После антенн заземление станции, вероятно, самая обсуждаемая тема в любительском радио. Это также та тема, о которой больше всего неверных представлений — или это мифы? Один из самых больших мифов: Земля похожа на волшебный сток, отводящий киловольты от нежелательных молний и радиочастотных помех в землю.
Или, может быть, она проходит через секретный портал в чёрную дыру.
Глубокие проблемы
Пришло время углубиться в тему заземления. Есть три основных типа заземления, с которыми радиолюбители имеют дело на своих станциях:
- Заземление антенной мачты / вышки (снаружи, молниезащита)
- Плоскость заземления антенны (на / под антенной — подумайте о радиочастотах)
- Зона безопасности (внутри помещения, защита от поражения электрическим током)
Очевидно, что ваша цель как разработчика радиостанции — обеспечить, чтобы через что-либо в вашей станции протекало как можно меньше тока, например, через дорогие трансиверы или усилители. Вот несколько практических приёмов улучшения заземления радиолюбительской станции.
Здесь нет никакого волшебства. Заземление включает в себя тщательное планирование защиты вашей домашней электроники, радиолюбительской станции и, конечно же, вас самих.
Очистите или замените заземляющие соединения: Всё, что находится на открытом воздухе, в конечном итоге подвержено атмосферным воздействиям и коррозии. Со временем на заземляющих соединениях может накапливаться коррозия, препятствующая протеканию электрического тока.
Вы можете замедлить или даже устранить эту проблему. Если вы заметили коррозию на соединениях заземления, важно тщательно очистить их.
Используйте проволочную щётку или наждачную бумагу, чтобы удалить коррозию и обеспечить чистоту проводящей поверхности. Обработайте их ингибиторами коррозии. При необходимости замените изношенные зажимы новыми.
Для постоянного решения используйте хороший материал для соединения проводов с заземляющими стержнями. Лучше всего путём термического сплавления провода со стержнем заземления. После подключения он становится постоянным экзотермическим соединением со стержнем заземления, который не ослабевает, не подвержен коррозии и не увеличивает сопротивление в течение всего срока службы установки. Самый хороший материал для заземляющих стержней — сталь, оцинкованная или нержавеющая, скреплённая медью.
Добавьте больше стержней заземления: Если вы подозреваете, что стержень заземления не обеспечивает достаточно низкое сопротивление заземления, вы можете добавить больше. Второй стержень уменьшит сопротивление примерно на 40%. При использовании обычных 2,5 м или 3-метровых заземляющих стержней наилучшие результаты достигаются при расположении стержней на расстоянии не менее 5 или 6 метров друг от друга (2 длины заземления) соответственно. Для подключения всех используйте один медный провод — 16 мм2 или толще.
Верхняя часть заземляющего стержня может (и должна) находиться на одном уровне с землёй или под ней. Чтобы защитить их и обеспечить доступ для осмотра, удобным покрытием может быть 10 см чехол из ПВХ.
Если вы хотите сделать всё возможное для повышения производительности, вы также можете поработать с самим грунтом, добавив химическую обработку вокруг стержня заземления в траншее или яме. На протяжении многих лет любители использовали различные соли в сочетании с водой для улучшения электропроводности. Это работает, но имеет некоторые недостатки, включая коррозию стержня и необходимость регулярного технического обслуживания.
Многослойная смесь измельченного древесного угля и соли (3 части углерода / 1 часть соли) снижает удельное сопротивление грунта вокруг заземляющего стержня. Ионные свойства соли и древесного угля помогают поддерживать влажность вокруг земляной ямы, хотя может потребоваться периодический полив.
GEM (материал для улучшения грунта) — ещё одна альтернатива. Это низкоомный, не вызывающий коррозии, проводящий углерод / портландцемент материал, который повышает эффективность заземления, особенно в зонах с плохой проводимостью, таких как каменистый грунт, горные вершины и песчаная почва. Его можно устанавливать в траншеях или в качестве обратной засыпки грунтовых стержней. Материал схватывается в течение трёх дней и превращается в бетон с высокой электропроводностью, который не требует ухода и работает в любых почвенных условиях.
Используйте заземляющие пластины: Листы меди или оцинкованной стали можно устанавливать на неглубокой почве или каменистом грунте, когда обычный заземляющий стержень (от 8 до 10 футов) не может быть вбит. Эти большие металлические пластины можно заглублять в землю горизонтально или вертикально, чтобы обеспечить низкоомное заземление. Они могут быть особенно полезны в районах с плохой проводимостью почвы благодаря своей большой площади поверхности.
