|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Ochrona odgromowa sieci lokalnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery Jednym z problemów, z jakimi borykają się twórcy lokalnych sieci komputerowych, jest zapewnienie odporności sprzętu sieciowego na różne wpływy zewnętrzne. Szczególną rolę przypisuje się urządzeniom odgromowym. Wraz z rozwojem „sieci domowych” problem ten staje się naprawdę poważny, ponieważ duża część sprzętu ulega awarii z powodu elektryczności statycznej. Temat urządzeń odgromowych jest tradycyjnie jednym z najczęściej dyskutowanych wśród radioamatorów i profesjonalistów i jest owiany różnymi mitami i nieścisłościami. W proponowanym artykule udzielono odpowiedzi na pytanie: czy możliwe jest przeciwstawienie się skutkom wyładowań atmosferycznych o zbyt dużej mocy dla sprzętu oraz określono sposoby i metody ochrony urządzeń aktywnych. Próby ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi znane były na długo przed naszą erą. Podczas wykopalisk archeologicznych w Egipcie odnaleziono inskrypcje na ścianach zniszczonych świątyń, z których wynika, że zainstalowane wokół świątyń maszty służyły ochronie przed „niebiańskim ogniem”. Oscylacyjny charakter wyładowania atmosferycznego został udowodniony jeszcze przed eksperymentalną pracą G. Hertza. Istotne okazało się to, że oprócz znacznego potencjału elektrostatycznego spowodowanego ruchem kropel wody, cząstek pyłu i kawałków lodu z dużą prędkością, wyładowanie atmosferyczne działa jak silny nadajnik radiowy, generujący silne promieniowanie elektromagnetyczne. Skład spektralny tego promieniowania zawiera się w przedziale od kilku herców do kilkudziesięciu kiloherców, przy czym największa gęstość tego promieniowania mieści się w przedziale 5...8 kHz. Z tego powodu transformatorowe odsprzęganie urządzeń od linii informacyjnych wykonanych skrętką (LVVP) jest często bezsilne. Ogromne zakłócenia mocy przechodzą przez transformator separacyjny, nie niszcząc go, ale uszkadzając elektronikę. Badania wykazały, że czas trwania takich impulsów może wynosić od 1 do 500 mikrosekund lub więcej, a napięcie może wynosić od setek woltów do dziesiątek kilowoltów. W wyniku wieloletnich badań różnych laboratoriów świata uzyskano uśrednione parametry impulsów wyładowań atmosferycznych. Na liniach elektroenergetycznych i telefonicznych o długości mierzonej w kilometrach możliwe są impulsy napięciowe do 20...25 kV i prąd do 10 kA. W liniach krótszych, liczących setki metrów, indukowane są impulsy napięciowe do 6 kV i prądy do 5 kA, a w liniach przechodzących wewnątrz budynków - do 6 kV i do 500 A. Według statystyk opublikowanych na stronie procent „przeżycia” urządzeń podłączonych do linii napowietrznych wykonanych ze skrętki nieekranowanej wynosi tylko 2%. Liczby uzyskane przez autora podczas obsługi sieci lokalnej jednego z przedsiębiorstw jako całości w pełni potwierdzają to, co zostało powiedziane. A awarie sprzętu podłączonego do koncentrycznych linii kablowych nie są rzadkością nawet w budynkach z cegły. Na takich liniach napowietrznych sprzęt praktycznie „nie żyje” bez specjalnych środków ochronnych. Od razu zauważamy, że nie ma absolutnej ochrony przed takimi uderzeniami, ale niewątpliwie minimalizacja strat jest możliwa w oparciu o rozsądny kompromis pomiędzy kosztem, złożonością i skutecznością urządzeń ochronnych. Oczywiście fajnie jest zastosować „klasyczne” metody: przejście na kable światłowodowe, rezygnację z otwartych linii, ekranowanie systemu kablowego, ale czasami to wszystko nie jest dostępne dla średnich i małych sieci ze względu na wysoki koszt i złożoność instalacji. Rozważ więc główne przyczyny awarii sprzętu podczas burzy. 1. Powstawanie elektryczności statycznej na kablach i urządzeniach w wyniku oddziaływania ładunków stacjonarnych zgromadzonych w chmurze burzowej. Przewody powietrzne są najbardziej podatne na wyładowania elektrostatyczne. Ponadto znaczny ładunek może gromadzić się również przy suchej pogodzie zimą podczas opadów śniegu oraz latem podczas tzw. „zamieci piaskowych”. Główną metodą ochrony jest zapewnienie usunięcia elektryczności statycznej poprzez uziemienie ekranu i (lub) trawersy przewodzącej oraz zainstalowanie ograniczników na obu końcach kabla. Tutaj na pierwszy plan wysuwa się prawidłowe uziemienie i niezawodność ograniczników, które podlegają wysokim wymaganiom w zakresie usuwania znacznego prądu. 