МИР ЕН-Антенн


Сайт, посвященный ЕН-Антеннам. Статьи. Описания. Конструкции. Эксперименты. Результаты испытаний.

Большая концентрация излучения ЕН - антенны отрицательно сказывается на здоровье радиолюбителей и членов их семей. Если в качестве индикатора использовать не стрелочный индикатор в паре с диодом, а чувствительный приемник трансивера, то мощность генератора, при настройке антенны, можно снизить до минимума.

ВЛИЯНИЕ ГРОЗЫ НА ЕН–АНТЕННУ И АППАРАТУРУ

Сушко Сергей Анисимович (UA9LBG)

С тех пор как ЕН - антенна перешла из разряда испытательных в разряд эксплуатируемых и стала приобретать некую популярность в среде радиолюбителей, созрели вопросы безопасной эксплуатации этой антенны и подключенной к ней аппаратуры в периоды грозовой активности.
По статистике мощные грозовые разряды на нашей планете возникают достаточно часто, а их интенсивность достигает до 100 молний в секунду. Наибольшая интенсивность их наблюдается в экваториальной части земного шара. Что касается территории России, то на каждый квадратный километр приходится в среднем от трех до семи разрядов молнии в год. Иными словами, можно быть уверенным, что на расстоянии около 100 м от вашей антенны, один раз в несколько лет, произойдет разряд молнии. На юге страны и в гористой местности, эта вероятность выше, чем на севере и равнинных территориях. По этому правильное изготовление и эксплуатация заземляющих устройств, являются гарантом безопасной работы на ЕН - Антенне. Какую же опасность для антенно-фидерного устройства (АФУ) и аппаратуры любительской радиостанции несет в себе гроза?
Статический потенциал возникает в момент сухой или снежной бури, песчаных ветрах и пр. Его скачкообразные изменения и разряды происходят при удаленных от антенны в несколько сотен метров и более. Рассмотрим схему ЕН – антенны «STAR», см. рис.1а.

Рис. 1

На данной антенне во время бури, перед грозой и во время ее, наводятся высокие наведенные статистические потенциалы. На вибраторах, А и Б они практически одинаковы и стекают по средством катушки индуктивности на экранирующую оплетку ВЧ- разъема и далее на заземление. У антенны «Klassic», где используется согласующий элемент «Tesla» см. рис.1б, видно, что от статистического разряда защищен только вибратор - Б. Вибратор - А, который доминирует по высоте и соответственно более подвержен наведенным статистическим потенциалам, соединен с центральной жилой фидера, а значит, грозит выводу из строя входных цепей трансивера. По этому антенна «STAR» является более надежным вариантом в отношении статической и грозовой безопасности. Для устранения наведенных статистических потенциалов антенны «Klassic», центральную жилу и экранирующую часть ВЧ- разъема нужно зашунтировать без индукционным резистором с сопротивлением в 50 – 75 кОм.
Наведенная электромагнитная волна возникает при разряде молнии. По этому рассматриваемые выше ЕН- антенны не защищены от неприятностей, т.к. спускаемый фидер необходимо заземлять как в верхней, так и в нижней его части.
Дело в том, что при разряде молнии, на расстоянии около 2 километров, напряженность электрического поля может достигать 1-2 кВ/м. То есть на изолированной от земли антенне, например, установленной на высоте 20м, появится статический потенциал около 20-40 кВ. Стекая, он создает токи определенной величины в оплетке кабеля, который заземлен внизу на месте размещения вашей радиостанции. Ток, наводимый по всей длине, незаземленного вверху фидера, наводит Э.Д.С. в средней жиле, что не лучшим образом может отразиться на целостности аппаратуры и в некоторых случаях может просто разрушить тонкие соединения заземления в квартире. Данный пример говорит о том, что верхний конец фидера всегда должен быть надежно заземлен, а в режиме эксплуатации его нужно периодически проверять.

Многие считают, что петли на антеннах необходимы для стекания попавшей в фидер капельной влаги. Может это и так, но основная задача петли совсем иного характера. Дело в том, что кроме резкого изменения напряженности поля и связанного с выше указанным изменением потенциала всех близлежащих проводников появляются индуцированные токи. Ток разряда в ионизированном канале молнии за первые 1...10 мкс достигает мгновенных значений в 20...500 тысяч ампер и затем спадает до нуля за время 200... 1000 мкс. Эти огромные токи индуцируют во всех близлежащих проводах вторичные напряжения. Что бы частично избежать этого, на фидере в непосредственной близости от разъема антенны, делают петлю диаметром 20-30 см.с количеством 2-х, 3-х витков, см. рис.2. Иначе ее называют «грозовой петлей», а оплетку фидера заземляют в верхней части трубы заземления. Теперь мгновенные индуцированные токи стекают на заземление посредством шины заземления или заземляющей трубы. Индуктивность петли препятствует мгновенному току разряда и сохраняет спускаемый фидер. При этом не нужно забывать, что фидер должен иметь спуск как можно ближе к заземляющей шине или трубе.

Защитное поле ЕН - антенны предусматривает защиту от нежелательного ВЧ -излучения фидером и сохранение диаграммы направленности антенны вдоль горизонта. На рис. 2, мы наблюдаем трубу диэлектрик и индуктивность ВЧ защиты на расстоянии от антенны около 2-х метров. Если последнее для вас не является критерием, мачту можно сделать цельнометаллической, грозовую петлю исключить, а заземление фидера произвести выше индуктивности ВЧ защиты.

Рис. 2

От прямого удара молнии, возможно судьба и убережет, но лучше все же не надеяться на случай, а заранее подумать о такой возможности, как заземлять все и вся, т.е. добиваться выравнивания потенциалов. Конечно, прямое попадание в антенну не убережет ее, и вы можете потерять примерно 800-1000 рублей, затраченных на приобретение материалов для постройки новой антенны, но аппаратура стоит значительно дороже. Дешевле обойдется грамотно выполненная «земля», чем приобретение новой аппаратуры!
Некоторые правила:
- Для предотвращения возникновения индуцированных токов следует избегать шин земли, выполненных в виде кольца и резких изгибов, их сечение должно быть не менее 50 кв. мм. Нужно помнить, что любое кольцо, это прежде всего индуктивность.
- Заземляющие проводники должны быть максимально прямыми и короткими.
- «Работать» во время грозы должна «земля», а не фидер!

Примечание: Данные рекомендации нельзя относить только к ЕН – антенне, они справедливы ко всем типам любительских и профессиональных АФУ и сооружений.

73! Сушко С.А. (UA9LBG)
06.2007г.