Грозозащита для антенн в частном доме
В грозу многие из нас не отключают от электросети бытовую технику и домашнюю электронику. Такая небрежность, как правило, обходится очень дорого. Каждый год в течение лета появляется информация об ущербе, причинённом молнией.
Электроника и, прежде всего, телевизионное и компьютерное оборудование, – наиболее чувствительна к грозовым разрядам. Её электронные компоненты обычно настраиваются для работы при низких напряжениях порядка нескольких вольт, поэтому появление перенапряжения даже в сотню вольт их полностью уничтожит.
Грозозащита для антенны
Антенны, установленные на наших крышах, являются потенциальными источниками опасности для приборов, находящихся внутри здания. Прямой разряд молнии в антенную мачту может привести к полному разрушению электронного оборудования, включая пожар всей установки. Грозовой удар вблизи антенны такого резкого эффекта не вызывает, но вполне может повредить детали и схемы внутри электро- и ТВ-оборудования.
Молния – это электрический разряд в атмосфере с силой тока от 10000 до 500000 ампер и напряжением от десяти миллионов до миллиарда вольт. Разряд молнии создает электромагнитный импульс, который может уничтожить электронное оборудование в радиусе нескольких километров от места удара.
Однако есть способ эффективно защитить все подсоединённые воспроизводящие устройства, подключив их к высокочувствительным приборам защиты от избыточного напряжения. Методы, о которых вы узнаете из этой статьи, в частности – грозозащита для антенны помогут защитить вашу антенную установку и телеаппаратуру. Не только от прямых грозовых ударов, но и от токов, наведённых в проводах и от заноса высоких потенциалов.
Всегда ли нужно заземление?
Многие из нас считают, что громоотвод, установленный на крыше, способен защитить домашнюю технику от молнии. Здесь не все верно. Громоотвод действительно защищает строение от грозы, поскольку принимает и отводит в грунт основной удар молнии – её высоковольтный разряд. Но пока это произойдёт, в молниеотводе успевает сгенерироваться электромагнитное поле, образуются блуждающие токи, способные вызвать перенапряжение в электрической системе дома и в его линии электропитания.
Последствия молнии и электромагнитного импульса
Антенна, установленная на здании, которое не оборудовано молниезащитой – это очень высокая вероятность попадания молнии в антенну и опасности поражения электрическим током.
Какие риски возникают во время грозы? Для антенной системы и телевизионных приёмников, взаимодействующих с ней, угрозы могут распространяться по таким сценариям:
- взаимодействие электромагнитного поля разряда молнии с петлями проводов, которые имеются в здании;
- если мачта антенны не имеет заземления, то при прямом попадании в антенну, ток молнии может проникать внутрь здания. Протекая через различные типы проводящих установок, повреждать устройства в них;
- прямой удар молнии в провода электролиний, питающих здание;
- разряд в непосредственной близости от объекта может представлять угрозу из-за частичного притока грозового электричества через проводники, заглублённые в грунт.
Домашняя телесистема очень уязвима для перепадов напряжения в грозу. Поэтому заземление антенны – это одна из важных мер в комплексе её защиты, но не единственная.
Нормативные требования
Требования электробезопасности, которые применяются к телесистемам и кабельным сетям, вы можете найти в «Правилах устройства электроустановок» (7-ая ред.), а также в инструкции РД 34.21.122-87. Меры, перечисленные в этих основных нормативах, касаются защиты антенных систем, в том числе спутниковых, от атмосферных явлений и разрядов молнии.
Разновидности молниезащиты
Заземление антенны, будь то в частном секторе или в городской высотке – это способ «закопать» в ближайший газон часть энергии при прямом попадании молнии. Способ закономерный, но не стопроцентный. Существуют дополнительные меры предосторожности, которые успешно используются в телесетях – применение устройств специальной грозозащиты. Убедитесь сами: телевизор, который подключён к электросети, имеет антенный разъем. Таким образом, даже отключённое от сети устройство может быть повреждено, если разряд молнии попадёт в антенну. Антенный провод, перед введением его в здание, должен пройти через элементы защиты от перенапряжения. Модули защиты коаксиала были разработаны специально, с целью грозозащиты для коаксиального кабеля.
Чтобы грозозащита коаксиального кабеля была эффективной, следует защитить все кабели домашней ТВ-сети.
Устройство грозозащиты
Молниеотвод от прямого удара молнии
Если ваша антенна одиноко возвышается над крышей и это самая высокая точка ваших угодий, то вам нужно комплексно подходить к защите вашего имущества и видеотехники. Во-первых, нужно оснастить крышу вашего дома молниеприемником токоотвода (идеально – медная катанка, от 8мм диаметром). Для его фиксации на кровле – монтируются металлические конструкции – держатели. Приёмник соединяется с токоотводом, а тот с заземляющим проводником. Это может быть отдельный контур, а могут быть заземлители, расположенные у вас на участке, если в доме выполнялось заземление проводки.
