סופת רעמים, סטטי ואנטנה. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

סופת רעמים, סטטי ואנטנה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / אנטנות. תֵאוֹרִיָה

סוגיות של הפעלה בטוחה של אנטנות וציוד המחובר אליהן בתקופות של פעילות סופות רעמים נדונו מעת לעת בספרות הרדיו החובבים. עם זאת, בעת יצירת תחנת רדיו חובבנית, מפעילי גלים קצרים ואולטרה-קצרים שמים לב לנושאים הללו מלכתחילה, ככל הנראה בתקווה לרוסית המפורסמת "אולי זה יעבור". אבל זה שגוי מיסודו, כי...

לפי הסטטיסטיקה, במרכז אירופה יש בממוצע של אחת עד חמש פגיעות ברק בשנה לקמ"ר. במילים אחרות, אתה בעצם יכול להיות בטוח שתהיה פגיעת ברק בטווח של 100 מ' מהאנטנה שלך כל כמה שנים (בדרום ובאזורים ההרריים סבירות זו גבוהה יותר מאשר בצפון ובמישורים). ואם כן, אז יהיה הרבה יותר חכם להתכונן לזה מראש מאשר לספור הפסדים מאוחר יותר - במקלטי טרנזיסטור, במקרה זה, לא רק מעגלי הכניסה של המקלט, אלא גם טרנזיסטורי המוצא של המשדר בדרך כלל "עפים הַחוּצָה".

מהן הסכנות עבור ציוד חובבני נושא סופת רעמים?

1. פוטנציאל סטטי מצטבר באיטיות ושינויים פתאומיים שלו במהלך פריקות מרוחקות מהאנטנה (כמה מאות מטרים או יותר).

אם האנטנה או מחציתה מבודדת DC מהאדמה (לדוגמה, GP או דיפול סימטרי), אז עלולים להצטבר עליה פוטנציאלים סטטיים גבוהים לפני ובמהלך סופת רעמים.

הבה נשקול את הדוגמה הזו. בגובה שני קילומטרים יש ענן רעמים בפוטנציאל של 2 מגה-וולט (מגה-וולט!), ובמקרה הזה לקרקע יש פוטנציאל אפסי. לקבל הענק הזה יש חוזק שדה חשמלי סטטי של 1 קילו וולט/מ'. כלומר, על אנטנה מבודדת מהקרקע, למשל, דיפול או LW, התלויה בגובה 10 מ', יופיע פוטנציאל סטטי של כ-10 קילו וולט.

כשהוא זורם למטה, הוא יוצר רעשי פצפוץ ורשרוש במקלט. כאשר ענן נפרק (לענן אחר או לקרקע הרחק מהאנטנה המדוברת), הפוטנציאל של הענן, ולכן האנטנה, יקטן בפתאומיות לכמעט אפסי. פולס עם משרעת של 10 קילו וולט שנוצר באנטנה די והותר כדי לפגוע במקלט המשדר.

2. אם פגיעת ברק בקרקע מתרחשת לא רחוק מהבית שלך (בתנאי, כמה עשרות מטרים), אז מתעוררות סכנות חדשות הקשורות לא רק לאנטנה, אלא גם לרשת אספקת החשמל ולמעגלי ההארקה. בנוסף לשינוי החד בחוזק השדה והשינוי הנלווה בפוטנציאל של כל המוליכים הסמוכים, מופיעים זרמים מושרים. זרם הפריקה בערוץ הברק המיונן מגיע לערכים של 1...10 אלף אמפר ב-20...500 µs הראשונים ואז יורד לאפס ב-200...1000 µs. זרמים עצומים אלה גורמים למתחים משניים בכל החוטים הסמוכים. נוצר משהו כמו שנאי, כאשר הפיתול העיקרי הוא תעלת הברקים ומוט הברקים, והפיתול המשני הוא החוטים שמסביב. מקדם ההולכה של שנאי זה, התלוי במרחק אל החוט, הוא, באופן עקרוני, קטן מאוד. אבל אפילו עם רווח של 0,001, פעימות זרם בלולאות סגורות של חוטים מסביב (לדוגמה, לולאת הארקה) יכולים להגיע למאות אמפר ולפגוע בהתקנים המחוברים ללולאות אלו. אם המעגל אינו סגור והפער בין קצוותיו קטן, אזי המתח המושרה במעגל, המגיע לעשרות רבות של קילו-וולט, יכול לפרוץ דרכו.

דוגמה - תעלת גל תואמת גמא מתכת בלבד מותקנת על תורן מוארק היטב ומוזן בכבל היוצא מהתורן בזווית. בחדר תחנת הרדיו, הכבל מחובר למקלט משדר שאין לו הארקה נוספת. במבט ראשון, נראה שאין בו צורך - התורן מקורקע בצורה מהימנה, האנטנה עשויה מתכת, והארקה טובה מובטחת דרך צמת הכבל. אבל... כאשר יש מכת ברק קרובה, מושרה מתח במעגל הפתוח "הקרקע-תורן-כבל-משדר", אשר יחפש מוצא באזור שבו המעגל נשבר - בין המקלט המשדר לקרוב ביותר. "קרקע, אדמה". כתוצאה מכך, תהיה התמוטטות להארקה דרך רשת האספקה של 220 וולט, או קשת ל"קרקע" הקרובה ביותר (לדוגמה, צינורות חימום). ברור שהאופציה האחת והשנייה לא מבטיחה שום דבר טוב עבור המשדר.

3. ולבסוף, המקרה הנדיר ביותר, אך גם החמור ביותר, הוא פגיעת ברק ישירה על האנטנה או תורן מוט הברק שעליו מותקנת האנטנה. נתחיל מזה שחייב להיות מוט ברק (כלומר נתיב לזרם ברק לקרקע). בהיעדרו, מאות אלפי אמפר של זרם פריקה יזרמו לקרקע לאורך הנתיב שנראה להם הקצר ביותר. ואם כבל הירידה והציוד שלכם נפגשים לאורך השביל הזה, אז יישאר מעט מהם.

הבה נבחן שתי דוגמאות.

דוגמה ראשונה. מוט הברקים עשוי כמבנה נפרד ומחובר בחוט עבה להארקה הכללית של הבית, האנטנה ממוקמת הרבה יותר נמוך ממוט הברק. בואו נראה מה קורה כאשר ברק מכה. נניח שהתנגדות ההארקה של מטה הברק היא 2 אוהם (זו הארקה טובה מאוד). במהלך פגיעת ברק עם שיא זרם של 200 אלף אמפר (ערך ממוצע), יתעורר פוטנציאל של כ-400 קילו-וולט באפיק ההארקה ובכל המכשירים המחוברים אליו (כולל החוט הנייטרלי של הרשת). ברור שבנקודה מרוחקת מהבית, פוטנציאל האדמה יישאר אפסי, וכל ה-400 קילו וולט בסופו של דבר מופעל על החוט הנייטרלי של הרשת, ומפיל את הנתיכים. זהו ההפסד הקטן ביותר ממכת ברק ישירה.

דוגמה שנייה. תעלת גל מתכתית מותקנת על תורן עצמאי ומוארק היטב עם התנגדות הארקה של 2 אוהם. כבל הירידה עובר לאורך התורן ולאחר מכן לאורך הקרקע עד למתחם תחנת הרדיו. לחדר יש הארקה משלו באיכות גבוהה. במהלך פגיעת ברק עם שיא זרם של 200 אלף אמפר, פוטנציאל ההארקה בבסיס התורן יהיה 400 קילו וולט ויקטן לצידי התורן, וייצור מה שנקרא "משפך מתח". פוטנציאל הקרקע סביב הבניין יהיה פחות מאשר בבסיס התורן. נניח שהוא הופך ל-100 קילו וולט. וה-100 קילו וולט האלה יעשו את אותו הדבר כפי שתואר בדוגמה הראשונה, אבל זה לא יפסיק שם. הפוטנציאל של צמת כבל האנטנה יהיה 400 קילו וולט, ופוטנציאל ההארקה במתחם תחנת הרדיו יהיה 100 קילו וולט בלבד. נראה שהפרש של 300 קילו-וולט מוחל על הכבל. בשל החתך הקטן שלו, השזירה שלו לא תוכל להעביר זרם השוואה גדול, והכבל ישרף. יהיה לך מזל אם זה כל מה שיש בזה; אם לא, גם מקלט המשדר ייפגע. גם אם הכבל (כפי שהוא אמור להיות בזמן סופת רעמים) מנותק לחלוטין, אבל שוכב לא מאוד מחפצים מוארקים בחדר, ה-300 קילו וולט הזה מסוגל לנעוץ כמה עשרות סנטימטרים של אוויר עם פריקת קשת. לכן כל הכבלים המגיעים מהאנטנה חייבים להיות מנותקים לחלוטין בזמן סופת רעמים ולהרחיק אותם מספיק.

יש לזכור שאזור ההגנה של מכת ברק (שאין בו חשש לפגיעת ברק ישירה) הוא קונוס עם קודקוד בקצה הברק ורדיוס בקרקע של כ-3/ 4 מגובה מטה הברקים.

איך למנוע הרס? יש להבין ששלושת הסיבות שפורטו בסעיף הקודם סבירות באותה מידה.

פוטנציאל סטטי הוא משהו שכולם יתקלו בו פעמים רבות. ולא רק בזמן סופת רעמים.

כמעט כולם גם יצטרכו לחוות זרמים המושרים מפגיעת ברק סמוכה בממוצע אחת לכמה שנים.

הגורל עשוי להציל אותך ממכת ברק ישירה, אבל עדיף לא לקוות למקרה, אלא לחשוב על אפשרות כזו מראש. זה יהיה יותר זול!

אז עדיף להתחיל להילחם בפוטנציאל סטטי בשלב תכנון האנטנה. כמעט תמיד ניתן לבחור עיצוב סגור לחלוטין לאדמה באמצעות זרם ישר - דיפולי לולאה על חוצה מוארקת, לולאה GP, אנטנות עם התאמת גמא ואומגה, אנטנה J וכו'. אם האנטנה אינה מקוצרת לאדמה, אז המצב משתפר משמעותית על ידי אחד (עבור אנטנה לא מאוזנת) ושני (עבור סימטרי) נגד שני וואט 100 קוט"ש המחוברים בין יריעת האנטנה לתורן המוארק (או הצמה של הכבל הקואקסיאלי). נגדים אלו יוצרים מעגל להסרת סטטי המצטבר באיטיות ובאופן משמעותי, עד כמה עשרות וולט (תלוי בגובה ובפוטנציאל של ענן הרעם), מפחיתים את עליות המתח בכניסת המקלט במהלך פריקות. אבל רק לפריקות שהנתיב שלהן מוסר משמעותית מהאנטנה.

במקרה של פריקות סטטיות חזקות, זה הגיוני לצרף מעצרים תוצרת בית ללוחות האנטנה - ברגים M5-M8 מושחזים בקצוות. נקודת הברגים צריכה להיות 1...1,5 מ"מ (ניתן לכוונון על ידי סיבוב הברגים) לצלחת המוארקת.

כדי למנוע את התרחשותם של זרמים מושרים, יש להימנע מאוטובוסי הארקה בצורת טבעת; יש לחבר את כל המכשירים בתצורת כוכב להארקה משותפת אחת. נתח בזהירות את מערכת החיווט שלך על נוכחותם של מעגלים סגורים עם שטח גדול וחסל אותם. הסכנה כאן היא לא כל כך עבור המעגל הסגור עצמו, אלא עבור המכשירים המחוברים אליו. באנטנות לולאה מושרים מתחים משמעותיים מאוד, כדי להסיר את פערי הניצוץ שיש להתקין בנקודת החשמל, עם הפער המינימלי האפשרי (1 ... 2 מ"מ) - אין די בנגד.

אם אפשר, עדיף להניח את כבל האנטנה בצינור מתכת או לקבור אותו באדמה.

כדי להגן מפני פגיעות ברק ישירות, יש לפתור שתי בעיות שונות. הראשון הוא ליצור מטה ברק איכותי עם הארקה טובה. מוט הברק עצמו וחוט ההארקה שלו חייבים להיות עשויים מחומר בחתך רוחב של 50 מ"מ לפחות וללא עיקולים חדים. זה מגביר את השראות, ועבור דופק כה קצר ובעל אנרגיה כמו מכת ברק, אפילו כמות קטנה של השראות תציג התנגדות מוגברת.

תגובה אינדוקטיבית בסדר גודל של כמה אוהם בזרמים הנמדדים באלפי אמפר תיצור מתח גדול במיוחד.

הבעיה השנייה מתעוררת מכיוון שבפועל, חובב רדיו נדיר לא יתפתה להשתמש בתורן לברק כדי למקם את האנטנות שלו (למעשה, מתי יהיה אותו ברק, אבל כאן התורן הגבוה בטל!). ומשימה זו מורכבת להבטיח שזרם פריקת הברקים עובר בעיקר דרך התורן המוארק ובמינימום דרך הכבל שמזין את האנטנה לתוך הציוד, כלומר, יש צורך לסלול נתיב לזרם הברק לתוך האדמה עם הרבה פחות התנגדות מאשר דרך הכבל.

לשם כך, רצוי מאוד שראש התורן יהיה גבוה ב-1...1,5 מטר מהאנטנה. ניתן להאריך את התורן בעזרת חתיכת צינור מתכת או מוט עבה (חוט), שיפנה את רוב החשמל האטמוספרי ישירות לתורן עם הארקת הגנת ברקים החובה שלו.

האנטנה עצמה חייבת להיות מקורקעת היטב לתורן. אם לא ניתן לעשות זאת בשל תכונות העיצוב שלו, יש להתקין פערי ניצוצות.

בצע מספר סיבובים של כבל החשמל של האנטנה ממש מתחת לנקודת החשמל של האנטנה. אותו חלק מהזרם שעדיין הולך "לעוף" לתוך הכבל יפגוש את ההתנגדות האינדוקטיבית של המשנק הקואקסיאלי, שהיא משמעותית לפולס קצר ותיצור מפל מתח לרוחבו. מתח זה יפרוץ את הרווח של המעצרים, והקשת שנוצרת תיצור נתיב דליפה לזרם לקרקע דרך התורן עם פחות מכשולים מאשר דרך הכבל. הארקה של התורן חייבת להיות מחוברת באמצעות חוט נפרד בחתך גדול (לפחות 50 מ"מ) להארקה של הבית כדי להשוות את פוטנציאל ההארקה במהלך מכת ברק.

כל האמצעים לעיל אינם מבטלים לחלוטין את נחשולי המתח בציוד, אך הם מאפשרים לצמצם אותם לערכים מקובלים, לא הרסניים.

עם זאת, רצוי לנקוט באמצעי הגנה נוספים בציוד עצמו - רצוי להתקין נגד עם ערך נומינלי של 100...200 קילו אוהם בכניסת המקלט. במחבר חיבור האנטנה יש פער ניצוץ עם מתח הצתה מינימלי (כל עוד הוא לא מופעל על ידי האות של המשדר שלו). אם יש יחידת בקרה או מסנן נמוך העשוי על פי מעגל P, תפקיד זה מבוצע בהצלחה על ידי יחידת בקרת הפלט עם פער אוויר (מינימום אפשרי!). מערכות בקרה בצורת T הממוקמות ביציאה של רוב המקלטים התעשייתיים אינן מתאימות במצב זה - ניצוץ הפריקה "עף" דרכם, ישירות ליציאה של המשדר.

במעגלים של חוטים (כבלים) לשליטה בתיבות הילוכים ומתגים המגיעים מהאנטנה, יש צורך להתקין וריסטורים, או יותר טוב, מעצרים.

ולבסוף, יש לזכור שכאשר מתקרבת סופת רעמים, יש צורך לנתק לחלוטין את כל כבלי האנטנה מהציוד, ואת האחרון מהרשת!

מחבר: I.Goncharenko

ראה מאמרים אחרים סעיף אנטנות. תֵאוֹרִיָה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מכשירי MOSFET חדשים 22.03.2004

FAIRCHILD SEMICONDUCTOR פרסמה MOSFETs FDD044AN03L / FDU044AN03L ו-FDD068AN03L / FDU068AN03L עבור מתחים של עד 30 וולט במיוחד עבור יישומי רכב.

לראשון מסוגים אלה יש התנגדות קדימה של 3,9 mΩ בלבד.

עוד חדשות מעניינות:

▪ שבב המשלב USB Type-C ו-PD 2.0

▪ מצא את החור השחור הכי קרוב אלינו

▪ LG מפסיקה את הייצור של טלוויזיות פלזמה

▪ התחיל בייצור סדרתי של זיכרון פאזה

▪ Optoma UHZ50 מקרן לייזר חכם 4K UHD

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע באתר החשמלאי. PUE. בחירת מאמרים

▪ מאמר מאת בלטסר גרסיאן. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר כיצד מקוקים יכולים להזיז חפצים בשיתוף פעולה עם המוח שלהם? תשובה מפורטת

▪ מאמר Pamukkale. נס טבע

▪ מאמר ניסוחים של זרעי פשתן של קזינו. מתכונים וטיפים פשוטים

▪ מאמר טעינה אוטומטית של סוללת הגיבוי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר