Digitale Lehre
Die Veranstaltung findet digital per Zoom statt. Die Zoom-Zugangsdaten können in Moodle und auf www.hst.tu-darmstadt.de eingesehen werden. Dort können auch die Vorlesungsfolien heruntergeladen werden.
Lehrinhalte
Einleitung
Gewitter- und Wolkentypen, deren Entstehung, Elektrifizierung
Blitze, Terminologie, Typen, Ladungstransfers, typische Kenndaten
Streamer-Leaderprozess bei großen Schlagweiten
Elektrische und magnetische Felder bei Blitzentladungen
Modellvorstellung des Hauptblitzes, Behandlung der Ladung im Blitzkanal und dessen Neutralisierung.
Berechnungsmöglichkeiten mit der finite difference time domain-Methode
Blitzortung, Technische Ausnutzung der Feldinformationen bei einem Blitzeinschlag
Spezielle Blitzphänomene und Behandlung von Mythen
Blitzschäden und Folgen
Blitzschutz und Bedrohungsgrößen, Geschichtliche Darstellung zur Vermeidung von Blitzschäden sowie Darstellung der heute gängigen normativen Konzepte.
Äußerer Blitzschutz, Fang-, Ableit- und Erdungseinrichtungen, sowie Potentialausgleich und Trennungsabstände.
Innerer Blitzschutz, Staffelschutz, Installation von Überspannungsschutz in den verschiedenen Installationstopographien
Freileitungsblitzschutz, Fehlermöglichkeiten und Effekte, sowie Möglichkeiten zur Verbesserung der Blitzschutzes
Blitzschutz an Windenergieanlagen
Literatur
Die Vorlesungsfolien sowie weiteres unterstützendes Lehrmaterial können in Moodle oder von der HST-Homepage heruntergeladen werden: www.hst.tu-darmstadt.de.
Blitz und Blitzschutz, F. Heidler, K. Stimper,
ISBN 978-3-8007-2974-6
Handbuch für Blitzschutz und Erdung, P. Hasse, J. Wiesinger, W. Zischank,
ISBN 978-3-7905-0657-0
Blitzschutzanlagen: Erlauterungen zu DIN 57 185/VDE 0185, VDE-Verlag,
ISBN 978-3-8007-1303-9
Lightning, Physics and Effects, V.A. Rakov, M.A. Uman,
ISBN 978-0-521-03541-5
Lightning Physics and Lightning Protection, E.M. Bazelyan, Y.P. Raizer,
ISBN 978-0-750-30477-1
Electromagnetic Computation Methods for Lightning Surge Protection Studies, Y. Baba, V.A. Rakov,
ISBN 978-1-118-27563-4
Lightning Electromagentics, V. Cooray,
ISBN 978-1-84919-215-6
Lightning: Principles, Instruments and Application, H.D. Betz, U. Schumann, P. Laroche,
ISBN 978-1-4020-9078-3
Voraussetzungen
Empohlen wird: BSc ETiT, BSc Wi-ETiT
Weitere Informationen
Blitze sind natürliche Phänomene, welche die Menschheit seit Jahrtausenden faszinieren. Ihre gewaltigen optischen, akustischen und elektrischen Wirkungen waren lange Zeit nur durch übernatürliche oder göttliche Kräfte erklärbar. Die Forschung rund um den Blitzschutz hat in den vergangenen drei Jahrhunderten verschiedene Schutzkonzepte hervor gebracht die in nationalen und internationalen Normen aufgearbeitet sind und gut funktionieren. Der technische Fortschritt ermöglicht es, mit Kameras oder der Interferometrie immer wieder neue Einblicke in den Blitzmechanismus zu gewinnen. Es gibt jedoch noch immer sehr viele ungeklärte Phänomene, für die es keine befriedigenden Erklärungen gibt. Im Zuge der Energiewende werden immer mehr Windparks errichtet. Diese hohen Strukturen provozieren viele Aufwärtsblitze und in der Folge Schäden an den Rotorblättern oder der Gondel.
Im Flugzeug- und Fahrzeugbau kommen immer neue Materialien zum Einsatz, die zwar leichter oder fester sind, jedoch keine besondere Blitzstromtragfähigkeit mehr aufweisen oder gar nicht mehr elektrisch leitfähig sind und somit keinen faradayschen Käfig mehr darstellen.
Der Klimawandel führt überdies zu einer globalen Erwärmung, was letztlich zu einer größeren Energie in der Atmosphäre führt und so ebenfalls zu einem Anstieg der globalen Gewitterhäufigkeit führen kann.
Die Vorlesung soll zum einen das aktuelle Wissen über die Physik einer Blitzentladung zusammenfassen und erklären, welche technischen Möglichkeiten bestehen, um Blitze zu orten und zu beobachten. Die Vorlesung soll zum anderen auch erklären, wie Blitzschutz in Deutschland und weltweit funktioniert. Die Blitzforschung ist eine interdisziplinäre Wissenschaft und greift Themen aus der theoretischen Elektrotechnik, Messtechnik, Messdatenverarbeitung, Hochspannungstechnik und Starkstromtechnik auf.
Online-Angebote
moodle
Digital Teaching
The lecture will be taught digitally via Zoom. Zoom-Logindata can be viewed in moodle and on www.hst.tu-darmstadt.de. The lecture slides can also be downloaded there.
Lehrinhalte
Introduction
Thunderstorms and Cloadclassification, formation and electrification
Lightning, terminology, types, charge transfer, typical parameters
Streamer- leader process, inception and development in large gaps
Electric and magnetic fields in vicinity of lightning discharge
Return stroke models, charge distributions and neutralization
The Finite-Difference Time Domain Method for solving Maxwells equations
Lightning location, the technical use of field information
Lightning effects in the middle and upper atmosphere
Lightning hazard and deleterious effects
Lightning protection and related threats, historical overview, standards and present lightning protection concepts
Outer lightning protection, Lightning rods, down conductors, grounding systems, potential bonding and separation distances
Inner lightning protection, surge protection devices, installation, test standards
Lightning protection on transmission lines, faults and effects, calculation of outage rates and opportunities of improvement
Lightning and surge protection for wind turbines
Literature
Lecture slides and other information material supporting the lecture can be downloaded in Moodle or from our Homepage: www.hst.tu-darmstadt.de.
Blitz und Blitzschutz, F. Heidler, K. Stimper,
ISBN 978-3-8007-2974-6
Handbuch für Blitzschutz und Erdung, P. Hasse, J. Wiesinger, W. Zischank,
ISBN 978-3-7905-0657-0
Blitzschutzanlagen: Erlauterungen zu DIN 57 185/VDE 0185, VDE-Verlag,
ISBN 978-3-8007-1303-9
Lightning, Physics and Effects, V.A. Rakov, M.A. Uman,
ISBN 978-0-521-03541-5
Lightning Physics and Lightning Protection, E.M. Bazelyan, Y.P. Raizer,
ISBN 978-0-750-30477-1
Electromagnetic Computation Methods for Lightning Surge Protection Studies, Y. Baba, V.A. Rakov,
ISBN 978-1-118-27563-4
Lightning Electromagentics, V. Cooray,
ISBN 978-1-84919-215-6
Lightning: Principles, Instruments and Application, H.D. Betz, U. Schumann, P. Laroche,
ISBN 978-1-4020-9078-3
Voraussetzungen
Empfohlen wird: BSc ETiT, BSc Wi-ETiT
Online-Angebote
Moodle
- Lehrende: Martin Hannig
- Lehrende: Tobias Trautmann