برقگیر چیست + محاسبه تعداد برقگیر و علت ضرورت نصب برقگیر

برقگیر چیست؟ چرا نصب برقگیر و صاعقه گیر ضروری است؟ روش محاسبه تعداد برقگیر در محیط چگونه است؟ مناطقی که بادی تحت پوشش برقگیر قرار بگیرند چه ویژگی دارند؟ چه زمانی نصب برقگیر ضروری میشود؟ این ها سوالاتی است که جوابشان به طور تخصصی از زبان متخصصین داده شده است. اگر دانش پژوه، دانشجو یا مهندس برق هستید، باید با استانداردهای تعیین برقگیر آشنا شوید. در ادامه همراه سودا بیایید.

مطالعه این پست تخصصی وقت زیادی از شما نمیگیرد ولی اطلاعاتتان را در زمینه تاسیسات برق ساختمان بالاتر میبرد 🙂    

برقگیر چیست؟

برق‌گیر یا Lightning Arrester، به زبانی ساده  به دستگاهی میگویند که مسئولیت  محافظت از تجهیزات برقی در برابر ضربه‌های ناشی از صاعقه و نوسانات برقی را برعهده دارد. در واقع نصب برقگیر برای تعدادی زیادی از مناطق و ساختمان ها ضروری است. چراکه صاعقه‌ها می‌توانند در هنگام رعد و برق، باعث ایجاد تغییرات قوی در ولتاژ و جریان برق شوند که می‌توانند باعث خرابی و آسیب به تجهیزات برقی شوند که به تبع هزینه های گزافی روی دست شما میگذارد و از این هم که بگذریم میتواند سلامت شما را تهدید کند. اما  برق‌گیرها این تغییرات را به آرامی و به سمت زمین هدایت می‌کنند و از خرابی و آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کنند.

   

بررسی انواع برقگیر 

برق‌گیرها  از نظر سرعت انجام کار به دو نوع سریع و کند عمل تقسیم میشوند

 برق‌گیرهای سریع، برای محافظت در برابر نوسانات برقی و صاعقه‌های کوتاه مدتی که رخ میدهند، استفاده می‌شوند و همانطور که از اسمشان مشخص است، قابلیت عملکرد سریع دارند، به طوری که در کمتر از یک نانوثانیه به صورت کامل به عمل می‌پردازند. برق‌گیرهای کند، برای حافظت کردن در برابر نوسانات برقی و صاعقه‌های بلند مدت و سیستم‌های حفاظتی برقی مورد استفاده قرار می‌گیرند و  سریع عمل نمیکند.

 

نصب برقگیرها برای چه سیستم هایی ضرورت دارد؟

برق‌گیرها یک دستگاه ضروری است که برخی سیستم و مناطق نیاز مبرم به آن دارند در غیر این صورت خطراتی مانند برق گرفتگی، آتش سوزی، خرابی و سوختن دستگاه ها رخ میدهد. معمولاً در سیستم‌های توزیع برق، خطوط انتقال برق، تجهیزات الکتریکی حفاظتی، تاسیسات الکتریکی ساختمان‌ها، ایستگاه‌های برق و سایر تجهیزات برقی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها به عنوان یکی از اجزای مهم سیستم‌های حفاظتی برقی در سطح صنعتی و مسکونی تلقی می‌شوند و اهمیت آن‌ها در جلوگیری از خسارت‌های ناشی از صاعقه‌ها و نوسانات برقی بسیار بالاست.

اما بگذارید یک چیز را روشن کنیم. ببینید دوستان، برای اینکه بدانیم سیستم یا منطقه نیاز به برقگیر دارد یا خیر، باید محاسباتی انجام بدهیم. در اصل این پست، به محاسبه برقگیر تعلق دارد. در ادامه به طور تخصصی، طبق جدیدترین استانداردها، به سراغ محاسبه تعیین ضرورت نصب برقگیر رفته ایم.

