|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Protección contra rayos de redes locales. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Компьютеры Uno de los problemas que deben enfrentar los desarrolladores de redes informáticas locales es garantizar la resistencia de los equipos de red a diversas influencias externas. Se asigna un papel especial a los dispositivos de protección contra rayos. Con el desarrollo de las "redes domiciliarias" este problema se agudiza, ya que gran parte de los equipos fallan debido a la electricidad estática. El tema de los dispositivos de protección contra rayos es tradicionalmente uno de los más discutidos entre los radioaficionados y profesionales y está envuelto en varios mitos e inexactitudes. El artículo propuesto da respuesta a la pregunta: ¿es posible resistir los efectos de las descargas de rayos que son demasiado potentes para el equipo? y se determinan formas y métodos para proteger los equipos activos. Los intentos de protección contra las descargas de rayos se conocían mucho antes de nuestra era. Durante las excavaciones arqueológicas en Egipto, se encontraron inscripciones en las paredes de los templos destruidos, de lo que se deduce que los mástiles instalados alrededor de los templos servían para proteger contra el "fuego celestial". La naturaleza oscilatoria de la descarga de un rayo se demostró incluso antes del trabajo experimental de G. Hertz. Resultó importante que, además de un importante potencial electrostático provocado por el movimiento de gotas de agua, partículas de polvo y trozos de hielo a gran velocidad, la descarga de un rayo actúa como un potente transmisor de radio que genera una fuerte radiación electromagnética. La composición espectral de esta radiación se encuentra en el rango de varios hercios a decenas de kilohercios, cuya mayor densidad está en la región de 5...8 kHz. Por esta razón, el desacoplamiento del transformador de dispositivos de líneas de información hechas por par trenzado (LVVP) a menudo es impotente. Una gran interferencia de energía pasa a través del transformador de aislamiento sin destruirlo, pero dañando la electrónica. Los estudios han demostrado que la duración de dichos pulsos puede oscilar entre 1 y 500 microsegundos o más, y el voltaje puede oscilar entre cientos de voltios y decenas de kilovoltios. Como resultado de estudios a largo plazo realizados por varios laboratorios del mundo, se obtuvieron parámetros promedio de pulsos de descarga de rayos. En líneas eléctricas y telefonía con una longitud medida en kilómetros, son posibles impulsos de tensión de hasta 20 ... 25 kV y de corriente de hasta 10 kA. En líneas más cortas, de cientos de metros de largo, se inducen pulsos de voltaje de hasta 6 kV y corriente de hasta 5 kA, y en líneas que pasan dentro de edificios, hasta 6 kV y hasta 500 A. Según las estadísticas publicadas en el sitio web , el porcentaje de "supervivencia" de los equipos que se conectan a líneas aéreas de par trenzado sin blindaje es sólo del 2%. Las cifras obtenidas por el autor al atender la red local de una de las empresas, en su conjunto, confirman plenamente lo dicho. Y la falla de los equipos conectados a las líneas de cable coaxial no es infrecuente, incluso dentro de los edificios de ladrillo. En tales líneas aéreas, el equipo prácticamente "no vive" sin medidas especiales de protección. Notamos de inmediato que no existe una protección absoluta contra tales impactos, pero sin duda es posible minimizar las pérdidas en base a un compromiso razonable entre el costo, la complejidad y la eficacia de los dispositivos de protección. Por supuesto, es bueno usar métodos "clásicos": cambiar a cables de fibra óptica, abandonar líneas abiertas, blindar el sistema de cables, pero a veces todo esto no está disponible para redes medianas y pequeñas debido al alto costo y la complejidad de la instalación. Por lo tanto, considere las principales causas de falla del equipo durante una tormenta eléctrica. 1. La formación de electricidad estática en cables y equipos como resultado de la influencia de cargas estacionarias acumuladas en una nube tormentosa. Las líneas de aire son más susceptibles a las cargas estáticas. Además, también se puede acumular una carga significativa en clima seco en invierno durante las nevadas y en verano durante las llamadas "ventiscas de arena". El principal método de protección es garantizar la eliminación de la electricidad estática conectando a tierra el blindaje y (o) un conductor transversal e instalando pararrayos en ambos extremos del cable. Aquí, la puesta a tierra correcta y la confiabilidad de los pararrayos, que están sujetos a altos requisitos para la eliminación de corriente significativa, pasan a primer plano. 