Bliksemafleider - een inrichting, waarmede men atmosph. electr. ladingen door afleiding naar de aar de onschadelijk tracht te maken. Zij kunnen ver deeld worden in twee hoofdgroepen: I. de gebouwb.; II. de sterk- en zwakstroomb. De eerste groep heeft uitsluitend ten doel, bij directen inslag, aan den bliksem een gemakkelijken en veiligen weg naar de aarde te bieden; de tweede groep dient voor de beveiliging van electr. geleidingen en toestellen tegen de hooge spanningen, hetzij door onweersverschijnselen, hetzij op andere wijze ontstaan. In verband hiermede is de inrichting van beide groepen een geheel verschillende.
I. Omtrent geen enkel ander techn. onderwerp bestaan zooveel bijgeloof, verkeerde opvattingen en onjuiste uitvoeringen als juist bij den b. De kroon wordt gespannen door de alom verspreide meening, dat een gebrekkige b. gevaar oplevert; juist het tegendeel is het geval: elke b.,ook zelfs de meest gebrekkige, geeft in meerdere of mindere mate beschermingen kan nimmer meer gevaar opleveren dan geen b.; dit ligt in het wezen der zaak en is uit de praktijk ondubbelzinnig gebleken. Gemiddeld wordt per jaar op elke 6000 gebouwen er één getroffen, of wat hetzelfde is, elk gebouw zal waarschijnlijk éénmaal in 6000 jaar getroffen worden, zoodat men het in een b.-installatie gestoken kapitaal nimmer rendabel kan maken; hierdoor is wellicht te verklaren, dat bij ons, vooral ten platte lande, b.’s zoo zelden voorkomen en dat op villa’s en landhuizen ook thans nog de b.-installaties vaak onverantwoordelijk kostbaar gemaakt worden. B. zijn noodzakelijk bij alleenstaande woningen en gebouwen ten platte lande, bij gebouwen, waarin zich groote menschenmassa’s veramelen, kerken, scholen, concertgebouwen, schouwburgen, voorzoover die gebouwen tevens boven de omgeving uitsteken en daardoor min of meer geexponeerd zijn, voorts op alle plaatsen, waar groote waarden bijeengebracht zijn bijv. musea, banken, pakhuizen, enz. en tenslotte bij alle inrichtingen, met welker inrichting groote belangen samenhangen als watertorens, groote gas- en andere fabrieken, electr. centrales en dergel. Bovendien natuurlijk bij alle sterk boven de omgeving uitstekende bouwwerken, kerktorens, fabrieken, schoorsteenen, enz. Vele huisbezitters laten bovendien nog een b. aanleggen, omdat hen dit geruststelt en ook dit motief is te verdedigen. Dat een b. eene absolute bescherming geeft, kan niet gezegd worden; echter wordt daardoor de kans op schade en den omvang daarvan in elk geval zeer veel geringer dan wanneer in het geheel geen b. aanwezig was, n.l. 1:12 voor ons land. De aan een b.-installatie te stellen eischen, de grondregels voor de samenstelling en de wijze van aanbrenging vloeien alle voort uit één enkelen regel: men moet er naar streven, dat de b. de beste ter plaatse aanwezige geleiding naar de aarde vormt. Hieruit volgt 1) geringste electr. weerstand, d.w.z. geringer dan die van de in het gebouw aanwezige en met de aarde in verbinding staande metaaldeelen t.w. gas-, waterleiding- en verwarmingsbuizen, pompinstallaties, ijzerbewapeningen in betongebouwen, metalen daken met regen-afvoerbuizen, enz.: 2) voldoende capaciteit of a.h.w. bergruimte om eene flinke ontlading geheel te kunnen opnemen en geleidelijk naar de aarde te kunnen afvoeren: 3) soliditeit van de gebezigde materialen om door inslag niet aanstonds onbruikbaar te worden, e. d. Ad l. De electr. weerstand zetelt voor het grootste gedeelte in de overgangsplaatsen naar de aarde en de aardleiding zelve, die derhalve zoo gering mogelijk gehouden moet worden en waartoe verschillende hieronder nog te behandelen middelen ten dienste staan.