   

تعیین‌ ضرورت نصب‌ برقگیر

استاندارد ٦٦٥١BS  روشی‌ برای‌ محاسبه‌ احتمال برخورد صاعقه‌ ارائه‌ نموده است‌. مراحل‌ تعیین‌ ضریب‌ به‌ شرح زیر است‌: ١-تعیین‌ تعداد اصابت‌ صاعقه‌ سالیانه‌ در واحد سطح‌ ٢-محاسبه‌ سطح‌ موثر ساختمان 3-ضریب اهمیت کاربری ساختمان (A) 4-ضریب اهمیت سازه و پوشش ساختمان (B) ٥-ضریب‌ اهمیت‌ ساکنین‌ و اموال C  

١-تعیین‌ تعداد اصابت‌ صاعقه‌ سالیانه‌ در واحد سطح‌

برای تعیین ضرورت نصب برقگیر، در وهله اول باید میزان روزهای طوفانی در مناطق را بررسی کرد.  مطابق‌ نقشه‌ ذیل‌ می‌ توان تعداد روزهای‌ طوفانی‌ سال را در نقاط مختلف‌ کشور تخمین‌ زد:

 

رابطه‌ بین‌ روزهای‌ طوفانی‌ سال و تعداد اصابت‌ صاعقه‌ در کیلومتر مربع‌ در سال(Ng) مطابق‌ جدول زیر است‌:

٢-محاسبه‌ سطح‌ موثر ساختمان

برای‌ ساختمانی‌ با طول L، عرض W و ارتفاع H، سطح‌ موثر از طریق‌ رابطه‌ زیر بدست‌ می‌‌آید:

سطح‌ موثر برحسب مترمربع محاسبه می‌شود.

3-ضریب اهمیت کاربری ساختمان (A)

۴-ضریب اهمیت سازه و پوشش ساختمان (B)

5-ضریب‌ اهمیت‌ ساکنین‌ و اموال C

6-ضریب‌ درجه جدا بودن D

7-ضریب‌ اهمیت موقعیت محلی E

 

ضریب احتمال اصابت صاعقه حاصلضرب کلیه مقادیر بدست آمده فوق است:

اگر حاصلضرب فوق از 0/00001 (یک صد هزارم) بزرگتر باشد، نصب برقگیر ضروری است.

پیوست‌ ٦ مبحث‌ ١٣ مقررات ملی‌ ساختمان، در مواردی‌ که‌ استاندارد IEC صراحتی‌ ندارد، فهرستی‌ از استانداردهای‌ قابل‌ استناد را برشمرده است‌. برقگیرهای‌ الکترونیکی‌ که‌ در بازار ایران متداول هستند، هیچیک‌ از استانداردهای‌ فوق را کسب‌ ننوده اند. بنابراین‌ استفاده از آنها مجاز نمی‌ باشد.

 

فایل ها، دوره ها و ویدیوهای پیشنهادی، ویژه شما  در حوزه برق ساختمان

دوره طراحی و اجرای تاسیسات الکتریکی

دوره طراحی سیستم ارتینگ

آرشیو فایل های اتوکد سیستم ارتینگ

 

---

 

طراحی‌ سیستم‌ برقگیر بر اساس NFPA780

چهار استاندارد IEC62305،   BS6651،  NFPA780 , VDE0185 از مطرح ترین‌ استانداردهای‌ معمول در  زمینه‌ محاسبه تعیین ضرورت نصب برقگیر هستند. روش طراحی‌ بر اساس استاندارد NFPA780 در قسمت‌ زیر توضیح‌ داده می‌‌شود:

تجهیزات برقگیر به‌ ٢ دسته‌ -Class I , II تقسیم‌ می‌شوند. کلاس I ساختمان های‌ معمولی‌ تا ٢٣ متر ارتفاع را شامل‌ می شود. ساختمان‌های‌ با ارتفاع بیشتر در Class II طبقه‌ بندی‌ می‌شوند.

اجزا یک برقگیر

سامانه‌ برقگیر از اجزای زیر تشکیل‌ میشود:

٢ ) شبکه‌ هوائی‌

٣ ) هادی‌ نزولی‌

٤) زمین‌

١ ) میله‌ های‌ برقگیر:

در اطراف بام فاصله‌ برقگیرها از ٦ متر نباید تجاوز کند. اگر ارتفاع برقگیر از ٦٠ سانتیمتر بیشتر باشد، این‌ فواصل‌ تا 7/6 متر قابل‌ افزایش‌ است‌. فاصله‌ برقگیر تا لبه‌ بام از ٦٠ سانتیمتر نباید تجاوز کند. اگر طول یا عرض بام از ١٥ متر بیشتر باشد، برقگیرهای‌ میانی‌ در فواصلی‌ که‌ از ١٥ متر تجاوز نمیکند باید نصب‌ شوند.

مناطق‌ تحت‌ پوشش‌ برقگیر

در ساختمان‌های‌ با ارتفاع کمتر از 7/6 متر، برقگیر، مخروطی‌ با زاویه‌ راس ٦٠ درجه‌ را پوشش‌ می‌‌دهد. در ساختمانهای‌ بین‌ 7/6 تا 15/24متر زاویه‌ پوشش‌ به‌ ٤٥ درجه‌ کاهش‌ مییابد. در بناهای‌ مرتفع‌ تر، روش گوی‌ غلطان (Rolling Sphere) باید مورد استفاده قرار گیرد.

