - -ехр [ 2 (-т) ]}

при f>T30%

/о=20 кА; а-0,52-1012, -2; Р=2,0; Y= 1,065; 1 = 0,015-10 , с-; 2 = 0,893-10 , с-; т= = 0,532-10-6. с; тзо% = = 0,9.10- с

i{t) =

при <т

/осхр [~a{f-x)] при

/о = 20 кА; Л-7,62; = 6110 С- ; т=1.0-10-5, с

--г при <т,

/оехр

......\Т2-Ti / 2

при t>Ti /1 = 20 кА; т, = 2,5 10- с;

т2=0,7210- с Промежуточный ток /о=2 кА

Нанболсс близко воспроизводит форму реального тока молнии в канале; первая производная достигает максимума в точке tO

Имеют точки разрыва и в них не дифференцируемы

Максимальное значение тока ыолнин огределяется

Довгльно часто на практике необходимо определять временные характерп-ики ишyльea тока молнии не через параметры а, и а по длительности

г 3i I спгг Ji евиЧ и 4tf с i ! i t е 7 s ! п

I P c. 1.6. Зависимость ормнруюшего Рис1* Kg Гя Z

козф4я иент. от сооткошени, ара- Иеятного W ea

Рис 17 соотношения между параметрами н.иульсяоВ волны . ее временными i-iiL. 1... V. характеристиками:

о-для фронта дагульсв; 6-для спада импульса

I характеристиками i

фронта Тф а длительности импульса То. На рис. 1.7 приведены соотношения ь ду параметрами импульсной волны и ее нременны.чи характеристг

В ei>48Hx, когда Тф<£Ти, удается получить прнбли отношения между параметрами о, и вз и временны! пульса

а,л;0,7/т ; Cjf 3.25/сф. (1.7)

Иногда при выполнении практических расчетов допускаетсн фронт тока молнии принимать косоугольным, в хвгст - незатухающим.

Число следующих друг за другом ударов молнии по одному каналу. Характеризуется вероятностной кривей, приведенной на рис. 1.8. Б большинстве случаев (25 ...70%) число повторных ударов го одному каналу колеблется в пределах 2... 5, и только в вебольшоы количестве случаев (5%) число ударов может достигать десяти. Среднее число повторных ударов по одному каналу принимают равным 3.

Интенсивность грозовой деятельности. Степень грозового воздействия на РЭС определяется интенсивностью грозовой деятельности.

Интенсивность грозовой деительности в различных климатических районах oleiib сильно от.:ичается. Как правило, на территорпи СССР число гроз в течение года минимально в северных районах и постепенно увеличивается к югу, ГДЕ повышается влажность воздуха, а высокая температура способствует интенсивному образованию грозовых облаков

Грозовую интенсивность прннито характеризовать числом грозовых дней в году (табл. 1.5) или общей продолжительностью гроз в часах, приходящихся Таблица 1.5. Интенсивность грозовой деятельности на территории СССР

70... 65 65... 63 63... 60 60... 55

СССР, за- Среднее

Ь...50 SO... 45 45 ..40

17...25 20... 30 30... 40

1 имечание. В отдельных местах европейской части СССР аемых местных гроз (район Киева) число -грозовых дней в году

н год (рис. 1.9). Последняя характеристика более правильная, так как ударов молнии в землю завнспт не от числа гроз, а от их общей продол-ibHOCTTi. Однако эта характеристика пока принята только в СССР, зедняя продолжительность гроз за один грозовой день для территории Р составляет 1.5... 2 ч. Средняя скорость расиростратения грозы порядка i 7ч. По данным многочисленных наблюдений в районах с числом грозовых I часов в году П=30 1 км поверхности земли в среднем поражается молнией

friH раз в два года, т. е. среднее число разрядов молнии в 1 км поверхкостн -1ЛИ за грозовой час равно 0.067, а за один грозовой день -0.1. Эти ; зволяют оценивать частоту поражении молнией различных объектов.