Senest redigeret 1. april 2014 Om lyn Og transienter i elektronik Lynnedslag, hvordan genereres ødelæggende spændinger i elektronik Materialet er meget foreløbigt. Derfor modtages rettelser og forslag meget gerne. ------------------------ Side 1 af 5
Her følger betragtninger over et lynnedslag, og en sjov artikel om kraftige udladninger i atmosfæren. Et lynnedslag. I dette afsnit overvejes lidt om magnetfelter produceret af et lynnedslag: afsnittet er med her fordi de spændinger, der genereres ved et lynnedslag selv på afstand kan have så store størrelser, at de kan ødelægge elektronik. Et lynnedslag er en pludselig opstået meget stor strøm i en leder. Ikke en metallisk leder, men en lynkanal af ioniseret luft. Og som rundt om andre ledere genereres der et magnetfelt om lederen, når der løber en strøm. Feltet er proportionalt med strømmen, dvs. der skabes et ret kraftigt magnetfelt, idet strømmen i lynet er flere tusinde Ampere, fx 25000 A. På afstand vil der i en spole, - eller blot en del af spolen, en leder, induceres en spænding. Ligesom det jo kendes fra en transformer. Jeg har oplevet under montage af elsystemet på loftet i en nybygning, at der sprang gnister imellem to ikke samlede ledere hver på et par meter under et lynnedslag i nærheden. Et lynnedslag er blot nogle kraftige kortvarige strømstød, der vokser op, og dør ud igen. Der kommer typisk 6 til 8 enkelt-lyn i lynkanalen, men der kan forekomme helt op til 25 enkeltlyn i lynkanalen. På afstand, dvs. at udbredelsen sker med lysets hastighed, kan der derfor registreres et vekslende magnetfelt. Og dette vekslende felt genererer spændinger i ledere. Dvs. der også genereres spændinger i elektronik. Disse spændinger kaldes transient støj. Det samme sker i elnettet, hvor det kan føre til ret høje spændingsspidser. The term lightning flash is used to describe the entire discharge, which takes on the order of 0.2 seconds. But a flash is usually made up of several shorter discharges, each lasting less than a millisecond. They repeat rapidly enough for the human eye to resolve the multiple events, so they seems as one lightning. These individual discharges are called strokes. Sometimes the strokes are separated enough in time for the eye to resolve, and the lightning appears to flicker.1 Et lyn består af mange del-lyn, kaldet STROKES. 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/lightning2.html#c1 Side 2 af 5
Her er et lyn fotograferet med et stillestående kamera. Og her med et kamera, der drejer omkring lodret. http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/spring08/atmo336s1/courses/spring11/atmo589/lecture_notes/apr12/apr12_reworked.html Side 3 af 5
A distant lightning strike produces a horizontal magnetic field, B. Spænding genereret i en leder af et fjernt lyn-nedslag : Vi ved, at der genereres en spænding i en spole, hvis man ændrer et magnetfelt igennem spolen. En leder er jo blot en del af en spole, dvs. at det indses, at et ændret magnetfelt også vil generere en spænding i en leder. Fra Maxwell s ligninger haves, at et varierende magnetfelt vil generere en spænding, og at en varierende spænding vil generere et magnetfelt. Dvs. at en spænding vil generes i luften, hvis der forekommer et varierende magnetfelt. + - + - Lyn Befinder der sig en leder i det elektriske felt, vil der opstå spændinger i lederen, og hvis der kan, vil der gå en strøm. Der vil springe en gnist mellem de to ledere til venstre i billedet, hvis gnistspændingen nås. Tids-Varierende magnetfelter skaber elektriske felter, - og tids-varierende elektriske felter skaber magnetfelter. Spændingen i lederen vil have en sådan retning, at den strøm, der ville genereres, ville give et magnetfeltet omkring lederen, som ville modvirke den påtrykte ændring i magnetfelt. Space weather, induceret strøm i havvand Følgende er sakset fra nettet: Det beskriver, / forklarer, Space weather storms, at kraftige udladninger i atmosfæren, som er elektriske udladninger, som al anden strøm vil inducere magnetfelter om lederen. Jo kraftigere udladning, jo kraftigere induceret magnetfelt. Side 4 af 5
Og et magnetfelter, der ændres, vil inducere elektriske spændinger. Herved kan der opstå ret høje spændinger i havvand eller i jorden, som så vil resultere i en strøm. Strømmen vil så løbe den letteste vej, fx gennem jordledninger i powersystemer. Spændinger induceres også i de elektriske ledninger, vi har overalt på Jorden, og de kan i grelle tilfælde påvirke systemerne så meget, at sikkerhedssystemerne kobler strømmen fra, der opstår Blackouts. De inducerede strømme er jævnstrøm, og de transformatorer, der transformerer højspændingen ned til de spændinger, vi får ind i husene, arbejder fint med vekselstrøm ved 50 Hz, men kan ikke tåle den inducerede jævnstrøm. De kan brænde af!. Space weather "storms" can cause electricity to flow in Earth's atmosphere. That can cause unusual electrical currents in the wires that carry electricity to homes. Sometimes space weather storms mess up the flow of electricity in our power system so much that they cause blackouts. Image courtesy John G. Kappenman, Minnesota Power, Duluth, Minnesota. Kilde: http://www.windows2universe.org/space_weather/sw_in_depth/electric_power_system_effects.html Se også: Geomagnetically induced current http://en.wikipedia.org/wiki/geomagnetically_induced_current Side 5 af 5