برای جلوگیری از اثرات مخربی که چنین جریان ناگهانی ممکن است در یک سیستم ایجاد کند، ضروری است تمامی تجهیزات الکتریکی مجهز به محافظ‌هایی در برابر نوسانات الکتریکی شوند. به منظور محافظت از یک سیستم در مقابل ولتاژ روش‌های مختلفی وجود دارد.
از جمله تجهیزات اصلی که معمولاً برای حفاظت از نوسانات استفاده می‌شود، برق گیر است. در صورتی که با برق گیر سر و کار داشته باشید ممکن است با سوالاتی مواجه شوید؛ از جمله اینکه چرا باید از برق گیر استفاده کنیم؟ کاربرد برق گیر در حفاظت از سیستم چیست؟ برق گیر در کجا استفاده می‌شود؟ اگر می‌خواهید پاسخ سؤالات خود را بیابید، بهتر است با ما همراه شوید. در ادامه قصد داریم به بررسی برق گیر و نقش آن در محافظت از سیستم بپردازیم.
برق گیر چیست؟
مطمئناً تا کنون نام برق گیر به گوشتان خورده است، اما شاید تعریف و نقش اصلی آن را نمی‌دانید! برق گیر وسیله‌ای است که به منظور حفاظت تجهیزات در مقابل صدمات ناشی از ولتاژهای اضافی که به طور ناگهانی در شبکه‌های الکتریکی رخ می‌دهند، استفاده می‌شود. اضافه ولتاژهای ناگهانی به دلایل طبیعی چون رعد و برق و صاعقه در ساختمان‌هایی با ارتفاع زیاد اتفاق می‌افتند. برق گیر در برابر ولتاژهای معمولی مقاومت بسیار زیادی را دارد و در برابر ولتاژهای ناگهانی مقاومت کمی دارد.
بیشتر بخوانید» به منظور آشنایی با مزایا و معایب هر نوع تابلو برق، روی لینک داده شده کلیک کنید.
برق گیر قادر است موج‌های الکتریکی را به زمین انتقال دهد. برق گیرها بهترین حفاظت از تجهیزات را در بین وسیله‌های محافظتی مختلف انجام می‌دهند. در واقع یک برق گیر بیشترین مقدار حذف امواج گذرا را در یک سیستم فراهم می‌آورد. استفاده از برق گیرها به منظور حفاظت از ساختمان‌های بلند و آسمان‌خراش‌ها در برابر آذرخش لازم و ضروری هستند.
اهمیت استفاده از برق گیر چیست؟
ممکن است در ابتدا استفاده از برق گیر در ساختمان‌هایی که در معرض رعد و برق و صاعقه هستند یک امر غیر ضروری تلقی شود و فکر کنید که خرید و استفاده از برق گیر در تجهیزاتی مانند تابلو برق ساختمانی تنها صرف هزینه است، اما این طور نیست! همانطور که می‌دانید تجهیزات الکتریکی که در یک سیستم برق وجود دارند، در معرض فشارهای مختلف و زیادی هستند. از جمله مهم‌ترین دغدغه‌ها در مورد چنین تجهیزاتی، محافظت از آن‌ها در مقابل اضافه ولتاژهایی است که در اثر تخلیه رعد و برق و عوامل دیگر ممکن است به وجود آید.
عملکرد برق گیر در شرایط مختلف متفاوت است؛ به عنوان مثال زمانی که شرایط عادی است برقی خارج از خط عمل کرده و هیچ گونه جریانی را به زمین منتقل نمی‌کند، اما زمانی که ولتاژ اضافی اتفاق می‌افتند، یک مسیر کم مقاومت به منظور انتقال موج ایجاد شده و فرآیند انتقال جریان اضافی به زمین شکل می‌گیرد.
