Jak chronić sieć domową podczas burzy
Ochrona odgromowa sieci
Budowniczowie sieci lokalnych i domowych na pewno nie znają uczucia, kiedy uruchomiona po długiej pracy sieć działa… dzień, dwa, a potem muszą wspiąć się na strych i wymienić spalony hub. Burze są zwykle plagą sieci. W dużej sieci żadna burza nie przechodzi bez strat.
Zmęczony spalonymi piastami człowiek oczywiście zadaje sobie pytanie: czy naprawdę nie można czegoś zrobić? Oczywiście, że możesz – i powinieneś! Konieczne jest, po pierwsze, prawidłowe zaplanowanie i wykonanie okablowania, a po drugie, zastosowanie urządzeń odgromowych (zwanych również bezpiecznikami sieciowymi).
Takie urządzenia można kupić. Spośród dostępnych na rynku można wyróżnić dwie klasy: „markowe” oraz „samoróbki”. Klasę marek reprezentują głównie produkty APC — są to różne modele pod ogólną nazwą ProtectNet. Urządzenia te wyróżniają się dość wysoką ceną — i raczej niską niezawodnością (zobacz dlaczego poniżej). Jeśli chodzi o samodzielnie wykonane urządzenia produkowane przez kilka LLC i PBOUL, wszystkie są mniej więcej takie same.Ich naturalna niezawodność jest wyższa niż w przypadku urządzeń APC, ale właściwości ochronne są mniej więcej takie same.
Możesz także samodzielnie wykonać takie urządzenia. Jak — przeczytaj w tym artykule.
Najpierw trochę rozumowania. Jaka jest diagnoza, gdy piasta się przepali? Awaria elektryczna. Jak to „zbędne” Elektryczność może wejść do huba? Przez złącza BNC, UTP i zasilania. Mechanizm powstawania tej elektryczności? Nagromadzenie ładunków elektrostatycznych na linii napowietrznej, wywołane przez linie wysokiego napięcia, powoduje powstanie pola elektromagnetycznego z wyładowania atmosferycznego. Metoda ochrony? Zrzucanie nadmiaru energii elektrycznej do ziemi.
Od razu zauważam, że żadne z omawianych w tym artykule urządzeń nie jest w stanie ochronić przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Jednak nie są mi jeszcze znane żadne przypadki bezpośredniego uderzenia pioruna w przewody LAN.
Możesz wykonać ochronę skrętki zgodnie z następującym schematem:
Ryż. 1.
Linia jest podłączona do złącza po lewej stronie, koncentrator jest podłączony do tego po prawej stronie. Wyładowania — gazowe, na napięcie 300 V (użyłem CSG -G301N22). Odległość od urządzenia do koncentratora jest jak najmniejsza.
Zasada działania jest jasna ze schematu. Wielofazowy mostek diodowy z diodą zabezpieczającą po przekątnej pełni funkcję wyrównywacza potencjałów, ograniczając maksymalną różnicę potencjałów dowolnych dwóch przewodów do poziomu około 10 V. Potencjał powyżej 300 V względem ziemi jest gaszony przez ogranicznik.
Prawie wszystkie urządzenia dostępne obecnie na rynku są wykonane według podobnego schematu, ale istnieją również istotne różnice. Firma APC zamiast wyładowań gazowych stosuje tak zwane półprzewodnikowe pseudoiskierniki. Elementy te są niezwykle tanie, ale ich niezawodność nie wytrzymuje krytyki.Są w stanie chronić przed wyładowaniami elektrostatycznymi, ale spalają się natychmiast od indukowanej elektryczności w pobliskim uderzeniu pioruna. Ochrona odgromowa wbudowana w UPS APC wykorzystuje inne rozwiązanie — iskrę powietrzną. Przeciwnie, taki schemat działa tylko przy bardzo wysokim indukowanym napięciu - kiedy z reguły nie ma nic do stracenia.
Rzemieślnicy z różnych LLC zauważyli tę funkcję i rozwiązali problem na swój sposób: w prawie wszystkich urządzeniach produkowanych w Rosji po prostu nie ma ograniczników. Zamiast tego stosuje się „twarde” (różne warianty) połączenie uziemiające. Zalety tego rozwiązania są oczywiste, wady niestety też.Przy wystarczająco dużej różnicy potencjałów między punktami uziemienia z różnych końców linii, przez kable i urządzenia zaczyna płynąć prąd wyrównawczy, który może osiągać ogromne wartości i spal wszystko na swojej drodze
Parametry obwodu pokazano na rys. można ulepszyć:
Figa. 2.
