Поговорим ещё раз о защите нашего оборудования от внешних факторов.
Радиолюбители старшего поколения прекрасно помнят времена, когда мы радовались любой покупке новой детали или узла для своего трансивера или другого оборудования своего "шека", сделанного своими руками. Технический прогресс неумолим и сегодня мысли радиолюбителей, занимающихся любым направлением в радиоспорте, связаны с решением проблемы - как обеспечить себя оборудованием с наиболее лучшими параметрами с безусловным учетом финансовых возможностей каждого из нас. Сохранение оборудования в рабочем виде без нарушения его главных параметров - задача аналогичная сохранению своих инвестиций, вложенных в какой- либо бизнес. Помимо естественного старения радиоэлементов, появления новых моделей, процессов влияющих на текущую цену нашего оборудования, т.н. его рыночную стоимость, существует большая проблема по обеспечению надежной защиты оборудования от различных явлений и факторов, которые могут повредить или полностью разрушить наше оборудование в короткий промежуток времени и, тем самым, превратить наши вложения в пустые затраты. И речь в первую очередь пойдет о защите оборудования от ударов молнии, необходимости применения той или иной системы грозозащиты в зависимости от конкретных условий у каждого из нас (QTH), применения надежного заземления, снижения риска от перепада напряжений в питающей сети.
Обсудить данную проблему ещё раз я решил после собственного «плачевного опыта» прошлогодних 2016 грозовых явлений, одно из которых привело к выходу из строя на дачном QTH телевизора, бойлера, ряда сгоревших сетевых адаптеров. По семейной оценке общие потери составили более 1,0 тыс. долларов США. Перед тем, как начать излагать определенные новости в этом направлении (техника и здесь тоже не стоит на месте) поискал в разных источниках свежие публикации по этой тематике, но наиболее детальное обсуждение по этой теме ведется СЕГОДНЯ (!!!) в журнале QST. Поэтому примеры и советы будут базироваться как на отечественном, так и на опыте наших зарубежных коллег из США. Сразу прошу извинения, что потребуется определенное время для каждой части статьи ( их запланировал в объёме трех частей) с тем, чтобы до конца июля полностью освежить, а для кого-то и ознакомить с текущим положением и требованиями к системам защиты радиоэлектронного оборудования и, в первую очередь, радиолюбительских трансиверов и усилителей, как наиболее дорогостоящих составляющих каждого «шека».
Часть 1. Первое правило - безопасность
Эта часть статьи направлена на «генерацию» возможного обмена практическим опытом по электромонтажу в радиолюбительском шеке и, наверняка, вызовет определенную дискуссию с учетом различных условий расположения наших «рабочих мест», отличии в оборудовании и соответствующего подключения к сети.
Как известно, все потребители электроэнергии у нас в стране, также как и за рубежом, разбиты по регионам и делятся на группы потребителей электроэнергии, в том числе промышленные или коммерческие объекты или объекты жилого сектора. Обычно по стандарту для жилого сектора в России подается напряжение 220/380 вольт. При этом величина напряжения, подводящегося к понижающим трансформаторам от высоковольтной линии, также различается. Ответственность за поддержание системы распределения электроэнергии лежит на региональных или местных поставщиках электроэнергии. На сегодняшний день гарантирующим поставщиком электроэнергии на всей территории Москвы и Московской области является ОАО «Мосэнергосбыт», которое было выделено из ОАО «Мосэнерго» в результате реорганизации энергокомпании 2011 году. Именно «Мосэнергосбыт» сегодня реализует более 8% процентов от всей вырабатываемой в России электрической энергии. Электрические линии до потребителя, как правило, находятся в ответственности поставщика и "право собственности" и ответственность на конечный участок до конкретного потребителя обычно переходят от поставщика электроэнергии на домовладельцев или жильцов от личных приборов учета (счетчиков) потребления сетевого электропитания. Если Вы не знаете, где происходит разделение ответственности, уточните этот вопрос в местной организации «Мосэнергосбыт».
Обычное явление для радиолюбителей - нам всегда недостаточно розеток в шеке. Простое решение для небольшого распределения мощности - включение удлинителя с несколькими розетками, сертифицированного по ГОСТ РФ, который должен включать и механический выключатель. Ряд производителей дополнительно устанавливают в этих устройствах не только ВЧ фильтры, но и автоматы, ограничивающие потребляемую мощность в соответствии с параметрами устройства. К сожалению, в продаже нередко можно встретить и не сертифицированные удлинители или тройники, которые при определенной нагрузке начинают сильно нагреваться и с учетом вида материала - пластмассы в худшем случае даже при незначительной нагрузке плавятся и создают угрозу короткого замыкания в потребляемой сети или пожара! Практика использования цепочки удлинителей также порочна, т.к. создаёт условия для превышения мощности в предыдущем удлинителе.
Если Вам нужно больше розеток, необходимо предусмотреть новые розетки с их подключением непосредственно к распределителю сети. Это позволит быть уверенным в отсутствии перегрузки в конкретной сетевой цепи внутри помещения.
В виде примера приведу советы американских радиолюбителей, которые постоянно появляются в журнале QST. Так национальными и местными нормами в США установлены ограничения по допустимому потреблению мощностей с приложением расчета по довольно сложному алгоритму. В то же время имеется простая расчетная формула, которая не противоречит действующим нормативам: Вот надежное правило: необходимо добавление новой цепи, если суммарная нагрузка составляет более 80% автоматического выключателя или предохранителя. Это предполагает, что предохранитель или прерыватель - автомат безусловно подобран и установлен на основании правильного расчета. Если у вас есть какие-либо сомнения, консультация с профессиональным электриком будет полезна..
Нередко дилетанты иногда пытаются "перемонтировать" архитектуру своих домов, чтобы приспособить их к нашему хобби. Речь идет о частных домах или домах, которые по найму занимают семьи радиолюбителя. Так большинство действующих в разных штатах США нормативов не позволяют изменять проводку без разрешения владельцев указанных зданий или строений и утверждения изменений соответствующей местной нормативной организацией. Как правило, владелец здания обязан получить разрешение на электромонтажные работы перед началом изменения или дополнения к постоянной проводке. Некоторые места в доме при проведении работ могут потребовать также и разработки соответствующих чертежей и описания планируемой работы. Часто за подобное разрешение приходится оплачивать и визиты инспектора для проверки работ. При этом, если отмеченные критические ошибки остаются неисправленными, учитывая риск получения травм или пожара, разрешения Вы не получите! Проверки обязательны, независимо от потраченного на них времени. Американцы понимают, что в случае какого- либо ЧП во внутренней сети, с учетом разграничения ответственности, при отсутствии соответствующих NEC документов, разрешающих упомянутые изменения, страховая компания откажет Вам в выплате компенсаций за понесенный ущерб в результате ЧП! Именно поэтому любое изменение должно быть произведено профессионалами с соответствующим оформлением всех документов. Безусловно, что при небольших изменениях, на которые не распространяются упомянутые требования, процедура согласования не требуется. Однако консультация с опытным электриком необходима, чтобы не оставлять открытыми возникающие вопросы или сомнения по поводу правильной техники проводки.
К сожалению, американская статистика показывает, что травмы, полученные от попадания под напряжение 120 вольт (сетевое стандартное напряжение в США), являются наиболее частым источником смертельного электротравматизма.
Для внутренних линий электропроводки должны быть использованы только сертифицированные кабели соответственного сечения, которые должны быть правильно расположены и установлены в соответствии с действующими электротехническими требованиями и нормативами. Необходимо помнить, что низковольтные источники питания такие как автомобильные аккумуляторы и прочие сильноточные источники, могут быть также опасны, как и высоковольтные источники, из-за возможной плавки металла, искр и коротких замыканий.
Главное правило - никогда не работайте с сетевыми проводами под напряжением! Выключите автоматический выключатель или выньте предохранитель, предпримите все необходимые меры, чтобы гарантировать, что посторонние или ваши родственники случайно не восстановили питание, пока вы работаете, например, с помощью выключателя блокировки. Рекомендуется до начала работ проверить проводку ещё раз вольтметром или пробником.
После установочных работ по увеличению количества розеток перед восстановлением электропитания необходимо проверить проводку с помощью омметра для исключения ошибок и короткого замыкания в сети. Особое внимание следует уделить соединению нулевого провода и провода заземления. Жесткие нормы, действующие в большинстве стран, включая США, требуют при разводке соблюдать и цветовую нормативную маркировку проводов сетевого кабеля и соответствующего подсоединения его к элементам розетки. Так провод белого цвета - нулевой. Провод заземления - зеленый или голый провод. Омметр должен показывать замкнутую цепь между этими проводниками. Понятно, что между горячим проводом (черный провод) и заземляющим проводником или нулевым проводником какого- либо соединения быть не должно. При этом измерении все нагрузки в сети должны быть отключены! Омметр должен показывать разрыв цепи между горячим проводом и любым из двух других проводов.
Могут сказать, для чего это описывать, когда все эти азы давно известны. Отвечу - во-первых повторение мать учения, а во-вторых молодым радиолюбителям не грех напомнить о требованиях по электробезопасности на примере опыта наших коллег из США, которые в принципе во многом совпадают и с нашим нормативами.
Американский NEC (Национальной электрической код) является продуктом коллективного опыта, который был принят в виде действующего норматива в США. Многие комплектующие узлы и детали имеют соответствующую маркировку с указанием просто кода. Несмотря на то, что NEC по сути является общенациональной нормой, с учетом многих приложений к нему он не является универсальным! Местные власти различных штатов имеют право принимать свои нормативы по безопасности и коды с учетом местных условий. Например, в штате Вашингтон, под NEC не подпадают такие устройства как телефон, радио и телевизионные кабели и оборудование. Они освобождены от обязательного подтверждения соответствующего кода по электробезопасности, правил и норм. Тем не менее, некоторые местные юрисдикции (города, округа, и т. д.) устанавливают наоборот ещё более высокий уровень требований по электробезопасности, несмотря на некоторые исключения к требованиям, принятым на федеральном уровне.
Принять правильное решение для конкретного места в соответствии с местными нормативами не всегда представляется простым, так как интерпретации кода-это сложный предмет, и необученные люди, если они хотят уточнить нормы, потратят значительное время, чтобы разобраться в хитрых оговорках и условиях различных дополнений, исключений и т.д., находящихся в разных местах общего документа. Сам документ NEC написан не в виде инструкции для умельцев - универсалов. Как правило, приходится искать ответы в нескольких местах, чтобы найти все соответствующие требования. (Например, статьи 810, 250, и 100 содержат требования, применимые для обычной установки любительского Радио.) Поэтому по рекомендации коллег из США лучшим источником информации по соблюдению требований является консультация у местных строительных инженеров - электриков или электромонтеров, обслуживающих ваше здание или территорию.
Американские коллеги предупреждают, что сегодня в интернете можно найти достаточно много информации по электробезопасности, электрическим кодам, практике выполнения работ по прокладке внутренней сети. Однако, необходимо сперва убедиться, что информация, которую вы используете в данный момент, не устарела, а советы соответствуют вышеуказанным действующим требованиям!. Не надо забывать, что найденные там материалы и советы могут быть специфическими для конкретного оборудования или конкретной территории, и могут не совпадать с требованиями по электробезопасности в Вашем QTH.
О «доморощенным» изменениям в сетевой проводке и требованиях NEC
В большинстве случаев, к любому оборудованию, включая и импортному, работающему от сети переменного тока, предъявляются требования местного стандарта по электробезопасности. Отсутствие соответствующего кода на оборудовании говорит о необходимости рассмотрения возможности прекращения его эксплуатации или проведения соответствующей сертификации на предмет соответствия местным нормам по электробезопасности. В случае ЧП пожарные и страховые службы в первую очередь будут проверять именно эти маркировки или имеющиеся сертификаты на оборудование. И соответствующее решение по ущербу будет принято на основании результатов проверки. Такой порядок создает проблему для радиолюбителей, разрабатывающих и собирающих свою собственную конструкцию, поскольку вряд ли кто-то из нас, взяв последний созданный своими руками прибор, готов отнести его на испытания в сертифицированную тестовую лабораторию, заплатив за услугу, чтобы оценить безопасность созданного вами «чада».
Требования NEC не делают различия между профессионально изготовленным оборудованием или радиолюбительским, поскольку требования кода не распространяются на внутреннее содержание самого оборудования.
Питание радиостанций.
Известно, что энергосистемы США и Канады использует частоту 60 Гц и напряжение в электросети переменного тока 120 в. Такое же положение и в других странах Северной Америки. Если Вы любитель dx-экспедиций или путешествуете вместе с любимым мобильным трансивером, Вы будете сталкиваться в других странах Европы с напряжением 220 В и частотой переменного тока 50 Гц с довольно различными видами сетевых вилок и розеток и соответствующих местным нормам цветовым кодам. Если Вы планируете и готовитесь к подобным поездкам с радиолюбительским оборудованием, не забудьте проверить все нормы по электробезопасности в стране пребывания и обеспечить себя заранее надлежащими адаптерами и/или трансформаторы для работы вашего оборудования.
Любительские радиостанции на территории США, как правило, требуют от источника питания переменного тока напряжения в 120 вольт, которое затем преобразуется в рабочее напряжение переменного или постоянного тока с уровнями, необходимыми для узлов радиостанции в соответствии с её электрической схемой. В жилых районах городов США перепады напряжения переменного тока от 110 V до 125 вольт считаются нормальными, также как и в случаях питающих сетей с напряжением от 220в до 250в. Радиолюбители в европейских странах, устанавливая свою станцию в жилых или промышленных районах с большой нагрузкой на понижающую трансформаторную станцию, знают, что напряжение сети может в отдельные периоды быть и на уровне 208 вольт! И большинство блоков питания работают в этих диапазонах, при этом регулярный контроль входного напряжения - правильное решение! (Входное напряжение, как правило, варьируется в зависимости от часа, дня, сезона и местоположения.)
«Внутренние органы» современных трансиверов и другое оборудование на полупроводниках, как правило, работают от постоянного тока, который подводится от соответствующего источника питания постоянного тока, а при необходимости, и от резервных батарей. Иногда, источник питания постоянного тока является частью самого устройства (например, 50-ти вольтовый источник питания полупроводникового усилителя мощности). Однако, гораздо чаще, оборудование нашего «шека» требует l2в (13,8 в) от внешнего источника. И относится к такому уровню напряжения пренебрежительно просто потому, что оно низкое, без соблюдения правил безопасности неправильно! Не забывайте, что в режиме передачи токи в подводящих от источника питания проводах могут достигать значений от 15 до 25 ампер! И исключить возможность пожара или сильного ожога можно только при соблюдении всех мер безопасности.