Ziemia wraz z atmosferą stanowią olbrzymi kondensator. Podczas normalnych niezakłóconych warunków atmosferycznych powierzchnia naszej planety ma potencjał (-) ujemny natomiast dolne obszary jonosfery naładowane są (+) dodatnio. Różnice te są w atmosferze utrzymywane przez między innymi promieniowanie słoneczne, obrót ziemi wokół osi jak też dzięki polu elektromagnetycznemu ziemi. Ten kondensator jest stale doładowywany w związku z tym bardzo często następują jego przebicia objawiające się piorunami i burzami.
Rys.1
Na obszarze całej kuli ziemskiej występuje jednocześnie średnio 2000 burz.
Aby uświadomić sobie jak często występują wyładowania
należy tu powiedzieć, że w ciągu jednej sekundy występuje średnio 100
wyładowań. W Europie środkowej występuje średnio w ciągu roku 1-5 wyładowań na kilometr kwadratowy. Częstotliwość wyładowań jest większa na południu i w górach mniejsza na północy. Fronty burzowe jak również burze termiczne powodują wzmocnienie jonizacji powietrza. Wyładowania atmosferyczne powstają po przekroczeniu granicy około 300 kV/m.
Rys. 2
Często występują wyładowania pomiędzy chmurami - mniej niebezpieczne ale zawsze groźne. Wartości wyładowań mogą sięgnąć nawet do 20 - 500 kA w czasie pojedynczych mikrosekund. Wyładowania atmosferyczne tworzą kanały przewodzące w których następuje
wysoka temperatura i zagęszczenie ładunków czyli plazmę.
Zdarza się często, że w krótkim odstępie czasowym rzędu 10 - 100 ms następuje w danym kanale kilka lub kilkanaście wyładowań.
Zagrożenie burzowe dla naszych urządzeń jest więc duże. Nawet wyładowania pomiędzy chmurami mogą uszkodzić nasze urządzenia.
Można to łatwo obliczyć gdy założymy, że potencjał średniej chmury burzowej przemieszczającej się na wysokości 1OOO m wynosi 1MV to napięcie na naszej antenie zawieszonej 1O m nad ziemią i nieuziemionej wyniesie około 10 kV.
Rys. 3
Ochrona przed wyładowaniami burzowymi powinna być wielokierunkowa. Dobra instalacja odgromowa i dobre uziemienie nie gwarantują pełnego bezpieczeństwa przy bezpośrednim uderzeniu pioruna. Wtedy tylko fizyczne odłączenie anteny oraz co ważne fizyczne odłączenie zasilania z sieci może zagwarantować to, że nasze urządzenie nie uszkodzi się. Znane są przypadki uderzenia pioruna w anteny krótkofalowców. W takim przypadku niektóre części anten po prostu odparowały a niektóre nadawały się tylko na złom.
Dość skuteczną ochronę daje maszt antenowy postawiony blisko domu, jednak nie stuprocentową. Należy pamiętać, że w przypadku wyładowania rzędu 200 kA w miejscu podstawy masztu napięcie będzie równe 800 kV. Gdy uziemienie masztu nie jest połączone z uziemieniem domu to nie pomoże nawet wyjęcie wtyczek antenowych gdyż na urządzeniu odłoży się napięcie kilkaset kV. Są to oczywiście skrajne przypadki ale czasem i takie się zdarzają.
Aby w miarę skutecznie zabezpieczyć się przed wyładowaniami atmosferycznymi należy więc przestrzegać pewnych reguł:
1.Przy antenach i masztach na dachu budynku należy maszt połączyć
z uziemieniem lub instalacją odgromową za pośrednictwem przewodu
miedzianego lub stalowego o przekroju co najmniej 50 cm kw. (Uwaga Maksona - sprawdzałem 3 razy w tekście książki jest 50 cm kw.). Do żyły
środkowej zastosować odgromnik.
2.Należy wykonać szynę wyrównawczą i połączyć do niej wszystkie
używane urządzenia, począwszy od komputera, poprzez zasilacze,
transceivery do wzmacniaczy mocy i skrzynek antenowych.
3.Kabel koncentryczny najlepiej prowadzić wzdłuż masztu
antenowego.
4.Kabel antenowy od wolno stojącej anteny na maszcie kratowym
prowadzony przy ziemi powinien być zakopany kilkanaście cm pod ziemią.
5.Masę masztu należy połączyć z uziemieniem budynku.
Żeby nie być czysto teoretycznym zamieszczam także artykuł z internetu w temacie Burza i antena: UWAGA Pełen tekst i więcej foto na stronie: http://www.marktruett.com/a99.htm ( kopiuj i wklej )
The Exploding Solarcon Antron A-99
While I was out having fun at Gulf Shores in Tropical Storm Cindy (2005), lightning was popping back at the house about 300 miles north. My old Solarcon A99 finally bit the dust when it took a direct hit. Other stuff damaged include a TV, three cable boxes, a Yaesu FT-857D, my old Cobra 142GTL, the phone line protection on the surge protector going to my modem, and a little discoloration to my computer monitor. An old Bearcat scanner sitting on top of the CB, and connected to an outside antenna, survived but had to be reprogrammed. I have some pictures below of the aftermath. Pieces were scattered about 30 feet in all directions.
Antron 99 after Lightning Strike
Wyjaśnienie dla wszystkich nie znających budowy Antrona A99:
Uwaga Maksona: Dla porównania antena przed uderzeniem wyglądała tak samo jak na tym foto (uwaga na tym foto jest bez przeciwwag, które są dodatkową opcją dla tej anteny):
The top section looks like it was turned inside out and bottom section was blown to pieces but the middle section is still hanging on in one piece, dangling by the conductor that ran up the inside of the bottom section. As you can see, the Antron ground plane radial kit is left fully intact. The FM Stereo antenna that is half way up the pole was connected to the scanner that survived. The Comet GP-6 in the background was unharmed.
It appears that the strike ran down the antenna to its base and then jumped to ground, exploding the bottom section of the Antron. The top section fiberglass whip is almost turned inside out. The insulation from the center conductor is woven in and out of the fiberglass whip but there is no sign of any copper wire inside. It must have been completely vaporized. The remains of the bottom section were scattered on three sides of the house and the roof, about 30 feet in all directions. The top section was also on the roof.
Antenna safety ground rods
The Yaesu was repaired at the factory under warranty, back in service in about two weeks. I have heard people putting down Yaesu for not standing behind their equipment. The service on my FT-857D was top notch. It went back to the factory from HRO in Atlanta, Georgia, and came back working perfectly without a hitch. So far, my experience with Yaesu support has been excellent.
The power supply was all that was damaged in the Cobra. It now runs only on DC power.
Lesson learned...disconnect coax during storms or when going on vacation...better yet, anytime when not in use. (Uwaga Maksona Hi Hi :) Wam tez radzę to samo.)
PS. Artykuł ten jest pierwszą częścią dwuczęściowego tematu Burze i anteny. Druga część (w trakcie opracowania) zawierała będzie opis mojej przygody z burzą i antenami, którą miałem kilka lat temu. Warto poczekać.
Pozdrawiam Makson
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz