Защита ethernet от грозы: Ethernet Грозозащита PoE Ubiquiti. Купить. Высокочастотная грозозащита РГ4. Инструкция, установка, PoE, цена.

Содержание

Грозозащита Ubiquiti, защита от молнии, защита от электрических разрядов

Для защиты от электромагнитных импульсов на интерфейсах Ethernet устанавливают устройства грозозащиты. Особенно важно применять грозозащиту на линиях к оборудованию вне помещений. Значительные перепады напряжения, разряды молний выводят из строя уличные точки доступа, клиентское оборудование, радиомосты и базовые станции. Применение грозозащиты значительно снижает риск подобных инцидентов. Разнообразие устройств грозозащиты, гигабитных и с поддержкой PoE, позволяет подобрать вариант для любых Ethernet линий.

РГ4G представляет собой простую и эффективную грозозащиту, которая надежно защищает устройств от грозовых разрядов и скачков напряжения. Конкретная модель имеет разъемы Ethernet и способна обеспечить пропускную способность до 1000 Мбит/с.

Грозозащита высокочастотного тракта. Устанавливается между антенной и устройством N-типа. Предотвращает выгорание выходного каскада любого передающего устройства в диапазоне 0.9 — 6 ГГц. Рекомендуется использовать с точками доступа Bullet.

Универсальная грозозащита РГ4G IP54 позволяет уберечь чувствительное оборудование от негативного влияния статических разрядов и внезапных скачков напряжения. Пропускная способность данной модели составляет не более 1000 Мбит/с, что нужно учитывать при включении грозозащиты в проект.

Продолжаем тему электроликбеза про устройства защиты, и этот пост — знакомство с устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Это устройства для вашего электрощита, призванные бороться с кратковременными всплесками напряжения, например из-за грозы. Текст рассчитан для нетехнарей, так что добро пожаловать) Видеоверсия в конце.

Начнем с того, что знают сегодня даже дети — молния представляет собой разряд электричества, иногда ударяет в рукотворные объекты и способна испортить технику. Хоть это предложение и звучит по детски, но человечеству понадобились века, для понимания таких простых и очевидных сегодня вещей. Знание о природе и характеристиках разряда не далось человечеству без жертв, помянем Георга Вильгельма Рихмана.

Первыми регулярный ущерб, от удара молниями, стали испытывать связисты — телеграфные линии, растянутые по полям на столбах, регулярно приносили к дорогому и нежному оборудованию станций кратковременные всплески высокого напряжения. Причем не только от ударов молнии в сами провода, но даже от ударов молний неподалеку от линий! И уже тогда пришлось изобретать способы защиты оборудования от этих всплесков. Когда, спустя десятилетия свои провода стали растягивать на столбах уже энергетики, для только появившегося электрического освещения, некоторые наработки телеграфистов пригодились.

Стоит сказать, что для современной техники молния уже не является чем то запредельно мощным и умопомрачительным. Если взять все эти миллионы вольт и сотни тысяч ампер, умножить на время — мы получим энергию разряда, а это всего порядка 1 ГДж энергии. Если перевести в привычные кВт*ч, то это всего 277 кВт*ч, можно даже посчитать стоимость одного разряда молнии. Проблема лишь в том, что это количество энергии выделяется за доли секунды, что порождает проблемы, с которыми и борются разными техническими приемами.

Что происходит при ударе молнии в линию электропередач? Энергия молнии растекается по проводникам в поисках пути ухода в землю. Это вызывает рост напряжения до огромных величин, из-за чего изоляция не выдерживает, и ее пробивает. В тех местах, где протекал разряд, повреждения оставляет как нагрев, так и электромагнитные силы. И про электромагнитные силы хочу отметить особо: из-за очень большой скорости нарастания тока при ударе молнии, даже разряд в непосредственной близости, наводит токи в окружающих проводниках. Поэтому даже, если молния ударила в молниеотвод на крыше и ушла по металлоконструкциям в землю, на проводах внутри здания могут появиться всплески напряжения опасной величины. Поэтому защита строится не только от прямых попаданий молнией, но и от различных наведенных ею явлений.

Вопрос защиты от атмосферного электричества и от импульсных перенапряжений достаточно обширен, поэтому пост рассчитан дать лишь крайне поверхностное представление и не претендует на полноту. Для более полного и глубокого изучения темы в конце есть ссылки на дополнительные материалы. Если сформулировать кратко физический смысл устройств защиты — их задача сбросить в заземление всю энергию, наведенную в линиях молнией, не допуская чрезмерного роста напряжения. Эти устройства назвали УЗИП — устройства защиты от импульсных перенапряжений.

Принцип простой — это проводник, электрически соединенный с землей, и размещенный как можно выше. Если на данном участке создадутся условия для удара молнией, то наиболее вероятно (но не 100% гарантированно!) разряд произойдет именно в заземленный проводник, а не в окружающие объекты. Сечение проводника выбирается достаточным, чтобы провести разряд к заземлению без повреждений. Громоотвод выполняет собой роль «зонтика» принимая всю стихию на себя. Аналогия с зонтиком становится еще более явной, если посмотреть на формулы расчета радиуса защищаемой громоотводом площади — она тем больше, чем выше громоотвод. Стоит отметить, что существует несколько методик определения защищаемой молниеотводом области, и даже среди специалистов по молниезащиты нет единогласного мнения, какая методика точнее. Например фото из энциклопедии Британника показывает два подхода к расчету защищаемой области — конус по высоте молниеотвода и метод катящейся сферы.

Громоотвод оказался чертовски важен для использования в деревянных домах. Если раньше удар молнии в крышу мог устроить пожар (энергия разряда на пути в землю частично превращалась в тепло, поджигавшее все вокруг), то перенаправление разряда по металлическому штырю в землю спасало от таких страшных последствий. И если присмотреться — то все современные здания и строения имеют на крыше громоотвод. А особо важные объекты вообще могут иметь довольно сложные конструкции громоотводов. В тех местах, где надлежащее заземление сделать трудно (на скале, песках) молниезащита становится совсем нетривиальной задачей. Так выглядят громоотводы на газовой станции в Нигерии:

Не все высоко поднятые проводники могут быть заземлены, для успешного перенаправления энергии разряда в землю. Например антенны — она должна быть высоко и заземлять ее нельзя, иначе она перестанет принимать сигналы. А можно ли сделать устройство, которое бы соединяло бы например антенну с землей только в момент удара молнии, и при этом не оказывала влияния в остальное время?

