Question:
Comment puis-je protéger l'équipement contre un coup de foudre?
berry120
2013-10-23 01:22:10 UTC
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Beaucoup d'antennes (presque par conception) seraient plutôt de bons attracteurs de foudre. Quelles mesures dois-je prendre sur le terrain pour protéger mon équipement contre un coup de foudre?

Je présume déjà une évidence (comme ne pas opérer dans une tempête), mais y en a-t-il d'autres étapes à suivre?

Dans l'état actuel des choses, cette question est trop large. Que voulez-vous sauvegarder? Contre quels types de circonstances essayez-vous de vous protéger? Votre équipement est-il votre principale exigence ou vous souciez-vous davantage des autres installations?
Si la foudre frappe à proximité, l'EMP peut encore endommager l'équipement sensible. Antenne au sol, débranchez-la des barrettes d'alimentation, court-circuitez tous les ports / prises d'entrée / sortie, enfermez-la dans une cage de Faraday si vous devenez fanatique.
@Optionparty La plupart des dommages causés par les impacts à proximité proviennent de forts gradients de tension au-dessus du sol ou entre le sol et des objets proches, provoquant des arcs électriques, provoquant la mise à la terre efficace des objets proches du sol. Vous n'avez pas besoin d'une cage de Faraday entière pour vous protéger contre cela; juste un anneau de large sangle de cuivre autour d'un bâtiment fera l'affaire, formant une sorte de cage de Faraday bidimensionnelle. Les stations de diffusion commerciales font exactement cela, et c'est en partie pourquoi elles peuvent rester en ondes malgré plusieurs grèves par an et ne jamais déconnecter les antennes.
Une référence supplémentaire sur la construction de systèmes de mise à la terre d'antenne en tenant compte des normes NEC: http://www.reeve.com/Documents/Articles%20Papers/AntennaSystemGroundingRequirements_Reeve.pdf
Cinq réponses:
#1
+16
Phil Frost - W8II
2014-02-27 07:42:45 UTC
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Il y a beaucoup à dire sur la protection contre la foudre, mais cela revient généralement à faire toutes ces choses:

  1. établir de bonnes connexions à faible impédance pour Terre
  2. reliez toutes les connexions de terre ensemble avec un chemin à faible impédance
  3. n’ont qu’un unique point d’entrée pour les équipements protégés

Un vrai problème quand on parle de protection contre la foudre est que les gens ne prendront en compte que certaines de ces choses, et le résultat est parfois pire que de ne rien faire.

établir de bonnes connexions à faible impédance avec la Terre

À peu près tout le monde comprend celui-ci. Vous voulez de longues tiges dans le sol, au moins 8 pieds. Plusieurs tiges, si vous le pouvez, à peu près aussi éloignées que profondes. Les courants de foudre provenant d'un gros coup direct peuvent dépasser 100 000 ampères, vous avez donc besoin de conducteurs gras pour qu'ils ne soient pas vaporisés par le courant. L'éclairage est également une impulsion extrêmement rapide, ce qui signifie qu'il contient beaucoup d'énergie haute fréquence, et vous devriez y penser comme un courant RF. Un cerclage large est meilleur que les conducteurs ronds ( effet peau) et vous devez rendre le chemin de votre conducteur aussi droit et court que possible pour minimiser la résistance et l'inductance.

reliez toutes les connexions de terre avec un chemin à faible impédance

Celui-ci est souvent négligé. Le courant d'une grève est si énorme qu'il n'ira pas simplement dans la tige de mise à la terre la plus proche. La Terre elle-même n'est pas un conducteur à faible impédance, donc même lorsque la foudre frappe un point dans un champ vide, des gradients de tension importants peuvent être observés à des distances importantes du point de frappe.

W8JI en a un excellent exemple, où un arbre a été heurté, et à environ 6 mètres de là, s'est reculé hors du sol pour traverser une antenne de boisson.

Par conséquent, si vous avez plusieurs connexions à la Terre, ou même des choses proches de la Terre, les courants de foudre trouveront un chemin vers ces points, même si cela signifie passer à travers l'équipement de votre station, les arcs électriques à travers les conduites d'eau, les conduits de CVC ou même à travers le bois ou le béton de votre maison, qui ne sont pas de bons isolants. La liaison de toutes les terres avec un fil lourd donne au courant un endroit intentionnel où aller.

La plupart des codes du bâtiment et de prévention des incendies exigent que toutes les terres soient reliées avec un fil ou une sangle très épais, pour pour cette raison.

n'ont qu'un point d'entrée unique pour les équipements protégés

Peut-être le point le plus négligé de tous. S'il y a plusieurs points d'entrée, cela signifie que le courant de foudre peut entrer à un point et sortir à un autre. Comme discuté au point précédent, les courants de foudre sont si énormes qu'ils font des gradients de tension importants presque partout, y compris entre les deux points d'entrée de votre station. Là où il y a des gradients de tension, il y a des courants, et là où il y a des courants, les choses se cassent.

Une situation très courante dans les stations amateurs est d'avoir une tige de mise à la terre au mât ou à la tour, où la ligne d'alimentation entre dans le cabane, ou les deux. W8JI fournit un excellent schéma d'un système de mise à la terre médiocre :

poor station ground configuration

(je recommande vivement de lire le reste des informations sur la foudre et la mise à la terre de W8JI. De nombreux schémas, images et bons conseils. À ce sujet: Systèmes au sol, Disposition du sol de la maison et Mise à la terre du deuxième étage.)

Lorsque la foudre frappe les lignes électriques, une partie de ce courant ira à la terre par le (s) sol (s) supplémentaire (s) à l'entrée de la tour ou de la cabane. Après avoir traversé votre équipement et l'avoir fait frire, bien sûr. Les grèves sur la tour causent le même problème, dans l'autre sens. Il s’agit d’une situation où une tentative naïve de protection a aggravé les choses, en garantissant quasiment les dommages matériels lors d’une grève. Même une grève à proximité peut introduire une tension suffisante entre les terres pour cuire votre équipement.

Pire encore, dans certaines configurations, la déconnexion de la ligne d'alimentation laisse cette terre supplémentaire (B) toujours connectée, violant la «sagesse» populaire que la déconnexion de la ligne d'alimentation en cas de tempête protège votre équipement!


Alors que pouvez-vous faire?

l'approche idéale

Mettez à la terre la base de votre tour ou mât avec un grand champ de radiales et beaucoup de piquets de terre, espacés sur une large zone, liés entre eux par une large bande de cuivre. Liez les boucliers de toutes les lignes d'alimentation coaxiales à cela. Si la foudre frappe le mât, cela fournira une terre à faible impédance pour absorber une grande partie du courant. Il peut également être utile de réduire les pertes au sol si vous souhaitez utiliser le mât comme radiateur.

Inspectez le sol où votre service électrique, CATV et téléphonique pénètre dans le bâtiment et assurez-vous qu'il est en bon état et impédance suffisamment faible. Rappelez-vous que la foudre peut également frapper les lignes électriques. Encore une fois, vous voulez que ce soit une terre à faible impédance afin qu'elle prenne une bonne partie du courant de frappe, diminuant la charge sur les autres composants.

Entourez toute votre maison d'une large bande de cuivre, avec une masse lourde tige tous les huit pieds environ. Le bracelet en cuivre met efficacement toutes les tiges de terre en parallèle, abaissant l'impédance de terre. L'anneau autour de la maison agit également comme une sorte de cage de Faraday bidimensionnelle, réduisant la différence de potentiel électrique entre deux points au sol dans l'anneau.

Reliez les systèmes de tour et de mise à la terre de la maison avec une large bande de cuivre, de sorte que tout courant causé par une tension entre eux favorise cette sangle sur vos lignes d'alimentation. Assurez-vous que toutes les mises à la terre (électriques, télécoms, etc.) font également partie de ce système de mise à la terre. Cela est souvent exigé par les codes de prévention des incendies car cela réduit les risques d'arc électrique entre ces deux systèmes de mise à la terre, ce qui peut être particulièrement probable s'il y a un bon conducteur qui passe la plupart du temps mais pas tout à fait entre les terres, par exemple. une ligne d'alimentation déconnectée.

Tous les câbles qui pénètrent dans votre cabane, y compris le câblage secteur, les lignes de commande de la tour pour les rotateurs et autres, les câbles Ethernet pour un réseau domestique, tout , entre dans la cabane par une grosse et grosse plaque de cuivre reliée par une connexion large, courte et droite au sol qui fait le tour de la maison. Chacun de ces câbles passe par des dispositifs de protection tels que des tubes à décharge ou des MOV. Les conducteurs qui doivent être mis à la terre (blindages de ligne d'alimentation, terre de sécurité CA, etc.) sont boulonnés directement sur le panneau de mise à la terre. En créant un tel point d'entrée unique, vous vous assurez que tous les équipements protégés restent au même potentiel électrique.

Avec une telle configuration, vous pouvez en toute confiance laisser vos lignes d'alimentation connectées dans une tempête et survivre aux frappes directes aux antennes. En fait, votre maison est probablement moins susceptible d’être endommagée par l’éclairage que la construction résidentielle ordinaire. Une frappe directe peut endommager les composants extérieurs, brûler l'isolant ou faire fondre des fils de faible épaisseur, mais l'équipement à l'intérieur est assez sûr.

approche plus modeste

La plupart des gens ne voudront pas investir du temps ou de l'argent pour installer un système de protection aussi vaste. Si vous n'avez pas de haute tour ou si vous vivez dans une zone où la foudre n'est pas fréquente, il peut être difficile de justifier de telles dépenses.