Планки заземления: Планки заземления — это гибкие проводящие материалы, используемые для установления соединения между различными частями вашей системы радиолюбительской системы. Используйте планки заземления для соединения металлических компонентов вместе и создания прочного заземления.
Гибкие сплошные медные провода будут поддерживать надлежащее низкоомное соединение ещё долгое время после того, как провода малого диаметра и лужёные медные оплётки истлеют и разрушатся. Они широко используются в помещениях с коммерческим оборудованием, навесах и вышках для надземного и подземного подключения к излучателям, вышкам и заземляющим стержням.
Обеспечьте надлежащее крепление: Правильное крепление всех металлических компонентов важно для поддержания хорошего заземления. Используйте медный провод большого диаметра или медные планки для подключения антенн, коаксиальных кабелей и оборудования к общей точке заземления, известной как панель заземления с одной точкой (SPGP). SPGP обычно располагается рядом с радиолюбительским шэком, чтобы обеспечить как можно более короткое заземление.
Кроме того, необходимо соединить вместе вход для электроснабжения, телефонную линию, кабельные заземления и SPGP. Иногда они находятся не в непосредственной близости, поэтому вам потребуется проложить несколько проводов заземления. Как вы можете видеть на рисунке, для их соединения по периметру установлено заземление в целях большей безопасности.
Заземление по периметру помогает проводить энергию перенапряжения вокруг здания, сводя к минимуму разность потенциалов земли под зданием во время удара молнии. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму токи молнии, которые могут проходить через конструкцию. Это также дополняет базовую систему заземления, предоставляя больше точек подключения к земле. Также подключено существующее заземление служебного входа переменного тока.
Одна вещь очень важна — все оборудование на рабочем столе должно работать с одинаковым потенциалом шкафа. Мы хотим, чтобы радиочастотные передающие экраны между настольными устройствами были как можно ниже. Чтобы избежать контуров заземления, подсоедините провода заземления в виде звезды к одной точке на шине заземления, причём провода должны быть как можно короче.
Правильные методы заземления антенн: Для обеспечения оптимальной производительности различных типов антенн требуются специальные методы заземления. Вот краткое описание правильных методов заземления для распространенных типов антенн:
- Для вертикальных антенн заземление обычно выполняется с использованием радиальной системы заземления. Радиалы должны располагаться горизонтально и немного заглубляться под землю. Старайтесь использовать не менее шестнадцати радиалов 1/4 волны. Если у вас нет свободного места, установите большее количество радиалов 1/8 волны или любой другой длины, которая подойдёт для доступной зоны. Для установки антенны на возвышении хорошие результаты дадут две длины волны 1/4 напротив друг друга.
- Дипольные антенны обычно заземляются у входа в ваш дом, часто с помощью молниеотвода, подключенного к SPGP.
- Как правило, Yagi поддерживаются антенными вышками, которые должны быть заземлены на каждой из трёх опор с помощью стержня заземления. Все эти соединения необходимо соединить вместе с экраном коаксиальной линии питания в основании вышки.
Радиоустановки навтором этаже: Иногда короткое замыкание на землю невозможно, особенно если ваши радиостанции расположены на втором этаже. Предполагается, что установка наземной плоскости на уровне помещения — наиболее практичный способ минимизировать радиочастотные помехи в наземном помещении.
Эта система заземления, которая на самом деле является противовесом, может представлять собой полоски медной фольги, проложенные под ковром, ширму или сетку проводов под полом. Поставщики для нашего хобби продают ленту из медной фольги, которая очень хорошо работает. Сетка из фольги не обязательно должна заполнять всё пространство. Кусочки фольги на расстоянии 30-50 см друг от друга почти также хороши, как сплошной лист. Подключите их к шине заземления станционного оборудования.
Благодаря этой системе противовеса напряжение во всём помещении, включая оператора, “повышается” в соответствии с напряжением на корпусе оборудования. Она также распределяет ток и напряжение по всему помещению, уменьшая интенсивность локализованных электрических и магнитных полей. Если вы не можете установить противовес на полу, иногда для “проблемных” полос подойдёт противовес на 1/4 волны вдоль плинтуса.
Молния снова бьёт?
Гарантированной защиты не существует, но вы, безусловно, можете улучшить свои шансы.
Совет по безопасности — Позвоните, прежде чем копать.
В каждом районе есть номер для организации поиска и маркировки инженерных сетей. Вы же не хотите наткнуться на заглубленную трубу или электрооборудование, проводя заземляющий стержень.
K8MSH