Идея защиты проста — между защищаемым проводником и заземлением в разряднике создается минимально допустимый зазор так, чтобы при нормальной работе напряжение не превышало напряжение пробоя зазора. Если в защищаемой линии по какой то причине напряжение возрастет (из-за удара молнии или из-за всплесков от работы электрооборудования) то в зазоре происходит электрический пробой — зажигается электрическая дуга, которая из-за ионизации газа неплохо проводит ток. Именно эта дуга обеспечивает временное электрическое соединение с землей, и гаснет, если напряжение понизилось ниже напряжения гашения дуги.

Но есть две проблемы. Первая — малопредсказуемое напряжение пробоя разрядника — изменение температуры, влажности воздуха — и напряжение изменилось. Немного коррозии — напряжение изменилось. Кривые ручки регулировщика — очень сильно изменилось. Второй недостаток — более фундаментальный — напряжение при котором происходит пробой, и напряжение, при котором дуга гаснет отличаются. Причем напряжение зажигания дуги еще зависит от скорости нарастания напряжения. График на картинке как раз показывает «горб» — пока разрядник не сработал напряжение успевает вырасти, затем зажигается дуга и напряжение падает. Пунктиром показан график напряжения при защите варистором.

Если первый недостаток получилось побороть, заключив разрядник в герметичную колбу, заполненную заранее приготовленной смесью газов, то со вторым ничего поделать не получилось. Да, разными ухищрениями можно уменьшить разницу между напряжением пробоя и напряжением, когда дуга гаснет, но не радикально. Причем напряжение гашения должно быть ВЫШЕ напряжения источника питания (*с оговорками). Иначе может получиться неприятная ситуация, когда разряд молнии пробил разрядник и ушел в землю, но дуге погаснуть уже не даст генератор, питающий линию. И дуга в разряднике будет гореть пока кто-то из них не сломается. Вот пример разрядника РБ-5, отечественного производства из аппаратуры связи — колба герметична и заполнена инертным газом:

В принципе, до широкого распространения полупроводниковых приборов (где-то до середины 60х) защита в виде разрядников всех устраивала. При должном запасе прочности изоляции, кратковременный всплеск напряжения на пару кВ (пока не сработает разрядник) большинство аппаратуры могло вынести. Но потом в широкий обиход вошли полупроводниковые устройства, для которых даже небольшое кратковременное повышение напряжения означало смерть.

Разрядники применяются до сих пор и очень широко. Причем разрядники выпускаются огромным ассортиментом на все случаи жизни, от маленьких для защиты линий связи до огромных для зашиты линий электропередач. Вот например как выглядит разрядники в плате мини-АТС (цилиндрические с брендом производителя EPCOS), для защиты от импульсов высокого напряжения, которые могут оказаться в телефонной линии:

На замену разрядникам в деле защиты линий (причем не только линий электропередач, но и например линий связи, но пост в основном посвящен линиям электропередач напряжением 220-230В) пришли варисторы. Это особый тип резисторов, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения. Вот так выглядит их Вольт-амперная характеристика, которая показывает связь тока через прибор и приложенного напряжения:

То есть они ведут себя примерно как разрядники. Если напряжение ниже порогового — то их сопротивление велико, есть только мизерный ток утечки. Если напряжение превышает пороговое, то варистор довольно сильно меняет свое сопротивление, начиная хорошо проводить ток. Но, в отличии от разрядника, возвращается в исходное состояние с высоким сопротивлением, стоит лишь напряжению опуститься ниже порогового. В итоге напряжение на контактах варистора получается относительно стабильным, повышение напряжения он скомпенсирует увеличением тока через себя, что не даст напряжению расти.

Чисто технически, варистор представляет собой таблетку спеченной керамики из вещества, которое обладает свойством полупроводника, например гранул оксида цинка в матрице из смеси оксидов металлов, поэтому его и называют MOV — Metal Oxide Varistor. Гранулы создают огромное количество pn переходов, проводящих ток в одном направлении. Но так как их образуется много и в случайном порядке, для выпрямления тока они бесполезны. Но свойство устраивать электрический пробой при превышении определенного напряжения (а электрический пробой pn перехода обратим), оказалось очень кстати. Регулируя толщину таблетки, можно добиться достаточно стабильного порогового напряжения при производстве. А увеличивая объем шайбы, можно увеличить максимальную энергию импульса, который способен поглотить варистор.

Варистор получился не идеальным, поэтому он не заменил, а лишь дополнил разрядники. За огромный плюс — отсутствие разницы между напряжением пробоя и напряжением восстановления, варисторам прощают токи утечки, ограниченный ресурс (после некоторого количества срабатываний может потерять характеристики), большой габарит при скромных допустимых энергиях разряда. Включенный в линию варистор будет гасить всплески напряжения примерно таким образом:

Так как варистор может со временем прийти в негодность, и например начать проводить ток, когда не требуется, устраивая короткое замыкание, необходимо предусматривать защиту от короткого замыкания. Большие могучие варисторы на DIN рейку, для защиты силовых линий, часто содержат в себе встроенную защиту. Вот например так выглядит начинка варистора в щиток от IEK:

Видно саму таблетку варистора (синего цвета). К ней присоединены электроды и подпружиненный флажок опирается на электрод, припаянный легкоплавким припоем… Если варистор нагревается свыше разумного (не важно, от пришедшего импульса с молнии, или по причине деградации) то припой плавится, электрод отсоединяется, разрывая цепь, и пружина опускает флажок, показывает неисправность варистора. Если защиты не предусмотреть, неконтролируемый нагрев варистора может устроить пожарчик.