2. Inducción en el sistema de cables de pulsos de alta tensión que se producen como consecuencia de la exposición a un potente campo electromagnético generado por las descargas de rayos. Si el LVVP utilizado no está blindado, como resultado de la exposición a una poderosa onda electromagnética, se induce un pequeño voltaje en cada paso de torsión, dentro de unos pocos milivoltios. Si el LVVP se realiza perfectamente y el área de los circuitos es la misma, la FEM inducida total es cercana a cero. En realidad, el paso de torsión está lejos de ser el mismo, por lo que no existe una compensación mutua completa de los campos electromagnéticos elementales, y cuanto más largo sea el cable, mayor será el voltaje entre los conductores de un par como resultado de un pulso electromagnético creado. por relámpago Este voltaje puede alcanzar varios cientos de voltios. El principal método de protección es el blindaje, la instalación de dispositivos de protección de ecualización de potencial en los extremos del cable, en el que el voltaje máximo entre dos cables en el cable no supera los 7 ... 10 V. Un potencial que supera los cientos de voltios. con respecto a tierra reduce el pararrayos. 3. Sobretensiones en la red eléctrica. Esta es una razón bastante común para la falla del equipo "en su totalidad". En una red de 220 V, a menudo se producen picos de tensión de varios miles de voltios. Las razones de esto son el funcionamiento de los fusibles en la subestación, la descarga de rayos, la interferencia de otros consumidores de energía potentes. Métodos tradicionales de protección: aumentar la confiabilidad de las fuentes de alimentación estándar, el uso de fuentes de alimentación ininterrumpidas y dispositivos de protección contra sobretensiones en la red. 4. Cambiar el potencial de los dispositivos de puesta a tierra. Se produce cuando la descarga de un rayo se acerca a la superficie terrestre. La razón principal de la falla del equipo es una gran diferencia de potencial en los buses de puesta a tierra de los equipos instalados a una distancia considerable entre sí. En este caso, fluye una corriente de compensación muy grande a través de las líneas de cable y los circuitos de E/S, lo que destruye el equipo electrónico o eléctrico. En este caso, las pérdidas se pueden minimizar observando estrictamente las reglas para instalar dispositivos de puesta a tierra. Una de las posiciones de liderazgo en ventas la ocupan los dispositivos de protección contra rayos (LG) para uso doméstico ProtectNet de ARS. Sin embargo, con un precio muy asequible y un atractivo externo, estos HDL HA no están exentos de inconvenientes. Los varistores de óxido metálico que se utilizan en ellos, si bien tienen una alta velocidad y un precio muy bajo, no son capaces de proteger de manera confiable los equipos en líneas aéreas sin blindaje. El voltaje residual en ellos puede ser varias veces mayor que el máximo permitido para el equipo protegido. Esto se explica por la característica corriente-voltaje no ideal de los varistores y la dependencia del voltaje de la amplitud del pulso de corriente que fluye a través de ellos. También debe tenerse en cuenta que los elementos de protección cambian gradualmente sus parámetros, se degradan si a través de ellos fluye una corriente cercana al límite. En este caso, la resistencia interna de los varistores disminuye y estos, al final, cierran la línea protegida. Casi después de un par de años de operación en líneas aéreas, las propiedades protectoras de los dispositivos se pierden y las pérdidas aumentan, por lo que se vuelve imposible usarlos en redes de alta velocidad en largas distancias. En muchos UG de producción nacional, se utilizan como pararrayos lámparas de neón o lámparas de "neón" de arrancadores de lámparas fluorescentes. Esto se debe principalmente al bajo costo de dichos elementos de protección. En opinión del autor, esta solución no tiene mucho éxito, ya que las lámparas de neón tienen una alta resistencia a la ruptura y baja velocidad. Las pruebas a largo plazo de una red HDTV de 100 megabits sin blindaje con una longitud de cien metros, extendida entre edificios, mostraron que el dispositivo, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 1. Es un puente de diodos multifásico basado en diodos VD1 VD16, cuya diagonal incluye un diodo protector VD17, que limita el voltaje entre dos conductores de línea a un nivel de aproximadamente 8 V. El uso de diodos limitadores Transil es debido a diferencias significativas en los parámetros de tales dispositivos de diodos zener. Por ejemplo, el tiempo de respuesta del diodo de sujeción es inferior a unos pocos picosegundos y la disipación de potencia máxima (dentro de 1 ms) es de 1500 W.
