Come proteggere la rete domestica durante un temporale
Protezione contro i fulmini di rete
I costruttori di reti locali e domestiche conoscono sicuramente la sensazione quando una rete, lanciata dopo un lungo lavoro, funziona ... per un giorno o due, e poi devono salire in soffitta e sostituire l'hub bruciato. I temporali sono solitamente il flagello delle reti. In una grande rete, nessun temporale passa senza perdite.
Consumato dai mozzi bruciati, una persona, ovviamente, arriva alla domanda: è davvero impossibile fare qualcosa? Certo che puoi e dovresti! È necessario, in primo luogo, progettare ed eseguire correttamente il cablaggio e, in secondo luogo, utilizzare dispositivi di protezione contro i fulmini (detti anche fusibili di rete).
Tali dispositivi possono essere acquistati. Di quelli disponibili sul mercato si possono distinguere due classi: "branded" e "self made". La classe del marchio è rappresentata principalmente dai prodotti APC: si tratta di modelli diversi sotto il nome generale ProtectNet. Questi dispositivi si distinguono per un prezzo piuttosto elevato e un'affidabilità piuttosto bassa (vedi perché sotto). Per quanto riguarda i dispositivi fatti da sé prodotti da diverse LLC e PBOUL, sono quasi tutti uguali.La loro affidabilità intrinseca è superiore a quella dei dispositivi APC, ma le proprietà protettive sono pressoché le stesse.
Puoi anche realizzare tali dispositivi da solo. Come — leggi in questo articolo.
Innanzitutto qualche ragionamento. Qual è la diagnosi quando l'hub si brucia? Guasto elettrico. Come è "ridondante" elettricità può entrare nell'hub? Tramite BNC, UTP e connettori di alimentazione. Il meccanismo per la formazione di questa elettricità? L'accumulo di cariche elettrostatiche su una linea aerea indotta da campi elettromagnetici da linee ad alta tensione provoca un campo elettromagnetico da una scarica di fulmine. Metodo di protezione? Scaricare a terra l'elettricità in eccesso.
Noto subito che nessuno dei dispositivi discussi in questo articolo è in grado di proteggere da un fulmine diretto. Tuttavia, non sono ancora a conoscenza di casi di fulmini diretti sui cavi LAN.
È possibile creare protezione per un doppino intrecciato secondo lo schema seguente:
Riso. 1.
La linea è collegata al connettore a sinistra, l'hub è collegato a quello a destra. Scaricatori - gas, per tensione 300V (ho usato CSG -G301N22). La distanza dal dispositivo all'hub è la più piccola possibile.
Il principio di funzionamento è chiaro dal diagramma. Un ponte a diodi polifase con un diodo di protezione nella diagonale funge da equalizzatore di potenziale, limitando la massima differenza di potenziale di due fili qualsiasi a un livello di circa 10 V. Un potenziale superiore a 300 V rispetto a terra viene estinto dallo scaricatore.
Quasi tutti i dispositivi attualmente in commercio sono realizzati secondo uno schema simile, ma ci sono anche differenze importanti. APC utilizza i cosiddetti spinterogeni a semiconduttore invece di scaricatori di gas. Questi elementi sono estremamente economici, ma la loro affidabilità non regge alle critiche.Sono in grado di proteggere dall'elettricità statica, ma bruciano immediatamente a causa dell'elettricità indotta da un fulmine nelle vicinanze. La protezione contro i fulmini integrata nell'UPS APC utilizza una soluzione diversa: scintille d'aria. Un tale schema, al contrario, funziona solo con una tensione indotta molto elevata, quando, di regola, non c'è nulla da risparmiare.
Gli artigiani di varie LLC hanno notato questa caratteristica e hanno risolto il problema a modo loro: in quasi tutti i dispositivi fabbricati in Russia, gli scaricatori sono semplicemente assenti. Viene invece utilizzato un collegamento a terra «duro» (con varie varianti). I vantaggi di questa soluzione sono evidenti, gli svantaggi - purtroppo anche: con una differenza di potenziale sufficientemente ampia tra i punti di messa a terra di diverse estremità della linea, la corrente di equalizzazione inizia a fluire attraverso i cavi e i dispositivi, che possono raggiungere valori enormi e brucia tutto nel modo in cui sei
I parametri del circuito sono mostrati in Fig. può essere migliorato:
Fico. 2.