Варисторы небольших размеров можно встретить во множестве электронных устройств, для защиты от случайно пришедших по сети всплесков высокого напряжения. В большинстве удлинителей, именующих себя «сетевыми фильтрами» вся фильтрация сводится к наличию пары варисторов внутри. Вот на фото можно разглядеть варисторы (синего цвета) в разных удлинителях:

Помимо варисторов и разрядников есть еще устройства защиты — полупроводниковые супрессоры (TVS-transient voltage suppressor), они же TVS-диоды, они же полупроводниковые ограничители напряжения. Это специально спроектированные диоды, которые работают на обратной ветви вольт-амперной характеристики (да, той самой, где происходит обратимый электрический пробой у варисторов). Физически они выполняют ту же самую функцию, что и остальные устройства защиты — не проводят ток, если напряжение в норме и начинают проводить ток, если напряжение почему-то превысило допустимое значение, тем самым выполняя роль ограничителя. На фото довольно крупный экземпляр, они бывают совсем миниатюрные:

Полупроводниковые ограничители напряжения почти прекрасны всем, кроме одного — величина энергии импульса, который они способны ограничить, поглотив излишки, очень мала. Создание на их базе защиты, способной хоть как то сравниться по характеристикам с разрядниками или варисторами будет слишком дорогой. Поэтому они нашли применение там, где нужна компактная защита самой нежной и чувствительной электроники от небольших по мощности всплесков, например от статического электричества. Будьте уверены — в вашем телефоне все контакты, что ведут внутрь (USB, наушники) защищены маленькими TVS диодами, которые не позволят напряжению на этих контактах повыситься выше 5 В, даже если вы случайно «щелкните» по ним электричеством снимая свитер.

Если хочется узнать поподробнее про полупроводниковые ограничители напряжения, это можно сделать тут, и тут. Но, если вы не разработчик электроники, то врядли вы будете как-то взаимодействовать с этими устройствами защиты.

А можно поставить в электрощиток на вводе в дом универсальное устройство защиты от импульсных перенапряжений, и не знать проблем? К сожалению — нет. Хотя бы потому что даже если вы подавили все нежелательные всплески на входе в дом, можно повторно словить их проводкой внутри здания, например когда ток разряда молнии будет следовать от громоотвода в землю где-то за стенкой — электромагнитное поле столь мощное, что в любом проводнике наведет импульс тока. Или например, что в сеть импульс повторно проникнет через телефонный аппарат, придя по телефонной линии. Поэтому процесс построения защиты усложняется — нужно анализировать все пути проникновения электромагнитного импульса от молнии внутрь защищаемого объекта.

Чтобы не ставить на каждое устройство полный комплект устройств для защиты от прямого попадания молнией (было бы слишком дорого), придумали концепцию зональной защиты, и соответствующих классов устройств. Объект, электрическая начинка которого защищается от повреждения молнией, разделяется на зоны, согласно степени воздействия молнией. Все линии (силовые, связи), переходящие из зоны в зону, на границе зон оснащаются устройствами защиты. Проще понять это на абстрактном примере дома:

(LPZ — lightning protection zone — зона защиты от молнии)

Зона 0а — это зона, куда непосредственно может ударить молния. В проводнике может оказаться полный ток молнии

Зона 0b — это зона, куда молния напрямую уже не ударит, но в проводнике может оказаться частичный ток молнии — как из-за электромагнитного поля, так и просто из-за пробоя изоляции.

Зона 1 — Это зона, где может появиться наведенный молнией ток.

Зона 2,3,4 и т.д. — зона, где наведенный молнией ток ослаблен и меньше, чем в вышестоящей зоне. Зон может быть сколь угодно много, как в матрешке.

То есть понятно — при переходе из зоны в зону, электромагнитный импульс молнии ослабевает, в том числе из-за устройств защиты на границах зон, и за счет экранирования и ослабления в пространстве. Например бетонная стенка с заземленной арматурой внутри может служить таким экраном. Зоны обычно разделяются по естественным препятствиям — стена, корпус шкафа, корпус прибора и т.д.

И вот для удобства, устройства защиты разделили на классы. И когда понятно деление на зоны — достаточно взять из каталога устройство соответствующего класса.

Класс I (B)- это устройства способные выдержать частичный ток молнии (зона 0), и предназначены для установки на вводном щите. (где зона 0 переходит в зону 1)

Класс II (С)- это устройства способные выдержать меньший ток, чем устройство класса I, но они дешевле и напряжение, до которого они срежут импульс меньше. Предназначены для установки на распределительном щите. (Как раз где зона 1 переходит в зону 2)

Класс III- (D)Это устройства способные выдержать импульс еще меньшей величины, чем класс II, но зато срезающие импульс почти полностью. И предназначены для установки уже на щит конечного потребителя. Многие грамотно спроектированные устройства имеют подобную защиту уже внутри себя.

Почему бы не ставить везде устройства защиты класса I? А просто потому что установка устройства класса I там, где с лихвой хватит класса III, например у конечного потребителя — неоправданный перерасход бюджета. Это как строить полностью укомплектованную пожарную часть там, где достаточно поставить огнетушитель. Кроме того, чем брутальнее и мощнее устройство защиты, тем больше величина напряжения импульса, который просачивается через нее в потребителя. (тем выше напряжение ограничения, см картинку выше)

Но если хочется всё и сразу, существуют комбинированные устройства, например Класс I+II которые соответствуют параметрам сразу нескольких классов, но за такую универсальность производитель попросит дополнительных денег.

Каждый удар молнии уникален по своим характеристикам. Но устройства защиты нужно как то тестировать, сравнивать, разрабатывать, поэтому пришлось договариваться о некоторых характеристиках электромагнитного импульса, который наводит молния. Поэтому на лицевой панели устройств защиты, а также в документации можно увидеть: (поглядите маркировку на распиленном УЗИПе от IEK на фото выше)

Запись о длительности импульса, в микросекундах. Она указывается через дробь. Например 10/350 означает, что импульс нарастает до максимального значения тока за 10 микросекунд, а потом плавно спадает до нуля за 350 микросекунд. Или например 8/20. (10/350 — длинный и мощный импульс, характерный для прямого попадания разрядом, а 8/20 — короткий, более характерный наведенному от молнии неподалеку)

Стоит отметить, что даже многолетняя собранная статистика не исключает, что конкретно вы не согрешили настолько, что по вам ударит аномально мощная молния, но вероятность этого весьма низкая. (Например МЭК 62305-1 считает, что даже по самым отъявленным грешникам молнии с зарядом более 300 Кл выпускаются менее чем в 1% случаев.)

