کتاب حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای مخرب

داود مقدم شیبای در کتاب حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای مخرب، به انواع اضافه ولتاژهای مخرب مثل صاعقه، EMP، ESD و سوئیچینگ می‌پردازد و در ادامه ادوات، تجهیزات و روش‌هایی که بتوان در مقابل، این اضافه ولتاژها، وسایل و تجهیزات ساختمانی را برای ولتاژهای زیر 1000 ولت انجام داد مورد بررسی قرار می‌دهد.

افزایش ولتاژ نامی شبکه فشار ضعیف، بطور مستقیم بر تجهیزات و وسایل مصرف کننده برق تاثیر می‌گذارد، بطوری‌که افزایش جزنی ولتاژ یکباره حدود ۱۰ درصد از وسایل الکتریکی موجود و ۳۰ درصد وسایل الکترونیکی را در معرض صدمه قرار می‌دهد.

تاثیر تغییرات جزئی ولتاژ به مدت کوتاه، بر روی بعضی از تجهیزات قابل چشم پوشی است، لامپ‌های فلورسنت و لامپ‌های HPL جزء این وسایل‌اند ولی بر روی بعضی از تجهیزات خسارت سنگینی وارد می‌کند، به‌طوری‌که در کامپیوترهای خانگی باعث صدمه دیدن خازن‌های اصلی مادربرد شده و عملکرد سیستم را دچار اختلال می‌کنند. می‌توان تاثیر اضافه ولتاژهای ناخواسته را در دو مقوله کاهش طول عمر دستگاه و مهمتر از آن تغییر کارکرد دستگاه، مورد بررسی قرار داد.

اولین کسی که دریافت، صاعقه و رعدوبرق یک تخلیه الکتریکی است، بنجامین فرانکلین بود که در سال ۱۷۵۲ برقگیر را اختراع نمود (در برخی منابع اختراع برقگیر به فرانفاس آمریکایی در سال ۱۷۵۲ میلادی نسبت داده شده است) و با این اختراع بشر را از شر افسانه‌های خیالی نجات داد و علم انسان را به جهت درست هدایت نمود.

بشر در زمان‌های قدیم همیشه در مقابل عوامل طیعی عاجز بوده، مثلا یکی از این پدیده‌های طبیعی، رعدوبرق (تخلیه الکتریکی بین ابر و ابر) و صاعقه (تخلیه الکتریکی بین ابر و زمین) است، که بشر تا به حال توانسته، آن‌را به تسخیر خود در آورد. صاعقه با همه مخرب بودنش، یکی از نیازهای طبیعت می‌باشد، به‌طوری‌که در علم کشاورزی تاثیر مهمی دارد.

بیش از ۱۰ آیه از قرآن مجید در مورد برق و صاعقه هستند و این موضوع اهمیت و عظمت این پدیده را نشان می‌دهد. امروز بعد سه قرن بشر آرزوی مهار کردن صاعقه را در سر می‌پروراند و امید بر آن می‌رود که روزی برسد تا بشر از فکر مقابله با اضافه ولتاژهای جوی خلاص شده و بتواند آن‌ها را مهار نموده و به نفع خودش استفاده کند.

در بخشی از کتاب حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای مخرب می‌خوانیم:

برای شروع و شکل گرفتن صاعقه لازم است شدت میدان الکتریکی از یک نقطه به چندین کیلوولت بر سانتی متر برسد. از آن جا که بارهای الکتریکی هم علامت همدیگر را دفع می‌کنند، قسمتی از بار الکتریکی از این مسیر هادی عبور کرده و در قسمت جلو آن جمع می‌شود. در این حالت می‌توان چنین تصور نمود که یکسره میله هادی وارد ابر شده و سر دیگر آن خارج از ابر آزاد می‌باشد. وجود بارهای الکتریکی جمع شده در انتهای این مسیر هادی باعث بوجود آمدن شدت میدان الکتریکی قوى در انتهای آن می‌گردد.

لذا هوای اطراف این نقطه یونیزه شده و مسیر هادی قدری دراز تر می‌شود. پس از آنکه این کانال به حد کافی به زمین نزدیک شد، میدان الکتریکی در قسمت‌های انتهای اجسام نوک تیز بر روی زمین نظیر درختان، آنتن‌ها، ساختمان‌ها و شکل‌های بلند افزایش یافته و لذا هوا در این نواحی یونیزه می‌شود.

لذا یک کانال و هادی نیز از طرف زمین به سوی کانال‌هایی که از ایر تا زمین امتداد یافته پیشرفت می‌کنند، سر انجام این دو کانال به هم رسیده و از این میر بار الکتریکی ابر به زمین تخلیه می‌شود، که نور و صدای شدید در این مرحله بوجود می‌آید کانال‌های قبل از رسیدن به زمین و عبور از جریان اصلی تور کمتری دارد.