De leiding-weerstanden worden gering door gebruik te maken van goed geleidend materiaal (koper) en van ruime doorsnede. Daar de gas- en waterleiding-buizen samenhangen met, over zeer groote oppervlakten verdeelde, netten is de weerstand daarvan in den regel zóó gering, dat het niet mogelijk is, den weerstand der b.-installatie nog geringer te maken. Men redt zich dan door het maken van deugdelijke verbindingen tusschen die buizenen de b.-installatie. Enkele weinige directiën van gasfabrieken en waterleidingen maken daartegen nog steeds bezwaar, wat onverstandig is, omdat een bijna gelijk resultaat verkregen wordt door de b. over enkele Meters dicht naast die buizen aan te brengen. Er zal dan een overspringen plaats hebben, waarbij echter als regel de buizen beschadigd worden, wat voorkomen wordt door eene deugdelijke onderlinge verbinding (met soldeer bevestigde klemstukken.) Het oscillatorisch karakter van den bliksem dwingt bij den b. rekening te houden niet alleen met den gelijkstroom-weerstand» doch ook met den z.g. wisselstroom-weerstand, waarbij behalve de gelijkstroom- of Ohm’sche weerstand nog de zelfinductie en capaciteit een rol spelen (en wel in tegengestelden zin, zoodat zij elkander kunnen opheffen). Door de zeer hooge periode van den ontlaadstroom speelt de zelfinductie een hoofdrol en deze dient derhalve gering gehouden te worden door alle oorzaken daarvoor te vermijden, t.w. scherpe bochten, windingen, knikken, omhullende ijzeren buizen (b.v. ter bescherming van naar den grond voerende leidingen) voor zoover zij niet aan beide uiteinden deugdelijk met den b. verbonden zijn,enz. — Ad2. Het opnam# vermogen voor de lading ligt in het totaal der leidingen en metaaldeelen van het gebouw en d# aardleiding; de eerste zijn in den regel beperkt; de inhoud der aardleidingen kan echter, zooals later nog behandeld wordt, gemakkelijk hoog opgevoerd worden. De beteekenis hiervan kan men zich met het volgende beeld verduidelijken: drijft men een gaspijp eenige meters in den grond, plaatst daarop een trechter en stort men daarin snel een tiental L. water, dan kan dit niet spoedig genoeg afgevoerd worden en het loopt over den trechter: beeld van den b. zonder behoorlijke aardverbinding; bij treffen zal de bliksem afspringen.
Bevestigt men onder aan de gaspijp een met de opening naar beneden gekeerden trechter, dan kan de watertoevoer reeds sneller zijn vóór van overloopen sprake is: beeld van den b. met de gebruikelijke kleine aardplaat in het slecht geleidende grondwater, die nu en dan zal afspringen. Laat men de gasbuis echter een tiental meters onder den grond doorloopen en brengt men in dat gedeelte een groot aantal openingen aan, dan komt geen overstorten meer voor, hoe snel het water ook toegevoerd wordt; beeld van den b. met het moderne aardnet. — Ad 3. Wat soliditeit betreft, is men aangewezen op koper en ijzer, terwijl zink en lood slechts in de tweede plaats in aanmerking komen. Het wordt gebezigd in ronden of vierkanten staafvorm of wel als blikstrooken. De laatste vorm is echter weinig gebruikelijk, omdat de goede bevestiging daarvan bezwaren geeft. Daar koper voor dit doel de meest gewenscht# eigenschappen in zich vereenigt, wordt het het meeste toegepast; ijzer is wel goedkooper, doch veroorzaakt door roesten toezicht en onderhoud. De aftevoeren stroomsterkten van 10 tot 80000 Amp. noodzaken van zelf tot het toepassen van leiding-doorsneden, die meer dan voldoende soliditeit bezitten.
De gebouw-b. zijn reeds zeer oud. De door Ramses III in Medinet-Aboe opgerichte masten (1170 v.
