4.2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

4.2.1. Приборы, использующие фигуры Лихтенберга

В 1778 г. Лихтенберг [19] описал результаты экспериментов, в которых конденсатор разряжался через искровой промежуток, где была помещена пластина из

диэлектрика, покрытая пылью. Один из электродов находился в контакте с этой пластиной. Было установлено, что разряд создает определенные рисунки из пыли (фигуры Лихтенберга) и эти рисунки имеют различный характер в зависимости от полярности электрода, присоединенного к пластине. Если диэлектрическую пластину Лихтенберга заменить фотопластинкой (эмульсия находится в контакте с электродом), то на обработанной фотопластинке будут появляться фигуры, аналогичные фигурам Лихтенберга [7, 37].

В 1924 г. Петере [29] сконструировал клидонограф — прибор для измерений напряжений с помощью фигур Лихтенберга, вызванных этим напряжением. Это был первый удобный прибор, предназначенный для измерений напряжений молнии на линиях электропередач. Клидонограф состоит из закругленного электрода (связанного с источником измеряемого напряжения), который прижат к эмульсии фотопленки, лежащей на гладкой поверхности диэлектрика, подложкой для которого служит металлическая пластинка второго электрода. Фотопленка может перемещаться, что позволяет сделать несколько измерений на одном куске пленки. Экспериментально установлено, что фигура Лихтенберга возникает даже тогда, когда продолжительность напряжения составляет доли микросекунды; радиус фигуры Лихтенберга зависит от максимальной величины приложенного напряжения, а форма и конфигурация зависит от формы приложенного напряжения. Фигуры Лихтенберга, создаваемые отрицательным напряжением, меньше и отличаются по характеру от фигур, создаваемых положительным напряжением. Мак-Ичрон [22] привел характерные черты фотографических фигур Лихтенберга для напряжения различных форм волн. Прибор, фиксирующий для данного напряжения как отрицательную, так и положительную фигуры Лихтенберга с помощью двух регистрирующих клидонографических ячеек, соединенных в параллель, называется регистратором волны напряжения. Использование регистратора волны напряжения показало, что измерение величины либо положительного, либо отрицательного напряжений можно провести с помощью большей положительной фигуры Лихтенберга. В обычных условиях

точность регистратора волны напряжения составляет при измерении максимального напряжения ±25%.

Камеру Лихтенберга можно применить и для измерений тока. Если из радиуса фигуры Лихтенберга определить максимальное падение напряжения на известном сопротивлении, то соответствующий ток можно получить простым делением падения напряжения на сопротивление. Это служит основой регистратора разрядов молнии (разд. 4.1), который обычно устанавливается на стойке вышки линии передач. В регистраторе разрядов молнии изолированная фотопленка не связана с электродами и может быть легко заменена в полевых условиях. Поскольку ни один электрод не имеет прямого контакта с пленкой, полученные фигуры Лихтенберга, в отличие от фигур в клидонографе или регистраторе волны напряжения, не могут однозначно отображать напряжение. Более того, чтобы на основании измерения напряжения рассчитать ток, проходящий через вышку линии передачи, необходимо знать сопротивление участка стойки вышки, где протекает ток молнии и установлен регистратор. Поскольку сопротивление зависит от формы волны тока и неизвестно с достаточной точностью, токи, полученные с помощью регистраторов разряда молнии, следует рассматривать как ориентировочные (разд. 4.1).

Гриском [12] недавно предложил использовать клидонограф для измерения тока молнии. При помощи киноклидонографа, используя электрические линии задержек, которые позволяют отображать различные части волны напряжения в разных частях пленки, можно получить разрешенные во времени фигуры Лихтенберга. Измеряемое напряжение создается током, текущим через безиндуктивное сопротивление. Сообщалось, что киноклидонограф имеет время разрешения около 0,05 мкс. Результаты, полученные при помощи этого прибора, приведены в [13] и будут обсуждаться в разд. 4.5.