Se conecta una línea al conector XS1 y el equipo de red se conecta al conector XS2. El cable que conecta la UG al equipo de red debe tener una longitud mínima. Cada conductor del cable de información está conectado a tierra a través de pararrayos rellenos de gas F1-F4, que aseguran la eliminación del potencial de electricidad estática superior a 90 V. Los pararrayos especializados Epcos T83-A90X permiten el paso de una corriente pulsada de 10 kA con una duración de 8/20 μs, característica de una descarga tipo rayo. Los pararrayos duales se utilizan únicamente en función de consideraciones económicas, en lugar de ellos, puede utilizar cualquiera que cumpla con los requisitos anteriores. En lugar de los diodos 1N4007 (VD1-VD16), puede usar cualquier diodo rectificador similar de producción nacional e importada con un voltaje inverso permitido de al menos 1000 V, capaz de operar a frecuencias superiores a 10 kHz. La UG está montada en una placa de circuito impreso de lámina de fibra de vidrio de doble cara con un espesor de 1,5 mm. Un dibujo de la placa de circuito impreso del dispositivo se muestra en la fig. 2.
La lámina en el tablero del lado de los elementos actúa como una pantalla, se retira solo cerca de los conductores de las piezas, avellanando los agujeros. El terminal central de los pararrayos se suelda directamente a la lámina desde el lado de las piezas. El conductor de tierra se inserta en un orificio con un diámetro de 2 mm y se suelda a ambos lados del tablero. Para reducir la diafonía, los puentes 1 y 2,3, 6 y 4, 5 y 7, 8 y 3 se pueden torcer en pares con dos o tres vueltas. La apariencia del tablero UG ensamblado se muestra en la fig. XNUMX.
El dispositivo está montado en un enchufe doble estándar RG45B (Fig. 4).
Dado que la numeración de los pines del conector XS1 y XS2 está invertida entre sí en este zócalo, se tuvieron que usar puentes en la placa de circuito impreso. En el caso de otra opción de montaje, se pueden excluir los puentes UG. Los conectores de cuchilla regulares se quitan de la placa de enchufe y en su lugar se sueldan los pines curvos (Fig. 5), en los que se monta la placa UG (Fig. 6).
Si no es necesario proteger los ocho conductores del cable, la UG se puede ensamblar de acuerdo con el esquema simplificado que se muestra en la fig. 7. Los conductores no utilizados se conectan entre sí y se conectan a tierra a través del pararrayos F2 (Epcos N81-A90X).
Para proteger las fuentes de alimentación de breves ráfagas de voltaje en la red de 220 V, se utiliza un dispositivo, cuyo circuito se muestra en la fig. 8. Está incluido en la rotura del cable de alimentación lo más cerca posible de la fuente de alimentación, por ejemplo, está integrado en una toma de corriente.
Si la longitud del circuito de suministro de energía de bajo voltaje (9 ... 12 V) del equipo es de varios metros o más, por ejemplo, la energía se suministra a través de pares libres o cables sin blindaje, entonces es necesario instalar un UG, que se ensambla de acuerdo con el esquema de la Fig. 8, caracterizado porque en lugar de dos, se utiliza un solo diodo de sujeción 1.5KE18, conectado por el cátodo al plus de potencia. El dispositivo está conectado lo más cerca posible del equipo activo en una interrupción en el circuito de alimentación de CC de bajo voltaje. Todos los tipos de UG requieren una conexión obligatoria a tierra o neutro de protección, supondremos que esto, en nuestro caso, es el mismo. En su ausencia, todas las medidas de protección contra el rayo quedan prácticamente reducidas a cero. Detengámonos en los puntos principales con respecto a la conexión de la UG a tierra. De acuerdo con las Normas de Instalaciones Eléctricas (PUE), la red eléctrica en edificios residenciales consta de una fase (L), un cero de trabajo (N) y un cero de protección (PE), conectados a la carcasa del cuadro en el rellano y el contacto medio. de la toma de corriente en el apartamento. Si su casa se construyó después de 1998, entonces, con un alto grado de probabilidad, se puede suponer que se ha conectado un cero protector a los enchufes. Puede verificar su presencia conectando una lámpara incandescente para un voltaje de 220 V en relación con la fase, primero al cable neutro, luego al contacto medio de la toma de corriente. En ambos casos, la lámpara debe arder de manera brillante y uniforme, si el dispositivo de corriente residual (RCD) en el escudo se activa cuando la lámpara está conectada al contacto medio, esto solo confirmará la presencia de un cero protector. Si el cero protector no se lleva a la habitación, deberá hacerlo usted mismo. Esto requerirá un cable con una sección transversal de al menos 1,5 mm2, cuanto más grande, mejor. Un extremo del cable se fija debajo de cualquier perno