Грозозащита на кабель
Второй этап защиты от молнии – это грозозащита для видеоцепей – целое семейство микроустройств, работающих по принципу предохранителя, который устанавливается в виде коаксиального сегмента, в разрыв кабеля. Цель любой грозозащиты – нейтрализовать электромагнитное воздействие при ударе молнии в антенную установку. Конструкция грозозащиты для телевизионных систем такова, что при прохождении через неё высокого напряжения, её чувствительный элемент – плавкая вставка или колба с газом – разрушается, и модуль выбывает из телекоммуникационной цепи, размыкая её. Для всех кабелей требуется правильный выбор соответствующих защит от перенапряжений, чтобы не ухудшить параметры полезного сигнала и, одновременно, обеспечивать эффективную защиту.
Как делать заземление ТВ антенны на даче
Загородные дома и антенны, которые дачники на них устанавливают, – весьма уязвимые мишени в грозу: едва ли рядом найдётся достаточно высокая «приманка» для молнии (высокие старые деревья, вышки мобильных операторов и пр.). Особенно если дачное хозяйство находится на землях, которые только осваиваются.
Если в непогоду прямой электрический разряд попадёт в антенну, то даже установленный поблизости молниеприемник не защитит ни телевизор, ни тюнер в доме. Разряд обязательно достигнет ближайших розеток. И здесь речь уже идёт о спасении дома, а не техники. Молниеприемник – это, безусловно, хорошо, но от наведённого импульса и статики он не защитит. Вот почему дачная антенна должна быть надёжно заземлена, у неё должен быть свой собственный контур заземления.
Штыревое заземление
Как это осуществить? Сейчас очень популярен штыревой вид заземления. В готовом заводском комплекте, скорее всего в нем вы обнаружите именно этот тип заземлителя. К нему идёт собственная инструкция, для того чтобы вы не сделали ошибок при монтаже.
- Для тех, кто все привык делать сам: подготовьте контур заземления: металлическую арматуру с диаметром от 20 мм (сталь, нержавсталь, медь – подойдут). Кабельный провод (ПВ-16,0 кв. мм), в качестве соединителя антенны с заглублённым контуром.
- Заземлитель забейте на глубину от двух метров, оставив конец металлического прута над почвой на 20 см. К нему вы с помощью хомута или сварки должны подсоединить провод. Второй конец токоприёмника соедините с антенной.
Заземление ТВ-антенны в квартирах
Сделать заземление антенны в квартире панельного дома несложно. Ведь такие дома выполняются по типовым чертежам, их инженерные системы оснащаются в строгом соответствии с госнормативами. Потому в них предусмотрены должные меры безопасности.
Вам необходимо отыскать специально предусмотренный контур, к которому подключены мачты коллективных антенн, и соединить свою антенну с этим общим заземляющим контуром.
Что нельзя делать при заземлении
Как известно, русский народ хитёр на выдумку. Часто эта хитрость оборачивается против самих хозяев. Расхожий миф о том, что организовать квартирное зануление с помощью перемычек в розетке – хороший тому пример. В силу технической неосведомлённости, а чаще самонадеянности, жильцы пускаются на разные ухищрения, которые не имеют ничего общего с электробезопасностью. Относительно заземления домашней телесети на случай грозы, знайте, что ни один квалифицированный электрик не посоветует проделать следующее:
- закреплять стойку телевизионной антенны на канале домовой вентиляции или на дымовой трубе;
- фиксировать антенные растяжки вблизи электрических кабелей или водопроводных труб;
- использовать домовые инженерные системы в качестве заземления. Представьте, что может произойти при попадании мощной электрической искры в газовый трубопровод!
Многие видели в фильмах, что бывает, если фен для сушки волос попадает в наполненную ванную. Такого же эффекта можно ожидать, если молния попадёт в водопроводную или канализационную сеть.
Похожие статьи
tvdigitally.ru
 | |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
| |||||||
|
alpha-com.ru
Грозоразрядник для антенны
Стоит такое оборудование не так и много. Но если вы и решите сэкономить на его приобретении, то последствия обойдутся значительно дороже. В данной статье рассмотрим, зачем же нужен грозоразрядник для антенны, а также некоторые его особенности.
Зачем нужно такое устройство
Первое, зачем оно используется, это предотвращение повреждения различных радиоустройств статическим электричеством. Приемно-передающие аппараты соединяются между собой посредством коаксиальных кабелей.
Как нам всем известно, обычная антенна рассчитана на прием электромагнитных сигналов на высоких частотах. Потому она может одинаково хорошо улавливать как полезные сигналы, так и вредные. Как вы догадались, под вторым подразумевается разряд молнии.
Причем мощность такого сигнала может значительно превышать все установленные нормы для устройства. Потому не составит особого труда предположить, что трансивер в итоге выйдет из строя. И чем лучше и мощнее антенна, тем больший импульс в итоге придет к самому оборудованию.
Вот чтобы не допустить возникновение подобных ситуаций, защите цепей от антенн следует уделять достойное внимание. С этими целями очень часто используют грозоразрядник для антенны.
Разновидности грозоразрядников
Различают всего два вида таких устройств.