Так как процесс предсказания тока у молнии, которая ударит в объект в будущем сродни процессу предсказания курса биткоина (то есть гадание), и придумали разные уровни защит от молний, и картинка выше наглядно показывает как они соотносятся. Необходимый уровень защиты выбирается согласно оценке рисков ущерба от попадания молнии.

1. Собственная индуктивность и сопротивление проводников.

Отрезок провода длинной 1 метр обладает индуктивностью примерно 1 мкГ и ненулевым сопротивлением. А значит при высоких темпах нарастания тока (а для молний они как раз характерны) лишний запас провода может свести смысл защиты к нулю. Многие производители в своих руководствах явно указывают, что длина проводников от линии к клеммам устройства защиты должны быть максимально короткой, и в сумме не превышать 0,5 м. Вот наглядная картинка из руководства OBO BETTERMANN, как лишние 2 метра провода повлияли на защиту. Если УЗИП (оранжевый) срезает пришедший импульс до величины 1,5 кВ, то на проводниках падает дополнительно 2 кВ, и в итоге в нагрузку придет импульс напряжением 3,5 кВ.

2. Сопротивление играет роль.

При токе разряда молнии в 50 кА, на проводнике с сопротивлением в 0,1 Ом при протекании тока создастся разница напряжения в 5 кВ. Поэтому УЗИП следует подключать максимально толстым проводником, не менее 6 мм2, даже если сама по себе линия 2,5 или даже 1,5 мм2. Если вы подключили УЗИП V-образно как на фото выше, то толстым у вас останется только заземляющий проводник.

3. Устройства защиты без согласования бесполезно соединять параллельно.

Может закрасться мысль, что если параллельно поставить несколько устройств защиты, то мы получим Мегазащиту. Но это так не работает. Когда по линии прилетит импульс — то первым сработает кто-то один, и примет на себя весь удар. Чтобы каскад из защит работал согласованно, и по мере необходимости в дело поглощения импульса подключались все более и более мощные устройства, они должны согласоваться специальными дросселями. Но так как расчет такого каскада задача непростая, то и устройства согласования в каталогах производителей УЗИП найти крайне трудно. Производитель стал выпускать комбинированные устройства согласуя их внутри сам. То есть вместо установки рядом УЗИП II и УЗИП III класса нужно взять готовое устройство II+III класса.

4. Ставим автомат вместо предохранителя.

Если вы внимательно прочитаете документацию на устройства защиты от импульсных перенапряжений, то многие производители требуют установку предохранителей для защиты от короткого замыкания — если устройство выйдет из строя, оно может устроить короткое замыкание защищаемой линии на землю. И при таком сценарии лучше, если сгорит предохранитель и отключит устройство защиты от линии, чем это сделает вводной автомат обесточив нагрузку. Но см. п.1 — глупо сначала добиваться минимальной индуктивности проводников, чтобы затем воткнуть автоматический выключатель, внутри которого электромагнитный расцепитель в виде катушки индуктивности. В итоге автоматический выключатель будет работать как дополнительные виртуальные несколько метров провода (см п1) увеличивая напряжение импульса, дошедшего в нагрузку. И именно поэтому крайне желательно использовать именно предохранители. (это еще если не брать во внимание, что есть опасность что импульс тока в 10-50-100 кА вызовет спекание контактов в автомате)

5. УЗИП на базе варисторов имеют ток утечки.

Он небольшой, но при этом не нулевой. И тут здравый смысл отходит на второй план перед электросетевой компанией, которая имеет свое мнение на то, где должно быть установлено УЗИП. Так что может получиться так, что УЗИП вы поставите после счетчика. Но так как счетчик — собственность электросетевой компании, можете делать кулфейс когда после грозы сгорит счетчик и вам придут его менять.

6. Отсутствие контроля.

Представьте, что вы оснастили УЗИПами электрощит, который питает метеостанцию в безлюдном месте. Рядом прошла гроза, УЗИПы выполнили свою функцию, спасли начинку станции от повреждения, но погибли сами — их отключила защита. И получается ситуация, когда станция нормально работает, но при этом не имеет защиты, и следующая гроза может вывести ее из строя. Именно от таких неприятных ситуаций, существуют УЗИП с контактами, которые размыкаются/замыкаются, когда защита выходит из строя (например на фото УЗП-220 это контакты 4 и 5). В таком случае умерший УЗИП может подать сигнал в систему диспетчеризации, что пора высылать монтажника для замены защиты.

Если вы живете в частном доме и электричество в дом поступает по воздушной линии электропередач, то вам требуется УЗИП, причем класса I. (В некоторых случаях может хватить и II класса, но тут уже очень много «но») Если вы живете в многоквартирном доме, все инженерные системы которого в порядке, то в УЗИП не является устройством первой необходимости, но хуже не сделает. Типовая схема использования УЗИПов выглядит вот так (опять взял картинку из руководства OBO BETTERMANN:

Ввод слева. УЗИПы класса I располагаются сразу после вводного автомата (ну или после электросчетчика, если электросетевая компания желает) по одному на каждую фазу. Видно повторное заземление (5) и TN-C превращается в TN-C-S. Без заземления УЗИП не работает — куда ему отводить энергию импульса, кроме как в землю?

Внутри здания на промежуточном щите, например этажном, используются УЗИП класса II, которые подавят то, что смогло пройти через УЗИПы на вводе. Обратите внимание — между N и PE стоит УЗИП специально для этого предназначенный, так как в норме напряжение между N и PE невелико.

Для защиты от этих импульсов (а также от импульсов, возникающих при коммутации индуктивных нагрузок) придумали УЗИП — устройства защиты от импульсных перенапряжений. УЗИП может содержать внутри себя как разрядник, так и варистор, все зависит от характеристик, которые должен обеспечивать УЗИП.

1. Прежде всего нормативная документация. Говорим Окей, гугл, «Устройство молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций: Сборник документов. Серия 17. Выпуск 27» и внимательно изучаем, в сборнике собраны нормативные документы: Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87) и Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО 153-34. 21.122-2003) а также отдельно гуглим и смотрим ГОСТ Р МЭК 62305. Он состоит из большого количества частей, но ни один блогер в интернете не может быть выше нормативных требований.