به این ترتیب بار اضافی که روی خط به دلیل موج بالا و اضافه ایجاد شده است، بدون وارد کردن آسیب به برق گیر از آن عبور کرده و به زمین منتقل می‌شود. بنابراین برق گیر از بروز خسارات احتمالی به یک سیستم و ساختمان‌های بلند جلوگیری می‌کند و مانع از صدمات احتمالی که ممکن است به جان و مال افراد وارد شود، می‌گردد.
بیشتر بخوانید» راهنمای جامع تعمیر و عیب‌یابی تابلو برق
انواع برق گیر کدامند؟
برق گیرها به انواع مختلفی چون برق گیر میله‌ای، برق گیر با فاصله هوایی، برق گیر خازنی، برق گیر فیوزی، برق گیر بدون فاصله هوایی و برق گیر با مقاومت غیر خطی تقسیم می‌شود. برق گیر خازنی برای ولتاژهای فشار ضعیف مورد استفاده قرار می‌گیرد. برق گیر فیوزی اغلب به عنوان حفاظت ثانویه استفاده می‌شود.
برق گیر بدون فاصله هوایی، دارای ساختار ساده و حجم کمی است و در ولتاژهای پایین استفاده می‌شوند. برق گیرهای با فاصله هوایی کاربرد زیادی در پست‌های فشار قوی دارند. برق گیر میله‌ای نیز بسیار ساده و مقرون به صرفه است. این برق گیرها قدیمی بوده اما همچنان کاربردهای زیادی در سیستم و تجهیزاتی مانند تابلو برق دارند.
محل نصب برق گیر باید چه ویژگی‌هایی داشته باشد؟
هر وسیله‌ای در صورتی که به درستی مورد استفاده قرار نگیرد، کارایی لازم را نخواهد داشت. اولین عاملی که در محل قرارگیری برق گیر اهمیت دارد، نزدیک بودن آن به تجهیزات مهم و گران قیمت است.
به عنوان مثال بهتر است برق گیر را نزدیک ترانسفورماتورهای قدرت نصب کرد. برق گیر را بهتر است در ورودی پست‌های ترانس و فیدر خط، در ناحیه‌ای قبل از تمامی تجهیزات و نزدیک به تجهیزات مهم، موازی با مدار نصب کرد.
بیشتر بخوانید» معرفی جامپر تابلو برق و کاربرد آن
نحوه کار و عملکرد برق گیر به منظور حفاظت از سیستم چگونه است؟
زمانی که موج ولتاژ در هادی به محل نصب برقی می‌رسد، عایق برق گیر را به صورت لحظه‌ای می‌شکند. در این لحظه موج ولتاژ به زمین تخلیه می‌شود. پس از اینکه ولتاژ سیستم به کمتر از مقدار مشخص شده کاهش پیدا کرد، عایق بین هادی و زمین بازگشت داده شده و عمل تخلیه جریان به زمین تمام می‌شود.
بیشتر بخوانید» به منظور آشنایی با شبکه توزیع برق و اجزای اصلی آن، روی لینک داده شده کلیک کنید.
ویژگی‌های یک برقگیر خوب چیست؟
- برق گیر، برای کاهش تلفات ناشی از صاعقه باید دارای آمپدانس بی نهایت باشد.
- برق گیر خوب باید توانایی دفع و یا ذخیره انرژی موج اضافه ولتاژ را داشته باشد.
- برق گیر باید پس از حذف اضافه ولتاژ بدون اینکه صدمه ببیند، بتواند به حالت کار عادی خود برگردد.
- برق گیر خوب در اضافه ولتاژ خود باید آمپدانس کمی باشد تا محدود سازی سطح ولتاژ انجام یابد.
علت سوختن برقگیر چیست؟
تا به اینجای مقاله آموختیم که برقگیر (Lightning Arrester) یکی از تجهیزات مهم حفاظتی در سیستم‌های الکتریکی است که برای محافظت از تجهیزات در برابر ولتاژهای گذرا ناشی از صاعقه یا نوسانات شدید برق به کار می‌رود. در تابلو برق سه فاز نیز استفاده از برقگیر اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا این تجهیز از تجهیزات حساس داخل تابلو مانند کلیدها، کنتاکتورها، درایوها و سایر تجهیزات کنترلی در برابر آسیب‌های ناشی از اضافه ولتاژ محافظت می‌کند و موجب افزایش ایمنی و طول عمر سیستم می‌شود.