- Грозоразрядники на четверть вольта. В их основе лежит стержень, изготавливаемый из металла. Длина его достигает четверть волны. Такой разрядник заземлен практически все время. А размыкается только лишь на рабочую частоту.
- Плазменные. Здесь основным элементом является колба с газом. Когда на ней возникает напряжение, которое превышает пороговое, газ, насыщаясь ионами, переходит в плазменное состояние. Заземление разрядника становится возможным благодаря тому, что напряжение в колбе все время стремится к нулю.
Грозоразрядник для антенны и его особенности
Стоит отметить, что установка такого устройства производится в разрыв кабеля. Затем конструкция заземляется. Предохранителем при этом выступает особая плавкая вставка. Она является сменной, и при желании со временем может быть заменена.
Обратите внимание, что помимо оборудования, такое устройство защищает также и оператора от поражения током. Можно утверждать, что грозоразрядник должен устанавливаться в обязательном порядке. Особенно в тех местах, где не установлен молниеотвод. Помимо того, особая необходимость в заземлении существует для одиноко стоящих мачт.
Чтобы правильно подобрать такое устройство, необходимо учитывать ряд факторов, среди которых можно выделить такие: способ заземления, мощность в кабеле, тип используемого разъема и показатели максимального напряжения в линии.
Главное, что стоит уяснить, хоть молния уже и стала для нас обыденным явлением, это вовсе не умаляет ее опасности. С последствиями ее воздействия необходимо считаться. Ведь, бросая вызов природе, шансы на поражение у человека остаются довольно большими.
www.mzke.ru
Грозоразрядник для антенны и воздушных линий
Мы уже говорили об устройстве грозоразрядника и его роли. Устройство представляет собой важный элемент организации внутренней защиты антенн и воздушных линий. О внутренней и внешней защите мы так же писали.
{show:file var:path=calculate/calculate.php}
Опросный лист для подготовки ТКП по системе молниезащиты (файл PDF)
(Скачайте опросный лист и отправьте на эл. адрес: [email protected])
Повреждения и защита воздушных линий
Как бы мы не хотели получать энергию из ядерного синтеза, солнечных панелей, ветряков или темной материи, реальность гораздо скучнее. Электричество в дома течет по проводам распределительной сети. Скачок напряжения в сети способен повредить оборудование подстанции или выжечь сами провода.
Основная причина аварий в распределительных сетях связана с грозовыми перенапряжениями. Аварийные отключения воздушных линий на 6 и 10 кВ в 40% случаев связаны с грозами. Изоляция ВЛ 6000 Вольт не имеет высокой импульсной прочности. Потому линия страдает как от перенапряжений из-за прямых ударов молний, так и из-за индуктивных перенапряжений при ударах рядом с линией. Получается, гроза неминуемо воздействует на сеть.
Грозоразрядник на ВЛ 6000 вольт защищает воздушные линии и оборудование подстанции. Устанавливать грозоразрядники на 6 кВ необходимо на всем протяжении ВЛ, на подходах к подстанциям и кабельным вставкам. Монтаж заземления ВЛ предотвращает повреждение самой линии, опор и оборудования.
Антенны похожи на ВЛ
На антенны молния также оказывает влияние. Конструкция приемника сигналов буквально притягивает разряды. Первичная защита антенны — молниеотвод. Но грозоразрядник для антенны необходим. Молнии действуют на антенны с расстояния до 1км, а ударивший в размещенное рядом заземление разряд окажет индукционное воздействие на антенну. Дальше это воздействие пройдет по кабелю и достигнет подключенного приемника. Согласитесь, хорошего в ситуации мало. Антенный грозоразрядник защищает как саму антенну, так и оборудование, к которой эта антенна подключена.
Коаксиальный грозоразрядник
Нередко грозозащита антенны представлена коаксиальным грозоразрядником — грозозащитой с коннекторами n-типа. N-тип выбран не случайно. Именно этот разъем широко используется при организации Wi-Fi связи, передачи ТВ-сигнала. Разрядник монтируется в разрыв кабеля и заземляется. Грозоразрядники устанавливают двух типов:
- С плавким заменяемым элементом;
- Самовосстанавливающиеся.
Оба варианта защищают приемники сигнала при появлении в коаксиальном кабеле перенапряжения. Да, кабель имеет экран, защищающий от внешних помех. Но нежелательный сигнал попадет в кабель через антенну. Экранирование не помогает в этом случае.
Как организовать грозозащиту антенны?
Элементы, способные проводить электрические импульсы подвержены воздействию молний. Для распределительных сетей существуют грозоразрядники на 6 и 10 кВ. Для антенн грозозащита также требуется. Молниеотводы частично спасают ситуацию, но возникают индукционные помехи, вызывающие перенапряжения. От скачков напряжения защищают грамотно установленные грозоразрядники. Компания «Алеф ЭМ» с 2009 года занимается организацией грозозащиты. В компании работают квалифицированные инженеры, которые готовы бесплатно выехать для оценки в пределах Москвы и МО. Надо заполнить форму заказа ниже и нажать кнопку «Отправить».