Ребята не только записали вебинары с приглашенными специалистами сферы, но и сделали их стенограммы, так что можно быстро прочитать вместо просмотра видео. Все это великолепие они выложили бесплатно, но потребуется регистрация. Респект. Видеозаписи вебинаров у них на ютуб канале лежат и доступны без регистрации, например вебинары проф. Базеляна (

4. Многие производители выпускают руководства по проектированию — такая завуалированная реклама, где простым языком объясняются основы и заодно приводится выдержки из каталога оборудования, которое решает проблему. На русском языке есть прекрасное руководство от шнайдер электрик (

5. Если вы владеете английским языком, то фирмы, производящие все для молниезащиты, выпустили замечательные руководства. Конечно с перекосом в свою продукцию, но как видите некоторые иллюстрации я позаимствовал у них. Это

Также хочу выразить благодарность Павлу, Денису, Евгению и Виктору за рецензирование черновика статьи.

Другие статьи цикла: Про предохранители, про автоматические выключатели, про УЗО, про выбор автоматического выключателя, про устройства защиты.

Интернет нужен нам ежедневно, чтобы не сказать — ежечасно. Это решение деловых вопросов, а также передача и хранение множества данных как официального, так и личного характера. Нет ничего сложного в том, чтобы связаться с кем-нибудь на другом конце света с помощью интернета. Для этого нужно иметь только стабильный сигнал на вашей точке доступа wifi.

Кстати, довольно часто для увеличения зоны покрытия точка доступа wifi устанавливается не внутри здания, а снаружи. Например, если нужно обслуживать несколько корпусов здания или несколько частных домов, то оптимальным выбором станет всепогодная точка доступа wifi ubiquiti nanostation m2. Эта модель является вторым поколением модели DWF2 с прекрасными отзывами от покупателей по всему миру. Теперь, с развитием технологий, производитель смог увеличить канальную скорость до 300 Мбит/с. Для увеличения пропускной способности в точке доступа wifi ubiquiti nanostation m2 применяются технологии MIMO, что обеспечивает более эффективное использование частотной полосы. И ещё одна важная цифра: радиус действия точки составляет до 15 км, что является значительным показателем.

Но как обеспечить стабильность и качество интернета в любых погодных условиях? При установке уличной точки доступа wifi ubiquiti мы получаем максимальные показатели, но защита сетевого оборудования по электропитанию становится ключевой задачей. Саму точку доступа wifi и подключённое к ней сетевое оборудование необходимо обезопасить от внешних рисков с помощью модуля грозозащиты.

Устройство грозозащиты, называемое также модулем или фильтром, применяется для борьбы с изменениями статического напряжения, которые имеют место не только в грозу, но также и в предгрозовой период. Nag 1 PoE — модуль грозозащиты, который защитит не только порт Ethernet, но и подключённое к данному порту сетевое серверное оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы, роутеры). Стоит также обратить внимание на модуль грозозащиты Nag 1P. Он больше подойдёт в случае подключения оборудования по сетевому кабелю. В остальном же модуль грозозащиты Ethernet Nag 1P обеспечит тот же функционал, что и фильтр Nag 1 PoE.

Не стоить игнорировать опасность статического электричества, возникающего в воздухе как разность потенциалов двух зарядов. Не думайте, что это случается только в случае грозы или молнии. Более невинные на первый взгляд атмосферные явления (дождь, снег и даже ветер) могут также создать статическое электричество. Грозозащита — это устройство, призванное защищать сетевое оборудование от выхода из строя. Именно поэтому стоит установить модуль грозозащиты для ваших уличных точек доступа wifi, и тогда одной причиной для волнения в вашей жизни станет меньше.

В этой статье речь идёт о защите компьютеров от высоковольтных импульсов, наводимых грозовыми разрядами на кабели «последней мили» интернет-сетей, соединяющие терминалы волоконно-оптических линий связи с Ethernet-разъёмами компьютеров или роутеров. Эти кабели обычно содержат до четырёх витых пар проводов.

На разработку устройства защиты меня подвигла гроза, полностью уничтожившая мой персональный компьютер — материнскую, видео- и сетевую платы, монитор и один из жёстких дисков. Беда пришла по Ethernet-кабелю, хотя разъём, к которому он был подключён, был оборудован защитными варисторами и стабилитронами. Это, однако, не помогло.

После установки описываемого устройства тоже была сильная гроза. Мощнейший разряд вблизи дома нарушил работу всей электроники — метеостанции, электронных часов, стационарного и сотового телефонов. Но компьютер остался неповреждённым.

Идея, положенная в основу работы устройства защиты, схема которого изображена на рис. 1, проста. Оно подключает Ethernet-кабель к компьютеру только во время работы последнего, а при его выключении разрывает эту связь. Я исходил из того, что пользователь никогда не забудет подключить интернет-кабель, а вот отключить и заземлить его нередко забывает, и выбрал принцип «ручное включение/автоматическое отключение».

Поскольку расстояние между контактами разъёмов RJ-45 всего 1,25 мм, что не преграда для электрического разряда напряжением в несколько киловольт, я принял решение при неработающем компьютере или при отсутствии необходимости соединения с сетью Интернет отключать все восемь проводов Ethernet-кабеля от компьютера и заземлять их. Для этого применил дистанционный переключатель ДП12 (K1) — поляризованное реле с двумя устойчивыми состояниями, имеющее 12 групп контактов на переключение [1]. Этого вполне достаточно для коммутации четырёх пар проводов и индикации режима работы.

Напряжение с обмотки II трансформатора T1, выпрямленное диодным мостом VD2, сглаживает конденсатор C1. Включается кристалл красного цвета свечения светодиода HL1. Он сигнализирует о том, что устройство защиты включено, но подключение компьютера к сети Ethernet разорвано — все контакты разъёма XS2, к которому подключён интерфейсный кабель, контактами дистанционного переключателя K1.2-K1.9 соединены с контактом защитного заземления (PE) сетевой вилки XP1. Но так происходит только в том случае, если контакты дистанционного переключателя K1 находятся в положении, показанном на схеме, а это при первом включении устройства вовсе не гарантировано. Чтобы привести контакты в нужное положение, может потребоваться после первого включения отключить устройство защиты от сети и вновь включить его. В дальнейшем эта процедура не потребуется.

