Blitzphysik und Blitzschutz
Turnus: Sommersemester

Blitzphysik und Blitzschutz

Lehrkraft: Dr.-Ing. M. Hannig

Ansprechperson: Tobias Müller M.Sc.

Ankündigungen

Digitale Lehrveranstaltung im SoSe 2024!

Liebe Studierende,

Die Vorlesung wird im SoSe 2024 wieder stattfinden! Die Vorlesung wird dabei wöchentlich via Zoom gehalten. Die Zugangsdaten befinden sich im untenstehenden, Absatz.

Die erste Veranstaltung findet am Fr., 19. Apr. 2024 um 13:30 Uhr statt.

Viele Grüße

Tobias

Online-Einwahldaten

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Informationen zur Veranstaltung:

  • Vorlesungssprache: Deutsch
  • Voraussetzung: abgeschlossener Bachelor ETiT oder Wi-ETiT
  • Maximale Teilnehmer: 32
  • Semesterwochenstunden: 2 (3 CP)
  • Ort: digital per Zoom (Raumbuchung Ausweichraum S3|21/303)
  • Zeit: Wöchentlich (Fr. 13:30 Uhr – 15:10 Uhr)
  • Beginn: 19.04.2024
  • Anmeldung: in TUCaN 18-kc-2030-vl Blitzphysik und Blitzschutz
  • Prüfung: schriftlich (120 min.), ggf. mündl. (30 min) siehe Abschnitt Prüfung
  • Informationen und Inhalte befinden sich unterhalb und in Moodle.
  • Es gibt keine Sprechstunde, Fragen können über Moodle oder per Mail gestellt werden, oder direkt in den Vorlesungen geklärt werden.

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.

Termin
Vorlesung
Uhrzeit Ort Anmerkung
Fr., 19. Apr. 2024 1: Gewitter 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303) Festlegung der Ausweichtermine für 10.05. 24.05. & 31.05.
Fr., 26. Apr. 2024 2: Blitze 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 03. Mai 2024 3: Streamer-Leader-Prozess 113:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303) vsl. von 13:30 – 16 Uhr(Doppeltermin)
Fr., 03. Mai 2024 4: EM-Felder bei Blitzentladungen 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303) vsl. von 13:30 – 16 Uhr(Doppeltermin)
Fr., 10. Mai 2024 5: Modellvorstellungen Hauptblitz 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 17. Mai 2024 6: FDTD-Berechnungen 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303) vsl. von 13:30 – 16 Uhr(Doppeltermin)
Fr., 17. Mai 2024 7: Blitzphänomene 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303) vsl. von 13:30 – 16 Uhr(Doppeltermin)
Fr., 7. Jun. 2024 8: Blitzortung 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 14. Jun. 2024 9: Blitzschäden 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 21. Jun. 2024 10: Blitzschutz 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 28. Jun. 2024 11: Äußerer Blitzschutz 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 05. Jul. 2024 12: Innerer Blitzschutz 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 12. Jul. 2024 13: Freileitungsblitzschutz 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Fr., 19. Jul. 2024 14: Repetitorium 13:30 – 15:10 Uhr Zoom (Ausweichraum S3|21-303)
Die Doppeltermine wurden in Absprache mit den Teilnehmenden vereinbart.
  • 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
  • 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

Prüfungsform 2024

Bis zu einer Anmeldezahl von 10 Personen finden mündliche Prüfungen statt und darüber hinaus schriftliche Prüfungen. Eine entsprechende Ankündigung folgt im Anfangsteil der Vorlesungen.

Im Falle einer schriftlichen Prüfung findet diese mit einer Prüfungsdauer von 120 Minuten am 10. September 2024 um 9:00 Uhr in Raum S306/053 statt. Im Fall von mündlichen Prüfungen findet im laufe der Vorlesungen eine direkte Absprache dazu statt.

Eine mündliche Prüfung dauert 30 Minuten mit anschließender zehnminütiger Notendiskussion, nach der die Bewertung bekannt gegeben wird.

Alle Informationen zur Lehrveranstaltung befinden sich im Moodle-Kurs:

  • Sämtliche VL-Folien (ca. 720 Stck.) zum Download