Заказать бесплатный выезд инженера для оценки работ по грозозащите антенны и установке грозоразрядников
groze.net
Зачем нужен грозоразрядник
Такое природное явление, как молния, носит случайный характер. Потому нельзя предсказать, как она себя поведет, и какое строение пострадает. Но последствия от удара молнии могут быть самыми плачевными. Именно потому, это как раз тот случай, когда лучше «перебдеть».
Для того чтобы предотвратить влияние на антенны и другие приборы молнии и используется грозоразрядник.
Суть проблемы
Каждая антенна изготовлена с учетом направленности на прием электромагнитных сигналов на высокой частоте. Но учитывая это, стоит понимать, что принимать она будет не только «нужные» сигналы, но и те, которые будут вызваны разрядом молнии.
И очень часто такой сигнал может превышать полезный и привести к тому, что каскады трансивера будут полностью выведены из строя. И чем качественнее антенна у вас стоит, тем больший импульс в итоге к вам может прийти. Чтобы избежать подобных ситуаций и необходимо использовать грозоразрядник.
Грозоразрядник – предназначение и принцип работы
Как уже было отмечено выше, грозоразрядник используют для того, чтобы защититься от воздействия молнии на всех кабельных воздушных линиях. Эти устройства отводят в землю высокие токи. Однако обратите внимание, что используя грозоразрядник необходимо позаботиться и о монтаже разрядников в самих домах. И вот почему.
Как и вся техника, это устройство тоже не застраховано от поломок, и последствия в этом случае бывают самыми плачевными. Остаточные токи по линии электропередач могут проникнуть в дом. А сила тока в этих случаях может достигать 50000 А, с напряжением в несколько тысяч вольт.
И обычные выключатели в этом случае мало чем могут помочь, ведь при таких нагрузках они просто взрываются. Отвести эти остаточные токи могут вам помочь разрядники, которые обычно монтируются в электрошкафах.
Практическое применение
Грозоразрядник выступает основой целого ряда технологий, которые находят свое применения в различных сферах. Далее мы обозначим основные из них.
- Для УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений), которые работают в широком спектре частот, можно использовать газовый разрядник
- Защитить оборудование от прямого попадания молнии с низким остаточным напряжением вам поможет четвертьволновой грозоразрядник.
- Эти же устройства могут использоваться и в УЗИП, которые работают в широком диапазоне частот.
Для того, чтобы правильно подобрать грозоразрядник, необходимо учитывать ряд параметров, среди которых можно выделить следующие:
- Способ заземления
- Максимальные показатели напряжения в линии
- Тип разъема, который используется
- Мощность, которая транслируется по кабелю
- Рабочий диапазон частот.
К сожалению, многие люди не уделяют достаточного внимания проблеме молниезащиты, а к грозе относятся как к чему-то обычному. Зачастую такое отношение спровоцировано немаленькой стоимостью громоотводов. Однако здесь необходимо понимать, что на здоровье не экономят. А грозозащита в один прекрасный день сможет спасти не только вашу жизнь, но и жизнь ваших близких, а также сохранить ваше имущество.
www.mzke.ru
Грозозащита для антенны телевизора и спутниковой связи
По своей сути обычная молния – это электрическая искра огромной мощности, проскакивающая между землей и облаками по причине скопления на них большого положительного потенциала. Мгновенный разряд природного электричества, как правило, происходит по наикратчайшему пути, то есть молния разряжается на самый близкий к облакам объект, обычно это антенна.
Наибольшей способностью «притягивать» на себя электрический разряд обладают металлические конструкции (коммуникационные антенны – в том числе). Поэтому им нужна грозозащита в первую очередь.
Общая схема защиты
При мощном грозовом разряде молния вполне может угодить в размещённое на возвышенной точке здания антенное сооружение. Из-за большой величины протекающих в этот момент токов отдельные элементы приёмных конструкций с большой вероятностью будут повреждены.
Именно поэтому грозозащита для спутниковой антенны, в частности, играет очень важную роль в системе обслуживания и эксплуатации коммуникационного оборудования.
Устройство специального приспособления, предназначенного для защиты антенн от молнии, достаточно просто и рассчитано на то, чтобы направить электрический разряд по более короткому и «удобному» для него пути.
В качестве наиболее подходящего для этих целей сооружения эффективнее всего использовать конструкцию грозозащиты, устанавливаемую рядом с антенной и состоящую из следующих частей:
- мачты с так называемым «молниеприёмником»;
- токоотвода, выполненного в виде толстого стального провода;
- типового заземлителя.
Самая надёжная и простая в исполнении молниезащита антенн – это заострённый сверху металлический штырь, смонтированный на вершине заранее оборудованной мачты. Конечная точка такой удлинённой конструкции должна располагаться на 1,5 метра выше самой антенны.
При ударе молнии в районе их совместного размещения молниеприёмник примет на себя электрический разряд от грозы и по токоотводу направит его в заземлитель.
В тех случаях, когда поблизости от приёмников коммуникационного сигнала расположены высотные здания или сооружения с мачтами молниеотводов – необходимости в их специальной грозозащите, как правило, не возникает.
Надо отметить, что при закреплении антенны на отдельной металлической мачте корпус последней надёжно заземляется.
