专利名称：一种防避雷电的方法及为实施该方法的解雷器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防避雷电的方法及避雷设备。
当前，防避雷击的问题日益突出，特别是在电脑及各种电子设备广泛应用时，雷电对各种电子设备的危害很大，解决防雷的问题更加紧迫。目前，国内外防止雷击的方法，仍然沿用240多年前富兰克林发明的避雷针，即将雷电引入地下。这种传统方法的缺点是在使用避雷针受雷时，其周围50-80米以内的电子设备都会受到强大的冲击性电磁场而遭到破坏。此外，还存在保护范围小和被保护物附近遭雷击的概率增大以及产生跨步电压危害人畜生命等。国内外的防雷专家提出了不少的防雷新技术和防雷新产品。如国内的消雷器，美国、法国、澳大利亚用消散器、多短针消散阵列等来弥补避雷针的不足；还有很多国家采用避雷带、法拉第网、放射球针等取代避雷针；我国近来出现了一种优化避雷针，把避雷针分成几节来限制雷电流。归纳起来，都是用导体或半导体引雷入地。与此同时，仍然伴随严重的副作用，威胁电子设备的安全。因此，现有的防雷装置已经不能满足电子设备的防雷需要。
本发明的目的是提供一种解决电子设备及其它被保护物免遭雷击的防避雷电的方法及为实施该方法的专用设备解雷器。
本发明的目的是这样实现的一种防避雷电的方法及为实施该方法的解雷器，其特征在于在被保护物及其安全范围内的较高物上引出若干个高出被保护物和较高物的金属尖端，在金属尖端下设置等离子气体发生器，当空中雷云在该处地面感应的电场强度超过预定值时，启动等离子气体发生器使其产生等离子气流，并使等离子气流从金属尖端下部向上吹该金属尖端，等离子气流中的正电荷或负电荷中和雷云在该金属尖端上感应的异性电荷，避免雷电对被保护物放电。
为实施上述方法而作的解雷器，由以下部件组成金属尖端和与之相连的使等离子气体充分与其接触的气体罩；等离子气体发生器启动关闭控制系统，该系统主要部件及电讯号传递关系为由电场仪DY监测被保护范围内的电场强度，当电场强度达到预定值时，接通电流继电器LJ线圈回路，LJ常开触点闭合接通中间继电器ZJ线圈回路，ZJ常开触点ZJ1、ZJ2、ZJ3、闭合，分别接通光、声信号回路和接触器HC线圈回路，常闭触点ZJ5开启，电源跳闸线圈TQ回路断开；接触器HC常开触点闭合后，接通等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ，电源开关DL闭合，等离子气体发生器产生等离子气体，吹向金属尖端，降低其电位，解除直击雷的形成；当被保护范围内电场强度低于预定值时，电场仪DY返回，LJ、ZJ返回，ZJ的常闭触点ZJ5由开启状态返回闭合状态，电源跳闸线圈TQ回路接通，跳开等离子气体发生器电源开关DL，等离子气体发生器停止工作。
在上述解雷器中，等离子气体发生器启动、关闭控制系统的电路结构可以由以下部分组成ⅰ)等离子气体发生器的启动、关闭、传输、报警电路采用直流电源，电压-12V～-220V，电场仪DY的指针固定端接电源正极，定值调节点接电流继电器LJ线圈的正极，LJ线圈负极接电源负极；中间继电器ZJ线圈正极接电流继电器LJ的常开触点LJ1后接电源正极，ZJ线圈负极接电源负极；光电牌GP正极接中间继电器ZJ的常开触点ZJ1后接电源正极，GP负极接电源负极；电笛DD的正极接中间继电器ZJ的常开触点ZJ2后接电源正极，DD的负极接小刀开关DK后接回电源负极；合闸接触器HC线圈正极接中间继电器ZJ常开触点LJ3后接电源正极，HC线圈负极接电源负极，与ZJ3并联有手动控制开关KK；等离子气体发生器电源跳闸线圈TQ正极接中间继电器常闭触点ZJ5后接电源正极，其负极接电源负极。