Sistema de medição de descargas atmosféricas <h3>Registrar e avaliar descargas atmosféricas</h3> As quedas de raios causam danos devastadores em edifícios e instalações. Nosso sistema de medição de descargas atmosféricas LM-S oferece a solução para registrar e avaliar descargas atmosféricas em instalações expostas ou amplamente distribuídas.

Polarizadores ou filtros de polarização são elementos ópticos que provocam uma polarização. Nesse processo, as ondas eletromagnéticas são separadas através de absorção ou separação de raios em uma luz polarizada de forma linear, elíptica ou circular. Neste caso, a luz é polarizada de forma linear para a utilização do efeito Faraday. Isto significa que somente a luz com uma polarização linear passa através do filtro de polarização.

A onda de luz coloca os elétrons no dielétrico em oscilação. O campo magnético altera o movimento dos elétrons dentro do dielétrico. Com isso, é influenciado o nível de polarização da luz. Por princípio, o nível de polarização pode ser girado para qualquer direção.

O modelo gráfico exibe todos os elementos e fatores importantes do efeito magneto-óptico no sistema de medição de raios. Uma onda de luz Φ com uma intensidade luminosa é aproximada através de uma fibra óptica até à seção de medição.

O filtro de polarização P1 na entrada da seção de medição polariza a luz linear introduzida. A onda de luz polarizada desta forma coloca os elétrons no meio em oscilação e se movimenta no nível de polarização através do meio da seção de medição. O nível de polarização pode ser influenciado de forma magnética.

O campo magnético de um pico de corrente gira o nível de polarização da onda de luz dentro do meio em volta do eixo longitudinal. O sentido de rotação depende da direção das linhas de campo magnéticas e, assim, da direção de fluxo da corrente. P. ex., os picos de corrente criam a partir de raios negativos e positivos linhas de campo magnéticas com diferentes orientações.

Quanto maior a corrente I, mais forte é o campo magnético B e também o ângulo de rotação β. O campo magnético B1 provoca uma rotação para a direita e o campo magnético B2 provoca uma rotação para a esquerda da onda de luz.

Na saída da seção de medição está disposto o segundo filtro de polarização linear P2 em um ângulo de 45° relativo ao filtro de polarização de entrada. Com isso, de uma onda de luz não influenciada, apenas 50 % da quantidade de luz passa através do filtro de polarização de saída. Dependendo da rotação da onda de luz, o filtro de polarização de saída deixa passar mais ou menos luz. Deste modo, é criado um sinal de luz medível e analisável.

Um raio positivo provoca uma rotação para a direita do sinal de luz polarizado. É aumentada a quantidade de luz após o segundo filtro de polarização, se situando entre 50 e 100 %. Quando o ângulo de rotação do sinal de luz atinge 45°, isso corresponde a 100 % do valor de medição de um raio positivo.

Um raio negativo provoca uma rotação para a esquerda do sinal de luz polarizado. É reduzida a quantidade de luz após o segundo filtro de polarização, se situando entre 50 e 0 %. Quando o ângulo de rotação do sinal de luz atinge -45°, isso corresponde a 100 % do valor de medição de um raio negativo.

É medida a quantidade de luz após o filtro de polarização de saída. A partir da evolução temporal são derivados os parâmetros típicos do pico de corrente de raio registrado. Se trata da intensidade máx. de corrente, da velocidade de crescimento da descarga atmosférica, bem como da carga e da energia específica.

A intensidade de campo eficaz no campo magnético circular depende da profundidade de imersão do sensor no campo magnético do dispositivo de proteção por que passa a corrente.

A profundidade de imersão é definida no cálculo através do raio. Isto significa que quanto mais inferior for o raio, maior é a intensidade de campo. Para que a intensidade de campo eficaz seja o maior possível, é vantajoso montar o sensor o mais perto possível do dispositivo de proteção.

Legenda:
H = intensidade de campo [A/m]
r = raio [cm]
I = corrente [A]

O raio é a medida para a profundidade de imersão do sensor no campo magnético e para o registro da intensidade de campo magnético H eficaz nesse local. O valor corresponde à distância entre a linha central do condutor até a aresta exterior da caixa do sensor.

O raio é determinado durante a instalação. Isto é importante para a calibragem do sistema, uma vez que garante condições de medição iguais com diferentes circunstâncias da instalação.

Através da interface Ethernet RJ45 é possível integrar a unidade de avaliação em redes padrão. O acesso aos dados registrados e à configuração do sistema ocorrem através do servidor web interno. A interface web é acessada via endereçamento IP através do navegador de Internet de um PC conectado.

As quedas de raios em instalações de difícil acesso e distantes, como, p. ex., parques eólicos offshore, não podem ser detectadas ou somente são detectadas com um grande esforço. O sistema de detecção de raios LM-S disponibiliza todos os dados através da interface web integrada. Assim, é possível consultar em qualquer momento a situação de carga da instalação via acesso remoto, p. ex., com um celular.

Com dados avaliados é possível avaliar com exatidão a carga real de uma instalação. Os resultados de medição são sempre atuais e permitem uma manutenção preventiva. Para evitar danos subsequentes, você pode tomar rapidamente medidas, se for possível deduzir a existência de um dano da instalação. Deste modo, os tempos de paralisação podem ser reduzidos ou mesmo evitados. Mas se a partir dos resultados de medição for possível deduzir uma carga mínima da instalação, isto evita intervenções desnecessárias de manutenção e serviço.

A unidade de avaliação também tem um relé de comutação com um contato remoto saliente. Este contato normalmente fechado efetua em cada evento um impulso que pode ser avaliado por um contador. Assim, também existe a possibilidade de uma avaliação simples ou adicional do número de quedas de raios ocorridas na instalação. O contato de relé apenas assume sua posição de repouso após a inicialização do sistema. E em falhas do sistema, o relé se desarma. Deste modo, através do contato remoto também é possível consultar a prontidão do sistema.

Este exemplo de aplicação mostra a utilização de um sistema de detecção de raios no Hermannsdenkmal (monumento a Hermann) em Detmold, na Alemanha. A estátua de cobre assenta sobre o pedestal de arenito calcário. Na base da estátua estão conectados três cabos de ligação à terra. Além disso, em caso de quedas de raios na obra com 53 m de altura, os picos de corrente de raio são conduzidos para a terra. Os sensores estão montados sobre estes condutores de descarga. Esta unidade de avaliação está instalada em um quadro de comando no interior do pedestal.