میله‌های فلزی در بالای ساختمان‌ها یا در پست‌های فشار قوی نصب می‌شوند تا با برخورد آذرخش با این میله‌ها از برخورد مستقیم صاعقه به تجهیزات جلوگیری شود. این وسیله (Lightening rod) در مهندسی برق نیزه – صاعقه گیر و برق گیر نیز نامیده می‌شود.
برقگیر میله ای(صاعقه گیر) چیست؟
برای حفاظت از ساختمان های بلند از خطر برخورد آذرخش از وسیله ای به نام برقگیر استفاده می کنند. در این مطلب از الو لاله زار درباره برقگیر و نقش آن در جلوگیری از آسیب به ساختمان، به طور مفصل توضیح داده شده است.
نقش برقگیر در ساختمان چیست؟
برق گیر میله یا سیم‌های رسانایی هستند که در بالای ساختمان نصب می‌شوند. این دستگاه توانایی کنترل جریان الکتریکی عظیم وابسته به جریان رعد و برق را دارد. سیستم برقگیر، رسانای فوق العاده‌ای است و در نتیجه امکان عبور جریان برق را بدون ایجاد هرگونه خسارت ناشی از درجه حرارت بالا، به سوی زمین فراهم می‌کند.
برق گیر سیمی بلند و نوک تیز است که در بالاترین نقطه ساختمان مورد حفاظت نصب می‌شود ته سیم کاملاً به زمین متصل می‌شود. برای این منظور معمولا سیم به یک صفحه فلزی لحیم شده و درون زمین تا سطح آب زیر زمینی فرو برده می‌شود. در عین طوفان تندری بارهای زیادی در سطح زمین القا می‌شوند و میدان الکتریکی شدیدی در سطح زمین بوجود می‌آید.
شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برق گیر تخلیه خرمنی ظاهر می‌شود. در نتیجه بارهای القا شده نمی‌توانند روی ساختمان جمع شوند و آذرخشی ایجاد نمی‌شود. با وجود این اگر آذرخشی بوجود آید که چنین مواردی کاملا نادر است، به برق گیر می‌خورد و بارها بدون خسارت به زمین می‌روند.
شدت میدان بخصوص در نزدیک اجسام نوک تیز زیاد است و به این دلیل در نزدیکی نوک برق گیر تخلیه خرمنی ظاهر می‌شود.
با وجود این اگر آذرخشی بوجود آید که چنین مواردی کاملا نادر است، به برق گیر می‌خورد و بارها بدون خسارت به زمین می‌روند.
استفاده از برقگیر چه اهمیتی دارد ؟
تجهيزات الكتريكي متصل در سيستم برق در معرض فشارهاي زيادي است و يكي از مهمترين دغدغه ها محافظت از آنها در برابر ولتاژ گذرا می باشد. گذرهای بیش از ولتاژ در اثر تخلیه رعد و برق و عملیات تعویض ایجاد می شوند.
برقگیر وسیله ای محافظ است که از تجهیزات سیستم محافظت می کند. ولتاژ در تجهیزات حفاظت شده توسط گیرنده محدود می شود، در حقیقت این وسیله با انتقال این انرژی به زمین از تجهیزات محافظت می کند. در این حالت ولتاژ موجود در تجهیزات مورد نیاز برای محافظت تقریباً همان ولتاژ در سراسر گیرنده است.
عملکرد برقگیر تحت شرایط زیر متفاوت است:
- در شرایط عادی، برقگیر خارج از خط است، یعنی هیچ جریانی را به زمین منتقل نکرده و شکاف هادی نیست.
- به هنگام وجود ولتاژ اضافی، عایق هوایی در شکاف شکست کرده و یک آرک ایجاد می‌شود، و مسیر کم مقاومتی برای انتقال موج به زمین ایجاد می‌شود. به این صورت، بار اضافی روی خط به دلیل موج بالا بدون آسیب از برقگیر به زمین منتقل می‌شود و دوباره به خط ارسال نمی‌شود.
- باید همچنین به عملکرد مقاومت غیر خطی برقگیر نیز اشاره کرد. وقتی به دلیل ولتاژ اضافی در این شکاف جرقه ایجاد می‌شود، آرک یک اتصال کوتاه خواهد بود و ممکن است در برق گیر جریان توان بالایی ایجاد شود. چون مشخصه‌ی مقاومت این است که در ولتاژ (یا جریان بالا) مقاومت بالایی ایجاد کند، از اثر اتصال کوتاه جلوگیری می‌کند. پس از اتمام موج، مقاومت بالا شده و این شکاف را غیر هادی می‌کند.
در طراحی برقگیر باید دو چیز را در نظر گرفت. ابتدا، وقتی موج تمام شد، آرک باید از بین برود. اگر آرک از بین نرود، جریان به عبور از مقاومت ادامه خواهد داد و ممکن است شکاف و مقاومت هر دو از بین بروند. دوم، افت I R (که در آن I جریان موج آنی است) در دو سر برقگیر به هنگام عبور جریان آنی نباید از قدرت شکست عایق تجهیزاتی که باید محافظت شود بیشتر باشد.
برقگیر یا سرج استر؟
برق گیر و سرج ارستر مکمل یکدیگرند
بسیاری از مردم فکر می‌کنند که سرج ارسترها (محافظ‌های الکتریکی) به منظور حفاظت موثر از جریان الکتریسیته یا رعد و برق ساخته شده که به دور از حقیقت است. سرج ارستر در برابر تغییرات ناگهانی ولتاژ در زندگی روزمره مقاوم است.
آنها می‌توانند از تجهیزات الکتریکی در برابر تغییر ناگهانی ولتاژ یا افزایش ناگهانی برق مراقبت کنند. اما اگر رعد و برق به ساختمان برخورد کند، رعد و برق ناگهانی فوری می‌تواند سرج ارسترها را نیز از کار بیاندازد.
سرج ارستر چیست؟
سرج ارسترها نمی‌توانند جایگزین برق گیر‌ها شوند، بلکه در کنار برقگیر کار می‌کنند. ساختار فولادی یک ساختمان جریان الکتریسیته را به سمت زمین عبور خواهد داد. اما این احتمال هم وجود دارد که رعد و برق همانند ذخیره الکتریکی برق به سیستم الکتریکی خسارت وارد کند (در حالی که راهی را جستجو می‌کند) و از وسیله‌ای به وسیله‌ی دیگر پرش پیدا می‌کند.
این نکته مهم است که متوجه باشیم که یک برق گیر به محافظت از ساختمان‌ها در برابر رعد و برق کمک می‌کند، نه اینکه از رعد و برق جلوگیری کند! و آن فقط زمانی انجام می‌شود که این سیستم به طور صحیح نصب شود.
مشکل است که ما بتوانیم پیش بینی کنیم کی و کجا رعد و برق اتفاق می‌افتد، هرچند ساختمان‌های بلند، خصوصا در مقابل این خطر طبیعی ضعیف و آسیب پذیر هستند. امروزه اگر ما برق گیر‌ها را نمی‌بینیم که از آسمان خراش‌ها بیرون زده باشند، فقط به این علت است که معماران چند روش خلاقانه پیدا کرده اند که در طراحی سیستم‌های ایمنی برق از آن استفاده می‌کنند، هر چند طرز کار اساسی آنها یکسان باقی مانده است.