Dans ce cas, il vaut mieux réfléchir à ce que vous ne devriez pas faire. Ne créez pas de terrain supplémentaire. Il est préférable de traiter les courants en mode commun avec des baluns et une conception d'antenne appropriée. Si vous devez avoir une masse (telle qu'une verticale installée au niveau du sol), considérez la partie masse de l'antenne, pas la station, et assurez-vous de la déconnecter en cas de tempête.

#2
+6
Kenneth Larsen
2013-10-23 02:23:33 UTC
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Le magazine QST a publié un article complet en trois parties en 2002 sur l'éclairage: Protection contre la foudre pour la station de radio amateur . Ils sont republiés par l'ARRL.

Le de protéger votre équipement radio est de le déconnecter de l'alimentation, de l'antenne, de votre ordinateur et même du sol. Et même cela n'est pas une garantie - il y a quelque temps, j'ai eu un énorme éclair dans mon jardin. J'avais trois émetteurs-récepteurs; une plate-forme était toujours connectée à mon ordinateur et l'ordinateur et la plate-forme fumaient. Les deux autres plates-formes ont également été frites malgré leur déconnexion de l'alimentation et de l'antenne. Ma présomption est que le champ électromagnétique de la foudre était suffisamment puissant pour détruire les composants des plates-formes.

C'est un problème, mais déconnectez vos plates-formes de l'alimentation, de l'antenne et de l'ordinateur.

Il convient de souligner que pour que cette solution fonctionne, * chaque * câble doit être déconnecté. Ligne d'alimentation, alimentation, Ethernet, toutes les "terres RF", etc. * Tout *. Très probablement, votre plate-forme a été grillée par le courant de la grève, si elle a heurté l'antenne, se déplaçant le long de la ligne d'alimentation, jusqu'au châssis de votre radio, à travers la terre du câble d'interface de votre PC, à l'ordinateur, à la terre du service électrique.
#3
+5
Joseph
2013-10-23 01:35:11 UTC
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De nombreuses entreprises fabriquent des parafoudres. installez le câble coaxial vers votre radio et détournez la grève vers la terre.

REMARQUE: IL N'Y A AUCUN MOYEN SÛR DE PROTÉGER VOTRE RADIO SAUF DE LA DÉCONNECTER DE LA PUISSANCE ET DE L'ANTENNE.

Recherchez polyphaser, ils sont bien respectés, MFJ propose également des options à moindre coût.

Quelles sont les options autres que la simple déconnexion? Il me semble qu'aucun appareil ne mettra suffisamment d'espace entre la radio et l'antenne pour éviter qu'une surtension significative ne se produise dans l'espace (d'autant plus que la foudre forme un arc des nuages ​​vers le sol / arbre / tour / etc.). La déconnexion crée-t-elle simplement un chemin de résistance plus élevé qui encourage la foudre à trouver un autre chemin vers la terre? Les appareils fabriqués fournissent-ils suffisamment cela?
Il s'agit d'une simplification excessive au point de devenir inutile. Le simple fait d'installer un parafoudre dans la ligne d'alimentation ne fera probablement que peu ou pas du tout en termes de protection. VOTRE CAVEAT TRÈS FORT EST ÉGALEMENT FAUX. Pensez-vous que les stations de radiodiffusion commerciales détachent leurs antennes à chaque tempête? Je crois que non. Pourtant, ils restent tous en ondes, d'une manière ou d'une autre, même s'ils se trouvent dans le pire endroit possible du point de vue de l'exposition à la foudre.
#4
+3
VU2NHW
2013-10-23 01:36:43 UTC
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Un tube à décharge servirait à protéger votre plate-forme contre une collision rapprochée. En dehors de cela, assurez-vous d'avoir un terrain décent pour votre cabane.

Cela dit, ce n'est probablement pas une bonne idée d'opérer par gros temps. À moins que cela ne soit absolument nécessaire pour continuer l'opération, j'irais QRT et déconnecterais le câble coaxial du rig.

L'ajout d'un tube à décharge ne fera que peu ou rien pour protéger l'équipement. Ajouter un terrain décent, en fonction de la façon dont cela est fait, pourrait aggraver les choses. La «solution» la plus courante consiste à mettre à la terre la ligne d'alimentation et / ou le mât d'antenne, ce qui crée deux masses: la masse du mât et la masse du service électrique. Un coup sur l'antenne ou les lignes électriques provoquera des courants élevés entre ces deux terres, * à travers * votre équipement, cassant des choses.
#5
+3
user2104506
2017-04-09 03:23:08 UTC
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Ce que vous devez faire est de suivre les exigences du National Electrical Code (en supposant les États-Unis).
Cet article le couvre bien.

(ps. Échec de se conformer à NEC 810 est la première raison pour laquelle les opérateurs de radio amateur aux États-Unis se voient refuser des réclamations d'assurance incendie et pourquoi ils doivent souscrire à la petite police d'assurance stupide d'ARRL. Si vous suivez NEC 810 et obtenez des permis pour votre travail, votre compagnie d'assurance a gagné. t essayez de refuser votre demande d'incendie)



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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