消电荷避雷针的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及雷电防护技术领域，尤其设及一种消电荷避雷针。
【背景技术】
[0002] 雷击是人们公认的十种最严重自然灾害之一，雷击所造成的灾害事故时有发生， 雷击导致建筑物损坏、人身伤亡、引起火灾爆炸，时刻危害着人们生命财产的安全，因此，如 何有效避免雷击的损害十分重要。
[0003] 目前，针对雷击产生的危害，一般采取的措施是安装避雷针、避雷线、避雷网等接 闪器，进行接闪，然后将雷电流引至大地，避免雷击建筑物等设施造成的危害事故。避雷装 置的基本原理是：空中带电的雷云由于静电感应在地面的物体上感应产生与雷云中电荷极 性相反的电荷，随着空间雷云产生电场的增强，雷云对地产生向下的下行先导，而地面上物 体则会产生向上的上行先导，当上行先导与下行先导之间距离足够小，则会发生雷击。在传 统避雷针的基础上，美国佛罗里达大学国际雷电研究和试验中屯、主任Rakov教授提出预放 电避雷针的概念。
[0004] 图IA和图IB为现有技术预放电避雷针的工作原理图。请参照图IA和图lB，cn'司隙 位于预放电电子触发装置(无源的电子触发回路）内部。d间隙由针体上部电极与预放电电 子触发装置外壳组成的。上部电极在上行先导放电时，用于向上产生火花。
[0005] W下介绍现有技术预放电避雷针的工作原理。如图IA所示，无雷电云时，大气中的 电场强度E约为300V/m。如图IB所示，有雷电云时，雷云与地之间的电场强度E为lOkV/m~ 20kV/m时，通过底部电极吸收空间电场的能量并将电荷储存在预放电电子触发装置内部。 电荷充电到一定程度时，通过其上部电极(d间隙击穿)放电，针体上部和尖端周围形成强烈 的电晕放电（离子层），提前产生一个向上发射的迎面先导，使下行先导放电通道崎变。上行 迎面先导迅速向下行先导方向传播并捕获雷电，使预放电电子触发装置的(T间隙击穿，形 成主放电通道，雷电流伴随着闪电和雷鸣由主放电通道泄放入地，从而避免预放电避雷针 周围的被保护物遭受雷击。
[0006] 预放电避雷针相比于普通避雷针在同一处同一高度安装时，提前发射出与正在下 行的梯形先导相连的上行迎面先导，运个提前发射的上行迎面先导可W推进更长的距离， 进而可W更加有效地捕获雷电流，从而避免建筑物遭受雷击。
[0007] 然而，中国电子学专家从理论研究明确指出：应用高频强福射电磁波高效电离功 能是解决雷灾课题的金钥匙。必须强调指出，现有的预放电方式就是一个现成的实践验证， 在雷击来临之际有高频强激发，接着，又引发高频状态下具有的高效电离功能，提前击穿大 气才取得上迎预放电的效果。 【实用新型内容】
[0008] (一)要解决的技术问题
[0009] 鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种消电荷避雷针，W在还没雷击前，就会 产生高频强电磁波发射火花，电离大气形成一条等离子导电通道，向上迎着空中已经聚集 的，尚未构成危险的云电传播并捕获云中电荷，W较小的电流方式引下入地。
[0010] (二很术方案
[0011] 本实用新型消电荷避雷针包括:云电导引针;火花隙放电开关管，其阴极接地；阳 极电感L1和触发器电感L2，其中，火花隙放电开关管的阳极通过阳极电感L1电性连接至云 电导引针;其触发极通过触发极电感L2电性连接至云电导引针;金属壳，其内部形成一容置 空间，火花隙放电开关管、阳极电感Ll和触发极电感L2被置于该容置空间内，且云电导引针 与该金属球壳电性连接，火花隙放电开关管的阴极与该金属壳体电性隔离。
[0012] 优选地，本实用新型消电荷避雷针中，阳极电感LI,与火花隙放电开关管的阳极和 阴极组成主谐振电路;触发极电感L2,与火花隙放电开关管的触发极和阴极组成触发谐振 电路。
