Pregunta:
¿Cómo puedo proteger el equipo contra un rayo?
berry120
2013-10-23 01:22:10 UTC
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Muchas antenas (casi por diseño) serían bastante buenas para atraer rayos. ¿Qué pasos debo tomar en el campo para mantener mi equipo seguro contra un rayo?

Supongo que lo obvio ya está aquí (como no operar en una tormenta), pero ¿hay alguna pasos que debo seguir?

Tal como está ahora, esta pregunta es demasiado amplia. ¿Qué quieres salvaguardar? ¿De qué tipo de circunstancias estás tratando de protegerte? ¿Es su equipo su requisito clave o le preocupan más las otras instalaciones?
Si un rayo cae cerca del EMP aún puede dañar el equipo sensible. Conecte a tierra la antena, desenchúfela de las regletas de enchufes, cortocircuite todos los puertos / enchufes de entrada / salida, encierre en una jaula de Faraday si se vuelve fanático.
@Optionparty La mayor parte del daño de los golpes cercanos proviene de fuertes gradientes de voltaje sobre el suelo o entre el suelo y las cosas cercanas, lo que provoca un arco eléctrico y hace que las cosas cercanas al suelo se conecten a tierra de manera efectiva. No necesita una jaula de Faraday completa para protegerse contra esto; Bastará con un anillo de ancho tira de cobre alrededor de un edificio, formando una especie de jaula de Faraday bidimensional. Las estaciones de transmisión comerciales hacen exactamente esto, y esto es parte de la razón por la que pueden permanecer en el aire a pesar de múltiples ataques por año y nunca desconectar las antenas.
Una referencia adicional sobre la construcción de sistemas de puesta a tierra de antenas con los estándares NEC en mente: http://www.reeve.com/Documents/Articles%20Papers/AntennaSystemGroundingRequirements_Reeve.pdf
Cinco respuestas:
#1
+16
Phil Frost - W8II
2014-02-27 07:42:45 UTC
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Se puede decir mucho sobre la protección contra rayos, pero generalmente se reduce a hacer todas estas cosas:

  1. hacer buenas conexiones de baja impedancia a Tierra
  2. unir todas las conexiones a tierra con una ruta de baja impedancia
  3. tener solo un único punto de entrada al equipo protegido

Un problema real cuando se habla de protección contra rayos es que la gente considerará solo algunas de estas cosas, y el resultado a veces es peor que no hacer nada.

hacer buenas conexiones de baja impedancia a la Tierra

Casi todo el mundo entiende este. Quieres varillas largas en el suelo, al menos 8 pies. Varias varillas, si puede, tan separadas como profundas. Las corrientes de relámpago de un gran impacto directo pueden superar los 100.000 amperios, por lo que necesita conductores gruesos para que la corriente no los vaporice. La iluminación también es un pulso extremadamente rápido, lo que significa que contiene mucha energía de alta frecuencia, y debe pensar en ello como una corriente de RF. El flejado ancho es mejor que los conductores redondos ( efecto piel) y debe hacer que el camino de su conductor sea lo más recto y corto posible para minimizar la resistencia y la inductancia.

unir todas las conexiones a tierra junto con una ruta de baja impedancia

Este se descuida con frecuencia. La corriente de un golpe es tan grande que no entrará simplemente en la varilla de conexión a tierra más cercana que pueda encontrar. La Tierra en sí no es un conductor de baja impedancia, por lo que incluso cuando un rayo golpea un punto en un campo vacío, se pueden observar gradientes de voltaje significativos a distancias significativas del punto de impacto.

W8JI tiene un gran ejemplo de esto, donde un árbol fue golpeado, y a unos 20 pies de distancia, se arqueó hacia atrás desde el suelo para viajar a través de una antena de bebidas.

En consecuencia, si tiene varias conexiones a la Tierra, o incluso cosas cercanas a la Tierra, las corrientes de rayos encontrarán un camino hacia esos puntos, incluso si eso significa fluir a través el equipo de su estación, el arco a través de las tuberías de agua, los conductos de HVAC o incluso a través de la madera o el concreto en su hogar, que no son excelentes aislantes. Unir todas las conexiones a tierra con un cable pesado le da a la corriente un lugar intencional al que ir.

La mayoría de los códigos de construcción y de incendios requieren que todas las conexiones a tierra estén unidas con cables o correas muy gruesas, para por esta razón.

tienen solo un único punto de entrada al equipo protegido

Quizás el punto más descuidado de todos. Si hay varios puntos de entrada, eso significa que la corriente del rayo puede entrar en un punto y salir en otro. Como se discutió en el punto anterior, las corrientes de los rayos son tan grandes que generan gradientes de voltaje significativos en casi todas partes, incluso entre los dos puntos de entrada a su estación. Donde hay gradientes de voltaje, hay corrientes, y donde hay corrientes, las cosas se rompen.

Una situación muy común en las estaciones de aficionados es tener una varilla de puesta a tierra en el mástil o torre, donde la línea de alimentación entra en el choza, o ambos. W8JI proporciona un gran diagrama de un sistema de conexión a tierra deficiente :

poor station ground configuration

(Recomiendo leer el resto de información sobre relámpagos y puesta a tierra de W8JI. Muchos diagramas, imágenes y buenos consejos. Sobre este tema: Sistemas de suelo, Distribución de suelo de la casa y Puesta a tierra del segundo piso.)

Cuando un rayo golpea las líneas eléctricas, parte de esta corriente irá a tierra a través de los terrenos adicionales en la entrada de la torre o choza. Después de pasar por tu equipo y freírlo, claro. Los golpes en la torre causan el mismo problema, en la otra dirección. Esta es una situación en la que un intento ingenuo de protección ha empeorado las cosas, virtualmente garantizando daños al equipo cuando ocurre un golpe. Incluso un golpe cercano podría introducir suficiente voltaje entre los terrenos para cocinar su equipo.

Peor aún, en algunas configuraciones, desconectar la línea de alimentación deja esta tierra adicional (B) todavía conectada, violando la "sabiduría" popular que desconectar la línea de alimentación en una tormenta protege su equipo.


Entonces, ¿qué puede hacer?

el enfoque ideal

Conecte a tierra la base de su torre o mástil con un gran campo de radiales y muchas varillas de tierra, espaciadas en un área amplia, unidas entre sí con una correa de cobre ancha. Une los escudos de todas las líneas de alimentación coaxiales a esto. Si un rayo golpea el mástil, esto proporcionará una tierra de baja impedancia para absorber una gran parte de la corriente. También puede ser útil para reducir las pérdidas de tierra si desea utilizar el mástil como radiador.

Inspeccione el suelo por donde su servicio eléctrico, CATV y telefónico ingresa al edificio y asegúrese de que esté en buenas condiciones y impedancia suficientemente baja. Recuerde que los rayos también pueden caer sobre las líneas de servicios públicos. Nuevamente, desea que esta sea una tierra de baja impedancia para que tome una buena parte de la corriente de impacto, disminuyendo la carga sobre los otros componentes.

Rodee toda su casa con una correa de cobre ancha, con una tierra fuerte varilla cada dos metros y medio. La correa de cobre pone efectivamente todas las varillas de tierra en paralelo, reduciendo la impedancia de tierra. El anillo alrededor de la casa también actúa como una especie de jaula de Faraday bidimensional, reduciendo la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos cualesquiera en el suelo dentro del anillo.

Conecte la torre y los sistemas de tierra de la casa junto con una correa de cobre ancha, de modo que cualquier corriente causada por un voltaje entre ellos favorezca la correa sobre sus líneas de alimentación. Asegúrese de que las conexiones a tierra de los servicios públicos (electricidad, telecomunicaciones, etc.) también formen parte de este sistema de conexiones a tierra. Esto a menudo es requerido por los códigos de incendio porque reduce las posibilidades de un arco eléctrico entre estos dos sistemas de tierra, lo que podría ser especialmente probable si hay un buen conductor que recorre la mayor parte del camino, pero no del todo entre las tierras, por ejemplo. una línea de alimentación desconectada.

Cada cable que ingresa a su cabaña, incluido el cableado de red, cualquier línea de control de la torre para rotores y demás, cables ethernet para una red doméstica, todo , entra en la choza a través de una placa de cobre grande y gruesa que está conectada con una conexión ancha, corta y recta al suelo que recorre la casa. Cada uno de estos cables pasa por dispositivos de protección como tubos de descarga de gas o MOV. Los conductores que deben estar conectados a tierra (blindajes de línea de alimentación, tierra de seguridad de CA, etc.) están atornillados directamente al panel de conexión a tierra. Al hacer un solo punto de entrada, se asegura de que todo el equipo protegido se mantenga al mismo potencial eléctrico.

Con una configuración como esta, puede dejar con confianza sus líneas de alimentación conectadas en una tormenta y sobrevivir a los golpes directos a las antenas. De hecho, es probable que su casa tenga menos probabilidades de sufrir daños por la iluminación que una construcción residencial común. Un golpe directo puede causar algún daño a los componentes exteriores, quemando el aislamiento o derritiendo cables de calibre delgado, pero el equipo en el interior es bastante seguro.

enfoque más modesto

La mayoría de la gente no querrá hacerlo. Invierte el tiempo o el dinero para instalar un esquema de protección tan extenso. Si no tiene una torre alta o vive en un área donde los rayos no son frecuentes, puede ser difícil justificar tales gastos.

