|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Protection contre la foudre des réseaux locaux. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / ordinateurs L'un des problèmes auxquels sont confrontés les développeurs de réseaux informatiques locaux est d'assurer la résistance des équipements du réseau aux diverses influences extérieures. Un rôle particulier est attribué aux dispositifs de protection contre la foudre. Avec le développement des "réseaux domestiques", ce problème devient vraiment aigu, car une grande partie des équipements tombe en panne à cause de l'électricité statique. Le sujet des dispositifs de protection contre la foudre est traditionnellement l'un des plus discutés parmi les radioamateurs et les professionnels et est entouré de divers mythes et inexactitudes. L'article proposé apporte une réponse à la question : est-il possible de résister aux effets de décharges de foudre trop puissantes pour les équipements, et des voies et méthodes de protection des équipements actifs sont déterminées. Les tentatives de protection contre les décharges de foudre étaient connues bien avant notre ère. Lors de fouilles archéologiques en Égypte, des inscriptions ont été retrouvées sur les murs des temples détruits, d'où il ressort que les mâts installés autour des temples servaient à se protéger du "feu céleste". La nature oscillatoire d'une décharge de foudre a été prouvée avant même les travaux expérimentaux de G. Hertz. Il s'est avéré important qu'en plus d'un potentiel électrostatique important causé par le mouvement des gouttes d'eau, des particules de poussière et des morceaux de glace à grande vitesse, une décharge de foudre agisse comme un puissant émetteur radio qui génère un fort rayonnement électromagnétique. La composition spectrale de ce rayonnement se situe dans la gamme de quelques hertz à des dizaines de kilohertz, dont la densité la plus élevée se situe dans la région de 5...8 kHz. Pour cette raison, le découplage par transformateur des appareils des lignes d'information réalisées par paire torsadée (LVVP) est souvent impuissant. D'énormes interférences de puissance traversent le transformateur d'isolement sans le détruire, mais endommageant l'électronique. Des études ont montré que la durée de ces impulsions peut aller de 1 à 500 microsecondes ou plus, et la tension peut aller de centaines de volts à des dizaines de kilovolts. À la suite d'études à long terme menées par divers laboratoires du monde, des paramètres moyens des impulsions de décharge de foudre ont été obtenus. Sur les lignes électriques et la téléphonie d'une longueur mesurée en kilomètres, des impulsions de tension jusqu'à 20 ... 25 kV et des courants jusqu'à 10 kA sont possibles. Dans les lignes plus courtes, des centaines de mètres de long, des impulsions de tension jusqu'à 6 kV et de courant jusqu'à 5 kA sont induites, et dans les lignes passant à l'intérieur des bâtiments - jusqu'à 6 kV et jusqu'à 500 A. Selon les statistiques publiées sur le site , le pourcentage de « survie » des équipements connectés aux lignes aériennes en paires torsadées non blindées n'est que de 2 %. Les chiffres obtenus par l'auteur lors de l'entretien du réseau local de l'une des entreprises, dans leur ensemble, confirment pleinement ce qui a été dit. Et la défaillance des équipements connectés aux lignes de câbles coaxiaux n'est pas rare, même à l'intérieur des bâtiments en briques. Sur de telles lignes aériennes, l'équipement "ne vit pratiquement pas" sans mesures de protection spéciales. On constate d'emblée qu'il n'existe pas de protection absolue contre de tels impacts, mais il est sans doute possible de minimiser les pertes en se basant sur un compromis raisonnable entre le coût, la complexité et l'efficacité des dispositifs de protection. Bien sûr, il est agréable d'utiliser des méthodes "classiques": passer aux câbles à fibre optique, abandonner les lignes ouvertes, blinder le système de câbles, mais parfois tout cela n'est pas disponible pour les réseaux moyens et petits en raison du coût élevé et de la complexité de l'installation. Considérez donc les principales causes de défaillance de l'équipement lors d'un orage. 1. La formation d'électricité statique sur les câbles et les équipements sous l'influence des charges stationnaires accumulées dans un nuage orageux. Les conduites d'air sont les plus sensibles aux charges statiques. De plus, une charge importante peut également s'accumuler par temps sec en hiver lors des chutes de neige et en été lors des soi-disant "blizzards de sable". La principale méthode de protection consiste à assurer l'élimination de l'électricité statique en mettant à la terre le blindage et (ou) une traverse conductrice et en installant des parafoudres aux deux extrémités du câble. Ici, la mise à la terre correcte et la fiabilité des parafoudres, qui sont soumis à des exigences élevées pour l'évacuation d'un courant important, sont primordiales. 