کره ای‌ فرضی‌ در حال حرکت‌ که‌ مرکز آن نوك شاخه‌ پیشروی‌ صاعقه‌ است‌، نقاط محتمل‌ اصابت‌ صاعقه‌ به‌ زمین‌ یا ساختمان را تشکیل‌ می‌‌دهد. اگر میله‌ برقگیر روی‌ ساختمانی‌ نصب‌ شده باشد، ٣ حالت‌ ممکن‌ است‌ رخ دهد:

١-گوی‌ غلطان تنها در نقطه‌ A با میله‌ برخورد کند. ٢-گوی‌ غلطان در نقطه‌ D زمین‌ را لمس‌ می‌ کند. ٣-گوی‌ غلطان در ٢ نقطه‌ A و B برقگیر و زمین‌ را لمس‌ می‌ کند. در حالت‌ سوم قسمت‌ تیره شده هرگز مورد اصابت‌ صاعقه‌ قرار نمی گیرد. شعاع گوی‌ غلطان در استاندارد NFPA با ارتفاع نصب برقگیر یکسان است فاصله‌ افقی‌ و عمودی‌ مورد حفاظت‌ هر برقگیر را نشان می دهد. اگر برقگیری‌ در ارتفاع ٣٠ متری‌ نصب‌ شده باشد. (منحنی‌ ١٠٠ فوتی‌) در ارتفاع ١٧ متری‌ تا فاصله‌ افقی‌ ١٠ متری‌ ساختمان تحت‌ پوشش‌ می‌ باشد.

٢- شبکه‌ هوائی‌

کلیه‌ برقگیرها می باید از طریق‌ سیم‌ مسی‌ به‌ یکدیگر متصل‌ شوند. اگر هادی های‌ به‌ هم‌ متصل‌ شده به‌ صورت یک‌ حلقه‌ (مش‌) درآیند، ابعاد هر حلقه‌ از ٤٥ x ٣٠ متر نباید تجاوز کند. سطح‌ مقطع‌ شبکه‌ هوائی‌ در ساختمان های‌ با ارتفاع کمتر از ٢٣ متر، ٣٥ میلیمترمربع‌ و در ساختمان های‌ بیش‌ از ٢٣ متر، ٧٠ میلیمترمربع‌ است‌.

٣-هادی‌ نزولی‌

حداقل‌ تعداد هادی‌ نزولی‌ برای‌ هر ساختمان ٢ عدد است‌. اگر محیط‌ ساختمان از ٧٦ متر تجاوز کند، هر ٣٠ متر باید یک‌ هادی‌ نزولی‌ در نظر گرفت‌. در ابنیه‌ با شکل‌ نامنظم‌ ممکن‌ است‌ به‌ تعداد بیشتری‌ هادی‌ نزولی‌ احتیاج داشته‌ باشند، به‌ طوری‌ که‌ هر میله‌ برقگیر از ٢ مسیر به‌ زمین‌ متصل‌ شود. در ٢ نقطه‌ بالائی‌ و پائینی‌ هادی‌ نزولی‌ باید با اسکلت‌ فلزی‌ یا آرماتور بتن‌ متصل‌ شود.

٤- زمین‌

به‌ ازای‌ هر هادی‌ نزولی‌ یک‌ الکترود یا چاه زمین‌ باید وجود داشته‌ باشد. در مورد میزان مقاومت‌ زمین‌، این‌ استاندارد تصریحی‌ ندارد.

استاندارد 6651 BS در زمینه طراحی برقگیر چیست؟

استاندارد ٦٦٥١ BS مغایرتهائی‌ با NFPA در زمینه‌ طراحی‌ دارد. مطابق‌ آن نصب‌ میله‌ برقگیر در ساختمان های‌ مسطح‌ ضرورتی‌ ندارد. ابعاد مش‌ هوائی‌ از ١٠ x ٢٠ متر نباید تجاوز کند. . فواصل‌ هادی های‌ نزولی‌ از ١٠ متر در ساختمان های‌ با ارتفاع بیش‌ از ٢٠ متر و ٢٠ متر در ساختمان های‌ کوتاهتر نباید بیشتر باشد. در مورد مقاومت‌ زمین‌ این‌ استاندارد، مقدار کمتر از ١٠ اهم‌ را تجویز می‌ کند.

توجه‌: کلیه‌ قطات فلزی‌ بام باید به‌ شبکه‌ هوائی‌ برقگیر متصل‌ شوند.

سیستم‌ زمین‌ برقگیر و زمین‌ الکتریکی‌ حفاظتی‌ ساختمان باید به‌ یکدیگر متصل‌ شوند. به‌ منظور اجتناب از برگشت‌ اضافه‌ ولتاژ ناشی‌ از صاعقه‌ از طریق‌ سیستم‌ زمین‌ ساختمان از Surge Arrester در ورودی‌ تابلوی‌ اصلی‌ ساختمان میتوان استفاده نمود.

---

 

برقگیر چگونه کار میکند؟

برق‌گیرها عملکرد خود را به دو روش زیر انجام می‌دهند:

1. سرریز به زمین (Spark Gap):

در این روش، برق‌گیر بر روی یک تخته فلزی قرار می‌گیرد که به دو قطب متصل شده است. هنگامی که ولتاژ برق از حداکثر مقدار مجاز فراتر می‌رود، یک ضربه نوسانی با سرعت بسیار بالا از یک قطب به قطب دیگر برق‌گیر ایجاد می‌شود. این ضربه، که به عنوان تخلیه می‌شود، باعث شکستن اتصال بین دو قطب و ایجاد یک مسیر برقی بین قطب‌ها و زمین می‌شود. به این ترتیب، هرگونه ولتاژ بالایی که از طریق تجهیزات برقی جاری شود، از طریق برق‌گیر به زمین تخلیه می‌شود و از تجهیزات برقی جلوگیری می‌شود.

 

2. مقاومت وارد شده (Varistor):

در این روش، برای جذب نوسانات برقی و ولتاژ‌های بالایی، برق‌گیرها از یک مقاومت وارد شده استفاده می‌کنند. مقاومت وارد شده، یک دیود ویژه است که هنگامی که ولتاژ برقی بالا می‌رود، مقاومتش کاهش می‌یابد و به این ترتیب، جریان اضافی به زمین تخلیه می‌شود. این دیود، در واقع یک ترانزیستور ویژه است که به صورت خودکار و سریع، جریان برق را به زمین هدایت می‌کند و از تجهیزات برقی محافظت می‌کند.

 

در هر دو روش ذکر شده، برق‌گیرها با جذب ولتاژ بالا و تخلیه جریان اضافی به زمین، از تجهیزات برقی محافظت می‌کنند. این دستگاه‌ها عموماً در محل‌هایی که در معرض خطر صاعقه قرار دارند، مانند خطوط انتقال برق، ایستگاه‌های تقویت برق، تاسیسات الکتریکی ساختمان‌ها و سایر تجهیزات برقی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

تفاوت برقگیر و صاعقه گیر

برقگیر و صاعقه گیر را خیلی ها به اشتباه مانند هم میدانند. اما باید بدایند که این دو وسیله متفاوت هستند که به منظور حفاظت از ساختمان‌ها و تجهیزات الکتریکی در برابر صاعقه و برق‌های زمینی استفاده می‌شوند.

صاعقه گیر همانطور که از اسمش مشخص است سیستمی است که با جذب و هدایت انرژی صاعقه به زمین، از آسیب به ساختمان و تجهیزات داخل آن جلوگیری می‌کند. صاعقه گیرها در نقاط بالا و قابل مشاهده ساختمان نصب می‌شوند و به طور معمول از یک پایه فلزی و یک سیم رهاکننده تشکیل شده‌اند. اما برقگیر مسئولیت جذب برق‌های زمینی و حفاظت از تجهیزات الکتریکی در برابر این نوع از برق‌ها را برعهده دارند. برقگیرها در مدارهای الکتریکی و الکترونیکی  مانند کامپیوترها، تلویزیون‌ها، تلفن‌ها و سایر تجهیزات الکتریکی قرار می‌گیرند. برقگیرها برای حفاظت از تجهیزات الکتریکی در برابر برق‌های زمینی، و اختلالات برقی  استفاده می‌شوند.

---

 

سخن آخر در مورد ضرورت برقگیر

تا اینجا شما با اینکه برقگیر چیست و چه وظیفه ای دارد آشنا شدید و دانستید که چند نوع برقگیر داریم و چه استانداردهایی برای نصب برقگیر وجود دارد. همچنین یک چیز خیلی خیلی مهم دانستید، آن هم محاسبه تعیین ضرورت نصب برقگیر. اکنون اگر سوالی ذهنتان را درگیر کرده، میتوانید از سودا بپرسید (کامنت بگذارید) در اسرع وقت پاسخ میدهیم.