Защита антенно-мачтовых конструкций
Согласно требованиям инструкции по проектированию молниеотводов (ВСН 1-93) грозозащита антенно-мачтовых конструкций от прямого попадания в них разряда реализуется путем надёжного заземления следующих их составляющих:
- опор, поддерживающих антенну;
- самих антенных конструкций;
- соединяющих их фидерных линий.
В качестве заземляющих элементов при организации грозозащиты предпочтительнее использовать так называемые «естественные» заземлители (расположенные в земле металлические и железобетонные предметы и тому подобное).
В ситуации, когда доступ к естественным заземлителям по каким-либо причинам ограничен – следует воспользоваться специально оборудованными системами заземления. При их обустройстве каждый отвод отдельного молниеприёмника грозозащиты должен присоединяться к специально организованному для него заземляющему устройству (ЗУ).
Молниезащита на даче
В частных загородных строениях обустройство мачты с молниеприёмником рядом с антенной не всегда экономически целесообразно, поскольку в этих условиях может применяться более простой и дешёвый вариант грозозащиты.
Он предполагает подключение отдельных элементов антенной конструкции (или используемой при её креплении мачты) к уже имеющемуся неподалёку от строения заземляющему контуру.
Заземление антенн в загородных местностях востребовано ещё и по той причине, что оно обеспечивает надёжную защищённость от молнии установленного в доме телевизора.
При необходимости грозозащиты приёмного устройства в таком доме (на даче, в частности) следует предусмотреть несколько вариантов установки. Рассмотрим каждый из них более подробно.
Прежде всего, рассмотрим ситуацию, когда металлическая кровля дачного домика надёжно заземлена. В этом случае заземление антенны обеспечивается путём создания надёжного соединения опорной части её токопроводящей мачты с покрытием крыши.
В случае если кровля изготовлена из непроводящего ток покрытия и поэтому не заземлена – громозащита обеспечивается преднамеренным соединением металлической мачты антенны с ЗУ.
Для этого по наружной стене дома делается специальный спуск в виде стального провода диаметром не менее 5 миллиметров или ленты предусмотренного требованиями ПУЭ сечения. С его помощью опора мачты соединяется с размещённым в грунте заземлителем.
Отдельно рассмотрим вариант, когда в качестве антенного приёмника сигнала используется типовой петлевой вибратор. Согласно схеме включения этот элемент средней точкой соединяется с металлической стрелой, которая в свою очередь надёжно фиксируется на токопроводящей мачте грозозащиты.
В этом случае последняя также требует отдельного заземления (если крыша изготовлена из неэлектропроводного материала, например).
Заземлению расположенной на даче антенной конструкции подлежат и другие её металлические части, входящие в состав приёмного вибратора.
И, наконец, если мачта антенны изготовлена из дерева и закреплена в земле рядом с домом – от её металлических частей делается спуск к заземлителю. Грозозащита будет такая, как описано во втором случае.
Защита спутниковых антенн
Необходимость грозозащиты спутниковой тарелки от прямого попадания в неё молнии объясняется возможным воздействием на приёмную аппаратуру сильных электромагнитных полей, вызывающих значительные перенапряжения.
В отсутствии специальной грозозащиты при ударе молнии могут быть повреждены не только цепи входного и усилительного модулей спутниковых антенн, но также и блок питания устройства.
В качестве крайне неприятного для пользователя последствия сильной грозы не исключён и вариант повреждения самого приёмника (ресивера). Всё сказанное справедливо и для спутниковых систем типа «Триколор».
С целью грозозащиты входных цепей и самого приёмника от удара молнии в разрыв кабеля между антенной и ресивером включается специальный предохранитель. При срабатывании установленного в отвод от тарелки предохранительного элемента он разрушается и больше не используется.
Стоит отметить, что установленная на крыше или стене дома тарелка должна к тому же надёжно заземляться, что обеспечивает дополнительную грозозащиту, оберегая от поражения молнией.
evosnab.ru
Простая грозозащита | RUQRZ.COM — сайт радиолюбителей.
В последние годы актуальность грозозащит стала поменьше — оптика, беспроводные технологии, но все же все же. Если к вам в квартиру заходит кабель, и этот кабель — не оптический, гроза представляет угрозу для вашего оборудования. Если у вас есть телевизор и он подключен к общей сети — кабельное ТВ, коллективная антенна (вдруг) — к чему угодно, что находится за пределами квартиры, гроза представляет угрозу для телевизора, (причем даже бОльшую, чем для компьютера).
Всех интересующихся физикой и «радиотехникой» молнии: сила тока, напряжение, длительность, спектр и пр. отсылаю к фундаментальному исследованию советских ученых от 1939 года.
Если вкратце, есть два объекта — облако и земля. Облако в процессе движения «трется» о другие облака и об потоки воздуха, при этом оно обменивается зарядами с тем, обо что трется — электризуется.
Точно так же электризуется синтетический свитер, если его снимать через голову, искры, которые при этом трещат — самые настоящие молнии, той же природы, только маленькие.
Итак, облако набрало заряд, и его потенциал составляет несколько миллионов вольт. Тут есть нюанс: потенциал не существует сам по себе и измеряется относительно какого-то другого объекта, в данном случае земли.
Что такое земля с точки зрения электротехники? Это огромный проводник, фактически сферический конденсатор огромной емкости, который может в неограниченных количествах принимать и отдавать заряды.
При этом за счет своих габаритов и емкости сколько ни закачай заряда в землю, сколько ни забери заряда из земли, ее потенциал практически не изменится.
Именно поэтому потенциал земли считается равным нулю, и от него отсчитывают другие потенциалы.
В пространстве под облаком образуется такое себе распределение потенциалов:
На любых проводах, находящихся на открытом пространстве под грозовым облаком, наводятся потенциалы в несколько тысяч Вольт и более. Несмотря на ужасающие цифры, опасности эта ситуация не влечет:
Напряжение большое, но энергия, которую можно извлечь, определяется емкостью проводов относительно земли, а она мизерна.
Ситуция в корне меняется, если облако «замыкает» на землю, то бишь образуется молния. При этом происходит два явления, которые несут большую угрозу для оборудования.
Явление 1: излучение мощной электромагнитной волны.
Откуда берется волна? Молния — это фактически проводник, «столб» с током, причем этот ток резко меняется во времени. Любое изменение тока порождает электромагнитные волны, и молния тоже. Ток в молнии огромный, до сотен тысяч ампер, и электромагнитная волна получается очень мощной.
В «электро»-«магнитной» волне есть электрическое и магнитное поле (КО).
Куда они направлены? Электрическое поле — а именно оно нас интересует — направлено параллельно молнии.
В электрическом поле между любыми двумя точками существует разность потенциалов — напряжение, и это напряжение тем больше, чем больше расстояние между точками (ну и само собой тем больше, чем больше само поле).
Выражаясь по-русски, поле электромагнитной волны молнии наводит напряжения (нескольких видов) во всех железяках, которые встречаются на пути волны.
Какие именно напряжения?
Напряжение между проводами («противофазное»)
Как хорошо видно из рисунка, электрическое поле волны наводит в параллельных проводах напряжение, и это напряжение тем больше, чем больше расстояние между проводами.
Такое напряжение наводится во всех проводах, которые параллельны: воздушные линии электропередачи, телефонная лапша etc. Такое напряжение может попасть, например, в электросеть и вызвать кратковременный всплеск напряжения 220Вольт, или вывести из строя ADSL-модем (если по какой-то причине провод до модема идет по улице).
Однако в бытовых условиях это напряжение не очень велико за счет небольшого расстояния между проводами.
Именно для компенсации этого напряжения провода в витой паре свиты, и в магистральных телефонных кабелях — тоже. Как видно из рисунка, напряжения соседних «завивок» уничтожают друг друга, давая в сумме ноль (в идеале конечно, в реальности за счет многих факторов напряжение на витой паре при ударе молнии все же есть).
ак выглядит такое напряжение с точки зрения компьютера? Так, как будто ему в разъем сетевой карты резко воткнули вместо небольшого (менее 1 Вольт) сигнала несущей Ethernet источник со значительно бОльшим напряжением.
Итак, угроза номер 1: противофазные напряжения в линии связи при ударе молнии.
Напряжение на обоих проводах относительно земли («синфазное»)
Повторимся: напряжение между проводниками в поле волны тем больше, чем больше расстояние между проводниками. Но помимо проводов в линии связи, есть еще два проводника: сама линия связи и земля. Расстояние между ними много больше, чем расстояние между проводами в кабеле, значит, и напряжение между линией и землей тоже намного больше.
Как выглядит такое напряжение с точки зрения компьютера? Так, как будто соединили все провода в линии связи и подключили, допустим, к «+» источника напряжения. «-» этого источника подключен к земле.
«Да, но ведь наш компьютер не подключен к заземлению, и потенциал на линии относительно земли нам не страшен» — скажете вы, и представите вот такую картинку:
А откуда такой оптимизм, что компьютер не подключен к земле? «Подключен к земле» не означает, что из компьютера выходит толстая шина заземления, это означает, что между землей и компьютером есть какая-то электрическая цепь.
Есть ли такая цепь? Зачастую да.
В БП обычного системного блока никаких деталей между общим проводом компьютера (черный который) и «горячей» частью БП (которая в розетку включается) никаких деталей нет.
А в некоторых блоках питания мониторов и ноутбуков между землей компьютера и землей горячей части БП установлен конденсатор, назначение — подавление импульсных помех. Фактически через этот конденсатор ваш компьютер имеет прекрасное заземление для импульсных напряжений, в том числе и возникающих при ударе молнии.
«Стоп», опять скажете вы. «Блок питания разве заземлен?»
Да, поскольку в розетке есть ноль и фаза. Ноль бытовой сети 220 Вольт подключен к заземлению в обязательном порядке.