ⅱ)等离子气体发生器合闸控制回路电源为直流-220V，等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ的正极接合闸接触器常开触点HC1及熔断器1RD后接合闸电源正极+HM，等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ的负极接合闸接触器另一个常开触点HC2及熔断器2RD后接合闸电源负极-HM。ⅲ)等离子气体发生器电源接线A)采用工频交流电源，电压～220V至～6000V，或中低频交流电压～8000V至10000V，静触头接电源侧，DL1、DL2的动触头接等离子气体发生器FSQ的电源输入端；B)采用直流电源，电压-480V至-50000V，电源开关DL1的静触头接电源的正极，DL1的动触头接FSQ的电源输入端的正极；电源开关DL2的动触头接FSQ的电源输入端的负极，DL2静触头接电源的负极。本发明具有如下优点和积极的社会效果1)突破了240多年来避雷只能采取将雷迅速引入地下，即主动引雷入地，实际是一种被动挨打的技术思路，提出了一种阻止雷在被保护物及其安全范围内放电的新的技术思想，使雷电消除在萌芽状态，从根本上解决了雷电威胁。2)解雷器产品的诞生，解决了当前迫在眉睫的电子设备的防雷问题，为计算机及众多的电子产品的普及应用提供了安全保障，其社会效益和经济效益不可估量。
下面结合附图作详细说明
图1为解雷器电路结构示意2为解雷器使用方法示意3为图2A部放大图(一)、解雷器的作用机理1、带电雷云对地面形成巨大的静电‘电容器’。空中的雷云带电时，在相应的地面上感应等量的异性电荷，雷云对地面形成巨大的静电‘电容器’。
2、静电‘电容器’的地面‘极板’上的凸凹不平。
‘电容器’的地面‘极板’有‘凸’出部分，如树木、高大建筑物、‘避雷针’、‘消雷器’、电视塔等，这些‘凸’出物，大部分都是电的良导体。根据电的尖端效应和异性电荷相吸引，地面上感应电荷会向这些凸出物的顶端即距雷云最近的地方集中(电位升高)，企图或等待与雷云的异性电荷中和，也即形成雷电的迎击态势。地面上的‘凹’陷部分，如地沟、土坑等的电位相应较低，不会形成雷电的迎击态势，不会被雷击。所以，在雷云电荷作用下，地面上凸凹处的电位不相等，与雷云之间的距离也不相等。显然，‘电容器’‘极板’之间的击穿点，首先是电位相对最高，距离相对最小的地方。如果用等离子气流吹这些凸出物的顶端，其上的感应电荷就会被中和，其电位降低了(好象把地面上的‘凸出形’变成了‘凹陷形’，也好象拉长了雷云与地面间的距离)，凸出物迎击云中雷电的态势也就减弱了，那么，雷电也就打不到这些凸出物上了。
3、用等离子气流吹被保护物上设置的金属尖端(针体)，人为地加强被保护物。
金属尖端的放电功能解雷器是用等离子气流吹与被保护物相连接的高出被保护物的金属尖端，气流中与雷云电荷相同电性的离子中和了金属尖端上的感应电荷，使金属尖端的电位降低，也就是被保护物的电位降低了；等离子气流中与雷云电荷相反电性的离子被释放到空中，可以中和空中及雷云中的电荷(假设该离子寿命足够长，能上升到雷云高度)也就是说用等离子气流做‘媒介’，将雷云在地面上感应的电荷‘置换’或‘解放’出来，释放到空中，这就是解雷器的基本思想，也是‘解雷器’名称的出发点。若在富兰克林‘避雷针’上装上解雷器，它就成为名副其实的避雷针了。将被保护物及其安全范围(100米)内的较高物引出一个或几个高出被保护物和较高物的金属尖端(金属尖端的数量视具体情况和高度由计算确定)，当空中雷云在地面感应的电场强度超过预定值(用电场仪测定)时，启动等离子气体发生器，产生等离子气流，等离子气流从金属尖端偏下部斜着向上或沿着针体坚直向上、向被保护物的外侧吹该金属尖端，这样，等离子气流中的正电荷或负电荷与金属尖端上的负电荷或正电荷中和，一方面，使金属尖端的电位降低了，也即使雷电的迎击态势降低了；另一方面，等离子气流中的另一种离子(与雷云电性相反)以一定的速度向斜上方或上方运动，其有两个结果A、如果该离子寿命较长，能达到雷云高度能与雷云的电荷中和，使雷云电量减少，从而又减少了雷云电荷对地面的感应电荷，这是个良性循环，这当然是最理想的。