[0013] 优选地，本实用新型消电荷避雷针中，阳极电感Ll和触发极电感L2满足：
其中：U为阳极电感Ll的电感值;L2为触发极电 感L2的电感值;Cl为阳极电容Cl的电容值;C2为触发极电容C2的电容值，f为谐振频率，阳极 电容Cl为火花隙放电开关管的阳极与阴极形成的极间等效电容;触发极电容C2为火花隙放 电开关管的触发极与阴极形成的极间等效电容。
[0014] 优选地，本实用新型消电荷避雷针中，触发极电容C2的电容值C2为5pf，触发极电 感L2的电感值L2介于在100微亨到200微亨之间；阳极电容Cl的电容值Cl为Ipf，阳极电感Ll 的电感值^介于500微亨与1毫亨之间。
[0015] 优选地，本实用新型消电荷避雷针还包括：限流电阻R，连接于触发极电感L2和云 电导引针之间，其同样位于金属壳内部的容置空间内。
[0016] 优选地，本实用新型消电荷避雷针中，限流电阻R的阻值介于化Q~IOOkQ之间。
[0017] 优选地，本实用新型消电荷避雷针中，云电导引针竖直向上焊接在金属壳上，金属 壳为球形或楠球形，且与地绝缘，金属壳与焊接于其上的云电导引针一起呈针球形状，火花 隙放电开关管的阴极接地。
[0018] 优选地，本实用新型消电荷避雷针中，金属壳的材料为铜、铁或侣，其外侧具有防 诱层。
[0019] 但巧益效果
[0020] 从上述技术方案可W看出，本实用新型消电荷避雷针具有W下有益效果：
[0021] (1)利用LC串联谐振使电压波谐振振荡振幅达数千倍的增大，从而可W将空中已 经聚集的，尚未构成危险的电荷引下入地，尽早提前伊除潜在危险根源。
[0022] (2)实用新型装置中附加元件仅2个电感、1个电阻，针球式壳体也轻巧，成本低，很 有利于推广应用。
【附图说明】
[0023] 图IA和图IB为现有技术预放电避雷针的工作原理图；
[0024] 图2为根据本实用新型实施例消电荷避雷针的电路图。
【具体实施方式】
[0025] 本实用新型利用LC串联谐振使电压波谐振振荡振幅达数千倍的增大，从而将空中 已经聚集的，尚未构成危险的电荷引下入地。
[0026] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0027] 图2为根据本实用新型实施例消电荷避雷针的电路图。如图2所示，本实施例消电 荷避雷针包括:云电导引针;火花隙放电开关管，其阴极接地；阳极电感LU触发器电感L2和 限流电阻R，其中，火花隙放电开关管的阳极通过阳极电感Ll电性连接至云电导引针;其触 发极通过触发极电感L2和限流电阻R电性连接至云电导引针;金属球壳，其内部形成一容置 空间，所述火花隙放电开关管、阳极电感LU触发极电感L2和限流电阻R均被置于该容置空 间内，且云电导引针与该金属球壳电性连接。
[0028] 本实施例中，云电导引针是焊接在金属球壳上，从外形看，就一针球体，十分轻巧 简约。
[0029] W下分别对本实施例消电荷避雷针的各个组成部分进行详细描述。
[0030] 请参照图2,火花隙放电开关管具有=个电极：阳极、阴极和触发极。其中，阳极和 触发极的下端都面对着阴极，阴极连接至地。阳极、触发极和阴极之间自然形成两个极间等 效电容-阳极电容Cl和触发极电容C2。
[0031] 除该火花隙放电开关管之外，该消电荷避雷针还包括:阳极电感LU触发极电感L2 和限流电阻R。其中，阳极电感LI, W及火花隙放电开关管的阳极和阴极组成主谐振电路;触 发极电感L2、限流电阻R，W及火花隙放电开关管的触发极和阴极组成触发谐振电路。
[0032] 本实施例中，阳极电感Ll和触发极电感L2满足：
[0033] ^XCi = L2XC2
[003引其中：Li为阳极电感Ll的电感值;C功阳极电容Cl的电容值;L2为触发极电感L2的 电感值;C2为触发极电容C2的电容值，f为谐