После подключения устройства защиты к сети в нём через диод VD3 заряжается конденсатор C2. Транзистор VT1 закрыт, потому что напряжение на его базе благодаря падению напряжения на диоде VD3 положительно относительно эмиттера. Чтобы подключить Ethernet-кабель к компьютеру, необходимо нажать на кнопку SB1. При этом контакты дистанционного переключателя K1 перейдут в противоположное положение, соединив компьютер с Ethernet-кабелем, а свечение светодиода HL1 станет зелёным.

Сразу после отключения компьютера и устройства защиты от электросети выключателем на «Пилоте» транзистор VT1 откроется, так как напряжение на его базе станет отрицательным относительно эмиттера вследствие того, что конденсатор C2 заряжен. При открытом транзисторе напряжение конденсатора C2 будет приложено к обмотке 2-6 дистанционного переключателя, контакты которого перейдут в противоположное положение, отключив Ethernet-кабель от компьютера и заземлив его провода. Диоды VD1 и VD4 гасят выбросы напряжения самоиндукции на обмотках дистанционного переключателя.

При необходимости в устройство можно установить кнопку SB2, при нажатии на которую дистанционный переключатель разъединит компьютер и Ethernet-кабель, хотя питание останется включённым. Кнопки SB1 и SB2 должны быть без фиксации в нажатом положении. Следует помнить, что нажимать на них одновременно недопустимо, это опасно для дистанционного переключателя.

Я применил дистанционный переключатель ДП12 исполнения РС4.521.901 с рабочим напряжением обмоток 27 В. На рис. 2 показано расположение его выводов и их номера. Исходя из рабочего напряжения обмоток переключателя, трансформатор T1 выбрал с напряжением на вторичной обмотке около 20 В при токе нагрузки 100.150 мА. Этот ток потребляется только во время зарядки конденсаторов C1 и C2, всё остальное время трансформатор работает практически вхолостую, питая лишь светодиод HL1.

Дистанционный переключатель ДП12 указанного выше исполнения можно заменить любым однотипным исполнений РС4. 521.903, РС4.521.905 или РС4.521.906. Можно применить и его версию с рабочим напряжением 12 В (исполнения РС4.521.902, РС4.521.904), но в этом случае нужен трансформатор T1 с напряжением на вторичной обмотке 9 В, и придётся увеличить вдвое ёмкость конденсаторов C1 и C2. Также в два раза возрастёт токовая нагрузка на контакты кнопок и на транзистор.

На схеме рис. 1 показаны только две из четырёх обмоток дистанционного переключателя ДП12. Используя все четыре обмотки, напряжение срабатывания любой модификации этого переключателя можно уменьшить вдвое, соединив обмотки попарно параллельно, как показано на рис. 3, или увеличить вдвое, соединив их попарно последовательно (рис. 4). При этом нужно строго соблюдать показанный на схемах порядок соединения выводов и приведённые выше рекомендации по изменению в соответствии с напряжением срабатывания переключателя напряжения на вторичной обмотке трансформатора T1 и ёмкость конденсаторов.

Если использовать дистанционный переключатель на 12 В, можно отказаться от питания устройства защиты от сети переменного тока и питать его имеющимся в компьютере или в другом защищаемом устройстве (например, в роутере) постоянным напряжением 12 В. Однако это потребует проникновения внутрь защищаемого устройства, что не всегда приемлемо.

Более привлекательным видится вариант с питанием напряжением 5 В от разъёма USB. Но для этого потребуется дистанционный переключатель с напряжением срабатывания не более 5 В или применение повышающего преобразователя напряжения.

Было опасение, что дистанционный переключатель ухудшит скорость передачи информации из-за паразитной ёмкости между контактами переключателя. Однако неоднократное тестирование с помощью программы SPEEDTEST [2], проведённое в разные дни и в разное время суток, показало, что никакого влияния на скорость устройство защиты не оказывает.

Примечание. Соединение вместе всех проводов Ethernet-кабель и их непосредственное заземление может нарушить работу устройства, к которому подключён второй конец этого кабеля. Во избежание этого необходимо включить последовательно в каждый провод, соединяющий контакт дистанционного переключателя с защитным заземлением (PE), по резистору сопротивлением 100 Ом. Всего потребуютсявосемь таких резисторов.

В субботу была гроза, молнии били в землю, опоры ЛЭП, дома и
деревья… Вода лилась рекой и ветер выл в вентиляционных трубах. Вместе
с грозой на нас, связистов и сисадмнов, снизошла великая печаль.
Погорело много чего, но меня отдельно коснулся вылет WiFi пролета
реализованного на паре Mikrotik RouterBoard SXT 5HnD.

После
грозы умер Ethernet на одной из тарелок. При этом раидтоинтерфейс не
пострадал — удаленно роутер был доступен. Результатом прогулки по гуглу
стал диагноз — сгорел чип ar7241-ah2a, который в этих роутерах реализует
Ethernet порт. чип в принципе можно перепаять, цена ему на пандавиле 7$
а на Украине — 10-14$. Так же желательно поставить на кабеля
грозозащиту. Цена ей около 6$ а спасти она может не одну сотню.

Грозозащита — модуль устанавливаемый непосредственно между Ethernet портом оборудования WiFi и сетевым пачкордом. Предназначен для защиты от наведенных импульсов статического электричества. Молния — электромагнитный импульс высокой мощности индуцирует в длинных линиях медных кабелей разность напряжение до нескольких десятков и даже сотен вольт. Это напряжение буквально выжегает микросхемы Ethernet портов (а может и всю железку сжечь).

Источником статического электричества в кабелях ethernet могут быть не только молнии. Статика может появится от атмосферных осадков
(дождь, снег). Может быть наведена от рядом расположенных силовые линии электропередач
(силовой кабель лифта, высоковольтные ЛЭП), электропроводка — именно поэтому по нормам прокладки СКС витую пару нельзя укладывать в один короб с силовыми проводами. Импульсные
помехи (например, от электрички, трамвая), даже сильный ветер может
стать причиной накопления статики.

Классическая схема грозозащиты состоит из диодного моста с защитным
диодом. Если между проводами возникает разница потенциалов больше 6 В,
то диод замыкает провода на заземление и статическое напряжение стекает
на «землю».