libre de la barra colectora conectada a la carcasa del cuadro de distribución, el otro extremo se conecta al contacto de puesta a tierra del enchufe o UG. No está permitido usar una batería de calefacción o tuberías de agua como cero protector. Una de las razones es la alta resistencia de tal "conexión a tierra". Además, en algunos casos, el potencial de la batería puede ser diferente de cero, por ejemplo, si un vecino usa tuberías como cero de trabajo debido a una ruptura en el conductor neutro en el cableado, lo cual está estrictamente prohibido. Y aunque en el sótano de un edificio teóricamente debería haber un sistema de compensación de potencial, en la práctica hay de todo. Si todo está más o menos claro en los apartamentos de la ciudad, entonces no es fácil para los propietarios, por ejemplo, de casas rurales decidir la elección correcta de la puesta a tierra de protección. Por lo general, las líneas eléctricas aéreas suministran voltaje de 220 V a las casas rurales, y es peligroso usar el cero de trabajo como uno de protección. En caso de emergencia (rotura del neutro de la línea eléctrica, caída de un árbol sobre la línea eléctrica, etc.), puede aparecer un potencial distinto de cero en el neutro, hasta tensión de fase. En este caso, los electrodos de tierra naturales se pueden utilizar como dispositivo protector de puesta a tierra. El numeral 1.7.70 del PUE establece al respecto: “Se recomienda utilizar como electrodos naturales de tierra: tuberías de agua y otras tuberías metálicas tendidas en el suelo, con excepción de tuberías de líquidos inflamables, gases y mezclas inflamables y explosivas, alcantarillado y calefacción central; tuberías de revestimiento de pozos; estructuras metálicas y de hormigón armado de edificios y estructuras en contacto con el suelo, derivaciones metálicas de estructuras hidráulicas, conductos, compuertas, etc., cubiertas de plomo de cables enterrados Las cubiertas de aluminio de cables son no se permite su uso como conductores naturales de puesta a tierra. los únicos conductores de puesta a tierra, entonces en el cálculo de los dispositivos de puesta a tierra deben tenerse en cuenta cuando el número de cables es al menos dos; conductores de puesta a tierra de líneas de alta tensión (VL) soportes conectados al dispositivo de puesta a tierra de la instalación eléctrica mediante cable aéreo de protección contra rayos, si el cable no está aislado de los soportes de líneas aéreas, hilos neutros de líneas aéreas hasta 1 kV con puesta a tierra repetida con un número de líneas aéreas de al menos dos; vías férreas de los principales ferrocarriles no electrificados y vías de acceso en presencia de una disposición deliberada de puentes entre los rieles. También me gustaría señalar que, de acuerdo con el PUE, "no está permitido combinar cero conductores de trabajo y cero protectores de varias líneas de grupo ...", es decir, es necesario poner a tierra (cero) transversales conductores, cables de suspensión de cables y no utilizados conductores en el cable sólo desde un extremo. El hecho es que con una descarga de rayo cercana al suelo, el potencial de los dispositivos de puesta a tierra cambia significativamente, como se mencionó anteriormente. Además, la diferencia de potencial entre puntos de tierra distantes puede ser muy grande y con una tierra "dura" en ambos extremos, una corriente de ecualización significativa puede fluir a través de los cables y el equipo. Las líneas de alimentación e información UG, similares a las descritas, pueden utilizarse no solo para proteger HDPE, sino también líneas telefónicas, de alarma contra incendios y antirrobo, sistemas de videovigilancia y otras líneas de información y alimentación de equipos activos a distancia a una distancia de más de varios decenas de metros, especialmente los operados al aire libre. Autor: D.Malorod, Kovrov, región de Vladimir
Trampa de aire para insectos.
01.05.2024 La amenaza de los desechos espaciales al campo magnético de la Tierra
01.05.2024 Solidificación de sustancias a granel.
30.04.2024
▪ Nuevos y potentes MOSFET de NXP ▪ Los vuelos espaciales son malos para el hígado ▪ Relé optoelectrónico serie FTR-SL ▪ Monitor Samsung Odyssey Ark 4K ▪ La voz traicionará la depresión.
▪ sección del sitio Microcontroladores. Selección de artículos ▪ artículo Mi casa es mi castillo. expresión popular ▪ artículo ¿Cómo puedo convertir los auriculares en un micrófono? Respuesta detallada ▪ artículo Drill-baby. taller casero ▪ artículo Se prueba la pegajosidad de la gelatina. experiencia química
Hogar | Biblioteca | Artículos | Mapa del sitio | Revisiones del sitio
www.diagrama.com.ua |
Ver otros artículos sección 
Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica:
Todos los idiomas de esta página