Chr.) hadden verguld-metalen spitsen en dienden waarschijnl. als b. Het staat in elk geval vast, dat de b. aan de oude cultuurvolkeren niet onbekend was; dit blijkt o.a. uit inscripties op den tempel te Edfoe. Ook uit inschriften in den tempel te Dendera kan afgeleid worden, dat de daarnaast opgestelde met koper beslagen masten als b. dienst deden. Blijkbaar ging deze kennis weer verloren, althans Benjamin Franklin ontdekte in 1753, dat men een huis tegen den bliksem kon beveiligen met behulp van een daarboven uitstekende metalen stang, die naar beneden doorliep tot in de goed geleidende aardlagen. Hij wordt derhalve beschouwd als de eigenlijke uitvinder van den b. Een jaar later vond de geestelijke Prokop Divisch in Moravië, onafhankel. van Franklin, dat door het aanbrengen van een groot aantal metalen spitsen een rustig neutraliseeren of afvloeien van electrigche ladingen ontstond. Langzamerhand vormden zich twee systemen, n.l dat van Gay-Lussac, welke enkele zeer lange (3 a 4 M.) vangstangen opricht en zich beperkt tot enkele weinige zware aardverbindingen en dat van Melsens, die het te beveiligen object in een soort draadkooi insluit — om daardoor potentiaalverschillen onmogelijk te maken — zeer veel aardverbindingen aanbrengt en slechts hier en daar een korte spits plaatst. De praktijk heeft geleerd, dat het eene te weinig, het andere te veel geeft. De thans gebruikel. systemen houden het midden tusschen beiden en de nu-en-dan met veel ophef aangekondigde speciaal- of eigensystemen, waarbij ook het uit het midden der vorige eeuw (1841) dateerende kooisysteem nu en dan weer opduikt, zijn in den regel niet anders dan speculaties op den geldbuidel van het goedgeloovig publiek.
Een b.-installatie bestaat uit drie hoofddeelen: 1) de vanginrichting, 2) de bovengrondsche leidingen, 3) de aardleidingen .Ad l.De vanginrichtingen waren aanvankelijk verscheiden M. hooge ijzeren stangen, versierd met kostbare spitsen uit verguld platina ofwel met een bol, waarop verscheidene dergelijke spitsen. Deze spitsen werden vooral daarom met zooveel zorg behandeld, omdat men er een tweeledige functie van verwachtte, t.w. eene beschermende en eene egaliseerende. Beschermend in zooverre als men meende, dat binnen een om de vangstang gelegen kegel van 90° tophoek geen ontladingen konden voorkomen dan op de vangstang; dat deze meening onjuist is, is reeds herhaaldelijk gebleken; eene absolute bescherming bestaat binnen dezen kegel niet; het ware anders mogelijk, een groot stadsgedeelte te beschermen uitsluitend door den toren-b. Wel is do kans op ontladingen in dien kegel geringer, naarmate men de stang nadert. De egaliseerende werking zou bestaan in het uit de spits gestadig afvloeien van electriciteit, waardoor geen gevaarlijke spanningen zouden kunnen ontstaan. Die werking bestaat ontegenzeggelijk, is echter zoo minimaal, dat de invloed te verwaarloozen is; zelfs dennebosschen met hun milliarden fijne en geleidende spitsen beschermen niet tegen inslag. De tegenwoordig gebezigde vangstangen verdienen dien naam niet meer en bestaan uit 20 a 30 cM. lange draadeindjes, eenvoudig met de snijtang afgeknipt en verticaal omhoog gebogen, zonder verdere platina- of andere spitsen. Op bijzonder bedreigde of geëxponeerde punten wordt het draadeinde langer gemaakt en verstijfd door het door een daarmede verbonden gasbuis te trekken.
Deze spitsen worden aangebracht op de bijzonder bedreigde plaatsen (zie BLIKSEMINSLAG) en onderling door leidingen verbonden. — Ad 2. De bovengrondsche geleidingen hebben ten doel de spitsen en de overige in het gebouw voorkomende geleidende metaalmassa’s onderling en met de aarde te verbinden. Aan het leidingmateriaal zijn de volgende eischen te stellen; a. hoog smeltpunt (zink en lood zijn in dit opzicht bedenkelijk!) i. groote vastheid; of ooit een leiding door den bliksem stuk getrokken is, is niet bekend; wel is het herhaaldelijk voorgekomen dat van geïsoleerde leidingen de geheele metalen kern uit het isoleerend omhulsel verdwenen was, wat verklaard kan worden door een explosie-achtige verdamping zonder voorafgaande smelting; c. goed geleidlngs-vermogen; d. hooge soortelijke warmte; e. geringe prijs; f. handelbaarheid en mogelijkheid voor goede bevestiging; lood is, wat dit punt betreft, het minst aan te bevelen. In volgorde voldoen aan deze eischen het beste koper, ijzer, zink en lood. Er zijn geen gevallen bekend, waarin koperdraden van 6 m.M. dikte gesmolten zijn geworden; in de praktijk is men derhalve zekerheidshalve gekomen tot een koper-doorsnede van 50 mM2, dus bij een ronden draad 8 m.M. dikte. Dit eenmaal als norm aangenomen, kan men door berekening vinden, welke doorsnede van andere materialen daarmede gelijkwaardig is, n.l. ijzer 2,5 x 50 = 125 mM2, zink 3,2 x 60 = 175 m.M2 en lood 8 x 50 = 400 mM2. De leidingen worden langs de kanten en hoe ken van het gebouw gevoerd en daar dicht tegen de oppervlakte deugdelijk bevestigd. Het onmiddellijk vastsoldeeren van koper of ijzer op zinken daken verdient geen aanbeveling, daar dit bij vocht galvanische elementen vormt, die het metaal oplossen en tot lekken aanleiding geven. De onderlinge verbindingen zijn duurzaam uittevoeren met schroefklemkoppelingen, die met soldeer aangegoten worden.
Op minstens twee diametraal gelegen plaatsen worden leidingen verticaal omlaag naar de aarde gevoerd en eindigen daar op ongev. 1.80 M. boven den grond in loskoppelbare schroefverbindingen, waarmede, zij aan de aardleidingen verbonden worden. Groote, in het gebouw aanwezige, metaalmassa’s, die niet direct verbinding met de aarde hebben, worden aan de leidingen vast verbonden; de verbinding met in den grond doorloopende buisnetten geschiedt onder tusschenvoeging van een schroefkoppeling. Metalen daken, regenafvoerpijpen en dergel. kunnen als deelen der leiding beschouwd worden, wat den aanleg sterk vereenvoudigt en aanmerkelijk goedkooper maakt. Knikken, scherpe bochten en windingen zijn zooveel mogelijk te vermijden, daar zij zelfinductie doen ontstaan en aanleiding geven tot afspringen van de ontlading op die plaatsen. — Ad3. De aardleidingen vormen het belangrijkste onderdeel der b. en daaraan is de meeste zorg te besteden. De daaraan te stellen eischen zijn: groot oppervlak, opdat de overgangsweerstand gering blijft en soliditeit. Twee systemen zijn gebruikelijk n.l. de grondplaat en het grondnet. Da grondplaat bestaat in den regel uit koper, heeft een oppervlak van 0.5 a 1 M2 en een dikte van 3 tot 6 mM.
Zij wordt diep ingegraven in den grond, zoo mogelijk tot in het grondwater, wordt bij voorkeur verticaal geplaatst en is deugdelijk te bevestigen aan de aardleiding door laatstgenoemde daar herhaaldelijk doorheen te vlechten en vast te klinken. De aan de grondplaat verbonden nadeelen zijn de volgende: 1) het grondwater is gewoonlijk vrij zuiver, geleidt slecht, waardoor een betrekkelijk groote overgangsweerstand ontstaat; 2) het opname vermogen is vooral op slecht geleidende gronden niet groot, waardoor afspringen van de ontlading naar beter geleidende wegen kan voorkomen; 3). de aanlegkosten zijn door het grondwerk vrij kostbaar; 4) het blootleggen bij defecten is eveneens kostbaar. Bij de moderne b. wordt dan ook de grondplaat vervangen door het grond of aardnet, dat bestaat uit een bundel koperdraad ter lengte van 10 of meer M., waaiersgewijs uitgespreid over een groot oppervlak en ingegraven in de oppervlakkige, vervuilde en derhalve goed geleidende aardlagen. Behalve dat de overgangsweerstand in deze beter geleidende lagen geringer wordt, wordt ook het werkzame metaaloppervlak grooter en daardoor die weerstand nog kleiner. Vergelijkt men een grondplaat van 1 M2 en 6 mM. dik met een grondnet van gelijk kopergewicht, dan is het plaat oppervlak 2,02 M2, de draden van een grondnet, dik 5 mM., hebben daarentegen een metaal oppervlak van ruim 4 M2 of twee maal zoo groot, zoodat onder overigens gelijke omstandigheden, de overgangsweerstand tot de helft teruggebracht wordt. Wordt elke draad ingegraven op 0,60 a 0,70 M. diepte in een sleuf van 0,30 M. breedte, die 0,30 M. hoog met sintels of kolengruis aangevuld wordt en de draad midden daarin gebracht, dan telt die vulling eveneens voor het oppervlak mee en wordt dit 306 M2 of 150 x meer dan bij de aardplant. Door een dergelijk net wordt tevens het opnamevermogen enorm veel grooter, zoodat een afspringen van ontladingen niet meer zal voorkomen; de aanlegkosten worden zeer veel geringer, terwijl door de geringe diepte contrôle steeds gemakkelijk uitvoerbaar is. Op hooge zandgronden kan men aan enkele uitloopers nog vertikaal in den bodem gedreven gasbuizen verbinden, die tot in de diepere lagen reiken.
