Diferença entre pára-raios e pára-raios em sistemas elétricos 

O relâmpago é um processo natural que ocorre em ambientes nublados e tempo tempestuoso. O relâmpago não apenas produz uma luz enorme, mas também possui uma enorme quantidade de gradiente de potencial (10kv/cm) e corrente na faixa de 10kA a 90kA. Mas tecnicamente podemos definir o relâmpago como “Uma descarga elétrica entre nuvem e terra, entre nuvens ou entre os centros de carga de uma mesma nuvem é conhecida como relâmpago”.

O relâmpago é um processo natural que produz uma enorme faísca nas nuvens quando as nuvens são carregadas até um gradiente de alto potencial em relação à terra e uma nuvem vizinha que a força média é destruída. Há tantas teorias circulando sobre o relâmpago. Mas aqui vamos discutir a teoria que é a mais aceita. Quando o ar quente sobe para o céu, o atrito entre o ar e pequenas partículas de água causa a formação de cargas. Quando as gotas de água são formadas, a gota grande fica carregada positivamente e a gota menor fica carregada negativamente.

Essas gotas se acumulam nas nuvens, então a nuvem pode possuir cargas positivas ou negativas. A carga em uma nuvem pode se tornar tão grande que pode descarregar em outra nuvem ou terra e chamamos esse fenômeno de relâmpago.

Mecanismo de descarga de raios

Vamos agora discutir a maneira pela qual a descarga do raio ocorre. Quando uma nuvem carregada passa sobre a terra. Ele induz cargas iguais e opostas na Terra abaixo. Quando o gradiente de potencial atinge até 5kv/cm a 10kv/cm para quebrar o ar circundante e o relâmpago começa.

1. Assim que o ar se rompe pela nuvem, um streamer chamado streamer líder parte da nuvem em direção à terra e carrega a carga com ele. Se o gradiente de potencial não for mantido, a serpentina líder para e a carga é dissipada sem a formação de um curso completo. Conforme mostrado na figura (a).
   
2. Em muitos casos, a serpentina líder continua sua jornada em direção à terra, até entrar em contato com a terra ou algum objeto na terra. Pode-se notar que as flâmulas líderes possuem luminosidade suficiente e isso dá origem à primeira descarga visual. Conforme mostrado na figura (b).
   
3. O caminho do streamer líder é o caminho da ionização. Portanto, ocorre uma ruptura completa do isolamento. O líder descendente com uma carga negativa e quando este líder entra em contato com a terra, a serpentina retornando segue o mesmo caminho, viajando para cima com uma carga positiva. Esse processo de neutralização causa uma faísca repentina chamada relâmpago. Conforme mostrado na figura (c).
   

Conheça o que são pára-raios e seus tipos:

A blindagem de aterramento e os fios de aterramento aéreos fornecem proteção suficiente contra descargas atmosféricas diretas, mas muitas vezes não fornecem proteção contra as ondas viajantes, que podem atingir o aparelho. Os pára-raios ou desviadores de surtos fornecem a proteção necessária aos dispositivos contra esses surtos.

A figura acima mostra a forma básica de um pára-raios. É claro que consiste em um centelhador em série com um resistor não linear. Uma extremidade do desviador é conectada à parte protegida do dispositivo e a outra extremidade é aterrada. Em condições normais, o desviador de surto permanece offline e não conduz corrente. Mas na ocorrência de um raio, o isolamento de ar b/w o centelhador ionizou e conduz alta corrente para o solo.

Tipos de pára-raios:

• Rod Gap P:É a forma mais simples de pára-raios. É composto por duas hastes de 1,5 cm que são dobradas em ângulos retos com uma folga em b/w. Uma haste está conectada à linha e a outra está conectada ao terra. A distância entre a folga e o isolador não deve ser inferior a 1/3 do comprimento da folga para que o arco não atinja o isolador e o danifique. Conforme mostrado na figura a seguir.                  

• Para-raios de buzina: Este tipo de desviador de surto consiste em dois metais em forma de buzina A e B separados por um pequeno entreferro. Esses chifres são construídos de modo que a distância entre eles aumenta gradualmente em direção ao topo, conforme mostrado na figura. Esses chifres são montados em um isolador de porcelana. Uma extremidade é conectada à linha com o resistor em série R e a bobina de estrangulamento L, enquanto a outra extremidade é conectada ao terra efetivamente.

• Multigap Para-raios:Este tipo de pára-raios é composto por uma série de cilindros metálicos isolados entre si e separados por pequenos entreferros. A partir da figura, o primeiro cilindro A está conectado à linha e o outro ao solo com uma série de resistores. Conectar as lacunas com o solo com a ajuda de uma série de resistores é diminuir o efeito das ondas viajantes. Esses pára-raios podem ser instalados onde a tensão do sistema não excede 33kv.

• Pára-raios tipo expulsão: Este tipo de pára-raios é comumente usado em sistemas onde a tensão do sistema é de até 33kv. Este tipo de pára-raios também é chamado de “tubo protetor”. As partes básicas do pára-raios de expulsão são mostradas na figura. Inicialmente, o pára-raios é constituído por uma folga de haste em série com uma segunda folga fechada em tubo de fibra. A lacuna no tubo de fibra é formada por dois eletrodos. A extremidade superior é conectada à tampa da haste e a outra extremidade é conectada ao terra. O pára-raios do tipo expulsão pode realizar o número limitado de  operações, pois durante cada operação parte do material da fibra é usado.

• Pára-raios tipo válvula:O tipo mais importante e eficaz de pára-raios é o pára-raios tipo válvula. É composto por dois conjuntos 1) centelhadores em série 2) discos de resistência não lineares em série (feitos de tyrite ou metrosil). Os resistores não lineares são conectados em série com os centelhadores. Ambos os conjuntos são colocados em um recipiente de porcelana apertado, conforme mostrado na figura abaixo.

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