برق گیر چیست؟ ـ و چه کاربری دارد؟

در صورتی که تجهیزات ساختمانی تحت تاثیر انرژی ناشی از صاعقه یا عملیات سیستم قرار بگیرد، وسیله ای به نام برق گیر از تحت تاثیر قرار گرفتن انرژی سیستم جلوگیری می کند. امواجی با بزرگی و سرعت در کنار هم و با پارامتر سیستم متغیر فعالیت کرده و به صورت انرژی تاثیر پذیر در سراسر سیستم حرکت می کنند. تاثیرات هر گونه جا به جایی بر سیستم محافظ و عایق کاری متفاوت است. در واقع برقگیرها از وسایل ایمنی می باشند که موج های ولتاژ ضربه ای را دریافت کرده و به زمین منتقل کرده و از ورود آن به ایستگاه های انتقال و توزیع نیرو جلوگیری می کنند. این وسیله ها انواع مختلفی دارند که هر کدام بسته به کاربرد و ویژگی های اختصاصی خود در بناهای مختلف استفاده می شوند.

در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک درباره برق گیر، انواع و کاربرد های آن توضیح خواهیم داد. در کتاب درسی علوم پایه هشتم نیز به این موضوع پرداخته شده است.

فهرست مطالب :

۱- برق گیر چیست؟

۲- انواع برق گیر

۱-۲- برق گیر شکاف میله

۲-۲- برق گیر دفعی

۳-۲- برق گیر دریچه

۳- طرز کار برق گیر

۴- استفاده از برقگیر چه اهمیتی دارد؟

۵- خرید برقگیر

۱- برق گیر چیست؟

Serge Protection device یا SPA در واقع همان برق گیر یا سرج ارستر می باشد. نحوه کنترل ولتاژ این وریستور به این صورت است که از آن جایی که ولتاژهای متفاوتی دارد، به نسبت همان ولتاژها دارای مقاومت های متفاوتی است.

در زبان فارسی از لغت برق گیر برای دو وسیله متفاوت استفاده می کنند :

* در بالای پست های فشار قوی و ساختمان ها میله های فلزی بلندی نصب می کنند که از اصابت صاعقه با خود ساختمان جلوگیری کرده و جریان الکتریکی صاعقه را گرفته و به زمین منتقل می کند. اولین بار بنجامین فرانکلین مخترع آمریکایی این وسیله را که در مهندسی برق، نیزه نامیده می شود اختراع کرد.

* برای محافظت تجهیزات و سازه ها در برابر حوادث ناشی از ولتاژ های ناگهانی اضافه، مثل رعد و برق از برق گیر استفاده می شود. این وسیله در برابر ولتاژهای معمولی مثل عایق الکتریکی عمل می کند و مقاومت بسیار زیادی دارد. ولی در مواجهه با ولتاژهای آنی مقاومت پایینی دارد و به همین دلیل موج الکتریکی که دریافت کرده را به زمین منتقل می کند. برق گیر وسیله کاربردی است و در برابر سایر وسایل حفاظتی، حفاظت بالاتری داشته و توانایی حذف مقدار زیادی از امواج گذرا را دارد. این وسیله به صورت موازی در بین زمین و فاز قرار گرفته و انرژی و ولتاژ اضافی را به زمین انتقال می دهد.

۲- انواع برق گیر :

انواع متفاوتی از سرج استرها وجود دارد که به توضیح آن ها می پردازیم :

۱-۲- برق گیر شکاف میله :

برق گیر شکاف میله که ساده ترین نوع برق گیر است، در ساختارش دو الکترود میله ای دارد که یکی از آن ها به خط و یکی به زمین متصل شده است. این دو میله ممکن است به شکل شاخ مانند قرار بگیرند. البته این نوع سرج استرها معایبی نیز دارند که شامل موارد زیر است.

* تحت تاثیر شرایط آب و هوایی بودن

* وجود خطا هایی مربوط به پرندگان

* بعد از پایان موج آنی هوا یونیزه می شود و به همین دلیل در ولتاژ تغذیه عادی هم، آرک این شکاف به قوت خود باقی می ماند.

وجود این معایب باعث شده تا برق گیر های شکاف میله ای به صورت پشتیبان و مکمل در کنار برقگیر های اصلی به کار برده شوند.

۲-۲- برق گیر دفعی :

سرج استر دفعی دارای یک محفظه اطفا کننده سری با شکاف هوایی است که این محفظه خاموش کننده آرک بوده و مانند یک تویوپ فیبر است. این تویوپ به محض تخلیه موج گاز آرک تولید کرده و از بین می رود. جریان تخلیه زمانی به داخل زمین جاری می شود که، اضافه ولتاژ ناگهانی بتواند شکاف تیوپ فیبر و آرک در شکاف سری را ایجاد کند. برخی از فیبر های دیواره های تیوپ مورد حمله آرک قرار می گیرند و در نتیجه این حرکت مقدار زیادی گاز غیرهادی و نسبتا سرد ایجاد می شود. این گاز، هوای یونیزه شده اطراف آرک را پاک می کند و با سرعتی زیاد از تیوپ خارج می شود.

آرک در لحظه جریان صفر از میان می رود و به دلیل بالا بودن اثر یونیزاسیون دوباره به وجود نمی آید. در این نوع از برق گیرها حداکثر میزان جریان با جریان اتصال کوتاه در نقطه اتصال برابر است. برای محافظت از خطوط انتقال در بناهای مختلف خصوصا برج ها از سرج استرهای دفعی استفاده می شود.

۳-۲- برق گیر دریچه :

مجموعه ای از دریچه های (مقاومت ها) سری با شکاف های جرقه ای که بدنه ای سرامیکی دارند، برق گیر دریچه را ایجاد می کنند. جنس این مقاومت ها از سرامیک کاربید سیلیکونی خاص است. این برق گیر در ولتاژ های خاصی عایق است و در ولتاژ های زیاد کاملا هادی می شود. زمانی که سیستم ولتاژ در حالت عادی قرار داشت، عبور جریان قطع می شود. زیرا دریچه ها در ولتاژ بالا مقاومتی کمی داشته ولی ولتاژ آن ها در حالت عادی زیاد است. در ایستگاه های تولید، پست های برق، کابل ها، ماشین های الکتریکی و خطوط هوایی از برق گیرهای دریچه استفاده می شود. ۴ نوع از برقگیر های دریچه شامل موارد زیر می باشد :

* نوع خط

* نوع ایستگاه

* نوع ثانویه

* نوع توزیع یافته

۳- طرز کار برق گیر :

سیستم ترمینالی به نام سیم هوایی وجود دارد که در آن چند سیم هوایی که با دکلی به هم و به زمین متصل شده اند را در دو طرف مکان مورد نظر قرار داده و از حفاظت آن استفاده می کنند. در این سیستم باید مهار کننده صاعقه را روی دکل قرار داده و در فاصله ۲متری اجسام فلزی از پند هادی میانی استفاده کرد. از آنجایی که امروزه ابعاد ساختمان ها افزایش یافته است، استفاده از برق گیر های بلند و ساده میله ای برای آن ها مناسب نیست و بهتر است از قفس فارادی که ساختمان را در قفسی هادی از جنس مس و فولاد قرار می دهند، استفاده شود.

برخی از انواع صاعقه گیرها انرژی اطراف را به وسیله یک مکانیسم داخلی دریافت می کنند که به آن خود کفا گفته می شود. این صاعقه گیرها شامل انواع اتمی، خازنی (پرکاربردترین)، بادی و برقی است. نوع خازنی انرژی مورد نیاز خود را از میدان الکتریکی جو می گیرد و از آن جایی که کارکرد آن به شرایط جوی بستگی دارد، در مناطق بارانی و صاعقه خیز بیشترین کارایی را دارد.

۴- استفاده از برقگیر چه اهمیتی دارد؟

فشارهای زیادی روی تجهیزات الکتریکی متصل در سیستم برق وجود دارد، یکی از مهم ترین معضل ها حفاظت از این تجهیزات در برابر ولتاژ گذرا است. تخلیه رعد و برق و عملیات تعویض موجب تغییر زیاد میزان ولتاژ می شوند. برق گیر در  واقع وسیله ای است که از تجهیزات الکتریکی در برابر تغییر ولتاژ محافظت می کند به طوری که ولتاژ به وسیله گیرنده محدود می شود. این گیرنده انرژی را به خود جذب کرده و به زمین منتقل می کند، در نتیجه تجهیزات از آسیب های تغییر ولتاژ در امان می مانند.

۵- خرید برقگیر :

فروشگاه های زیادی در شهر های مختلف وجود دارند که می توانیم از آن ها برقگیر را تهیه کنیم ولی همواره باید به اعتبار و سابقه مراکز فروش مختلف توجه کنیم تا محصولی که  به ما ارائه می دهند در برابر داشتن هزینه مناسب کیفیت مناسبی هم داشته باشد.