Если длина кабеля составляет более 50-70 метров,
то грозозащиту необходимо устанавливать с двух сторон. Это связано
с тем, что при такой длине возрастает сопротивление кабеля. Как
мы знаем, ток всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Поэтому
может возникнуть ситуация когда ток решит что до грозозащиты ему идти
будет трудно из-за более высокого сопротивления, и он «стечет» по кабелю
в другую сторону и выведет из строя коммутатор, сетевую плату или
другое оборудование.

Экран кабеля
нельзя подключать к заземлению двух разных зданий, поскольку между ними
есть разность потенциалов. Иногда она достигает несколько десятков
вольт, и это приводит к ложному срабатыванию грозозащиты. В этой
ситуации с одной стороны грозозащиту подключают к «земле» через
конденсатор. Подойдет конденсатор X-типа0,1-0,22
мкФ на 400В или больше. На некоторых моделях грозозащит уже установлен
конденсатор, использование которого регулируется перемычкой. Есть
грозозащиты, которые продаются в паре и одна из них идет
с конденсатором.

Поскольку
сейчас часто используют пластиковые трубы, то заземления может
не оказаться и человека, который прикоснется к трубе, поразит
электрическим током, что приведет к летальному исходу. Так же заземление
пропадает из-за старения труб и появления коррозии.

На занулении
могут быть блуждающие токи. Это особенно актуально для старых домов,
в которых сложно найти зануление с нулевым потенциалом. Наличие
потенциала будет приводить к ложному срабатыванию грозозащиты
и ухудшению качества связи. Зануление
Wi-Fi оборудования может привести к отгоранию «нуля».

В заключении
хотелось добавить, что грозозащита не дает 100% гарантии защиты
от статического напряжения. Причиной этому может быть невысокая скорость
срабатывания диода, невозможность быстро «слить» на «землю» большой
статический заряд от молнии, некачественное заземление с высоким
сопротивлением растекания. На практике грозозащита обеспечивает защиту
на 95-99%, что является высоким показателем.

В последние годы повышенное внимание уделяется проблеме повреждения портов Ethernet молнией. По причинам, которые до конца не изучены, все больше производителей сталкиваются с отказами в полевых условиях, вызванными видимым повреждением портов Ethernet от перенапряжения, как показано на рис. 1. Другие предполагаемые сбои от перенапряжения не показывают видимых повреждений, но время возникновения сбоев коррелирует с локальными повреждениями. грозовая активность. Неясно, связано ли это недавнее увеличение отказов просто с тем, что в настоящее время в эксплуатации находится больше оборудования, подключенного к Ethernet, или из-за изменений в типах оборудования, которое подключается друг к другу через кабели Ethernet.

Из-за растущей осведомленности отрасли о повреждении портов Ethernet перенапряжениями значительное внимание было уделено пониманию задействованных механизмов связи с перенапряжениями. Были выдвинуты различные теории, все из которых основаны на установившейся физике того, как грозовые перенапряжения могут возникать в кабелях связи. В настоящее время нет однозначного мнения о том, какой из этих известных механизмов является основной причиной наблюдаемого повреждения портов Ethernet.

В этой статье будет кратко рассмотрены известные механизмы, связывающие грозовые перенапряжения с коммуникационными кабелями, и описано, как эти механизмы применяются в конкретном случае кабелей Ethernet. Базовое понимание этих принципов полезно для понимания возникающих отраслевых требований к устойчивости портов Ethernet к перенапряжениям.

После того, как будут объяснены различные типы угроз перенапряжения Ethernet, будут предложены некоторые конкретные стратегии проектирования для получения различных уровней устойчивости к перенапряжению.Оказывается, полезные улучшения можно получить с небольшими затратами, применяя некоторые простые правила проектирования. Высокий уровень устойчивости к перенапряжениям, как правило, увеличивает стоимость, но все же применяются те же базовые стратегии защиты.

Исторически многие считали, что порты Ethernet не подвержены грозовым перенапряжениям. В конце концов, большинство Ethernet-кабелей полностью проложены внутри данного здания и, по-видимому, не подвержены воздействию грозовых перенапряжений.В некоторых случаях кабели Ethernet прокладываются за пределами здания для таких приложений, как камеры безопасности, использующие Ethernet. Многие люди считают, что наружное применение является единственным случаем, когда необходимо учитывать грозовые перенапряжения, но опыт показывает, что это не так.

По мере того, как случаи повреждения портов Ethernet из-за перенапряжения стали более широко известными, различные поставщики и отраслевые группы начали сосредотачиваться на том, чтобы понять, почему возникает это повреждение из-за перенапряжения и как его можно предотвратить.Несколько крупных компаний разработали собственные внутренние требования к устойчивости портов Ethernet к перенапряжениям, и представители этих компаний работают над тем, чтобы повлиять на новые отраслевые стандарты.

Первым общедоступным стандартом, направленным на решение проблемы увеличения числа случаев повреждения портов Ethernet при перенапряжении, стала редакция 2011 года (выпуск 6) стандарта Telcordia NEBS GR-1089, который используется большинством крупных операторов связи в США. GR-1089 не является нормативным требованием, но большинство операторов связи в США используют его как часть своих спецификаций на закупку телекоммуникационного сетевого оборудования.Телекоммуникационное сетевое оборудование представляет собой большой рынок, поэтому изменения в выпуске 6 GR-1089 привлекли большое внимание. В выпуске 6 GR-1089 требования к устойчивости к перенапряжениям для портов Ethernet были значительно расширены по сравнению с предыдущим выпуском.

Ethernet также привлекла внимание на международном уровне. В период с 2012 по 2015 годы стандарты Международного союза электросвязи K.20, K.21, K.44 и K.45 были обновлены, чтобы включить в них специальные тесты на грозовые перенапряжения для портов Ethernet.

Совсем недавно, в 2016 году, Альянс отраслевых решений для телекоммуникаций (ATIS) выпустил стандарт ATIS-0600036 «Электрическая защита для систем Ethernet». В этом документе представлен всесторонний обзор различных опасностей перенапряжения Ethernet и методов, которые можно использовать для защиты от этих опасностей. Существует также раздел, содержащий рекомендуемые требования к тестированию для конкретных типов сценариев развертывания Ethernet.