Het opengesplitste, z.g. kopertouw leent zich voor dit doel uitstekend, het niet gesplitste gedeelte wordt boven den grond aan de schroefkoppeling verbonden en daar gewoonlijk beschermd door een gasbuis, die tot iets in den grond reikt en aan de beide uiteinden met den b. verbonden moet zijn. Men doet goed minstens twee onderling onafhankelijke aardleidingen aantebrengen en bovendien eene verbinding (losneembaar) te maken met gas- of waterleiding-buizen. Bij grootere gebouwen of belangr. objecten worden tot 4 a 6 aardleidingen aangelegd. De overgangsweerstanden van aardplaten bedragen van 2 tot 20 Ohm, terwijl deze bij aardnetten gewoonlijk beneden 1 Ohm gebracht kunnen worden. — Onderzoek en instandhouding van een b. is vrij eenvoudig, doch wordt vaak door onkunde tot een belangrijk en kostbaar werk opgeblazen. Het onderzoek van het bovengrondsche gedeelte blijft beperkt tot eene eenvoudige bezichtiging, waarbij wellicht losgeraakte bevestigingen hersteld worden. Weerstandsmetingen dezer leidingen hebben absoluut geen zin; een eenvoudig oxydehuidje tusschen twee draadeinden kan dien weerstand schijnbaar oneindig groot maken bij eene meting met 4 of 6 Volt spanning, terwijl bij de inderdaad optredende spanningen van 100.000 a 1.000.000 Volt dit natuurlijk niet het minste beteekent; immers de bliksem slaat wel meerdere K.M. door de lucht. — Het voornaamste is de contrôle der overgangsweerstanden en daarvoor is noodzakelijk, dat alle aardverbindingen losgemaakt kunnen worden van het bovengrondsche leidingnet. Voor dergelijke metingen bestaan bijzondere instrumenten, alle gebaseerd op de z.g. Wheatstone’sche meetbrug, waarmee met wisselstroom en telefoon telkens de som van twee weerstanden uit een groep van drie kan worden bepaald en waaruit dan elk afzonderlijk berekend kan worden. Dergelijke metingen behooren jaarlijks herhaald te worden (voorjaar) en de in deze meetresultaten voorkomende langzame of snelle veranderingen geven een vingerwijzing voor den toestand der aardleidingen.
Uit een enkele meting kan men slechts tot dien toestand besluiten, indien de grondgesteldheid ter plaatse nauwkeurig bekend is, m. a. w. indien men kan beoordeelen of de gevonden weerstand in vergelijking met het ter plaatse bereikbare al of niet te groot is. Het verdient aanbeveling na elken inslag den b. te laten nagaan. Het aanbrengen van contrôle-toestelletjes (magneetnaaldjes en dergl.) beteekent slechts nuttelooze geldverspilling en heeft geen zin. Litteratuur: Findeisen, Rathschläge über den Blitzschutz der Gebäude. Berlin. Julius Springer; Prof.
Dipl. Ing.. Sigwart Ruppel, Vereinfachte Blitzableiter, Berlin,. Julius Springer. Dr. D. van Gulik, Beveiliging tegen bliksemschade, Groningen, P. Noordhoff;: Prof. Dr. E. van Everdingen, De beveiliging van gebouwen door bliksemafleiders, Weekblad de Ingenieur 9 Mei 1914 no. 19.