با این حال، خود برقگیر هم ممکن است دچار آسیب یا سوختگی شود. در ادامه به مهم‌ترین علل سوختن برقگیر می‌پردازیم:
تکرار ضربات ولتاژ بالا از علل سوختن برقگیر
برقگیرها برای تخلیه ولتاژهای گذرا طراحی شده‌اند، اما اگر تعداد دفعات برخورد صاعقه یا نوسانات شدید ولتاژ بیش از حد استاندارد باشد، عملکرد داخلی آن‌ها به تدریج تضعیف شده و منجر به سوختن می‌شود. این حالت بیشتر در مناطق پرتلاطم جوی یا شبکه‌هایی با حفاظت ضعیف مشاهده می‌شود.
افزایش بیش از حد ولتاژ کاری
در صورتی که ولتاژ شبکه از حد تحمل برقگیر بیشتر شود، به ویژه در زمان‌های بروز خطا در سیستم یا بروز نوسانات بزرگ، برقگیر قادر به تخلیه کامل انرژی نخواهد بود و ممکن است دچار تخریب داخلی شود.
کیفیت پایین ساخت یا طراحی نامناسب
برقگیرهای بی‌کیفیت یا تقلبی که با مواد اولیه نامرغوب ساخته شده‌اند، تحمل کمتری در برابر جریان‌های بالا دارند و سریع‌تر دچار خرابی می‌شوند. همچنین، استفاده از برقگیر با مشخصات نامتناسب با ولتاژ و جریان شبکه، می‌تواند منجر به سوختن آن شود.
فرسودگی و کهنگی
با گذشت زمان و در اثر استفاده مداوم، خاصیت دی‌الکتریک مواد داخلی برقگیر کاهش می‌یابد. این کاهش عملکرد تدریجی ممکن است باعث گرم شدن بیش از حد، نشتی جریان یا در نهایت سوختن کامل برقگیر شود.
رطوبت و نفوذ آب
در صورت نفوذ رطوبت یا آب به داخل بدنه برقگیر (مثلاً از طریق درزها یا ترک‌های بدنه)، مسیر جریان داخلی دچار اتصال ناخواسته می‌شود که موجب ایجاد جرقه، داغ شدن و نهایتاً سوختن آن می‌گردد. این مشکل بیشتر در برقگیرهایی با عایق‌بندی ضعیف یا نصب غیراستاندارد رخ می‌دهد.
برای جلوگیری از سوختن برقگیر، لازم است انتخاب، نصب و نگهداری آن طبق استانداردهای فنی انجام شود. استفاده از محصولات با کیفیت، بررسی دوره‌ای وضعیت برقگیر و تطابق مشخصات آن با شرایط شبکه، نقش مهمی در افزایش طول عمر این تجهیز دارد.
سخن آخر
همانطور که می‌دانید، ساختمان‌های بلند همواره در معرض صاعقه و رعد و برق هستند. در صورتی که تمهیدات مربوط به محافظت از چنین ساختمان‌هایی در برابر رعد و برق انجام نشود، ممکن است خساراتی نظیر آتش سوزی ناشی از درجه حرارت زیاد ایجاد شود.
توجه داشته باشید که استفاده از برق گیر در یک ساختمان موجب محافظت از ساختمان در برابر صاعقه می‌گردد و از اصابت رعد و برق به ساختمان جلوگیری نمی‌کند! در صورتی که برق گیر به طور صحیح و در محل مناسبی نصب شود، جریان اضافی ایجاد شده در آسمان خراش‌ها را بدون بروز کوچک‌ترین مشکلی به زمین انتقال می‌دهد و به این ترتیب از بروز خسارات جلوگیری می‌کند.