En este caso, es mejor pensar en lo que no debería hacer. No crees un terreno extra. Es mejor abordar las corrientes de modo común con baluns y un diseño de antena adecuado. Si debe tener un suelo (como una vertical instalada a nivel del suelo), considere la parte de tierra de la antena, no la estación, y asegúrese de desconectarla en condiciones de tormenta.

#2
+6
Kenneth Larsen
2013-10-23 02:23:33 UTC
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La revista QST publicó un artículo completo en tres partes en 2002 sobre la iluminación: Protección contra rayos para la estación de radioafición . Son republicados por la ARRL.

La La forma más segura de proteger su equipo de radio es desconectarlo de la alimentación, de la antena, de su computadora e incluso de la tierra. E incluso eso no es garantía: hace un tiempo, un enorme rayo cayó sobre mi patio trasero. Tenía tres transceptores; una plataforma todavía estaba conectada a mi computadora y tanto la computadora como la plataforma estaban ardiendo. Las otras dos plataformas también se frieron a pesar de estar desconectadas de la alimentación y la antena. Mi presunción es que el campo electromagnético del rayo fue lo suficientemente poderoso como para destruir los componentes de las plataformas.

Es una molestia, pero desconecte sus equipos de la alimentación, la antena y la computadora.

Vale la pena subrayar que para que esta solución funcione, * todos * los cables deben estar desconectados. Línea de alimentación, alimentación, Ethernet, cualquier "tierra de RF", etc. * Todo *. Lo más probable es que su plataforma haya sido tostada por la corriente del golpe, si golpeó la antena, viajando por la línea de alimentación, hasta el chasis de su radio, a través de la tierra del cable de interfaz de su PC, a la computadora, a la tierra del servicio eléctrico.
#3
+5
Joseph
2013-10-23 01:35:11 UTC
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Muchas empresas fabrican protectores contra sobretensiones contra rayos. instalar en el cable coaxial a su radio y desviar el golpe a tierra.

NOTA: NO HAY UNA FORMA SEGURA DE PROTEGER SU RADIO EXCEPTO DESCONECTARLO DEL PODER Y LA ANTENA.

Busque polifásicos, son muy respetados, MFJ también ofrece algunas opciones de menor costo ..

¿Qué opciones hay además de simplemente desconectarse? Me parece que ningún dispositivo dejará suficiente espacio entre la radio y la antena para evitar que una sobretensión significativa se forme un arco a través del espacio (especialmente considerando que los rayos se forman desde las nubes hasta el suelo / árbol / torre / etc.). ¿La desconexión simplemente está creando un camino de mayor resistencia que alienta a los relámpagos a encontrar otra ruta a tierra? ¿Los dispositivos fabricados proporcionan esto suficientemente?
Esta es una simplificación enorme hasta el punto de la inutilidad. Es probable que la simple instalación de un protector contra sobrecargas de rayos en la línea de alimentación haga poco o nada en cuanto a protección. SU MUY RUIDOSA CAVEAT TAMBIÉN ESTÁ INCORRECTA. ¿Crees que las emisoras comerciales desconectan sus antenas para cada tormenta? Yo creo que no. Sin embargo, todos permanecen en el aire, de alguna manera, a pesar de estar en la peor ubicación posible desde una perspectiva de exposición a rayos.
#4
+3
VU2NHW
2013-10-23 01:36:43 UTC
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Un tubo de descarga serviría para proteger su plataforma de un impacto cercano. Aparte de eso, asegúrese de tener un terreno decente para su choza.

Habiendo dicho eso, probablemente no sea una buena idea operar en condiciones climáticas adversas. A menos que sea absolutamente necesario para continuar con la operación, iría QRT y desconectaría el cable coaxial del equipo.

El simple hecho de agregar un tubo de descarga hará poco o nada para proteger el equipo. Agregar un terreno decente, dependiendo de cómo se haga, podría empeorar las cosas. La "solución" más habitual es conectar a tierra la línea de alimentación y / o el mástil de la antena, lo que crea dos conexiones a tierra: la tierra del mástil y la tierra del servicio eléctrico. Un golpe en la antena o las líneas eléctricas causará altas corrientes entre estos dos terrenos, * a través * de su equipo, rompiendo cosas.
#5
+3
user2104506
2017-04-09 03:23:08 UTC
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Lo que debe hacer es seguir los requisitos del Código Eléctrico Nacional (asumiendo EE. UU.).
Este artículo lo cubre bien.

(ps. Cumplir con NEC 810 es la razón número 1 por la que los radioaficionados en los EE. UU. tienen reclamaciones de seguro contra incendios denegadas, y por qué tienen que comprar la póliza de seguro de ARRL. intente negar su reclamo por incendio)



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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