II. De b. voor sterk- en zwakstroom hebben met de gebouwb. alleen de aardleidingen gemeen; overigens wijken zij daarvan in alle opzichten af. Een permanente verbinding met aarde bestaat niet en mag ook niet blijven bestaan, daar anders de te beschermen leidingen niet meer geïsoleerd zouden zijn. Zij hebben ten doel te voorkomen, dat een directe blikseminslag of andere hooge spanningen zich langs de leidingen zouden kunnen voortplanten naar de verbruikers of naar de centrale. In de te beschermen leiding wordt een spoel met weinig windingen (zelfinductie) aangebracht en daarvóór eene verbinding naar de aarde gemaakt, welke echter over een korten afstand onderbroken is. De ontlading ondervindt dan grooten weerstand in de spoel en Mest derhalve den gemakkelijker weg onmiddellijk naar de aarde, waarbij de kleine tusschenruimte oversprongen wordt. Daar deze tijdelijke aardverbinding tevens een aardsluiting vormt, waarover de bedrijfsstroom van de leidingen afvloeit, zijn maatregelen te nemen om dezen stroom te beperken naar vermogen en duur. Het eerste geschiedt door het tusschenschakelen van korte weerstanden, die b.v. in gloeienden toestand goed geleiden (carborundumstaven), geen noemenswaardig beletsel voor de ontlading vormen, doch den overgang van den bedrijfsstroom beperken. De duur van den overgang wordt beperkt door er op te letten, dat de tijdens de ontlading op de overspring-plaats gevormde vlamboog door den bedrijfstroom wordt onderhouden en bestaan blijft; men kan dit verkrijgen door den vorm of het materiaal van deze overspring-plaats, die in dit geval eveneens b. genoemd wordt.
Vormt men den b. als een V met de onderbreking beneden aan de spits en kromt men de beenen naar buiten, dan zal 'de vlamboog door warmte- en electrodynamische werking omhooggedreven worden tot de lengte te groot wordt en zij afbreekt en uitgebluscht wordt. Deze z.g. horen-b. komen in tal van vormen en uitvoeringen voor. Een ander middel bestaat daarin, dat men niet één, doch een groot aantal kleine onderbrekingen aanbrengt, b.v. door zinkcylinders op nauwelijks 1 m.M. afstand naast elkander te plaatsen; bij de ontlading vormt zich dan een isoleerende oxydelaag, die den stroom onderbreekt. Eene ongeveer gelijke werking wordt verkregen door het op elkander stapelen van zinkschijven onder tusschenvoeging van geperforeerde glimmer-plaatjes (mica). — Voor de t e l e g r a a f- en telefoonleidingen heeft zich een eigen systeem van b. ontwikkeld. De werking berust op het verschijnsel, dat een snelwisselende stroom gemakkelijker een weg met hoogen gelijkstroomweerstand, doch zonder zelfinductie doorloopt, dan een weg met zelfinductie, ook al is de gelijkstroomweerstand veel geringer.
De inrichting is zoodanig, dat een met de aarde verbonden geleider in de onmiddellijke nabijheid gebracht wordt van den geleiddraad of een daarmede verbonden toesteldeel. Vóór deze plaats mag géén zelfinductie, daarvoorbij dient steeds zelfinductie in den geleiddraad geschakeld te zijn. De dunne isoleerende laag tusschen geleiddraad en aardgeleiding wordt door de atmosf. ontlading, welke zeer snel van sterkte wisselt, gemakkelijk doorgeslagen, waardoor de ontlading afgeleid wordt. Men onderscheidt: Plaat b. bestaande uit twee koperen platen, gescheiden door mica of luchtlaag, aan de naar elkaar toegekeerde zijden gegroefd of getand, waarvan één met den geleiddraad, de andere met de aarde verbonden wordt; Kool b., bestaande uit twee blokken kool, gescheiden door mica- of celluloïdplaten met openingen en verbonden als boven; Spoel-b., waarbij de, met isoleerend omhulsel omgeven, geleiddraad in één laag omwindingen gewikkeld is om een met de aarde verbonden kern; Isolator-b., waarbij de b. is ondergebracht in een isolatorvormig omhulsel, regendicht afgesloten en voorzien van houtschroef ter bevestiging aan palen. Zie ook BLIKSEM, BLIKSEMINSLAG, ONWEER.
