صاعقه چگونه کار می‌کند؟
رعد و برق، یک پدیده طبیعی شگفت انگیز است که می تواند تا 200000 آمپر را در کسری از ثانیه تخلیه کند. برخورد مستقیم آن، می تواند اثرات مخربی بر انسان ها، ساختمان ها و محیط زیست داشته باشد. علاوه بر تاثیر مخرب رعد و برق، نوسانات شدید ولتاژ که حاصل از برخورد غیر مستقیم صاعقه است، می تواند برای سیستم های الکترونیکی ساختمان فاجعه بار باشد. با ظهور تجهیزات الکترونیکی حساس، اهمیت حفاظت مناسب از آن ها، بسیار حیاتی شده است. در این وبلاگ، به بررسی طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه خواهیم پرداخت.
برای محافظت کامل از ساختمان ها و سایر سازه ها، باید از تجهیزات اِرتینگ و حفاظت در برابر صاعقه استفاده کنیم. تجهیزاتی که بر اساس بهترین استانداردهای بین المللی طراحی و آزمایش شده است. اجرای سیستم ارتینگ مطابق با استانداردهای بین‌المللی و نظارت کامل کارشناسان شرکت نیرو ایستا، به مشتریان کمک می‌کنند تا خطرات و خسارات مربوط به صاعقه و جریان الکتریکی را به حداقل برسانند.
صاعقه گیر
میله های صاعقه‌گیر در ابتدا توسط بنجامین فرانکلین ساخته شدند. یک میله صاعقه‌گیر، ساختار بسیار ساده‌ای دارد. و یک میله‌‌ی فلزی نوک تیز است که به سقف ساختمان متصل شده است. قطر میله تقریبا یک اینچ (2 سانتی متر) می‌باشد که به یک تکه بزرگ سیم مسی یا آلومینیومی متصل می شود که قطر آن نیز یک اینچ یا بیشتر است. این سیم به یک شبکه رسانا که در زمین و در فاصله‌ی نزدیک دفن شده متصل است. اغلب هدف از صاعقه گیرها مورد سوء برداشت قرار می‌گیرد. بسیاری از مردم بر این باورند که صاعقه‌گیرها رعد و برق را “جذب” می‌کنند. به بیان بهتر، صاعقه‌گیرها مسیری با مقاومت کم به زمین ارائه می‌کنند که می‌تواند برای هدایت جریان‌های الکتریکی عظیم در هنگام وقوع صاعقه استفاده شود.
در صورت برخورد صاعقه، سیستم صاعقه‌گیر، جریان مخرب را از سازه دور کرده و آن را به صورت ایمن به زمین انتقال می‌دهد. همچنین توانایی کنترل جریان الکتریکی عظیم مرتبط با ضربه را داراست. اگر ضربه با ماده‌ای که رسانای خوبی نیست تماس پیدا کند، این ماده آسیب حرارتی بزرگی را متحمل می‌شود. سیستم صاعقه‌گیر یک هادی بسیار خوب است و بنابراین اجازه می‌دهد تا جریان بدون ایجاد آسیب حرارتی به زمین برود. رعد و برق هنگام برخورد با هدف می‌تواند «به اطراف بپرد». این «پرش» با پتانسیل الکتریکی وسیله‌ی هدف نسبت به پتانسیل الکتریکی زمین مرتبط است.
رعد و برق می‌تواند ابتدا به یک هدف برخورد کند و سپس با پریدن به اطراف، از طریق جسم نزدیکی که مسیر بهتری را برای رسیدن به زمین فراهم می‌کند، مسیری با کمترین مقاومت را جستجو کند. اگر ضربه در نزدیکی سیستم صاعقه‌گیر رخ دهد، مقاومت بسیار کم سیستم مسیر ایده‌آلی برای عبور صاعقه فراهم می‌آورد؛ همچنین پس از برخورد، سیستم می‌تواند یک “پرش” دریافت کند و جریان ضربه را قبل از ایجاد آسیب بیشتر، به زمین منحرف کند. همانطور که مشاهده می‌دانید، هدف صاعقه‌گیر جذب صاعقه نیست، بلکه صرفاً یک گزینه‌ی مطمئن برای برخورد صاعقه ارائه می‌دهد. ممکن است مقداری سختگیرانه به نظر برسد، اما این‌گونه نیست که صاعقه‌گیرها تنها در زمان برخورد ضربه یا بلافاصله پس از وقوع ضربه معنا پیدا کنند. صرف نظر از وجود یا عدم وجود سیستم صاعقه‌گیر، ضربه همچنان رخ خواهد داد. اگر سازه‌ای که می‌خواهید از آن محافظت کنید در یک منطقه باز و مسطح است، اغلب باید یک سیستم حفاظت در برابر صاعقه ایجاد کنید که از یک صاعقه‌گیر بسیار بلند تشکیل شده است. استریمرهای مثبت در جهت مخالف انتشار می یابند. در هر دو مورد، کانال استریمر از نظر الکتریکی خنثی است و توسط یک لایه بار فضایی نازک محافظت می‌شود. این منجر به یک میدان الکتریکی افزایش یافته در انتهای کانال، یعنی “سر” استریمر می‌شود. با وجود این که هدایت صاعقه‌ی تخلیه شده از طریق صاعقه‌گیر به ناحیه‌ی موردنظر امری مسلّم نیست، اما امکان بهتری نسبت به سازه دارد و هدف این است که در ناحیه‌ی دارای امکان دریافت ضربه، مسیری با مقاومت کم به زمین فراهم شود. این احتمال از شدت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط ابرهای طوفانی ناشی می‌شود.