2. Indukcja w systemie kablowym impulsów wysokiego napięcia, które powstają w wyniku narażenia na silne pole elektromagnetyczne generowane przez wyładowania atmosferyczne. Jeśli zastosowany LVVP nie jest ekranowany, w wyniku wystawienia na działanie silnej fali elektromagnetycznej, przy każdym kroku skręcania indukowane jest niewielkie napięcie, w granicach kilku miliwoltów. Jeśli LVVP jest wykonany idealnie, a powierzchnia obwodów jest taka sama, całkowita indukowana siła elektromotoryczna jest bliska zeru. W rzeczywistości skok skrętu jest daleki od tego samego, więc nie ma pełnej wzajemnej kompensacji elementarnych pól elektromagnetycznych, a im dłuższy kabel, tym wyższe może być napięcie między przewodami jednej pary w wyniku wytworzenia impulsu elektromagnetycznego przez piorun. Napięcie to może osiągnąć kilkaset woltów. Główną metodą ochrony jest ekranowanie, instalacja urządzeń zabezpieczających wyrównujących potencjał na końcach kabla, przy których maksymalne napięcie między dowolnymi dwoma przewodami w kablu nie przekracza 7 ... 10 V. Potencjał przekraczający setki woltów względem ziemi zmniejsza ogranicznik. 3. Przepięcia w sieci. Jest to dość częsta przyczyna awarii sprzętu „całkowicie”. W sieci 220 V często występują skoki napięcia do kilku tysięcy woltów. Przyczyną tego jest działanie bezpieczników w podstacji, wyładowania atmosferyczne, zakłócenia ze strony innych potężnych odbiorców energii. Tradycyjne metody ochrony – zwiększenie niezawodności standardowych zasilaczy, zastosowanie zasilaczy bezprzerwowych oraz urządzeń zabezpieczających przed przepięciami w sieci. 4. Zmiana potencjału urządzeń uziemiających. Występuje, gdy wyładowanie atmosferyczne następuje blisko powierzchni ziemi. Główną przyczyną awarii sprzętu jest duża różnica potencjałów na szynach uziemiających urządzeń zainstalowanych w znacznej odległości od siebie. W takim przypadku przez linie kablowe i obwody I/O przepływa bardzo duży prąd wyrównawczy, który niszczy sprzęt elektroniczny lub elektryczny. W takim przypadku straty można zminimalizować, ściśle przestrzegając zasad instalowania urządzeń uziemiających. Jedno z czołowych miejsc w sprzedaży zajmują urządzenia odgromowe (LG) do użytku domowego ProtectNet firmy ARS. Jednak przy bardzo przystępnej cenie i atrakcyjności zewnętrznej te HDL HA nie są pozbawione wad. Zastosowane w nich warystory tlenkowe, mimo że charakteryzują się dużą szybkością i bardzo niską ceną, nie są w stanie niezawodnie chronić urządzeń na nieekranowanych liniach napowietrznych. Napięcie szczątkowe na nich może być kilkakrotnie wyższe niż maksymalne dopuszczalne dla chronionego sprzętu. Wyjaśnia to nieidealna charakterystyka prądowo-napięciowa warystorów i zależność napięcia od amplitudy przepływającego przez nie impulsu prądu. Należy również wziąć pod uwagę, że elementy ochronne stopniowo zmieniają swoje parametry, ulegając degradacji, jeśli przepływa przez nie prąd bliski granicy. W takim przypadku rezystancja wewnętrzna warystorów maleje i ostatecznie zamykają one chronioną linię. Niemal po kilku latach pracy na liniach napowietrznych właściwości ochronne urządzeń są tracone, a straty rosną, więc korzystanie z nich w sieciach o dużej prędkości na duże odległości staje się niemożliwe. W wielu produkowanych w kraju UG jako ograniczniki stosuje się albo lampy neonowe, albo lampy „neonowe” z rozruszników świetlówek. Wynika to głównie z niskiego kosztu takich elementów ochronnych. Zdaniem autora takie rozwiązanie nie jest zbyt udane, ponieważ neony mają dużą odporność na przebicia i małą prędkość. Długotrwałe testy nieekranowanej sieci HDTV 100-megabitowej o długości stu metrów, rozpiętej między budynkami, wykazały, że urządzenie, którego schemat pokazano na ryc. 1. Jest to wielofazowy mostek diodowy oparty na diodach VD1 VD16, których przekątna zawiera diodę zabezpieczającą VD17, która ogranicza napięcie między dowolnymi dwoma przewodami liniowymi na poziomie około 8 V. Zastosowanie diod ograniczających Transil jest ze względu na znaczne różnice w parametrach takich urządzeń od diod Zenera. Na przykład czas odpowiedzi diody dociskowej jest krótszy niż kilka pikosekund, a szczytowa strata mocy (w granicach 1 ms) wynosi 1500 W.
