Blog

Oct 05, 2023

Einige unten

Ein geeignetes System trägt viel dazu bei, Schäden durch Blitzschlag zu minimieren. Von Steve Walker ⋅ Der Autor ist Southwest-Tech-Ingenieur bei Wheatstone Corp. Es vergeht kaum eine Woche, in der die Wheatstone Tech

Ein geeignetes System trägt viel dazu bei, Schäden durch Blitzschlag zu minimieren.

Von Steve Walker ⋅

Der Autor ist Southwest-Tech-Ingenieur bei Wheatstone Corp.

Es vergeht kaum eine Woche, in der die technische Supportabteilung von Wheatstone nicht mindestens einen Anruf von einem Kunden erhält, der aufgrund eines Blitzschlags oder einer Überspannung Probleme mit der Ausrüstung hat.

Auch wenn es möglicherweise nicht möglich ist, durch elektrische Ereignisse wie diese verursachte Schäden vollständig zu beseitigen, gibt es einige bewährte Vorgehensweisen, die Sie in Ihrem neuen Studiogebäude (oder sogar in Ihrer bestehenden Einrichtung) implementieren können, um die Wahrscheinlichkeit von Konsolen oder anderen Audiogeräten zu minimieren durch den elektromagnetischen Impuls, der aus diesen Ereignissen resultiert, zerstört werden.

Blitze und Überspannungen erzeugen kurze, aber starke Überspannungen in Ihren elektrischen Systemen, die empfindliche Geräte beschädigen können. Der Austausch oder die Reparatur der Ausrüstung kann teuer sein, erscheint aber im Vergleich zu den Einnahmeverlusten, wenn Sie aus der Luft genommen werden, minimal.

Hier sind ein paar Dinge, die Sie tun können, um Ihre Ausrüstung zu schützen und Ihre Sender auf Sendung zu halten.

Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung kann einen großen Beitrag zum Schutz Ihrer Rundfunkgeräte vor Überspannungen leisten. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass Sie auch bei kurzzeitigen Stromausfällen einsatzbereit bleiben.

Sie können jedes Studio und Ihren TOC-Bereich schützen, indem Sie kleine USV-Einheiten installieren, um jede Gruppe kritischer Geräte mit Strom zu versorgen. Da die Einheiten jedoch über Ihre Anlage verstreut sind, müssen Sie eine Strategie entwickeln, um sicherzustellen, dass die Batterien in diesen Einheiten regelmäßig ausgetauscht werden. bevor sie schlecht werden. Stellen Sie sicher, dass alle USV-Einheiten, die Sie verwenden, die Last von den Batterien trennen und so Ihre Geräte vom Wechselstromnetz trennen.

Eine bessere, wenn auch teurere Option wäre ein großes USV-System, das Ihr gesamtes TOC und Ihren Studiokern mit Strom versorgen kann. Dies lässt sich am einfachsten umsetzen, wenn Sie einen Bau planen, und es lohnt sich möglicherweise, es den Entscheidungsträgern als notwendigen, integralen Bestandteil Ihrer neuen Anlage vorzustellen.

USV-Anlagen allein sind nur ein Teil der Lösung. Eine gute Erdung kann viel dazu beitragen, Ihre teure Studioausrüstung vor der zerstörerischen Kraft zu schützen, die von jedem Gewitter ausgeht, das auf Sie zukommt.

Jeff Keith von Wheatstone sagt: „Die Erdung in einer Sendeanlage ist mehr oder weniger eine Wissenschaft. Aber es gibt einige ziemlich gute Grundregeln (Wortspiel beabsichtigt).“ Hier sind einige seiner Vorschläge:

Verwenden Sie ein Einpunkt-Erdungssystem, auch „Stern“-Erdungssystem genannt, da alles so weit wie möglich auf einen einzigen Erdungspunkt zurückgeführt wird. Siehe Abb. 1.

„Die schlimmste Situation ist, dass Überspannungen mehr als ein Ziel haben, denn das bedeutet normalerweise, dass sich irgendein Sendegerät ‚in der Mitte‘ befindet“, sagt Jeff.

„Vorübergehende (überspannungsbedingte) Spannungsunterschiede zwischen Wechselstrom und Audiomasse sind die Ursache für die meisten Ausfälle, die wir hier bei Wheatstone sehen. Ein Stromstoß von tausend Ampere über einem Ohm Masse verursacht einen Spannungsabfall im Kilovoltbereich.“

Darüber hinaus sollten Sie für die Erdung einen großen Leiter verwenden. Es ist vielleicht nicht einfach, einen 2/0- oder 3/0-Kupferleiter durch die Kabelkanäle Ihres Hauses zu ziehen, aber die Vorteile eines richtig konzipierten Erdungssystems werden sich auszahlen, wenn ein Blitz zum ersten Mal diesen Weg durch Ihr System am einfachsten findet geht direkt auf den Boden. (An Senderstandorten werden Sie aufgrund der hohen HF-Felder wahrscheinlich Erdungsbänder mit einer Breite von mindestens 2 bis 4 Zoll verwenden wollen.)

„Heute haben wir auch abgeschirmte Netzwerkkabel, also gibt es noch einen weiteren ‚Draht‘, den man in Betracht ziehen muss. Und obwohl Netzwerkschnittstellen transformatorgekoppelt sind, handelt es sich bei diesen Transformatoren um winzige Kerle mit kaum einer „Lücke“ für einen 10- bis 20-kV-Wechselstrom. Ich habe Fälle gesehen, in denen ein eingehender Stromstoß direkt über den Transformator sprang und seinen Weg in die Siliziumeingeweide des Ethernet-Switches fand, und ja, der magische Rauch wurde ausgestoßen.“

Vernachlässigen Sie nicht die ordnungsgemäße Erdung und den Potentialausgleich im Studio. Nur weil Sie möglicherweise keinen 1.500 Fuß hohen Turm in Ihrem Garten haben, heißt das nicht, dass Sie vor Blitzschäden gefeit sind. Recherchieren Sie und investieren Sie Zeit und Geld in die Implementierung eines guten Erdungssystems in Ihrem Studio – egal, ob es sich um einen Neubau oder eine bestehende Anlage handelt – sowie in die Standorte Ihrer Sender, um Ihre Investitionen und Einnahmequellen zu schützen.

[Sehen Sie sich weitere technische Tipps von Radio World an]

Wenn Sie eine Anlage von Grund auf neu errichten, haben Sie die einmalige Gelegenheit, das bestmögliche Bodensystem zu schaffen.

Wir haben Jeremy Hewitt, leitender Systemingenieur bei Inrush Broadcast Services, nach seinen Gedanken zur Anlagenerdung gefragt. Für neue Anlagen empfiehlt er das Ufergelände.

„Ein Ufergrundstück besteht typischerweise aus Stahlbewehrungsstäben (Bewehrungsstäben), die direkt in Beton eingebettet sind. Es muss mindestens 20 Fuß lang sein, es ist jedoch nicht erforderlich, dass es durchgehend ist. Wenn es nicht durchgehend ist, ist eine Verbindung durch Verbindungsdrähte, Schweißen oder exothermes Schweißen zulässig. Eine alternative Möglichkeit zum Bau eines Ufergrundstücks wäre das Einbetten von blankem Kupferdraht mit 4 AWG in den Beton.“

Abb. 2 zeigt ein Ufergelände einer Sendeanlage. Das Ufer-Bodensystem ist nach Herbert Ufer benannt, einem ehemaligen Berater der US-Armee. Er wurde damit beauftragt, eine wirksame und relativ kostengünstige Erdungsvorrichtung für Bombenlagerräume in Arizona zu schaffen.

Aufgrund der Trockenheit des Bodens musste ein Erdungsstab möglicherweise 100 Fuß lang sein, um die Anforderungen an den geringen Widerstand zu erfüllen, was weder kosteneffektiv noch praktisch war.

„Damit ein Uferboden effektiv ist“, sagt Jeremy Hewitt, „muss der Beton in direktem Kontakt mit dem Boden bleiben.“ Das bedeutet, dass unterhalb der Bodenplatte oder des Fundaments keine Dampfsperren oder Wärmedämmung angebracht werden dürfen. Typischerweise erzeugt eine Ufererdung einen Widerstand gegen Erde von 2 bis 5 Ohm.“

Natürlich ist die Ufer-Erdungsmethode nur dann sinnvoll, wenn sie im Rahmen einer Neuinstallation eingerichtet wird.

Anstelle einer Ufererdung können mehrere Erdungsstäbe verwendet werden, um sicherzustellen, dass ein widerstandsarmer Weg zur Erde erhalten bleibt. Erdungsstäbe sollten mindestens 8 Fuß tief in den Boden getrieben werden, es sei denn, dies ist aufgrund von Felsbrocken nicht möglich.

Ein Erdungsring, bei dem mindestens 20 Fuß blanker Kupferdraht (2 AWG oder größer) die Struktur umgibt und in direktem Kontakt mit der Erde steht, ist eine weitere Option, um einen Erdungspfad mit geringem Widerstand sicherzustellen.

Unabhängig von der Art der Erdungselektrode sollte der Widerstand zwischen der Elektrode und der Erde nicht mehr als 5 Ohm betragen. Wenn mehrere Erdungsstäbe verwendet werden, um dies zu erreichen, sollte der Abstand zwischen ihnen halb so lang sein wie der längste Erdungsstab, um eine maximale Wirksamkeit zu erzielen. Wenn zur Reduzierung des Widerstands mehrere Erdungselektroden verwendet werden, sollten diese miteinander verbunden werden. Darüber hinaus sollte eine gemeinsame Verbindung vorhanden sein, bei der alle elektrischen Systeme miteinander verbunden sind, um sicherzustellen, dass zwischen den Systemen kein Potenzial entstehen kann.

Ohne eine geeignete Erdung der Anlage mit niedrigem Widerstand ist es wahrscheinlich, dass ein Blitzschlag ein Potenzial erzeugt, das hoch genug ist, um den eingebauten Schutz vor Spannungsspitzen unwirksam zu machen.

Idealerweise würde ein wirksames Anlagenerdungssystem in Verbindung mit einem umfassenden Überspannungsschutzgerät verwendet, sodass ein Ableitungspfad mit geringem Widerstand für das Überspannungsschutzgerät geschaffen wird.

Die Erdung Ihres Studios oder Ihrer Sendeanlagen sollte nie zweitrangig sein. Sie verfügen über High-Tech-Audio-, Video- und HF-Geräte im Wert von Hunderttausenden Dollar, deren Schutz auf eine gute Erdung angewiesen ist. Blitzeinschläge und Überspannungen gehören zum Alltag der Ingenieure, und als Ingenieur, der die Anlage entwirft, ist es Ihre Aufgabe, dafür zu sorgen, dass der potenziell schädliche Strom bei einem Besuch besser an den Ort gelangt, an den er sich begibt, als direkt in Ihre teure Ausrüstung .

Der Autor ist unter [email protected] erreichbar.

Steve Walker

Für weitere Geschichten wie diese und um über alle unsere marktführenden Neuigkeiten, Features und Analysen auf dem Laufenden zu bleiben, melden Sie sich hier für unseren Newsletter an.

Tags ⋅ Wheatstone ⋅ Technische Tipps ⋅ Erdung ⋅ Blitzschutz