Piezoelektrik Kristalli Aktif Paratoner Nedir?

Piezoelektrik özellik, mekanik enerjiyi elektriğe ya da elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirebilmek demektir. Piezoelektrik polimerlerden ya da seramiklerden de, aynı şekilde uygulanan yük, basma ya da çekme sırasında, malzeme içindeki kristal yapının her iki tarafındaki +q ve –q yüklerin ortaya çıkmasıyla oluşur.

Piezoelektrik Kullanım Alanları

Piezoelektrik malzeme enerji üreteçleri olarak kullanılmaktadır. Piezoelektrik malzeme MP3 oynatıcılara, telefonlara vb. ekipmanlara yetecek kadar enerji üretebilir. Örneğin ayakkabının tabanı piezoelektrik maddelerden üretilebilir. Böylece her adım atıldığında elektrik üretimi gerçekleşir. Kişisel elektronik cihazlarda kullanılması adına bataryalarda depolanabilir ya da direkt kullanılabilir.

Mikrofonlarda da piezoelektrik kullanılabilir. Ses dalgalarından gelen basınçla piezoelektrik malzeme sinyal üretir ve bu sinyaller yükseltilerek hoparlöre ulaşır.

İnsan yoğunluğunun çok olduğu caddelerde ve yollarda insanların yere basarken uyguladığı basınç ile sokak lambaları, dükkanların enerjisi buralardan üretilebilir.

Piezoelektrik Kristalli Paratoner Nedir?

Çubuk şeklinde ve bir ucu toprakla bağlantılı olan basit bir yıldırım yakalama sistemi, üzerinde bulunduğu tesisin yapısına uygun olan eş potansiyelleri, kendi bulunduğu seviye içinde değiştirerek korur.
Lokal elektrik alanının artırılmasında paratoner önemli bir etkendir. Piezoelektrik kristalli paratonerlerin çalışma prensibi; lokal elektrik alanını destekleyerek genişletmek ve erkenden seçilen bir deşarj kanalı oluşturmaktır.

Piezoelektrik kristalli paratoner, aşağıdaki bileşenlerden oluşmaktadır;

1. Yakalama Başlığı
   Korozif etkilere bağlı fiziksel deformasyona uğramayacak türde, yüksek iletken bir malzemeden tasarlanmış bir üründür. Özel tasarımı ile yüksek hava akımı sunarak kutuplaşmanın daha hızlı olmasını sağlar.
2. Venturi Borusu
   Yalıtılmış bir manşon içine konulmuş ve piezoelektrik kristalleri ile serbest gerilime maruz bırakılmıştır. Üst kısmında bir ya da daha fazla iyon yayma noktası olan işlenmiş bakırdan (veya modeline göre paslanmaz çelikten) oluşur.
3. Güç Çevirici
   (Piezoelektrik Uyarıcı) Venturi borusunun alt kısmında yer alan ve yalıtkan bir mahfaza içinde sıkıştırılmış piezo elektrik kristallerinden oluşur. Aynı zamanda güvenilir ve mekanik uyarıcı ile kombine edilmiş bir sistemdir. Direğin içinde uzanan yüksek gerilim kablosu, uyarıcıyı yayıcı uca bağlar. Kristal tarafından oluşturulan gerilim, yüksek gerilim kablosu üzerinden yayıcı uca ulaşır.

Piezoelektrik Uyarım

Piezoelektrik kristalli paratoner; rüzgar hareketi ile kendi üzerinde oluşan gerilimi, piezoelektrik hücreleri üzerinden basınca çeviren mekanik bir aygıt ile teçhiz edilmiştir. Bu şekilde üretilen gerilim, venturi borusunun içindeki yüksek gerilim kablosu üzerinden iyonize uçlara doğru, serbest yükler oluşturmak üzere ilerler. Bu yükler, paratonerin iç kısmında yer alan “venturi sistem’’ aracılığı ile atmosfere yayılır ve bulut-toprak elektrik alanı içerisine sunulur. Paratoner uzantısında oluşan bu yükler, bulut-toprağa doğru itildikçe oluşan polarizasyon sebebiyle bulutun elektrik kutbunun tersine yüklenir.

Korona Etkisi Uyarı Zamanın Kısaltılması

Araştırmalara göre piezoelektrik iyonizasyon sisteminin bazı etkileri sonucunda, korona uyarı zamanını kısalttığı belirlenmiştir. Bu etkiler; lokal elektrik alan artışını sağlamak, uyarma işlemi için gerekli olan fakat atmosferde ender bulunan elektron çekirdeğinin yıldırım yakalama kısmında var olmasını sağlamak, paratoner uzantısı içinde çoğalan bir iyonize hava kanalının oluşmasını sağlamaktır.

Tercihli Yakalama Özelliği

Piezoelektrik kristalli paratonerlere ait “uyarımı destekleme’’ işlevi, elektrostatik alanın düşük değerli evrelerde yıldırım yakalama ihtimalini artırmaktadır. Bu sayede korudukları yapının herhangi bir noktasına darbe gelmesini önleyerek tercih edilen çarpma noktası olma özelliğine sahiptirler. Bu bakımda diğer paratonerler ve yakalama uçlarına göre çok daha üstün koruma sağlamaktadır.

Açık Alanda Etkili Koruma

Paratonerlerin koruma alanları, teknik olarak elektro-geometrik model planının çıkarılmasıyla oluşturulur. Pratikte ise tepe noktası paratoner ucunu temsil eden bir koni üzerinden hesaplama yapılır.