Metoda kotrljajuće kugle za projektiranje sustava hvataljki
Fizički utemeljen proces za složene sustave
Za planiranje sustava hvataljki kao dijela vanjskog sustava zaštite od udara munje mogu se rabiti različite metode. Postupak koji se dokazao u brojnim slučajevima takozvana je metoda kotrljajuće kugle. Posebno je prikladan kao metoda planiranja za složene sustave. Za razliku od postupka zaštitnog kuta ili mreže, metoda kotrljajuće kugle izvedena je iz elektrogeometrijskog modela munje i ima fizičku osnovu. Ovu metodu stoga treba također rabiti ako se pojave nesigurnosti s postupcima zaštitnog kuta ili mreže.
Osnova za proračun sustava hvataljki radijus je kotrljajuće kugle, jer se ovom metodom kotrljajuća kugla digitalno kotrlja preko objekta koji se štiti. Dodirne točke tada predstavljaju moguće točke udara munje.
Konačna udaljenost prodiranja i glavni dio munje
Zbog odvajanja naboja nastaje razlika potencijala između oblaka i zemlje i uzrokuje kanal s glavnim dijelom munje. Ispuštanje naboja počinje s različitih točaka kao što su drveće, kuće ili antene u smjeru ovog kanala. Konačno probijanje događa se na mjestu čije početno pražnjenje prvo stigne do glavnog dijela munje. Iz toga slijedi da sve točke na površini kotrljajuće kugle s radijusom krajnje udaljenosti probijanja i kanalom munje kao središtem moraju biti zaštićene od izravnih udara munje. Polumjer kugle munje određen je razredom zaštite od munje zgrada koje treba zaštititi.
Sustav hvataljki kao zaštitna područja
Struja munje mora se uhvatiti i odvesti sustavom zaštite od udara munje i, u slučaju izravnog udara, također pruža zaštitu od požara za zgradu. Sustav hvataljki nudi optimalnu točku udarca i spojen je na sustav uzemljenja putem odvoda. Time je omogućen vodljivi prijelaz za struju munje u zemlju. Sustav hvataljki može se predočiti kao zaštitna područja. Metodom kotrljajuće kugle određuju se ta zaštitna područja.
Uz pomoć metode kotrljajuće kugle mogu se dimenzionirati potrebne duljine sustava hvataljki i razmaci između sustava hvataljki. Potrebno ih je rasporediti na takav način da svi dijelovi sustava koji se štite budu unutar zaštitnog područja sustava hvataljki. U skladu s tim, zgrada koju treba zaštititi mora biti opremljena sustavima hvataljki na takav način da kugla s polumjerom kugle određenim prema razredioma zaštite od udara munje ne može dodirnuti zgradu.
Elektrogeometrijski model munje kao fizički priznat model
Radijus kotrljajuće kugle zajedno s minimalnim vršnim vrijednostima struje koje se odnose na odgovarajući razred zaštite od udara munje tvori elektrogeometrijski model (EGM), koji služi kao jedini fizički priznati osnovni model za stvaranje koncepta zone zaštite od udara munje prema VDE 0185 -305-1 (IEC/EN 62305-1).
Uz pomoć CAD programa, kugla se može kotrljati u trodimenzionalnom prostoru preko cijelog sustava koji treba zaštititi. Na primjer, u zgradama razreda zaštite od udara munje I, kugla dodiruje područja i točke koje su još uvijek u zaštićenom području u zgradama razreda zaštite od udara munje II, III ili IV. Metodom kotrljajuće kugle, sustav koji treba zaštiti može se podijeliti u različite vanjske zone zaštite od udara munje (Lightning Protection Zones = LPZ):
LPZ 0A: Opasnost od izravnih udara munje i cjelokupnog elektromagnetskog polja munje
LPZ0B: zaštićeno od izravnih udara munje, ali ranjivo na cjelokupno električno polje munje
Kalkulacija dubine prodiranja
Ako rabite više prihvatnih šipki, kako biste osigurali objekt, morate uzeti u obzir dubinu prodiranja između sustava hvataljki. Za točan izračun može se rabiti sljedeća formula:
