Blixtövervakningssystem <h3>Registrera och utvärdera blixtströmmar</h3> Blixtnedslag orsakar katastrofala skador på byggnader och anläggningar. Vårt blixtövervakningssystem LM-S är lösningen för registrering och analys av blixtnedslag i exponerade och mycket utbredda installationer.

Polarisatorer och polariserande filter är optiska element som orsakar en polarisering. Därvid separeras elektromagnetiska vågor genom absorption eller stråluppdelning i linjärt, elliptiskt eller cirkulärt polariserat ljus. För användning av Faraday-effekten polariseras i detta fall ljuset linjärt. Det vill säga att endast linjärt polariserat ljus passerar genom polfiltret.

Ljusvågen försätter elektronerna i dielektrikat i svängning. Magnetfältet förändrar elektronrörelsen inuti dielektrikat. Därigenom påverkas ljusets polarisationsplan. Polarisationsplanet kan i princip rotera i godtycklig riktning.

Den grafiska modellen visar alla väsentliga element och storlekar för den magnetooptiska effekten i blixtmätsystemet. En ljusvåg Φ med definierad ljusstyrka matas genom en optisk fiber till mätsektionen.

Polarisatorn P1 vid ingången till mätsektionen polariserar linjärt det ingående ljuset. Den på så sätt polariserade ljusvågen försätter elektronerna i mediet i svängning och rör sig vidare till polarisationsplanet genom mätsektionens medium. Polarisationsplanet påverkas magnetiskt.

En stötströms magnetfält vrider ljusvågens polarisationsplan inuti mediet kring den längsgående axeln. Vridriktningen beror på magnetfältlinjernas riktning och därmed på strömflödets riktning. Till exempel framkallar stötströmmarna från negativa och positiva blixtar olikriktade magnetfältlinjer.

Ju större ström I, desto starkare är magnetfältet B och desto större är även rotationsvinkeln ß. Magnetfältet B1 medför en högervridning och magnetfältet B2 en vänstervridning av ljusvågen.

Vid utgången av mätsektionen är det andra linjära polfiltret P2 placerat i en vinkel på 45º mot ingångspolarisatorn. Därför tränger endast 50 % av en opåverkad ljusvågs ljusmängd igenom utgångspolarisatorn. Beroende på ljusvågens vridning släpper utgångspolarisatorn igenom mer eller mindre ljus. På så sätt uppstår en mätbar och utvärderingsbar ljussignal.

En positiv blixt förorsakar en högervridning av den polariserade ljussignalen. Ljusmängden bakom den andra polarisatorn ökar och ligger mellan 50 och 100 %. När ljussignalens rotationsvinkel uppnår 45°, motsvarar det 100 % av mätvärdet för en positiv blixt.

En negativ blixt förorsakar en vänstervridning av den polariserade ljussignalen. Ljusmängden bakom den andra polarisatorn avtar och ligger mellan 50 och 0 %. När ljussignalens rotationsvinkel uppnår -45°, motsvarar det mätvärdet 100 % för en negativ blixt.

Ljusmängden bakom utgångspolarisatorn uppmäts. Den uppfångade impulsströmmens standardparametrar härleds från tidsförloppet av ljusmängden. Det är den maximala strömstyrkan, blixtströmökningen samt laddning och specifik energi.

I cirkulära magnetfält beror den effektiva fältstyrkan på hur långt införd givaren är i den strömförande avledningens magnetfält.

Inträngningsdjupet definieras i beräkningen via radien. Det vill säga att ju mindre radien är, desto större är fältstyrkan. Det är sålunda fördelaktigt att givaren monteras så tätt inpå avledningen som möjligt så att den effektiva fältstyrkan blir så stor som möjligt.

Förklaring:
H = fältstyrka [A/m]
r = radie [cm]
I = ström [A]

Radien är måttet på givarens inträngningsdjup i magnetfältet och för detekteringen av den där effektiva magnetfältstyrkan H. Värdet motsvarar avståndet från ledarens mittlinje till givarhöljets ytterkant.

Radien fastställs vid installationen. Det är viktigt för kalibreringen av systemet, eftersom det säkerställer samma mätförutsättningar vid olika anläggningsförutsättningar.

Via Ethernet-gränssnittet RJ45 kan utvärderingsenheten enkelt anslutas till standardnätverk. Såväl åtkomsten till de registrerade uppgifterna som konfigurationen av systemet sker då via den interna webbservern. Webbgränssnittet anropas via webbläsaren på en ansluten dator och IP-adressering.

Blixtnedslag i svårtillgängliga eller avlägsna anläggningar, som t.ex. vindkraftparker till havs, kan inte detekteras eller kan bara detekteras till stor kostnad. Blixtdetektionssystemet LM-S tillhandahåller alla mätdata via det integrerade webb-gränssnittet. På så sätt kan vid alla tidpunkter anläggningens belastningssituation efterfrågas via fjärråtkomst, t.ex. med en smartphone.

Med de utvärderade uppgifterna kan den verkliga belastningen av en anläggning bedömas mycket noggrant. Mätresultaten är alltid aktuella och möjliggör ett förebyggande underhåll. Om en skada på anläggningen antas ha inträffat kan snabbt åtgärder vidtas för att undvika följdskador. Driftstoppstider kan då minskas eller helt undvikas. När dock en minimal okritisk belastning av anläggningen kan avledas från mätresultaten sparar det onödiga underhålls- eller serviceinsatser.

Utvärderingsenheten har också ett kopplingsrelä med fjärrkontakt. Denna öppnarkontakt ger vid varje händelse en kort impuls som kan utvärderas av en räknare. Så finns också möjligheten till en enkel eller ytterligare utvärdering av antalet blixtnedslag som inträffat i anläggningen. Reläkontakten intar sitt viloläge först efter uppstart av systemet. Och vid systemstörningar slås reläet från. På så sätt efterfrågas även systemberedskapen via fjärrkontakten.

Detta exempel på tillämpning visar användningen av blixtdetekteringssystemet på Hermannsmonumentet i Detmold, Tyskland. På grunden av kalksandsten står kopparstatyn. På statyns bas är tre jordningsledningar anslutna. Över dem avleds blixtstötströmmarna till jorden vid blixtnedslag i det totalt över 53 meter höga byggnadsverket. På dessa avledningar är givarna monterade. Utvärderingsenheten är installerad i ett styrskåp inuti grunden.