صاعقه گیر فرانکلین
بن فرانکلین مورد اصابت صاعقه قرار نگرفت. برخلاف آموزش‌های رایج در مدرسه، آقای فرانکلین بسیار خوش شانس بود که از آزمایش خود جان سالم به در برد. جرقه‌ای که او دید، حاصل قرار گرفتن سیستم بادبادک/کلید در یک میدان الکتریکی قوی بود. اگر بادبادک/کلید واقعا مورد اصابت قرار می‌گرفت، مطمئناً آقای فرانکلین کشته می‌شد. همانطور که اکنون همه ما می‌دانیم، آزمایش او بسیار خطرناک بود و نباید تکرار شود.
طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه
اولین مرحله در طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه، بررسی طیف وسیعی از پارامترها توسط کارشناسان معبر و معتمد این حرفه است. این پارامتر ها به کاربران این امکان را می دهد تا ریسک و در نتیجه کلاس سیستم حفاظت از صاعقه (LPS) را تعیین کنند.
بر این اساس، اکنون می توانید سیستم های حفاظتی خارجی و داخلی ساختمان خود را بصورت ایمن طراحی کنید. در انتخاب تجهیزات سیستم حفاظتی شرایط سازه پارامتر اصلی است، با توجه به شرایط سازه و بودجه کلی پروژه بایستی بهترین تجهیزات انتخاب و بکار گرفته شوند. سیستم حفاظت خارجی شامل یک صاعقه گیر، هادی میانی و سیستم زمین می شود. برای حفاظت داخلی، می توان از دستگاه های سرج پروتکشن و همبندی استفاده کرد.
بهترین محل برای نصب صاعقه گیر
محل های نصب صاعقه گیر را می توان بر اساس روش گوی غلتان، زاویه حفاظتی و روش مِش بندی تعیین کرد. حتی می توان از روش گوی غلتان برای تعیین مناطق حفاظتی سازه هایی که هندسه ای پیچیده دارند، استفاده کرد. شعاع گوی مستقیماً از کلاس LPS تعیین می شود. روش زاویه حفاظتی برای سازه های ساده استفاده می شود. البته، تنها تا ارتفاع معینی که کلاس LPS مشخص کرده است. بهتر است، روش مش بندی برای سطوح مسطحی که در آن هادی های صاعقه گیر در لبه های سقف هستند و هیچ سازه فلزی دیگری در بالای سیستم صاعقه گیر قرار نمی گیرد، استفاده می شود.
سیستم زمین
یک الکترود زمین باید مقاومت الکتریکی پایینی را ایجاد کند تا جریان اتلاف شود. همچنین این الکترود، باید در برابر خوردگی مقاوم باشد، زیرا برای مدت طولانی در زیر زمین مدفون می شود. یکی از محبوب ترین الکترودهای زمین در سرتاسر جهان، میله های اِرت مسی هستند. از آنجایی که الکتریسیته پدیده ای سطحی است، لایه مسی اجازه ایجاد شدن یک مسیر رسانا را می دهد. این در حالی است که هسته مستحکم داخلی فولاد، استحکام لازم برای حرکت میله در زمین را فراهم می کند. میله های ارت مسی در سراسر جهان تایید شده اند و به دلیل کیفیت بالای خود همچنان محبوب هستند.
نتیجه گیری
در مسیر اجرای سیستم ارتینگ با استانداردهای ملی و بین اللملی تجهیزات مختلف مورد نیاز هستند. اقلام و تجهیزات سیستم ارتینگ توسط شرکت مهندسی نیرو ایستا ارائه می‌شوند، شرکت نیرو ایستا از سال 65 در این زمینه ارائه محصولات و خدمات اجرایی مشغول بکار است و خوشبختانه تواسته پروژهای متعددی را در کشور اجرا کند. این شرکت سابقه پربار خود را در جهت افزایش ایمنی و کیفیت سیستم های حفاظتی صرف می‌کند و معتقد است که از تمام ظرفیت علمی و اجرایی خود در این راه به نحوه احسنت استفاده کند. اجرای سیستم حفاظتی استاندارد و ایمن را از کارشناسان شرکت نیرو ایستا بخواهید.