Tutaj każdy przewód jest podłączony do uziemienia za pomocą oddzielnego ogranicznika, co zapewnia znacznie szybszą reakcję zabezpieczenia (ogranicznik wyzwala o 3 rzędy wielkości szybciej niż dioda 1N4007 i o rząd wielkości szybciej niż dioda zabezpieczająca). Wadą tego schematu jest duża liczba stosunkowo drogich (2-3 USD) ograniczników. Obwód można (ale nie jest to pożądane) uprościć, stosując tylko jeden ogranicznik na parę (np. tylko z pinów 1 i 3). W każdym przypadku konieczne jest zastosowanie specjalistycznych ograniczeń.Stosowanie żarówek neonowych lub zapłonników świetlówek (jak niektórzy zalecają) zamiast ograniczników jest możliwe, ale należy zauważyć, że mają one znacznie wolniejszą reakcję, wyższą odporność na przebicia i niższą dopuszczalną energię wyburzenia.
Ważna kwestia, o której zapominają prawie wszyscy producenci osłon sieciowych: ochrona koncentratora mocy. W przypadku konwencjonalnego koncentratora zasilanego prądem stałym 7,5 V zabezpieczenie można wykonać w następujący sposób:
Figa. 3.
Podobnie jak w przypadku ochrony skrętki, urządzenie to powinno znajdować się jak najbliżej koncentratora.
W przypadku koncentratorów z wbudowanym zasilaczem nie jest wymagane dodatkowe zabezpieczenie. Jedynym warunkiem jest niezawodne uziemienie ochronne podłączone do środkowego bolca wtyczki.
Jeśli przewód przewodzący jest używany podczas przedłużania linii napowietrznej (zwykle pracownik terenowy), musi być uziemiony. Uwaga - trawers należy uziemić tylko z jednego końca (tu muszę polemizować z autorami innych znanych artykułów w Internecie na ten temat).
Niestety, nawet w nowych budynkach, przy prowadzeniu sieci elektrycznej, daleko od wszystkich i nie zawsze kierują się wymaganiami przepisów dotyczących układania instalacji elektrycznych. Spójrzmy prawdzie w oczy, nikt. Widziałem dom (nowoczesny murowany 9-piętrowy budynek, oddany notabene po wyglądzie VII edycja UEP), w którym każde wejście jest zasilane drutem aluminiowym o przekroju 2,5 mm2. !!! W związku z tym, jeśli „uziemisz” trawers w takim domu iw domu z normalnym uziemieniem, cały dom będzie zasilany przez twój trawers! 🙂
W ten sam sposób można wykonać zabezpieczenie liniowe w oparciu o kabel koncentryczny.Najbardziej optymalne rozwiązanie: Mostek wyrównawczy łączy się z oplotem i przewodem środkowym. W takim schemacie potrzebne będą 2 ograniczenia - od warkocza i rdzenia do ziemi. Nie polecam uziemiania oplotu kabla koncentrycznego podczas tworzenia linii napowietrznej między budynkami.
Na zakończenie kilka słów o skuteczności i konieczności opisanych urządzeń. Podczas testu kontrolnego urządzenia były podłączone do napowietrznej linii UTP o długości około 60 m. Gdy linia jest podłączona (drugi koniec wolny!), obserwuje się jasną poświatę w wyładowaniach. Po ostatecznym zamontowaniu linii ograniczniki „mrugają” w odstępie 20-50 sekund, tj. żadna najdłuższa linia przy bezwietrznej pogodzie nie osiąga potencjału statycznego 300 V w mniej niż minutę!
Zasilanie koncentratora
Nie jest tajemnicą, że w miejscach, w których instalowane są huby, nie zawsze jest gniazdko 220V. Dlatego albo trzeba niechętnie majstrować przy topologii sieci, aby umieścić koncentratory w bardziej odpowiednich lokalizacjach, albo rozważyć zasilanie z daleka.
W obliczu takiego problemu „wow-master” czasami rozwiązuje go w prosty sposób - dostarcza 220 V, wykorzystując wolne pary w kablu (UTP) lub koncentryczny RG-58. Oczywiście takiego „rozwiązania” nie można w żaden sposób uznać za dopuszczalne, ponieważ w tym przypadku nie może być mowy o żadnym bezpieczeństwie elektrycznym i przeciwpożarowym. Nawet jeśli do pożaru doszło z zupełnie innej przyczyny, autor takiej publikacji ma gwarancję pierwszego kandydata na winowajcę.