Linia jest podłączona do złącza XS1, a sprzęt sieciowy do złącza XS2. Kabel łączący UG z urządzeniami sieciowymi musi mieć minimalną długość. Każda żyła kabla informacyjnego jest połączona z ziemią poprzez gazowane ograniczniki F1-F4, które zapewniają usunięcie potencjału elektryczności statycznej przekraczającego 90 V. Specjalistyczne ograniczniki Epcos T83-A90X pozwalają na przepływ prądu pulsacyjnego 10 kA o czas trwania 8/20 μs, charakterystyczny dla wyładowania atmosferycznego. Podwójne ograniczniki stosowane są wyłącznie ze względów ekonomicznych, zamiast nich można zastosować dowolne spełniające powyższe wymagania. Zamiast diod 1N4007 (VD1-VD16) można użyć dowolnych podobnych diod prostowniczych produkcji importowanej i krajowej o dopuszczalnym napięciu wstecznym co najmniej 1000 V, zdolnych do pracy przy częstotliwościach powyżej 10 kHz. UG jest montowany na płytce drukowanej wykonanej z dwustronnej folii z włókna szklanego o grubości 1,5 mm. Rysunek płytki drukowanej urządzenia pokazano na ryc. 2.
Folia na płytce od strony elementów pełni rolę ekranu, usuwana jest tylko w okolicach wyprowadzeń części, pogłębiając otwory. Środkowy zacisk ograniczników jest przylutowany bezpośrednio do folii od strony części. Przewód uziemiający wkłada się do otworu o średnicy 2 mm i przylutowuje z obu stron płytki. Aby zmniejszyć przesłuch, zworki 1 i 2,3, 6 i 4, 5 i 7, 8 i 3 można skręcić parami za pomocą dwóch lub trzech zwojów. Wygląd zmontowanej płytki UG pokazano na ryc. XNUMX.
Urządzenie montowane jest w standardowym podwójnym gnieździe RG45B (rys. 4).
Ponieważ w gnieździe tym numeracja pinów złącza XS1 i XS2 jest odwrócona względem siebie, na płytce drukowanej konieczne było zastosowanie zworek. W przypadku innej opcji montażu można pominąć zworki UG. Z płytki gniazda usuwa się zwykłe złącza nożowe, a zamiast nich wlutowuje się zakrzywione piny (rys. 5), na których montowana jest płytka UG (rys. 6).
Jeśli nie ma potrzeby ochrony wszystkich ośmiu żył kabla, UG można zmontować zgodnie z uproszczonym schematem pokazanym na ryc. 7. Nieużywane przewody łączy się ze sobą i uziemia przez ogranicznik F2 (Epcos N81-A90X).
Aby zabezpieczyć źródła zasilania przed krótkimi skokami napięcia w sieci 220 V, stosuje się urządzenie, którego obwód pokazano na ryc. 8. Znajduje się w przerwaniu przewodu zasilającego jak najbliżej zasilacza, np. jest wbudowany w gniazdko sieciowe.
Jeżeli długość obwodu zasilania niskonapięciowego (9...12 V) urządzenia wynosi kilka metrów lub więcej, np. zasilanie jest dostarczane wolnymi parami lub przewodami nieekranowanymi, wówczas konieczne jest zainstalowanie UG, który jest montowany zgodnie ze schematem z ryc. 8, charakteryzujący się tym, że zamiast dwóch zastosowano tylko jedną diodę zaciskową 1.5KE18, połączoną katodą z plusem zasilania. Urządzenie jest podłączone jak najbliżej sprzętu aktywnego w przerwie w obwodzie prądu stałego niskiego napięcia. Wszystkie typy UG wymagają obowiązkowego podłączenia do uziemienia lub ochronnego przewodu neutralnego, zakładamy, że w naszym przypadku to jedno i to samo. W przypadku jego braku wszystkie środki ochrony odgromowej są praktycznie zredukowane do zera. Zastanówmy się nad głównymi punktami dotyczącymi połączenia UG z ziemią. Zgodnie z Zasadami Instalacji Elektrycznych (PUE) sieć elektryczna w budynkach mieszkalnych składa się z fazy (L), zera roboczego (N) i zera ochronnego (PE), podłączonych do obudowy rozdzielnicy na podeście oraz styku środkowego gniazdka w mieszkaniu. Jeśli Twój dom został wybudowany po 1998 roku, to z dużym prawdopodobieństwem można założyć, że do gniazdek zostało podłączone zero ochronne. Możesz sprawdzić jego obecność, podłączając żarówkę o napięciu 220 V względem fazy, najpierw do przewodu neutralnego, a następnie do środkowego styku gniazdka. W obu przypadkach lampa powinna palić się jasno i równomiernie, jeśli zadziała wyłącznik różnicowoprądowy w osłonie, gdy lampa jest podłączona do styku środkowego, potwierdzi to tylko obecność zera ochronnego Jeśli zero ochronne nie zostanie wniesione do