Piezoelektrik Kristalli Aktif Paratoner Nedir?

Piezoelektrik özellik, mekanik bir enerjiyi elektriğe ya da tam tersi olan elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirebilmektedir. Piezoelektrik polimerlerden ya da seramiklerden de, aynı doğrultuda uygulanan yük (basma ya da çekme) sırasında malzeme içinde ki kristal yapının her iki tarafında bulunan +q ve –q yüklerin ortaya çıkması sonucu oluşur.

A- A+

27.09.2018 tarihli yazı 12482 kez okunmuştur.

Amper Amper Elektrik Piezoelektrik Paratoner Aktif Paratone Piezoelektrik Kristal

Piezoelektrik Kullanım Alanları

Piezoelektrik malzeme enerji üreteçleri olarak kullanılmaktadır. Piezoelektrik malzeme MP3 oynatıcılara, telefonlara vb. yetecek kadar enerji üretebilir. Ayakkabının tabanı piezoelektrik maddelerden üretilebilir. Her adım atıldığında elektrik üretimi sağlanabilir. Kişisel elektronik cihazlarda kullanılması için bataryalarda depolanabilir ya da doğrudan kullanılabilir.

Mikrofonlarda da piezo etkiden faydanılmaktadır. Sesin meydana getirdiği ses dalgalarından gelen basınçla piezoelektrik malzeme sinyal üretip, bu sinyaller yükseltilerek hoparlöre ulaşır.

Sürekli kullanılan yani insan kalabalığının yoğun olduğu caddelerde yollarda insanların yere basarken uyguladığı basınç ile sokak lambaları, dükkanların enerjisi buralardan üretilebilir.

Piezoelektrik Kristalli Paratoner Nedir?

1.Çalışma Prensibi
Çubuk şeklinde ve bir ucu toprakla irtibat halinde bulunan basit bir yıldırım yakalama düzeneği, üzerinde bulunduğu binanın yapısına uygun olan eş potansiyelleri, kendi bulunduğu seviye dahilinde değiştirmek suretiyle koruma görevi görür.

Lokal elektrik alanının artırılmasında ‘paratoner’ önemli bir faktördür. Franklin France tarafından geliştirilen Piezoelektrik kristalli paratonerlerin çalışma şekli; ‘’lokal elektrik alanını takviyede bulunarak genişletmek’’ ve ‘’erkenden tercih edilen bir deşarj kanalı oluşturmak’’ prensiblerine dayanır.

Piezoelektrik kristalli paratoner başlıca aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır.

1.a. Yakalama Başlığı
Korozif etkilerden dolayı fiziksel deformasyona uğramayacak özellikte ve yüksek iletken bir malzemeden dizayn edilmiş bir üründür. Özel tasarımı sayesinde yüksek hava akımı sunarak kutuplaşmanın daha hızlı olmasına yardımcı olmaktadır. (Venturi Sistem: Hava girişleri ve periferik püskürtücüler )

1.b. Venturi Borusu
Yalıtılmış bir manşon içine yerleştirilmiş ve piezolelektrik kristalleri tarafından serbest gerilime maruz bırakılmış olup, üst kısmında bir ya da birden fazla iyon yayma noktası bulunan işlenmiş bakırdan (veya modeline göre paslanmaz çelikten) oluşur.

1.c. Güç Çevirici
(Piezoelektrik Uyarıcı) Venturi borusunun alt kısmında bulunan ve yalıtkan bir mahfaza içinde sıkıştırılmış piezo elektrik kristallerinden oluşan; tam anlamı ile güvenilir ve mekanik uyarıcı ile kombine edilmiş sistemdir. Direğin içinde uzanan yüksek gerilim kablosu, uyarıcıyı yayıcı uca bağlar. Kristal tarafından oluşturulan gerilim, yüksek gerilim kablosu üzerinden yayıcı uca ulaşır.

2. Piezoelektrik Uyarım

Piezoelektrik kristalli paratoner; rüzgar hareketi sonucu kendi üzerinde oluşan gerilimi, piezoelektrik hücreleri üzerinden basınca çeviren mekanik bir aygıt ile donatılmıştır. Bu şekilde üretilen gerilim, venturi borusunun içindeki yüksek gerilim kablosu üzerinden iyonize uçlara doğru; korona etkisi ile serbest yükler oluşturmak üzere ilerler. Bu yükler, paratonerin iç kısmında bulunan ve hava sirkülasyonu oluşturmak amaçlı şekillendirilmiş ‘’ venturi sistem’’ aracılığı ile atmosfere yayılır ve bulut-toprak elektrik alanı içerisine sunulur. Paratoner uzantısında meydana gelen bu yükler, bulut-toprağa doğru itildikçe meydana gelen polarizasyon nedeniyle bulutun elektrik kutbunun aksi yönünde yüklenir (bulutun yüküne göre pozitif veya negatif olacak şekilde).

3. Korona Etkisi Uyarı Zamanın Kısaltılması

Muhtelif araştırmalardan elde edilen bilgiler doğrultusunda, piezoelektrik iyonizasyon sisteminin aşağıda belirtilen etkileri neticesiyle, korona uyarı zamanını kısalttığı bilinmektedir. Bu etkiler: Lokal elektrik alan artışını sağlamak Uyarma işlemi için gerekli fakat atmosferde nadir bulunan elektron çekirdeğinin, yıldırım yakalama noktasında var olmasını sağlamak Paratoner uzantısı içinde artarak çoğalan bir iyonize hava kanalının oluşmasını sağlamaktır

4. Tercihli Yakalama Özelliği

Piezoelektrik kristalli paratonerlere ait ‘’uyarımı destekleme’’ fonksiyonu, elektrostatik alanın düşük değerlere sahip olduğu safhalarda yıldırım yakalama olasılığını artırmaktadır. Böylece korudukları yapının herhangi bir noktasına darbe gelmesini önleyerek tercih edilen çarpma noktası olma özelliğine sahiptirler. Bu yüzden diğer paratonerler ve yakalama uçlarına kıyasla çok daha üstün koruma sağlamaktadır.

5.Açık Alanda Etkili Koruma

Paratonerlerin koruma alanları, teoride elektro-geometrik model planının çıkarılmasıyla elde edilir. Pratikte ise tepe noktası paratoner ucunu temsil eden bir koni üzerinden hesaplama söz konusudur.

NFC 17-102 Fransız Standartı, erken akım yayan paratonerlerle ilgili olup; her projeye ait yıldırım risk değerlendirmesinin 1 ila 4 arasında değişen Np (koruma seviye hesabı) ile önceden belirlenmesini kapsamaktadır.

Piezoelektrik kristalli paratonerlerin, korunması istenen noktadan ne kadar yüksekte(H) bulundukları ile uyarım mesafesine(D) bağlı olarak değişen koruma yarıçapları(Rp) aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

KAYNAKÇA

[1]https://electricalvoice.com/piezoelectric-transducer-advantages-applications/

[2]http://www.lgcnsblog.com/features/the-future-of-eco-friendly-energy-with-piezoelectric-energy-harvesting/#sthash.Ipx99NEW.dpbs

[3]https://www.muhendisbeyinler.net/piezoelektrik-nedir-piezoelektrik-olay/