Qui, ogni filo è collegato a terra tramite uno scaricatore separato, che raggiunge una risposta di protezione molto più rapida (lo scaricatore scatta 3 ordini di grandezza più velocemente del diodo 1N4007 e un ordine di grandezza più veloce del diodo di protezione). Lo svantaggio di questo schema è il gran numero di scaricatori relativamente costosi (2-3 USD). Il circuito può (ma non è auspicabile) essere semplificato utilizzando un solo limitatore per coppia (ad esempio solo dai pin 1 e 3). In ogni caso, è necessario utilizzare restrizioni speciali.È possibile l'uso di lampadine al neon o dispositivi di avviamento per lampade fluorescenti (come alcuni raccomandano) al posto degli scaricatori, ma va notato che hanno un tasso di risposta molto più lento, una maggiore resistenza alla rottura e una minore energia di demolizione ammissibile.
Un punto importante che quasi tutti i produttori di netprotects dimenticano: la protezione dell'hub di alimentazione. Per un hub alimentato da 7,5 V CC convenzionale, la protezione può essere eseguita come segue:
Fico. 3.
Come per la protezione del doppino intrecciato, questo dispositivo deve essere posizionato il più vicino possibile all'hub.
Per gli hub con un'unità di alimentazione integrata, non è necessaria alcuna protezione aggiuntiva. L'unica condizione è che ci sia una messa a terra protettiva affidabile collegata al pin centrale della spina.
Se viene utilizzato un percorso conduttivo durante l'estensione di una linea aerea (di solito un lavoratore sul campo), deve essere collegato a terra. Attenzione: devi mettere a terra la traversata solo da un'estremità (qui devo discutere con gli autori di altri noti articoli su Internet su questo argomento).
Purtroppo, anche nei nuovi edifici, durante la conduzione di una rete elettrica, non tutti e non sempre sono guidati dai requisiti delle Regole per la sistemazione degli impianti elettrici. Ammettiamolo, nessuno. Ho visto una casa (un moderno edificio in mattoni di 9 piani, messo in funzione, tra l'altro, dopo l'apparizione 7a edizione del PUE), in cui ogni ingresso è alimentato da un filo di alluminio di sezione 2,5 mmq. !!! Di conseguenza, se "metti a terra" la traversa in una casa del genere e in una casa con una normale messa a terra, l'intera casa sarà alimentata attraverso la tua traversa! 🙂
Allo stesso modo, puoi eseguire una protezione lineare basata su cavo coassiale.La soluzione più ottimale: il ponte di equalizzazione è collegato alla treccia e al filo centrale. In un tale schema, avrai bisogno di 2 vincoli: dalla treccia e dal nucleo a terra. Non consiglio di mettere a terra la treccia del cavo coassiale quando si crea una linea aerea tra gli edifici.
In conclusione, alcune parole sull'efficacia e la necessità dei dispositivi descritti. Durante il controllo di prova, i dispositivi sono stati collegati alla linea aerea UTP lunga circa 60 m Quando la linea è collegata (l'altra estremità è libera!), si osserva un bagliore luminoso negli scaricatori. Dopo l'installazione finale della linea, gli scaricatori "ammiccano" a intervalli di 20-50 secondi, ad es. non la linea più lunga con tempo calmo ottiene un potenziale statico di 300 V in meno di un minuto!
Alimentare l'hub
Non è un segreto che nei luoghi in cui sono installati gli hub non sempre è presente una presa da 220V. Pertanto, devi armeggiare a malincuore con la topologia di rete per collocare gli hub in posizioni più appropriate o prendere in considerazione l'alimentazione da lontano.
Di fronte a un tale problema, "wow-master" a volte lo risolve semplicemente: fornire 220 V, utilizzando coppie libere nel cavo (UTP) o utilizzando il coassiale RG-58. Naturalmente, una simile "soluzione" non può essere considerata in alcun modo accettabile, poiché in questo caso non si può parlare di sicurezza elettrica e antincendio. Anche se l'incendio è avvenuto per un motivo completamente diverso, l'autore di tale pubblicazione è garantito per essere il primo candidato alla carica di colpevole.