pokoju, będziesz musiał to zrobić sam. Będzie to wymagało drutu o przekroju co najmniej 1,5 mm2, im większy, tym lepiej. Jeden koniec przewodu mocuje się pod dowolnym wolnym sworzniem szyny zbiorczej połączonej z obudową rozdzielnicy, drugi koniec łączy się ze stykiem uziemiającym gniazda lub UG. Niedopuszczalne jest stosowanie baterii grzewczej lub rur wodociągowych jako zera ochronnego. Jednym z powodów jest duża rezystancja takiego „uziemienia”. Ponadto w niektórych przypadkach potencjał akumulatora może różnić się od zera, na przykład, jeśli sąsiad używa rur jako zera roboczego z powodu przerwy w przewodzie neutralnym w okablowaniu, co jest surowo zabronione. I choć w piwnicy budynku teoretycznie powinien znajdować się układ wyrównywania potencjałów, w praktyce jest wszystko. Jeśli w mieszkaniach miejskich wszystko jest mniej więcej jasne, właścicielom, na przykład wiejskich domów, nie jest łatwo zdecydować o właściwym wyborze uziemienia ochronnego. Zwykle napięcie 220 V jest dostarczane do domów wiejskich za pomocą napowietrznych linii energetycznych, a używanie zera roboczego jako ochronnego jest niebezpieczne. W sytuacji awaryjnej (zerwanie przewodu neutralnego na linii energetycznej, przewrócenie się drzewa na linię energetyczną itp.) na przewodzie neutralnym może pojawić się potencjał niezerowy, do napięcia fazowego. W takim przypadku jako ochronne urządzenie uziemiające można zastosować naturalne elektrody uziemiające. Paragraf 1.7.70 PUE stanowi w tym zakresie: „Zaleca się stosowanie jako naturalnych przewodów odgromowych: wodociągów i innych rurociągów metalowych ułożonych w ziemi, z wyjątkiem rurociągów cieczy łatwopalnych, gazów i mieszanin palnych i wybuchowych, kanalizacji i centralnego ogrzewania; rury osłonowe studni; metalowe i żelbetowe konstrukcje budynków i budowli stykające się z gruntem, boczniki metalowe konstrukcji hydraulicznych, przewodów, bram itp., osłony ołowiane kabli układanych w ziemi. nie mogą być używane jako naturalne przewody uziemiające jedyne przewody uziemiające, to przy obliczaniu urządzeń uziemiających należy je uwzględnić, gdy liczba kabli wynosi co najmniej dwa; przewody uziemiające linii wysokiego napięcia (VL) obsługują podłączone do urządzenia uziemiającego instalacji elektrycznej za pomocą napowietrznego kabla odgromowego, jeżeli kabel nie jest odizolowany od wsporników linii napowietrznej, przewody neutralne linii napowietrznych do 1 kV z wielokrotnym uziemieniem o liczbie linii napowietrznych co najmniej dwóch; tory kolejowe głównych niezelektryfikowanych linii kolejowych i dróg dojazdowych w obecności celowego rozmieszczenia zworek między szynami. Zwracam również uwagę, że zgodnie z PUE „niedopuszczalne jest łączenie zerowych przewodów roboczych i zerowych ochronnych różnych grup torów…”, tj. żyły w kablu tylko z jednego końca. Faktem jest, że przy bliskim wyładowaniu piorunowym do ziemi potencjał urządzeń uziemiających znacznie się zmienia, jak wspomniano powyżej. Ponadto różnica potencjałów między odległymi punktami uziemienia może być bardzo duża, a przy „twardym” uziemieniu na obu końcach przez kable i sprzęt może przepływać znaczny prąd wyrównawczy. Linie zasilająco-informacyjne UG, podobne do opisanych, mogą służyć nie tylko do ochrony HDPE, ale także linii telefonicznych, przeciwpożarowych i sygnalizacji włamaniowej, systemów monitoringu wizyjnego oraz innych linii informacyjno-zasilających urządzeń aktywnych oddalonych w odległości większej niż kilka dziesiątki metrów, szczególnie te eksploatowane na zewnątrz.powietrze. Autor: D.Malorod, Kowrow, obwód włodzimierski
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Transimpedancyjne wzmacniacze operacyjne do 2,1 GHz ▪ Mikroskopijne lasery przestrajalne
▪ sekcja serwisu Uziemienie i uziemienie. Wybór artykułu ▪ artykuł Drogą morską, czyli suchym lądem. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Dlaczego pojawiła się linia Masona-Dixona? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Praca nad sprzętem zbierającym. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony