雷暴、静电和天线。方案、说明

雷暴、静电和天线。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

业余无线电文献中不时讨论雷暴活动期间天线和与其连接的设备的安全操作问题。然而，在创建业余无线电台时，短波和超短波无线电运营商最后才注意到这些问题，显然是希望俄罗斯著名的“也许它会延续下去”。但这从根本上来说是错误的，因为……

据统计，在中欧地区，平均每年每平方公里会发生100至XNUMX次雷击。换句话说，你基本上可以确定每隔几年就会在你的天线周围XNUMXm范围内发生一次雷击（在南方和山区，这个概率比在北方和平原地区要高）。如果是这样，提前做好准备比事后计算损耗要合理得多——在晶体管收发器中，不仅接收器的输入电路，而且发送器的输出晶体管通常也会“飞出”。

业余设备携带雷暴有哪些危险？

1. 静电势缓慢累积，并随着远离天线（几百米或更远）的放电而突然变化。

如果天线或其一半与地直流隔离（例如，GP 或对称偶极子），则在雷暴之前和雷暴期间，其上可能会积聚高静电电势。

让我们考虑这样一个例子。在两公里的高度处，悬挂着一个电位为 2 MB（兆伏！）的雷雨云，在这种情况下，靠近地面的电位为零。该巨型电容器的静电场强度为 1 kV/m。即，在与地面隔离的天线上，例如偶极子或LW，悬挂在10m的高度上，将出现大约10kV的静电势。

当它向下流动时，它会在接收器中产生裂纹和沙沙声。当云被放电（到另一云或远离所考虑的天线的地面）时，云的电势以及因此天线的电势将突然减小到几乎为零。天线上形成的幅度为 10 kV 的脉冲足以禁用收发器。

2. 如果雷电放电发生在离您家不远的地方（有条件的是几十米），那么就会出现新的危险，不仅与天线有关，还与供电网络和接地电路有关。除了场强的急剧变化以及所有附近导体电势的相关变化之外，还会出现感应电流。电离闪电通道中的放电电流在前 1...10 µs 内达到 20...500 千安培，然后在 200...1000 µs 内降至零。这些巨大的电流会在所有附近的电线中感应出次级电压。就形成了类似变压器的东西，初级绕组就是避雷通道和避雷针，次级绕组就是周围的电线。该变压器的传输系数取决于与电线的距离，原则上非常小。但即使传输比为 0,001，周围电线的闭环（例如接地环路）中的电流脉冲也可能达到数百安培，并损坏连接到这些环路的设备。如果电路不闭合且其两端之间的间隙很小，则电路中感应的电压可达数十千伏，可以击穿它。

一个例子是全金属伽马匹配波通道安装在接地良好的桅杆上，并由从桅杆以一定角度延伸的电缆供电。在广播电台机房中，电缆连接到没有额外接地的收发器。乍一看，似乎没有必要——桅杆可靠接地，天线是全金属的，通过电缆护套提供良好的接地。但是......在开放的“地杆电缆收发器”电路中发生近距离雷击时，会产生感应电压，该电压将在电路断路部分中寻找出口 - 在收发器和最近的“地面”之间。结果，要么通过 220 V 供电网络发生接地故障，要么在最近的“地面”（例如加热管）上发生电弧。很明显，无论是哪种选择都不会为收发器带来任何好处。

3. 最后，最罕见但也是最严重的情况是直接雷击天线或安装天线的避雷针杆。首先，我们必须有一个避雷针（即雷电流到地面的路径）。如果没有它，数十万安培的放电电流将沿着他们认为最短的路径流向地球。如果您的分接电缆和设备在此路径上相遇，那么它们将所剩无几。

让我们考虑两个例子。

第一个例子。避雷针制成单独的结构，并用粗电线连接到房屋的公共接地，天线的位置比避雷针低得多。让我们看看闪电击中时会发生什么。假设避雷针的接地电阻为2欧姆（这是一个非常好的接地）。当发生峰值电流为200万安培（平均值）的雷击时，接地母线以及与其连接的所有设备（包括网络的中性线）上将出现约400kV的电位。显然，在远离家乡的地方，地电位将保持为零，所有 400 kV 电压将施加到网络的中性线上，从而熔断保险丝。这是直接雷击中损失最小的。

第二个例子。在一根独立、接地良好、接地电阻为2欧姆的桅杆上，有一个全金属波道。引入电缆沿着桅杆延伸，然后穿过地面到达广播电台。房间有自己的优质接地。当峰值电流为200万安培的雷击时，桅杆底部的接地电位将达到400kV，并随着远离桅杆而降低，形成所谓的“电压漏斗”。建筑物周围的接地电位将小于桅杆底部的接地电位。假设它变为 100 kV。并且，这些100kV将进行与第一示例中描述的相同的操作，但是情况不限于此。天线电缆编织层的电位为400 kV，而电台机房的接地电位仅为100 kV。对电缆施加 300 kV 的电压差。其编织层由于其横截面较小，无法通过较大的均衡电流，从而会烧毁电缆。如果一切仅限于此就好了，否则收发器也会损坏。即使电缆（雷雨期间应如此）完全断开，但距离房间内的接地物体不是很远，这些 300 kV 的电压也能够通过电弧放电刺穿数十厘米的空气。这就是为什么在雷暴期间必须完全断开来自天线的所有电缆并将其移到足够远的地方。

应该记住的是，避雷针的保护区域（在这个区域中你不能害怕直接雷击）是一个圆锥体，顶点在避雷针的末端，靠近地面的半径约为3 /4 避雷针高度。

如何防止破坏？应该清楚的是，上一节中概述的三个原因同样可能。

静电势是每个人都会多次遇到的东西。不仅仅是在雷暴期间。

几乎每个人平均每隔几年就会经历一次附近雷击产生的感应电流。

也许命运会拯救你免遭直接雷击，但最好不要依赖机会，而是提前考虑这种可能性。会更便宜！

因此，最好在天线设计阶段就开始对抗静电势。几乎总是可以选择完全接地的设计 - 接地导线上的环路偶极子、环路 GP、具有伽马和欧米伽匹配的天线、J 天线等。如果天线未接地，然后显着改善连接在天线片和接地桅杆（或同轴电缆编织层）之间的一个（对于不平衡天线）和两个（对于对称）100 kOhm XNUMX瓦电阻器的情况。这些电阻器创建了一个电路，用于消除缓慢积累的静电，并显着地减少放电期间高达几十伏（取决于雷云的高度和电势）的电压浪涌。但仅适用于放电，其路径已从天线显着移除。

由于存在强烈的静电放电，因此将自制避雷器连接到天线片上是有意义的 - M5-M8 螺栓的端部锋利。螺栓尖端必须与接地板配合 1...1,5 毫米（可通过旋转螺栓进行调节）。

为防止产生感应电流，应避免将接地母线制成环形，所有设备应以星形形式连接到一个公共地。仔细分析您的布线经济性，是否存在大面积的闭合电路，并将其消除。这里的危险并不是针对闭合电路本身，而是针对与其连接的设备。环形天线中会感应出非常大的电压，为了消除这些电压，应在电源点安装火花隙，间隙尽可能小（1 ... 2 mm） - 此处的电阻是不够的。

如果可能的话，最好将天线减速电缆敷设在金属管内或埋在地下。

为了防止直接雷击，必须解决两个不同的任务。首先是制作优质的避雷针，接地良好。避雷针本身及其接地线必须由横截面至少为 50 mm2 的材料制成，并且不得有急弯。这会增加电感，对于像闪电一样短而高的脉冲，即使少量的电感也会导致电阻增加。

在测量数千安培的电流时，几欧姆量级的感抗将释放极大的电压。

出现第二个问题是因为，在实践中，很少有无线电爱好者不会尝试使用避雷针桅杆来放置他的天线（事实上，什么时候会有闪电，而这里的高桅杆是闲置的！）。这项任务是确保雷电放电电流大部分流过接地桅杆，最少流过为设备提供天线的电缆，即需要为雷电流到地铺一条比通过接地电阻小得多的路径。电缆。

为此，桅杆顶部最好比天线高 1 ... 1,5 米。桅杆可以用一根金属管或一根粗棒（电线）延伸，将大部分大气电流直接转移到桅杆上，并强制防雷接地。

天线本身必须正确接地到桅杆。如果由于其设计特点而无法做到这一点，则应安装火花隙。

将天线电源线在天线馈电点下方绕几圈。仍将“飞”入电缆的那部分电流将遇到同轴扼流圈的电感电阻（这对于短脉冲来说相当大），并在其两端产生电压降。该电压将击穿避雷器的间隙，产生的电弧将为电流通过桅杆到地创建一条泄漏路径，其阻力比通过电缆的阻力要小。桅杆的接地必须通过一根大横截面（至少 50 mm2）的单独电线连接到房屋的接地，以便在雷击时均衡接地电位。

所有上述措施并不能完全消除设备上的电压浪涌，但可以将其降低到可接受的、非破坏性的值。

尽管如此，还是希望在设备本身中采取额外的保护措施 - 最好在接收器输入端安装标称值为 100 ... 200 kOhm 的电阻器。在天线连接器上有一个具有最小点火电压的火花隙（如果它不能通过其自身发射器的信号工作）。在存在根据 P 环方案制作的 SU 或 LPF 的情况下，该角色由具有空气（尽可能最小！）间隙的输出 KPI 成功执行。在这种情况下，大多数工业收发器的输出处的 T 形 SU 是不合适的 - 放电火花“飞”过它们，直接到达发射器输出。

在用于控制来自天线的齿轮箱和开关的电线（电缆）电路中，需要安装压敏电阻，或者更好的是避雷器。

最后，应该记住，当雷暴来临时，有必要完全断开所有天线电缆与设备的连接，以及设备与网络的连接！

作者：I.Goncharenko

查看其他文章 部分天线。理论.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

温啤酒的酒精含量 07.05.2024

啤酒作为最常见的酒精饮料之一，有其独特的味道，会根据饮用温度的不同而发生变化。国际科学家团队的一项新研究发现，啤酒温度对酒精味觉有显着影响。由材料科学家雷江领导的这项研究发现，在不同温度下，乙醇和水分子形成不同类型的簇，从而影响酒精味道的感知。在低温下，会形成更多的金字塔状簇，从而降低“乙醇”味道的刺激性，使饮料的酒精味更淡。相反，随着温度升高，簇变得更加链状，导致酒精味更明显。这解释了为什么某些酒精饮料（例如白酒）的味道会根据温度而变化。获得的数据为饮料制造商开辟了新的前景， ... >>

赌博成瘾的主要危险因素 07.05.2024

电脑游戏正在成为青少年中越来越流行的娱乐形式，但游戏成瘾的相关风险仍然是一个重大问题。美国科学家进行了一项研究，以确定导致这种成瘾的主要因素，并提供预防建议。在六年的时间里，我们对 385 名青少年进行了跟踪调查，以找出哪些因素可能导致他们陷入赌博成瘾。结果显示，90%的研究参与者没有上瘾的风险，而10%的人成为赌博成瘾者。事实证明，赌博成瘾发作的关键因素是亲社会行为水平低。亲社会行为水平较低的青少年对他人的帮助和支持不感兴趣，这可能会导致他们与现实世界失去联系，并加深对电脑游戏提供的虚拟现实的依赖。根据这些结果，科学家们 ... >>

交通噪音会延迟雏鸡的生长 06.05.2024

现代城市中我们周围的声音变得越来越刺耳。然而，很少有人思考这种噪音如何影响动物世界，尤其是像尚未从蛋中孵出的小鸡这样娇嫩的动物。最近的研究揭示了这个问题，表明它们的发展和生存会产生严重后果。科学家发现，斑马小菜斑幼鸟暴露在交通噪音中会严重影响其发育。实验表明，噪音污染会显着延迟它们的孵化，而那些孵化出来的雏鸟则面临着许多健康问题。研究人员还发现，噪音污染的负面影响也延伸到了成年鸟类身上。繁殖机会减少和繁殖力下降表明交通噪音对野生动物产生长期影响。研究结果凸显了需要 ... >>

来自档案馆的随机新闻

有一件被盗的艺术杰作 19.04.2007

弗劳恩霍夫生产系统和技术设计研究所的德国科学家的发展将有助于抓获被盗的艺术品。

今天有令人印象深刻的被盗杰作数据库。然而，准备拍卖的检查员很难在成千上万的同类物品中寻找一件物品。现在工作会更轻松。用手机摄像头拍摄照片或雕塑并将其图像发送到数据存储就足够了。

“我们的程序通过轮廓和颜色识别两张图像中的相似形状。同时，照片质量差，例如闪光痕迹或亮度增加，不会将其从路径中剔除，”负责人 Bertram Nicolai 博士说的工作。

其他有趣的新闻：

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 在她的每一个灌木丛下，桌子和房子都准备好了。流行表达

▪ 文章眼睛是由什么制成的？详细解答

▪ 文章处理设施的运营。劳动保护标准说明

▪ 文章 PSU 风扇速度控制器。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章带充电器功能的低功耗实验室电源，220/1,25…14 伏 150…400 mA。无线电电子电气工程百科全书

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论