雷电的接收和利用

雷电的接收和利用
地球母亲赐予了我们人类许许多多的宝藏,如:风、雨、雷电、声音、阳光、核能等等。这是多么丰富的宝藏啊!这是多么宝贵的财富啊!
我们人类呢?经过了几万年的发展,逐渐地学会了使用地球母亲赐予我们的一部分宝藏,如:我们学会了使用煤,我们用它来取暖、发电、驱动蒸汽机,创建了工业文明,使人类的发展达到了前所未有速度;我们还学会了更好地去利用水,我们的祖先早在几千年前就开始学着如何去驯服水———这头凶猛而且喜怒无常的猛兽,让它减少对我们的威胁和破坏,于是我们兴修了水利、发明了用水流驱动的石磨、水车、到现在我们又发明了用水流驱动的发电机,使我们摆脱了对火力发电的完全依赖,降低了对环境的污染,但是我们并没有将其完全驯服;
现在我们还学会了使用核能、风能、太阳能、潮汐能等等,这些宝藏的利用几乎彻底地改变了我们的生活。
但是,我们还有一个经常见到的能源还没有去开发利用,这一能源至今仍在白白的流逝,
它就是雷电!“雷电?”,“怎么利用?”,“高电压、大电流、持续时间短,如何去接收?就更不用说利用了,真是异想天开!”……
说句实话,好弄的话,今天就不用来讨论它了。大家想想:正是因为雷电的高电压、大电流,所以它才储藏着相当巨大的能量。一般云地电压为107~108伏特;电流约为104~105安培;一次输送约20库伦电荷,所以一次闪电的能量约为2×(108~109)焦耳,将其转换为瞬时功率应为108~1010千瓦。这是一秒钟所做的功。假如:一个家庭所有电器的功率总和为10千瓦,那么这一个闪电所释放出的电量可为这个家庭提供107~109秒的用电量,即156~11574天的用电量。这还是在不用考虑如何去节电的情况下的时间。
它的电荷主要是靠摩擦产生的,主要表现在云层与大地之间的电压。当云层与大地之间的空气潮湿到一定程度时,高电压就会击穿空气对地放电,产生强大的电流,在电流流过的地方形成了一条导电通道。通道主要是由被电离的空气组成,它能维持的时间非常短暂。大家都知道:导体很容易在尖端进行放电,所以较高的物体就容易受到雷电的袭击,所以人们学会了使用避雷针来保护自己。而现在我就是要利用避雷针来把雷电引下来,并且将其变害为利。
说得容易,怎么去做呢?首先我们需要一个竖得很高的避雷针,不要将其直接与大地相连;第二我们还需要一个容量足够大的电容;第三再用些电器元件作为保护。这样一个最基础的系统就完成了,下面就是如何去选择场地、连接、组装了。
其实,这个道理很简单,上游的洪水气势汹汹来了,以往的河堤不足以抵御这么大的洪水,而且两岸还有无数的人家。怎么办?逃荒?不,逃荒只能是暂时的。而且是劳民伤财,家园被毁,老百姓无家可归。最好的办法就是兴修水利——修一座容量足够大的水库,能够抵御百年一遇的洪水。就眼前看,一次性投资是大了点。可这个工程如果修好的话侧是一劳永逸,后世子孙将是受益无穷的。这座水库将这些洪水拦截下来以后可以干以下几件事:1、可以发展水产业,为农民增加收入,为城镇居民增加菜肴;2、可以防止洪水肆虐、保障广大人民的生命财产以及国家财产安全;3、可以给农田灌溉;4、可以用来发电;5、由于水面的增大,可以用来发展旅游业,为地方财政增加收入;6、可以解决很多人的就业问题,维护社会的稳定;等等。
我们接收雷电也是这么个原理:1、用避雷针将雷电引入电容中。利用大容量电容进行缓冲,因为当今的任何充电电池也不可能有如此快的充电速度,也只有电容有这样的响应速
度;2、利用电容对蓄电池充电或直截逆变器转换成市电送入电网;3、从一定意义上说减轻了雷击对人民财产及国家财产的威胁。还节约了那些不可再生资源、减少了火电对大气的污染;4、也为国家的发展提供了一种新的能源;5、也可以显示国家的科研实力。
具体的做法如下:
一、 选址
即选择建厂地址。要选择一个有高山、雷电发生频繁、很少有飞机飞过的地方;
二、 建厂
为避免雷电的误击,可将厂房建于半山腰或山脚下。将引电用的引电针建于山顶的最高处,这样可以节约材料,用铁塔或钢筋混凝土塔帮其直立;
三、 选择电容
电容的选择应以法拉第为单位,应选择单个容量在1F~5F之间,耐压值在1KV以上的电容。如果单个容量太大,会造成加工制造的很大困难,制造成本会很高,维修成本也会很
高。我们可以用多个电容并联的方式来扩大装机容量;
四、 选择脉冲变压器
用一台大容量脉冲变压器作为过渡用;
五、 选择全桥
用一大功率全桥接于脉冲变压器与电容之间,用于转换电压的极性;
六、 电容充电保护
选择一个或多个大电流并有灭弧装置的接触器,接于脉冲变压器两输出端与全桥之间。再用一个直接将脉冲变压器的两输入端连接,做成短路的样子,但平时不能短路。当电容充满电时,将接于变压器与全桥之间的接触器断开,将输入端的接触器闭合,这样可以保护电容不会被雷电击穿;
七、 电容组的连接
各电容之间不能用导线直接连接,各个电容之间无直接联系,各个电容与全桥输出端之间均用大功率二极管分别连接,各个电容与电流分配器的连接也用大功率二极管分别连接。这样做可以避免在一个电容被损坏的情况下而损坏到其它电容。同时每个电容也要保持一定的间隔,并分别隔离。外壳与地面保持良好接地;
八、 电流分配器
电流分配器负责电容组与蓄电池和逆变器的连接,以及电流分配的管理。当蓄电池没电时,将电容与蓄电池接通,对蓄电池充电;如果电容组的电量十分充足或雷电十分频繁,则同时接通逆变器,对外电网送电;当蓄电池充满电或电量十分充足时,则切断电容与蓄电池以及蓄电池与逆变器的连接,接通电容组与逆变器对外电网送电;当无雷电或电容组中无电时,接通蓄电池与逆变器对外电网送电;
九、 逆变器
使用超大功率逆变器,将电容组和蓄电池中的直流电转换成三相正弦交流电,送至输出变压器;
一十、 输出变压器
将逆变器送来的三相电的电压提升至10万千伏送至外电网。

本文发布于:2024-09-20 21:16:45,感谢您对本站的认可!

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标签:电容   雷电   蓄电池   电流   连接
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