Заземление по ВЧ (земля по ВЧ или «RF GROUND»)
«ВЧ Земля или земля по ВЧ» - это термин обычно используется для обозначения к частям оборудования, включая корпуса различных составляющих радиостанции. Это название появилось в то время, когда царствовала антенна типа "Long Wire". . На достаточно низких частотах, провод от шасси или антенного тюнера соединялся с земляным стержнем через внешнее окно помещения радиостанции и имел маленькое сопротивления по ВЧ. Поэтому ВЧ напряжение между шасси и "землей" была реально небольшим. И, даже если были небольшие потенциалы, окружающие схемы были относительно нечувствительны к ним.
Сегодня, правда, у нас есть множество схемных узлов, которые чувствительны к мешающим сигналам с уровнями в несколько милливольт, и в первую очередь к таким компонентам относятся различные звуковые карты ПК. Вывод из опыта заключается в том, что при создании и монтаже наших устройств мы не должны использовать разные места металлического корпуса устройств в качестве составляющих частей заземления по ВЧ! Иначе говоря, имеющийся на устройствах специальный терминал является единственной точкой для соединения проводника от общей шины. Такое соединение позволяет минимизировать блуждающие токи по ВЧ, которые могли бы возникнуть при соединении земляного проводника к различным точкам корпусов оборудования.
Некоторые радиолюбители полагают, что система заземления по ВЧ должна быть изолирована от наземной системы безопасности! Это грубая ошибка! Уже ранее мы говорили, что все системы заземления должны быть обязательно объединены для обеспечения минимальных рисков при эксплуатации оборудования. В качестве примера сошлемся на стандарт NEC, который требует, чтобы даже основание антенны должно быть надежно соединено с общей системой заземления, несмотря на имеющийся дроссель ВЧ, один из выводов которого заземлен!
Методы заземления
Как правило, на практике система заземления представляет один из известных видов заземления. В США такие системы должны соответствовать соответствующему стандарту занимает один из нескольких форм, всех выявленных в NEC и NFPA 780. К таким рекомендуемым типам заземления, который одновременно соответствует стандарту NEC и уже опробирован десятками лет, в том числе и в полевых условиях, относится и известный тип заземления «Ufer ground», предусматривающий специальный электрод в бетоне, и носящий имя его создателя Герба Уфера ( Herb Ufer), который пытался и внедрил этот тип заземления для военных целей в засушливых районах , где заземленные штыри уже неэффективны. Выбранный тип заземления может быть различным по форме, однако главной особенностью во всех видах этого типа является наличие соответствующего проводника с общей длиной не менее 6,5 метров в бетоне, зарытого в землю. В качестве проводника применяется медный стержень диаметром порядка 30 мм или отрезок арматурного стального стержня в бетоне, который используется при строительстве фундамента здания.
Подключение к арматуре производится с помощью отрезка арматуры, выходящего на поверхность бетонной конструкции или медный провод, проходящий через бетон.
Есть и другие вариации подобных схем, широко описанных в литературе, но они все функционально те же: длинный проводник, погруженный в большой кусок бетона.
При таком способе заземления электрод, имея за счет бетонной конструкции большую площадь контактирующую с почвой, обеспечивает минимальное сопротивление с ней, а свойство бетона впитывать воду в определенном количестве практически решает проблему минимального сопротивления и необходимости регулярного полива места заземления.
Для радиолюбительских помещений, находящихся вне зданий, наиболее известным методом заземления является устройство контура с помощью заземленных стержней, длиной не менее 2,5 метра, соединение с которым полностью выполняет задачу. На рисунке показан именно такой тип заземления.
Рис.№3
На рис №3 изображена система заземления с использованием общей шины, которая соединяет все корпуса оборудования вместе, чтобы обеспечить нулевой потенциал по токам ВЧ. Если шина подключена одновременно и к молниезащите с использованием мощного проводника, такая система становится ещё надежней! Все заземляющие стержни должны быть соединены вместе и соединены с землей сетевого электрического распределительного щитка. Очень важно, чтобы «земля» была бы единственной и общей для всех ваших приборов и оборудования. На рисунке №4 показано наиболее правильное решение («А»), которое обеспечивает максимальную безопасность, и вариант («В») - нежелательное небезопасное соединение.
Рис.№4
На этом рис 4 вариант «А» - правильное решение: соединение всех земляных терминалов оборудования и систем внешних земляных контуров с терминалом «Земля» в электрораспределительном щите. Монтаж аналогичной системы заземления по схеме «В» не обеспечивает безопасность, т.к. системы заземления не объединены. В результате может произойти серьёзный инцидент или пожар.
Несколько слов о заземляющих штырях.
Как уже отмечалось выше, длина штыря должна быть не менее 8 футов или 2,5 метра. Контур заземления может быть сделан из 3 и более штырей, каждый из которых расположен друг от друга на расстоянии не менее половины длины штыря или около 1,5 м. Вертикальное положение штырей предпочтительнее. Однако, в ряде случаев, когда грунт имеет определенные особенности, например очень жесткий, допускается положение под углом. Если есть поблизости ров или достаточное углубление в виде окопа, то при увеличении для штырей до 3 м и материала штырей - твердой отожженной меди, заземление при высокой проводимости почвы будет обеспечено! Непосредственно контакт со стержнями лучше иметь сварной для получения гарантии постоянного контакта на продолжительный период без необходимости его регулярной проверки.
Тема «Земля» и "Заземление" широко представлена в соответствующих инструкциях к стандартам, повсеместно встречается в строительных нормативах и требованиях при строительстве и в воде в эксплуатацию различных объектов, связанных с сетевым питанием.
Моя задача была в 1-й и 2-й частях статьи ещё раз обратить внимание радиолюбителей на определенные требования по безопасности и практические советы с целью сохранения здоровья операторов и их оборудования в рабочем состоянии.
Буду рад, если хотя бы частично удалось достигнуть поставленной цели.
Л.А. Шувалов - UA3ADW