Sembra più competente condurre una rete a 220V utilizzando un cavo adatto (anima in rame, doppio isolamento, almeno 0,75 mq).Con un'installazione di qualità, questa può essere considerata un'opzione normale; tuttavia, quando si posiziona l'hub in un'area colpita da un incendio, ad esempio nella soffitta di una casa di tronchi, è necessario prestare attenzione al posizionamento e all'isolamento delle prese. Inoltre, gli elettricisti locali guardano con sospetto qualsiasi linea "aliena" a 220V.
In alcuni casi (ad esempio un hub o uno switch con alimentatore integrato), non è possibile evitare una rete a 220 V. Nella maggior parte delle varianti, tuttavia, sono installati hub con alimentazione esterna, la cui tensione di uscita è solitamente di 7,5 V. Tale hub può essere alimentato da una tensione "bassa". Diamo un'occhiata alle possibili opzioni:
Un hub tipico richiede 7,5 V CC. La corrente operativa dell'hub è solitamente leggermente inferiore a 1A. Una tensione di 7,5 V è assolutamente sicura dal punto di vista della rottura dell'isolamento dei fili, ma non sarà così facile portarla "da lontano". Il fatto è che gli hub economici sono molto importanti per le dimensioni e soprattutto per la purezza dell'alimentazione, e su lunghe distanze la caduta di tensione è inevitabile, così come l'aspetto dei pickup.
La soluzione è installare uno stabilizzatore a 7,5-8V direttamente vicino all'hub fino a quando la tensione di rete può essere aumentata.
Figura 2.1.
La tensione di uscita è selezionata pari a 13,2 V (12-14 V) in base alla sua ampia distribuzione (tensione nella rete di bordo dell'auto). La gamma di alimentatori disponibili in commercio per questa tensione è molto ampia. Naturalmente, diversi hub possono essere alimentati da un alimentatore estendendo le linee ad essi e dotando ciascuno di essi del proprio stabilizzatore secondo lo schema di Figura 2.1.In questo caso, la corrente operativa dell'alimentatore dovrebbe essere calcolata sulla base di 2A per hub. Se il numero di hub è superiore a 10, puoi contare 1,5 A / hub. Lo stabilizzatore IC deve essere dotato di un dissipatore di calore.
La continuazione logica di questo schema è il diagramma di fig. 2.2.
Figura 2.2.
Qui lo stabilizzatore è integrato con un raddrizzatore, che consente l'utilizzo della tensione alternata e consente di risparmiare sul costo dell'alimentazione sostituendolo con un trasformatore. Anche la corrente operativa del trasformatore deve essere calcolata sulla base di 1,5 - 2 A per hub (presupponendo che vengano utilizzati hub nominali da 1 A). Come trasformatore, i dispositivi della serie TN (filamento incandescente) con avvolgimenti collegati in serie (o serie-parallelo) sono adatti per ottenere una tensione di 12,6 V.
Entrambi gli schemi considerati contengono elementi per la protezione contro il rumore impulsivo nell'alimentazione, contro l'elettricità statica, contro la sovratensione e l'inversione di polarità.
Le coppie non utilizzate in UTP possono essere utilizzate come linea elettrica. I fili in essi contenuti devono essere collegati in parallelo a coppie (blu + bianco, marrone + bianco-marrone). UTP Categoria 5 collegato in questo modo può alimentare fino a 3 hub. Tale connessione passerà senza problemi a una velocità di linea di 10 Mb / s; a 100 Mb / s "disimballare" il cavo è indesiderabile, anche se, di norma, con un'attenta installazione, tutto funziona senza problemi.
Una tipica topologia in questo caso potrebbe essere la seguente: la linea che entra in casa è collegata ad un interruttore posto vicino alla presa 220V. Il trasformatore è alimentato dalla stessa presa. Le linee UTP vanno dallo switch (e dal trasformatore) agli hub di accesso (di base), mentre è necessario un solo filo UTP per ciascun hub.
Diventa anche possibile creare un lungo "raggio" costituito da hub o switch, con un collegamento di alimentazione in un solo punto.
Quando utilizzato come corpo principale secondo la FIG. 2.2. (con corrente alternata in linea) è possibile anche il collegamento remoto di hub con alimentatore integrato. Tale hub è collegato utilizzando un altro trasformatore (ad es. serie TN) incluso per l'«amplificazione».
Protezione contro i fulmini via cavo
Istruzioni per il dispositivo per la protezione contro i fulmini di edifici e strutture