2. Induction dans le système de câbles d'impulsions à haute tension résultant de l'exposition à un champ électromagnétique puissant généré par les décharges de foudre. Si la LVVP utilisée n'est pas blindée, du fait de l'exposition à une onde électromagnétique puissante, une faible tension est induite à chaque pas de torsion, à quelques millivolts près. Si le LVVP est parfaitement réalisé et que la surface des circuits est la même, la FEM induite totale est proche de zéro. En réalité, le pas de torsion est loin d'être le même, il n'y a donc pas de compensation mutuelle complète des champs électromagnétiques élémentaires, et plus le câble est long, plus la tension entre les conducteurs d'une paire peut être élevée en raison d'une impulsion électromagnétique créée par la foudre. Cette tension peut atteindre plusieurs centaines de volts. La principale méthode de protection est le blindage, l'installation de dispositifs de protection d'égalisation de potentiel aux extrémités du câble, à laquelle la tension maximale entre deux fils du câble ne dépasse pas 7 ... 10 V. Un potentiel dépassant des centaines de volts par rapport à la terre réduit le parafoudre. 3. Surtensions sur le secteur. C'est une raison assez courante de défaillance "entièrement" de l'équipement. Dans un réseau 220 V, des surtensions pouvant atteindre plusieurs milliers de volts se produisent souvent. Les raisons en sont le fonctionnement des fusibles de la sous-station, la décharge de foudre, les interférences d'autres consommateurs d'énergie puissants. Méthodes traditionnelles de protection - augmentation de la fiabilité des alimentations standard, utilisation d'alimentations sans interruption et dispositifs de protection contre les surtensions dans le réseau. 4. Modification du potentiel des dispositifs de mise à la terre. Il se produit lorsqu'un éclair se décharge près de la surface de la terre. La principale cause de défaillance des équipements est une grande différence de potentiel sur les bus de mise à la terre des équipements installés à une distance considérable les uns des autres. Dans ce cas, un courant d'égalisation très important circule dans les câbles et les circuits d'E/S, ce qui détruit l'équipement électronique ou électrique. Dans ce cas, les pertes peuvent être minimisées en respectant strictement les règles d'installation des dispositifs de mise à la terre. L'une des premières positions des ventes est occupée par les dispositifs de protection contre la foudre (LG) à usage domestique ProtectNet by ARS. Cependant, avec un prix très abordable et une attractivité externe, ces HDL HA ne sont pas sans inconvénients. Les varistances à oxyde métallique qui y sont utilisées, bien qu'elles aient une vitesse élevée et un prix très bas, ne sont pas en mesure de protéger de manière fiable les équipements sur les lignes aériennes non blindées. La tension résiduelle sur ceux-ci peut être plusieurs fois supérieure au maximum autorisé pour l'équipement protégé. Cela s'explique par la caractéristique courant-tension non idéale des varistances et la dépendance de la tension à l'amplitude de l'impulsion de courant qui les traverse. Il faut également tenir compte du fait que les éléments de protection changent progressivement leurs paramètres, se dégradent si un courant proche de la limite les traverse. Dans ce cas, la résistance interne des varistances diminue et elles finissent par fermer la ligne protégée. Presque après quelques années de fonctionnement sur des lignes aériennes, les propriétés de protection des appareils sont perdues et les pertes augmentent, il devient donc impossible de les utiliser dans des réseaux à haut débit sur de longues distances. Dans de nombreux UG produits dans le pays, des lampes au néon ou des lampes «néon» provenant de démarreurs de lampes fluorescentes sont utilisées comme parafoudres. Ceci est principalement dû au faible coût de tels éléments de protection. De l'avis de l'auteur, une telle solution n'est pas très efficace, car les lampes au néon ont une résistance élevée aux pannes et une faible vitesse. Des tests à long terme d'un réseau HDTV non blindé de 100 mégabits d'une longueur de cent mètres, étiré entre les bâtiments, ont montré que l'appareil, dont le schéma est illustré à la Fig. 1. Il s'agit d'un pont de diodes multiphase basé sur des diodes VD1 VD16, dont la diagonale comprend une diode de protection VD17, qui limite la tension entre deux conducteurs de ligne à un niveau d'environ 8 V. L'utilisation de diodes de limitation Transil est en raison de différences significatives dans les paramètres de ces dispositifs par rapport aux diodes Zener. Par exemple, le temps de réponse de la diode de serrage est inférieur à quelques picosecondes et la dissipation de puissance de crête (en 1 ms) est de 1500 W.
Une ligne est connectée au connecteur XS1 et l'équipement réseau est connecté au connecteur XS2. Le câble reliant l'UG à l'équipement réseau doit être d'une longueur minimale. Chaque conducteur du câble d'information est relié à la terre par des parafoudres à gaz F1-F4, qui assurent l'élimination du potentiel d'électricité statique supérieur à 90 V. Les parafoudres spécialisés Epcos T83-A90X permettent le passage d'un courant pulsé de 10 kA avec un durée de 8/20 μs, caractéristique d'une décharge de foudre. Les parafoudres doubles sont utilisés uniquement sur la base de considérations économiques. Au lieu d'eux, vous pouvez utiliser ceux qui répondent aux exigences ci-dessus. Au lieu des diodes 1N4007 (VD1-VD16), vous pouvez utiliser toutes les diodes de redressement similaires de production importée et nationale avec une tension inverse autorisée d'au moins 1000 V, capables de fonctionner à des fréquences supérieures à 10 kHz. L'UG est assemblé sur une carte de circuit imprimé en fibre de verre feuille double face d'une épaisseur de 1,5 mm. Un dessin de la carte de circuit imprimé de l'appareil est illustré à la fig. 2.
La feuille sur la planche du côté des éléments agit comme un écran, elle n'est retirée qu'à proximité des fils des pièces, en fraisant les trous. La borne médiane des parafoudres est soudée directement sur la feuille depuis le côté des pièces. Le conducteur de terre est inséré dans un trou d'un diamètre de 2 mm et soudé des deux côtés de la carte. Pour réduire la diaphonie, les cavaliers 1 et 2,3, 6 et 4, 5 et 7, 8 et 3 peuvent être torsadés par paires avec deux ou trois tours. L'apparence de la carte UG assemblée est illustrée à la fig. XNUMX.
L'appareil est monté dans une prise double standard RG45B (Fig. 4).
Étant donné que la numérotation des broches du connecteur XS1 et XS2 est inversée l'une par rapport à l'autre dans cette prise, des cavaliers ont dû être utilisés sur la carte de circuit imprimé. Dans le cas d'une autre option de montage, les cavaliers UG peuvent être exclus. Les connecteurs de couteau réguliers sont retirés de la carte de prise et des broches incurvées sont soudées à la place (Fig. 5), sur lesquelles la carte UG est montée (Fig. 6).
S'il n'est pas nécessaire de protéger les huit conducteurs du câble, l'UG peut être assemblé selon le schéma simplifié illustré à la fig. 7. Les conducteurs inutilisés sont connectés ensemble et reliés à la terre via le parafoudre F2 (Epcos N81-A90X).
Pour protéger les sources d'alimentation des courtes rafales de tension dans le réseau 220 V, un dispositif est utilisé, dont le circuit est illustré à la fig. 8. Il est inclus dans la coupure du fil secteur le plus près possible de l'alimentation électrique, par exemple, il est intégré dans une prise secteur.
Si la longueur du circuit d'alimentation basse tension (9 ... 12 V) de l'équipement est de plusieurs mètres ou plus, par exemple, l'alimentation est fournie par des paires libres ou des fils non blindés, il est alors nécessaire d'installer un UG, qui est assemblé selon le schéma de la Fig. 8, caractérisé en ce qu'au lieu de deux, une seule diode de serrage 1.5KE18 est utilisée, reliée par la cathode au plus de puissance. L'appareil est connecté aussi près que possible de l'équipement actif dans une coupure du circuit d'alimentation CC basse tension. Tous les types d'UG nécessitent une connexion obligatoire à la terre ou au neutre de protection, nous supposerons que cela, dans notre cas, est une seule et même chose. En son absence, toutes les mesures de protection contre la foudre sont pratiquement réduites à néant. Arrêtons-nous sur les points principaux concernant la connexion de l'UG à la terre. Selon les règles d'installation électrique (PUE), le réseau électrique dans les bâtiments résidentiels est constitué d'une phase (L), d'un zéro de travail (N) et d'un zéro de protection (PE), connectés au boîtier du tableau sur le palier et au contact central de la prise dans l'appartement. Si votre maison a été construite après 1998, alors avec un degré de probabilité élevé, on peut supposer qu'un zéro de protection a été connecté aux prises. Vous pouvez vérifier sa présence en connectant une lampe à incandescence pour une tension de 220 V par rapport à la phase, d'abord au fil neutre, puis au contact central de la prise. Dans les deux cas, la lampe doit brûler vivement et uniformément, si le dispositif de courant résiduel (RCD) dans le blindage est déclenché lorsque la lampe est connectée au contact central, cela ne fera que confirmer la présence d'un zéro de protection Si le zéro de protection n'est pas introduit dans la pièce, vous devrez le réaliser vous-même. Cela nécessitera un fil d'une section d'au