B、它还没有达到雷云那么高，该部分离子就与空中其他的游离的相反电性的离子复合变成中性离子。这也消耗了空间的与雷云相同电性的离子，这也有利于消弱雷电的形成。也可以说，用等离子气流中的正电荷或负电荷中和了雷云在地面上感应的异性电荷，或者说，等离子气流中的正、负离子‘置换’了雷云在地面上感应的异性电荷，将之释放到了空中，它或被风吹走，或与空中其他负离子复合而变成中性。这都有利于制止直击雷的形成。解雷器是通过其释放的等离子气流，解除雷云对保护物放电的危险，避免雷电打到被保护范围内，是真正的避雷装置。
(二)、解雷器组成部件金属尖端3及与之相连的可使等离子气流充分与其接触的气体罩4，气体罩4可以是金属的，也可以是非金属的圆桶形。金属尖端3与被保护物1相连，可以通过专门的接地线引入地下，也可以与被保护物内的建筑钢筋等连接。等离子气体发生器2放置在金属尖端3下面。
等离子气体发生器启动关闭控制系统组成及电讯号传递关系由电场仪DY(可以由两个并联，如DY1、DY2)监测被保护范围内的电场强度，当电场强度达到预定值时，接通电流继电器LJ线圈回路，LJ常开触点闭合接通中间继电器ZJ线圈回路，ZJ常开触点ZJ1、ZJ2、ZJ3、闭合，分别接通光、声信号回路和接触器HC线圈回路，常闭触点ZJ5开启，电源跳闸线圈TQ回路断开；接触器HC常开触点闭合后，接通等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ，电源开关DL闭合，等离子气体发生器产生等离子气体，吹向金属尖端，降低其电位，解除直击雷的形成；当被保护范围内电场强度低于预定值时，电场仪DY返回，LJ、ZJ返回，ZJ的常闭触点ZJ5由开启状态返回闭合状态，电源跳闸线圈TQ回路接通，跳开等离子气体发生器电源开关DL，等离子气体发生器停止工作。
(三)、控制系统电路连接关系ⅰ)等离子气体发生器的启动、关闭、传输、报警电路采用直流电源，电压-12V～-220V，电场仪DY的指针固定端接电源正极，定值调节点接电流继电器LJ线圈的正极，LJ线圈负极接电源负极；中间继电器ZJ线圈正极接电流继电器LJ的常开触点LJ1后接电源正极，ZJ线圈负极接电源负极；光电牌GP正极接中间继电器ZJ的常开触点ZJ1后接电源正极，GP负极接电源负极；电笛DD的正极接中间继电器ZJ的常开触点ZJ2后接电源正极，DD的负极接小刀开关DK后接回电源负极；合闸接触器HC线圈正极接中间继电器ZJ常开触点LJ3后接电源正极，HC线圈负极接电源负极，与ZJ3并联有手动控制开关KK；等离子气体发生器电源跳闸线圈TQ正极接中间继电器常闭触点ZJ5后接电源正极，其负极接电源负极；ⅱ)等离子气体发生器合闸控制回路电源为直流-220V，等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ的正极接合闸接触器常开触点HC1及熔断器1RD后接合闸电源正极+HM，等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ的负极接合闸接触器另一个常开触点HC2及熔断器2RD后接合闸电源负极-HM；ⅲ)等离子气体发生器电源接线A)采用工频交流电源，电压～220V至～6000V，或中低频交流电压～8000V至10000V，静触头接电源侧，DL1、DL2的动触头接等离子气体发生器FSQ的电源输入端；B)采用直流电源，电压-480V至-50000V，电源开关DL1的静触头接电源的正极，DL1的动触头接FSQ的电源输入端的正极；电源开关DL2的动触头接FSQ的电源输入端的负极，DL2静触头接电源的负极。
权利要求
1.一种防避雷电的方法及为实施该方法的解雷器，其特征在于在被保护物及其安全范围内的较高物上引出若干个高出被保护物和较高物的金属尖端，在金属尖端下设置等离子气体发生器，当空中雷云在该处地面感应的电场强度超过预定值时，启动等离子气体发生器使其产生等离子气流，并使等离子气流从金属尖端下部向上吹该金属尖端，等离子气流中的正电荷或负电荷中和雷云在该金属尖端上感应的异性电荷，避免雷电对被保护物放电。
2.为实施权利要求1所述方法的解雷器，其特征在于它由以下部件组成金属尖端和与之相连的使等离子气体充分与其接触的气体罩；等离子气体发生器启动关闭控制系统，该系统主要部件及电讯号传递关系为由电场仪DY监测被保护范围内的电场强度，当电场强度达到预定值时，接通电流继电器LJ线圈回路，LJ常开触点闭合接通中间继电器ZJ线圈回路，ZJ常开触点ZJ1、ZJ2、ZJ3、闭合，分别接通光、声信号回路和接触器HC线圈回路，常闭触点ZJ5开启，电源跳闸线圈TQ回路断开；接触器HC常开触点闭合后，接通等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ，电源开关DL闭合，等离子气体发生器产生等离子气体，吹向金属尖端，降低其电位，解除直击雷的形成；当被保护范围内电场强度低于预定值时，电场仪DY返回，LJ、ZJ返回，ZJ的常闭触点ZJ5由开启状态返回闭合状态，电源跳闸线圈TQ回路接通，跳开等离子气体发生器电源开关DL，等离子气体发生器停止工作。
3.根据权利要求2所述的解雷器，其特征在于等离子气体发生器启动关闭控制系统的电路结构为ⅰ)等离子气体发生器的启动、关闭、传输、报警电路采用直流电源，电压-12V～-220V，电场仪DY的指针固定端接电源正极，定值调节点接电流继电器LJ线圈的正极，LJ线圈负极接电源负极；中间继电器ZJ线圈正极接电流继电器LJ的常开触点LJ1后接电源正极，ZJ线圈负极接电源负极；光电牌GP正极接中间继电器ZJ的常开触点ZJ1后接电源正极，GP负极接电源负极；电笛DD的正极接中间继电器ZJ的常开触点ZJ2后接电源正极，DD的负极接小刀开关DK后接回电源负极；合闸接触器HC线圈正极接中间继电器ZJ常开触点LJ3后接电源正极，HC线圈负极接电源负极，与ZJ3并联有手动控制开关KK；等离子气体发生器电源跳闸线圈TQ正极接中间继电器常闭触点ZJ5后接电源正极，其负极接电源负极；ⅱ)等离子气体发生器合闸控制回路电源为直流-220V，等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ的正极接合闸接触器常开触点HC1及熔断器1RD后接合闸电源正极+HM，等离子气体发生器电源开关合闸线圈HQ的负极接合闸接触器另一个常开触点HC2及熔断器2RD后接合闸电源负极-HMⅲ)等离子气体发生器电源接线A)采用工频交流电源，电压～220V至～6000V，或中低频交流电压～8000V至10000V，静触头接电源侧，DL1、DL2的动触头接等离子气体发生器FSQ的电源输入端；B)采用直流电源，电压-480V至-50000V，电源开关DL1的静触头接电源的正极，DL1的动触头接FSQ的电源输入端的正极；电源开关DL2的动触头接FSQ的电源输入端的负极，DL2静触头接电源的负极。
全文摘要
一种防避雷电的方法及为实施该方法的解雷器,其主要特征是,在被保护物及其安全范围内的较高物上引出若干个金属尖端,通过向该金属尖端吹等离子气体以中和雷云在该金属尖端感应出的异性电荷,从而阻止直击雷的形成,避免雷电对被保护物放电。本发明突破了240多年来避雷采用引雷入地的技术思路,采用阻止雷电在被保护物上空形成的办法,从根本上解决了雷电的威胁,可有效保护计算机及其它电子设备免遭雷击破坏。
文档编号H05H1/00GK1314774SQ0111641
公开日2001年9月26日 申请日期2001年4月14日 优先权日2001年4月14日
发明者张灵芝, 李京捷 申请人:李京捷