Итак, исходите из того, что ваш компьютер заземлен по цепи
общий провод компьютера -> общий провод монитора -> конденсатор в БП между горячей и холодной частью -> элементы горячей части БП монитора -> ноль сети -> земля
а ноутбук еще короче
общий провод схемы ноутбука -> конденсатор в БП между горячей и холодной частью -> элементы горячей части БП ноутбука -> ноль сети -> земля
А достаточно ли емкости этого конденсатора, чтобы представлять угрозу? Да. Обычно это несколько тысяч пикофарад, и если зарядить этот конденсатор до напряжения в несколько киловольт, его энергии вполне хватит для вывода схемы компьютера из строя.
Есть и другие варианты цепей, через которые компьютер может быть подключен к земле.
Если у вас есть ТВ-тюнер и в него включен кабель от кабельного ТВ, ваш компьютер надежно заземлен по цепи: общий провод компьютера -> наружная часть разъема антенны -> оплетка антенного кабеля -> заземленная кабельная коробка в подъезде.
Если у вас есть CDMA-антенна на металлической мачте, вкопанной в землю, ваш компьютер надежно заземлен по цепи: оплетка кабеля -> траверса (несущая ось) антенны -> мачта -> земля.
Фактически упрощенная схема цепи выглядит так
Итак, угроза номер 2: синфазные напряжения в линии.
Явление 2. Растекание тока от молнии и связанное с этим изменение потенциала земли
Об угрозах номер 1 и 2 многократно писали. Но есть и еще одна угроза, которую обычно обходят вниманием, правда, она актуальна в том случае, если компьютер по-настоящему заземлен (ТВ-тюнер, антенна — см. выше) и особенно актуальна для телевизоров (немного ниже о ТВ отдельно).
Что такое «земля»? Третья планета Повторимся: главное электротехническое свойство земли — это способность неограниченно принимать заряды.
А что еще может принимать заряды? Любая железяка, любой проводник, любой кусок электрической схемы, выступая просто как проводник. Такая «псевдоземля», конечно, принимает намного меньше зарядов, просто в силу габаритов, емкости если хотите, но все же принимает.
Итак, ударила молния. В молнии протекает ток, переносятся заряды, всякие там электроны.
А куда они переносятся? В землю, куда ударила молния.
В земле протекает ток, «растекаясь» вокруг места удара молнии. Потенциал земли вокруг места удара перестает быть нулевым, и если где-то рядом с ударом молнии находится ваше заземление, то его потенциал в момент удара резко возрастает, и через заземление в ваш компьютер или телевизор «затекают» из земли заряды от молнии.
А куда они дальше деваются? Для этих зарядов роль «земли» выполняет схема компьютера или телевизора, заряды растекаются в схеме, и через электронные узлы схемы протекают токи, которые могут привести к выходу этих узлов из строя.
Итак, при ударе молнии на компьютер/телевизор действуют сразу четыре поражающих фактора (оценка опасности субъективна и основана на ремонтном опыте):
Защита
Абстракция: защититься от потока можно двумя способами: закрыть поток или отвести его в другое русло.
Отвод потока энергии
Самый простой принцип грозозащиты: замкнуть или сбросить в землю лишнюю энергию, актуально для синфазных и противофазных напряжений.
Условная схема проста:
При превышении напряжения («провод-провод» или «провод-земля») пороговый элемент открывается и замыкает цепь.
Один из лучших вариантов пороговых элементов — газоразрядные приборы, самый простой вариант — обычная неонка.
Неонка — не лучший разрядник для таких целей: высокое внутреннее сопротивление, малая мощность рассеивания, да и вообще она не для этого.
Есть специализированные разрядники именно для защиты линий:
и грозозащита с таким разрядником
Варианты схем таких грозозащит в основном сводятся к тому, как посадить один дорогой разрядник на несколько линий и как еще добавить дополнительных защитных элементов (варисторы, искровые промежутки).
В интернете есть масса и устройств в продаже, и схем для самореализации.
Есть ли смысл применять такие защиты? Конечно есть, и была масса ситуаций, когда они выручали. Цена вопроса — несколько долларов.
Но обратим внимание вот на что:
1. Все защиты не касаются телевизоров и вообще заземленной техники (см. выше).
2. Все такие защиты оперируют с полной мощностью напряжений, наводимых в линии молнией, сбрасывая/замыкая часть ее.
Есть способ уменьшить мощность напряжений, наводимых в линии молнией.
Гальваническая развязка
В электротехнике и радиотехнике есть понятие «гальваническая развязка» — когда то, что нужно, передается, при этом электрической связи между передающей и принимающей частью нет.
Самый простой пример — трансформатор. Как он работает? Одна обмотка перемагничивает магнитопровод, за счет этого перемагничивания возникает напряжение во второй обмотке, вот как-то так:
Главное, что нас интересует в этом девайсе:
— первичная и вторичная обмотки между собой не соединены. Никак. Синфазные напряжения в принципе через трансформатор не пройдут
— вы можете подключить первичную обмотку хоть к мегаваттной электростанции — во вторичной обмотке вы не получите мощность больше, чем может пропустить через себя сердечник.
Если мы установим по трансформатору на все входящие пары ethernet, а в телевизоре — на вход антенны, то мы решим массу проблем.