Bardziej kompetentne wydaje się prowadzenie sieci 220V za pomocą odpowiedniego kabla (rdzeń miedziany, podwójnie izolowany, co najmniej 0,75 m2).W przypadku instalacji wysokiej jakości można to uznać za normalną opcję; jednak podczas umieszczania koncentratora w obszarze dotkniętym pożarem — na przykład na strychu domu z bali — należy zwrócić uwagę na rozmieszczenie gniazd i izolację. Ponadto lokalni elektrycy patrzą bardzo nieufnie na wszelkie „obce” linie 220 V.
W niektórych przypadkach (np. hub lub switch z wbudowanym zasilaczem) nie da się uniknąć sieci 220V. W większości wariantów instalowane są jednak huby z zewnętrznym zasilaczem, którego napięcie wyjściowe wynosi zazwyczaj 7,5V. Taki hub może być zasilany „niskim” napięciem. Spójrzmy na możliwe opcje:
Typowy koncentrator wymaga napięcia stałego 7,5 V. Prąd roboczy koncentratora jest zwykle nieco mniejszy niż 1A. Napięcie 7,5V jest całkowicie bezpieczne z punktu widzenia zerwania izolacji przewodów, ale nie tak łatwo będzie je sprowadzić „z daleka”. Faktem jest, że tanie huby są bardzo ważne ze względu na rozmiar, a zwłaszcza na czystość zasilania, a przy dużych odległościach spadek napięcia jest nieunikniony, podobnie jak wygląd przetworników.
Rozwiązaniem jest zainstalowanie stabilizatora na 7,5-8 V bezpośrednio w pobliżu koncentratora, aż napięcie sieciowe będzie można zwiększyć.
Rysunek 2.1.
Napięcie wyjściowe jest dobierane jako równe 13,2 V (12-14 V) w oparciu o jego szeroki rozkład (napięcie w sieci pokładowej samochodu). Wachlarz dostępnych na rynku zasilaczy dla tego napięcia jest bardzo szeroki. Oczywiście z jednego zasilacza można zasilić kilka koncentratorów, przedłużając do nich linie i wyposażając każdy z nich we własny stabilizator zgodnie ze schematem na rysunku 2.1.W takim przypadku prąd pracy zasilacza należy obliczyć w oparciu o 2A na koncentrator. Jeśli liczba koncentratorów jest większa niż 10, możesz liczyć 1,5 A / koncentrator. Stabilizator IC musi być wyposażony w radiator.
Logiczną kontynuacją tego schematu jest schemat na ryc. 2.2.
Rysunek 2.2.
Tutaj stabilizator jest uzupełniony o prostownik, który pozwala na wykorzystanie napięcia przemiennego i oszczędność kosztów zasilania poprzez zastąpienie go transformatorem. Prąd roboczy transformatora należy również obliczyć w oparciu o 1,5 - 2 A na piastę (zakładając, że używane są piasty o znamionowym natężeniu 1 A). Jako transformator, urządzenia serii TN (żarnik) z uzwojeniami połączonymi szeregowo (lub szeregowo-równolegle) nadają się do uzyskania napięcia 12,6V.
Oba rozpatrywane schematy zawierają elementy zabezpieczające przed szumami impulsowymi w zasilaczu, przed wyładowaniami elektrostatycznymi, przed przepięciami i odwróceniem polaryzacji.
Niewykorzystane pary w skrętce UTP można wykorzystać jako linię zasilającą. Przewody w nich muszą być połączone parami równolegle (niebieski + biały, brązowy + biało-brązowy). UTP kategorii 5 podłączone w ten sposób mogą zasilać do 3 koncentratorów. Takie połączenie przejdzie bez problemów przy prędkości łącza 10 Mb/s; przy 100 Mb / s „rozpakowywanie” kabla jest niepożądane, chociaż z reguły przy starannej instalacji wszystko działa bez problemów.
Typowa topologia w tym przypadku może wyglądać następująco: linia wchodząca do domu jest podłączona do przełącznika znajdującego się w pobliżu gniazdka 220V. Transformator jest zasilany z tego samego gniazdka. Linie UTP biegną od przełącznika (i transformatora) do koncentratorów dostępowych (piętrowych), podczas gdy dla każdego koncentratora potrzebna jest tylko jedna nić UTP.
Możliwe staje się również stworzenie długiego „zasięgu” złożonego z koncentratorów lub przełączników, z podłączeniem zasilania tylko w jednym miejscu.
Gdy jest używany jako główny korpus zgodnie z FIG. 2.2. (przy prądzie przemiennym w linii) możliwe jest również zdalne podłączenie koncentratorów z wbudowanym zasilaczem. Taki koncentrator podłącza się za pomocą jeszcze jednego transformatora (np. serii TN) dołączonego do „wzmocnienia”.
Instrukcja urządzenia do ochrony odgromowej budynków i obiektów