moins 1,5 mm2, le plus gros étant le mieux. Une extrémité du fil est fixée sous n'importe quel boulon libre du jeu de barres connecté au boîtier du tableau, l'autre extrémité est connectée au contact de mise à la terre de la prise ou UG. Il n'est pas permis d'utiliser une batterie de chauffage ou des conduites d'eau comme zéro de protection. L'une des raisons est la haute résistance d'une telle "mise à la terre". De plus, dans certains cas, le potentiel de la batterie peut être différent de zéro, par exemple si un voisin utilise des tuyaux comme zéro de travail en raison d'une rupture du conducteur neutre dans le câblage, ce qui est strictement interdit. Et bien que dans le sous-sol d'un immeuble il devrait théoriquement y avoir un système d'égalisation potentiel, en pratique il y a n'importe quoi. Si tout est plus ou moins clair dans les appartements en ville, il n'est pas facile pour les propriétaires, par exemple, de maisons rurales de décider du bon choix de mise à la terre de protection. Habituellement, une tension de 220 V est fournie aux maisons rurales par des lignes électriques aériennes, et il est dangereux d'utiliser le zéro de travail comme protection. En cas d'urgence (rupture du fil neutre sur la ligne électrique, chute d'un arbre sur la ligne électrique...), un potentiel non nul peut apparaître sur le fil neutre, jusqu'à la tension de phase. Dans ce cas, des électrodes de terre naturelles peuvent être utilisées comme dispositif de mise à la terre de protection. Le paragraphe 1.7.70 du PUE précise à cet égard : « Il est recommandé d'utiliser comme conducteurs de mise à la terre naturelle : les canalisations d'eau et autres canalisations métalliques posées dans le sol, à l'exception des canalisations de liquides inflammables, de gaz et mélanges inflammables et explosifs, d'assainissement et chauffage central ; tubages de puits ; structures métalliques et en béton armé des bâtiments et ouvrages en contact avec le sol, shunts métalliques des ouvrages hydrauliques, conduites, vannes, etc., gaines en plomb des câbles posés dans le sol Les gaines en aluminium des câbles sont ne pas être utilisés comme conducteurs de mise à la terre naturels.les seuls conducteurs de mise à la terre, puis dans le calcul des dispositifs de mise à la terre, ils doivent être pris en compte lorsque le nombre de câbles est d'au moins deux ; conducteurs de mise à la terre des lignes à haute tension (VL) supports connectés au dispositif de mise à la terre de l'installation électrique à l'aide d'un câble aérien de protection contre la foudre, si le câble n'est pas isolé des supports de lignes aériennes ; fils neutres des lignes aériennes jusqu'à 1 kV avec mise à la terre répétée avec le nombre de lignes aériennes au moins deux ; les voies ferrées des principales voies ferrées non électrifiées et des routes d'accès en présence d'une disposition délibérée de cavaliers entre les rails. Je voudrais également noter que selon le PUE "il n'est pas permis de combiner les conducteurs de travail à zéro et les conducteurs de protection à zéro de différentes lignes de groupe ...", c'est-à-dire qu'il est nécessaire de mettre à la terre (zéro) les traversées conductrices, les câbles de suspension de câbles et les câbles inutilisés conducteurs dans le câble uniquement à partir d'une extrémité. Le fait est qu'avec une décharge de foudre proche dans le sol, le potentiel des dispositifs de mise à la terre change considérablement, comme mentionné ci-dessus. De plus, la différence de potentiel entre les points de masse distants peut être très importante et avec une masse "dure" aux deux extrémités, un courant d'égalisation important peut circuler à travers les câbles et l'équipement. Les lignes d'alimentation et d'information UG, similaires à celles décrites, peuvent être utilisées non seulement pour protéger le PEHD, mais également les lignes téléphoniques, d'alarme incendie et antivol, les systèmes de vidéosurveillance et d'autres lignes d'information et d'alimentation d'équipements actifs à distance de plus de plusieurs des dizaines de mètres, en particulier ceux exploités à l'air libre. Auteur : D.Malorod, Kovrov, région de Vladimir
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ Brosse à dents intelligente ISSALEXA ▪ Une forme métallique de l'hydrogène a été obtenue ▪ Ordinateur portable 64 cœurs Zhanjiang Xinjuneng Technology ▪ Laboratoire orbital Space Rider ▪ Tablette Asus Transformer Pad TF701T
▪ section du site Microcontrôleurs. Sélection d'articles ▪ Article Sauvages ! Enfants des montagnes. Expression populaire ▪ article Sur le système binaire et les codes. Radio - pour les débutants
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page