Во-первых, мы железно развяжемся от земли и устраним самую опасную проблему — затекание токов от молнии в наш девайс.
Подчеркну — актуально главным образом для телевизоров, наблюдалось много сгоревших после грозы, причем выходили из строя не БП, а именно внутренние узлы с высокой степенью интеграции — процессоры, микросхемы обработки сигнала etc.
Во-вторых, противофазная помеха, конечно, попадет на вход устройства, но ее мощность будет ограничена трансформатором и вреда не принесет. К тому же вот теперь ее легко и надежно можно отсечь грозозащитой.
В третьих, синфазная помеха к нам не попадет вообще.
Красота? Конечно. Только не нужно забывать, что помимо защитных функций, трансформатор должен еще без проблем пропустить сигнал, и тут начинаются нюансы.
На входе сетевой карты в обязательном порядке трансформаторы стоят, вот первые попавшиеся в гугле схемы:
Но практика показывает, что в реальности толку от них немного, горят и сетевые карты, и все остальное. Возможно, это связано с особенностями конструкции, или с пробоем изоляции очень тонких эмалированных проводников, которыми они намотаны.
Изготовить самостоятельно такой же, но без крыльев но улучшенный трансформатор с магнитопроводом малореально — для частот Ethernet 100base-t и для телевизионных частот (сотни мегагерц) расчет и конструкция трансформатора сложны, плюс нужен особый высокочастотный материал магнитопровода.
Но все можно решить намного проще.
Трансформатор с деревянным сердечником
Берем кусок витой пары, полметра — метр, некритично.
Важно! Витая пара не должна быть повреждена, расплетена, нарушен шаг витков и пр. — аккуратно достаньте из кабеля, не тяните за провод!
Наматываем на любую неметаллическую оправку — можно вот так:
или так
Если серьезно, то наматываем на что угодно непроводящее неметаллическое, но чтобы удобно было. Как наматывать, число витков и пр. — некритично.
Оставляем концы по 5 см, фиксируем намотку — опять же чем-нибудь непроводящим, расплетаем концы и переплетаем по-другому: свиваем вместе концы одного цвета.
Получится вот что:
То есть каждый провод — отдельная как бы обмотка.
Это — трансформатор, но работающий на другом принципе: трансформатор на длинной линии.
Длинная линия в данном случае — кусок витой пары. В ней при работающей сети Ethernet возбуждается электромагнитная волна, причем ее энергия сосредоточена внутри пары (именно поэтому неважно на чем наматывать). Энергия поля этой электромагнитной волны обеспечивает передачу сигнала с одного провода на другой.
Как использовать такой трансформатор для защиты от молний?
Изготовьте два таких трансформатора. Включить их нужно в разрыв двух пар любым способом — можно просто аккуратно разрезать кабель, разрезать нужные пары и включить в разрыв эти трансформаторы. Полярность — некритична.
Сразу ответ на возникшие вопросы.
Это — не шутка, конструкция проверена и используется. Я в грозу не выключаюсь вообще, проблем не было, до этого сжег пару сетевых карт и материнку.
В Интернете есть подобные варианты трансформаторов, но намотанные на ферритовом кольце.
Я — противник этого: в передаче сигнала кольцо не участвует, но феррит — проводник, плохой, но проводник. Наматывая на кольце, вносятся ненужные паразитные емкости и появляется возможность пробоя на сердечник при ударе молнии.
Но на кольце, конечно, красивее выглядит конструкция. Дело вкуса.
На гигабитной сети не проверялось.
Потерь такая конструкция не вносит при длине витой пары в трансформаторе от 0,5 метра.
Измерения прибором (ВЧ-вольтметр импровизованный) падения уровня сигнала не показывают.
Линк до 100 метров работает так же как и работал — 0% потерь, время пинга не изменилось.
В общем, с точки зрения работы сети наличие в разрывах входящего сетевого кабеля двух таких трансформаторов никак не обнаруживается.
Другие грозозащиты я не использую.
Грозозащита антенного кабеля
Здесь главная задача — отвязаться от земли, которая «приходит» по оплетке антенного кабеля. Принцип тот же: в разрыв кабеля включить такой трансформатор, но тут могут возникнуть нюансы.
Волновое сопротивление витой пары и антенного кабеля — разное, плюс к этому витая пара — симметрична, а антенный кабель — нет. Поэтому может упасть уровень приема некоторых аналоговых каналов (а может визуально и не упасть), могут появиться на некоторых — опять же аналоговых — каналах двоения. Можно поэкспериментировать с длиной куска витой пары в трансформаторе, можно попробовать изготовить аналогичную конструкцию из антенного кабеля.
Я на грозовой период к телевизору такую штуку делаю. Появляется небольшой снег на 1-м канале из 70-ти.
И в заключение важный момент.
Ничто вас не спасет от прямого попадания молнии в кабель. Более того, в такой ситуации вас будет заботить не сохранность сетевой платы, а чтобы квартира не сгорела.
Будьте благоразумны, не используйте идущие по улице и заходящие к вам в квартиру длинные медные линии связи.
Что еще почитать по теме:
www.ruqrz.com