Characteristics of the Electric and Magnetic Field Waveforms Radiated by Lightning Discharges

뇌방전에 의해 방사되는 전계와 자계파형의 특성

The electric and magnetic fields radiated by lightning discharges are significantly changeable in amplitude and time, one of the topics concerning electromagnetic compatibility of modern electronic systems is the efficient and economic protection against transient voltages caused by not only by direct but also by nearly lightning strokes. In this paper, in order to obtain the detailed informations about lightning electromagnetic impulse waveforms, the electric and magnetic fields radiated by lightning discharges in the summer of 1995 were measured by a fast electric antenna and a loop-type magnetic field sensor, and their charac- teristics were presented and analyzed. The signals of the electric and magnetic fields were re- corded continuously by a transient digitizer having a resolution of 12 bit and a memory capacity of 5000 point and using a sampling time of 200 ns. The electric and magnetic field waveforms associated with lightning return strokes are significantly different with those of intracloud discharges. The magnetic fields radiated by intracloud lightning discharges have essentially the same waveforms as the electric field when the lightning discharhes are at distance of 50 km or more. Also the main frequency components of the electric and magnetic fields radiated by lightning discharges range from a few kHz to several hundred kHz.

뇌방전에 의해 방사되는 전계와 자계의 세기는 시변성으로 세기도 대단히 크게 변화하며, 최신의 전자기기에 관련한 전자계 양립성에 대한 과제 중의 하나가 직격뢰뿐만 아니라 근접뢰에 의해 발생하는 과도전압에 대한 효율적이고 경제적인 보호에 관한 것이다. 본 논문에서는 뇌전자계 임펼스파형에 관한 상세한 정보를 얻기 위해서 1995년의 여름에 발생한 뇌방전에 의해 방사된 전계와 자계를 고속전계센서와 루프형 자계센서로 측정한 파형과 이들의 특성을 분석한 결과를 기술 하였다. 전계와 자계의 신호는 12비트의 분해능과 5000포인트의 기억용량을 가지는 기록장치를 이용하여 200 ns 의 시간간격으로 생플링되어 연속적으로 기록하였다. 귀환뇌격시에 방사된 전계와 자계의 파형은 운내방전의 전계와 자계파형과는 매우 달랐다. SOkm이상의 거리 에서 발생한 운내뇌방전에 의해 방사된 자계파형은 전계파형과 거의 일치하였다. 또한 뇌방전에 의해 방사되는 전계와 자계의 주요 주파수 성분은 수 kHz에서 수백 kHz의 범위를 갖는 것으로 나타났다.