Paratoner Nedir, Nasıl Çalışır?

ABD’li bilim adamı Benjamin Franklin tarafından geliştirilen paratonerler, yapıların yıldırım düşmelerine karşı korunmasında etkin olarak kullanılmakta. Paratonerler fiziksel yapı olarak binaların tepelerinde bir çubuğun ucuna tutturulmuş sivri bir metalden oluşmaktadır. Çubuk, yapıların elektrik iletim hatlarından ayrı bir şekilde alüminyum veya bakır bir kablo ile toprağa gömülü olan bir iletken ızgaraya bağlanır.

Paratonerler günümüzde pek çok bina, ev, fabrika, kule ve hatta uzay aracı fırlatma rampalarında sıklıkla kullanılmaktadırlar. Paratonerlerdeki çubuklar, sistemin genelinde çok önemli gibi görünse de gerçekte sistem kurulumunda çok önemli değildir. Paratonerlerin 3 ana bileşenleri vardır.

Çubuklar (Hava Terminalleri)
Yıldırımın deşarjını sağlamak için terminal olarak işlev görmek üzere tasarlanmış küçük dikey çıkıntılardır. Çubuklar farklı şekil ve boyutlarda tasarlanmaktadır. Fakat genellikle, uzun ucu sivri bir çubuk ve pürüzsüz parlatılmış bir küre ile donatılmaktadır.

İletken Kablolar
Kablolar, tepeden toprağa şimşek akımını aktaran ileten ağır yapılardır. Kablolar üst kısımlarda ve çatı kenarlarında gezinir. Sonra bulunduğu yapının altında bir ya da birkaç köşeden toprağa bağlanır.

Zemin Çubukları
Uzun, kalın ve ağır zemin çubukları topraklamayı yapması için korunan yapının etrafında toprağa gömülür. Yapının korumasının sağlanması için iletken kablolar zemin çubuklarına bağlanır.

Paratonerlerin Yapabildikleri ve Yapamadıkları
Yıldırımdan koruma sistemlerinin amacı, bir yapıyı, içindeki elektrik tesisatını ve elektronik cihazları direkt şimşek çakmalarına karşı korumaktır. Bu noktada şimşekteki enerjinin boşaltılması için enerjinin zemine güvenli bir yol izleyerek geçiş yapması gerekir.

Sanıldığı gibi paratonerler yıldırımları çekmezler. Aksine, paratoner sistemlerinin çubukları, etkileşim oluştuğunda yüksek elektrik akımını yönetmek, zemine daha düşük dirençli bir yoldan gitmesini sağlamaktadırlar. Yıldırım, bulunulan alan üzerine düşerse, sistem çevre için riskli olan elektrik akımını yapılardan uzağa güvenli bir şekilde götürerek toprağa akıtmaya çalışır.

Sistem yüksek enerjili bir akım darbesi taşır. Bu akımın kapasitesi düşük veya eskimiş iletkenlerle temasa geçmesi durumunda iletkenlerde yüksek ısılar hasara neden olabilirler. Paratoner sistemlerinde kullanılan çubuklar ve iletkenlerin enerji taşıma kapasiteleri çok yüksektir, bu sayede yüksek ısıya maruz kalmaksızın akımın toprağa akmasını sağlarlar.

Paratoner Nasıl Çalışır?

Zemine ulaşmak için belirlenmiş bir akım yolu olmayan yapılara yıldırım düşmesi halinde enerji, yapının tesisatı içerisindeki mevcut herhangi bir iletkenden yol almayı tercih edebilir. Bu yollara telefon hatları, kablolar, elektrik hatları, çelik çerçeveli su ve gaz boruları da dahildir.

Yıldırıma bağlı enerji, paratoner olmayan yapılarda genellikle bu yollardan birini takip eder, bazen de daha iyi topraklanmış bir iletkene atlayabilmek için havadan ark yolu ile iletime de geçebilir. Paratonerlerin çalışma sistemi ve kurulum şekilleri de buna göre gerçekleşmektedir. Yıldırımlar, paratonerin olduğu alanlarda deşarj olmak için çok düşük dirençli bir yol olan paratonerlerin takılı olduğu iletim hattını seçerler. Bu sayede yüksek akımın yapılara zarar vermeden toprağa akması sağlanır.

Sistemlerde kullanılan çubuğun yüksekliği yapıların en yüksek noktasına göre seçilir ki yıldırım, paratoner çubuğundan önce bir iletken üzerinden yol almasın. Paratoner çubuklarının uçlarının sivri olmasının nedeni, elektriksel yüklerin uçlarda toplanması ve küçük çaplı yapılarda daha büyük bir elektrik alan oluşmasıdır.