Система контроля тока молнии <h3>Регистрация и анализ токов молнии</h3> Удары молний наносят серьезные повреждения зданиям и оборудованию. Наша система контроля тока молнии LM-S предлагает решение для регистрации и анализа ударов молнии в открытых или широко распределенных установках.

Поляризаторы или поляризационные фильтры - это оптические элементы, создающие поляризацию. При этом электромагнитные волны разделяются на линейно, эллиптически или кругообразно поляризованный свет в следствие поглощения или разделения излучения. Для использования эффекта Фарадея в данном случае свет поляризуется линейно. Это означает, что только линейно поляризованный свет проходит через поляризационный фильтр.

Световая волна заставляет колебаться электроны в диэлектрике. Магнитное поле изменяет движение электронов внутри диэлектрика. Это влияет на плоскость поляризации света. Плоскость поляризации света, в принципе, может вращаться в любом направлении.

Графическая модель показывает все существенные элементы и величины магнитооптического эффекта системы контроля тока молнии. Световая волна Φ с определенной силой света подводится к измерительному участку при помощи оптоволоконного кабеля.

Поляризационный фильтр P1 на входе измерительного участка поляризирует подаваемый свет линейно. Поляризованная таким образом световая волна заставляет колебаться электроны в среде и передвигается в плоскости поляризации через среду измерительного участка. Плоскость поляризации подвергается магнитному воздействию.

Магнитное поле импульсного тока вращает плоскость поляризации световой волны внутри среды по продольной оси. Направление вращения зависит от направления линий магнитного поля и, соответственно, от направления тока. К примеру, импульсные токи отрицательных и положительных молний создают линии магнитного поля с различной направленностью.

Чем больше ток I, тем сильнее магнитное поле B и тем больше угол вращения β. Магнитное поле B1 вызывает вращение световой волны вправо, а магнитное поле B2 - влево.

На выходе измерительного участка располагается второй поляризационный фильтр P2 под углом 45° к входному поляризационному светофильтру. Поэтому при отсутствии воздействия через выходной поляризационный светофильтр проходит только 50 % от количества света. В зависимости от вращения световой волны выходной поляризационный светофильтр пропускает больше или меньше света. Так производится световой сигнал, который можно измерить и обработать.

Положительный заряд тока молнии вызывает вращение поляризованного светового сигнала вправо. Количество света за вторым поляризационным фильтром увеличивается и составляет от 50 до 100 %. Если угол вращения светового сигнала достигает 45°, это соответствует 100% измеренного значения положительной молнии.

Отрицательный заряд тока молнии вызывает вращение поляризованного светового сигнала влево. Количество света за вторым поляризационным фильтром уменьшается и составляет от 50 до 0 %. Если угол вращения светового сигнала достигает -45°, это соответствует 100% измеренного значения отрицательной молнии.

Измеряется количество света за выходным поляризационным светофильтром. Из временных характеристик количества света выводятся типичные параметры зарегистрированного импульсного тока молнии. Это максимальная сила тока, крутизна тока молнии, а также заряд и удельная энергия.

В круговом магнитном поле эффективная напряженность поля зависит от глубины погружения датчика в магнитное поле вывода с током.

Глубина погружения в расчетах определяется радиусом. Это означает, чем меньше радиус, тем больше напряженность поля. Поэтому целесообразно монтировать датчик как можно ближе к выводу, чтобы эффективная напряженность поля была как можно больше.

Обозначения:
H = напряженность поля [А/м]
r = радиус [см]
I = ток [A]

Радиус является мерой для определения глубины погружения датчика в магнитное поле и для регистрации действующей в нем напряженности магнитного поля H. Это значение соответствует расстоянию от средней линии проводника до внешнего края корпуса датчика.

Радиус определяется при установке. Это очень важно для калибровки системы, поскольку он обеспечивает одинаковые условия измерений при различных данных установок.

Посредством интерфейса RJ45 Ethernet анализатор можно легко интегрировать в стандартные сети. При этом доступ к собранным данным и настройка конфигурации системы осуществляются на базе внутреннего веб-сервера. Веб-интерфейс использует IP-адресацию, чтобы обратиться к подключенному компьютеру через интернет-браузер.

Попадание молнии в труднодоступные или удаленные установки, например, ветропарк в прибрежных зонах, очень сложно или невозможно обнаружить. Система контроля тока молнии LM-S предоставляет все данные через встроенный веб-интерфейс. Так при помощи удаленного доступа, к примеру, с мобильного телефона, можно в любое время запросить данные о нагрузке на установку.

При помощи обработанных данных можно очень точно оценить действительную нагрузку установки. Результаты измерений всегда актуальны и позволяют запланировать профилактическое обслуживание. Если исходить из того, что установка повреждена, то можно принять срочные меры, чтобы избежать косвенного ущерба. Таким образом, сокращается или отсутствует время простоя. А если результаты измерений показывают, что установка подверглась минимальным или незначительным нагрузкам, то можно сэкономить время на проведение техобслуживания и ремонта.

Блок обработки результатов оснащен коммутационным реле с выведенным контактом для удаленного оповещения. Данный НЗ контакт при каждом событии передает короткий импульс, который может обрабатываться счетчиком. Таким образом осуществляется дополнительная возможность простого определения количества ударов молнии, которым подверглась установка. Контакт реле принимает положение покоя только после запуска системы. А при неполадках в системе реле размыкается. Так при помощи контакта для удаленного оповещения также запрашивается информация о готовности системы.

Данный пример применения показывает использование системы контроля тока молнии на памятнике Арминию в Детмольде, Германия. На основании из известкового песчаника стоит медная статуя. К цоколю статуи подсоединены три заземляющих провода. Через них при попадании молнии в строение высотой более 53 метров импульсные токи молнии отводятся на землю. На этих отводах смонтированы датчики. Анализатор установлен в шкафу управления, находящемся внутри постамента.