Таким образом, растет признание того, что порты Ethernet повреждаются грозовыми перенапряжениями, и все большее число компаний и организаций по стандартизации предпринимают шаги по включению устойчивости Ethernet к перенапряжениям в качестве одного из требований, предъявляемых к надежности в полевых условиях.

В этой статье не будут обсуждаться конкретные требования этих новых стандартов. Скорее, проблема перенапряжения Ethernet будет обсуждаться в общих чертах, чтобы познакомить читателя с типами перенапряжения, которые пытаются решить стандарты.

Важно понимать, что даже для обычной внешней проводки, такой как телефонные линии, молния почти никогда не попадает прямо в кабель. Скорее всего, молния ударяет в объект поблизости, и различные механизмы связи вызывают скачок напряжения в кабеле. В очень редких случаях, когда молния попадает прямо в кабель, результатом является расплавление меди и значительные физические повреждения. К счастью, прямые удары по кабелю крайне редки.

На рис. 2 показано, как молния ударяет в землю рядом с воздушным кабелем.Это создает электромагнитный импульс, который соединяется с кабелем. Индуцированный импульсный ток I _S составляет лишь малую долю фактического тока разряда I _L , но даже небольшая степень связи может создать проблему, поскольку фактический ток разряда составляет в среднем около 30 кА, а иногда может превышать 100 кА. .

Интересно, что прокладка кабеля внутри здания, а не снаружи, часто мало влияет на степень сцепления. Такие материалы, как дерево, кирпич и бетон, почти не обеспечивают затухания электромагнитного импульса, хотя арматурная сталь, используемая в некоторых бетонных конструкциях, может обеспечивать затухание в несколько дБ.

На рис. 3 показано, как молния ударяет в здание и попадает на землю либо по токоотводу системы молниезащиты здания, либо по стальному каркасу здания. Если кабель проложен в непосредственной близости от этого пути на некотором расстоянии, в кабель может попасть перенапряжение.

Когда молния ударяет в землю, токи силой до 100 кА текут через почву к центру земли. Однако, поскольку сопротивление почвы имеет конечное значение, ток молнии I _L распространяется во многих направлениях, представленных I _L1 , I _L2 и I _L3 на рисунке 4. Это создает градиент напряжения, который можно представить в виде набора эквипотенциальных полусфер, обозначенных синими линиями на рисунке 4.

Если поблизости находятся два устройства, каждое из которых имеет отдельную ссылку на землю, импульсный ток I _L1, протекающий через почву, создает мгновенную разницу потенциалов V _DIFF в двух отдельных точках заземления GND1 и GND2.Эта разница напряжений может составлять несколько тысяч вольт, если удар молнии находится поблизости. Ссылка [1] содержит более подробное описание механизмов, которые приводят к GPR.

Поскольку длина кабелей Ethernet по своей природе ограничена примерно 100 метрами, возможность генерировать большие скачки напряжения через механизм связи в дальней зоне, показанный на рис. 1, невелика.Как правило, кабель должен иметь длину более 300 метров, чтобы вызвать скачки напряжения более 1 кВ. Это говорит о том, что связь в дальней зоне с кабелями Ethernet не является основной причиной повреждения портов Ethernet.

Механизм сопряжения ближнего поля, показанный на рис. 2, может вызвать сильный выброс в 100-метровом кабеле Ethernet, если кабель проложен на большей части своей длины таким образом, что он плотно прилегает к молниеотводу. Однако связь должна быть очень тесной, например, когда кабель Ethernet физически привязан к проводящему элементу, по которому на землю передаются высокие импульсные токи.Несмотря на то, что такие ситуации случаются (и их следует избегать), большинство кабелей Ethernet проложены таким образом, что не обеспечивается достаточное соединение для создания большого перенапряжения.

Это оставляет нам только GPR в качестве подозреваемого в большинстве наблюдаемых повреждений портов Ethernet от скачков напряжения. Оказывается, для широко распределенных сетей, содержащих несколько оконечных устройств и маршрутизаторов, возможность скачков, вызванных георадаром, значительно возрастает. Тем не менее, мы должны помнить о двух требованиях, которые должны быть выполнены для того, чтобы георадар вызвал повреждение от перенапряжения:

Анализ полевых установок, которые испытали повреждение перенапряжения Ethernet, показал, что во многих случаях причиной, скорее всего, было событие GPR. Тем не менее, некоторые сбои происходили в установках, когда не казалось, что георадар или какой-либо из двух других механизмов, описанных выше, могли вызвать повреждение. Похоже, что какой-то другой механизм вовлечен по крайней мере в некоторые из наблюдаемых сбоев поля.

Многие люди, изучающие сбои в сети Ethernet, начали подозревать, что скачки напряжения, возникающие в сети переменного тока, каким-то образом попадают на кабели Ethernet. Поскольку в сети распределения электроэнергии используются очень длинные кабели в условиях сильного воздействия, скачки напряжения в сети переменного тока могут быть довольно большими. Скачки в диапазоне от 5 кВ до 10 кВ довольно распространены.

Были выдвинуты различные теории для описания того, как скачки напряжения в сети переменного тока могут попасть на кабель Ethernet.Например, большинство устройств с портом Ethernet также имеют сетевой порт переменного тока. Теоретически очень большой скачок напряжения в сети переменного тока может вывести из строя изолирующий барьер в блоке питания переменного тока, а затем изолирующий барьер в порту Ethernet. Другая теория предполагает емкостную связь через блок питания переменного тока с портом Ethernet. Третья теория связана с непреднамеренными побочными эффектами установленных пользователем внешних устройств защиты от перенапряжения, которые сочетают в себе защиту сети переменного тока и защиту Ethernet в одном защитном устройстве.

Эти теории более подробно обсуждаются в [2]. Доказательства некоторых из этих теорий интригующие, но не окончательные. Для настоящего обсуждения достаточно сказать, что скачки напряжения в сети переменного тока продолжают оставаться основной причиной многих отказов Ethernet.

Все механизмы связи помпажа, описанные выше, обычно вызывают так называемый синфазный помпаж (также называемый продольным помпажем).При синфазном перенапряжении все проводники кабеля развивают одинаковое мгновенное напряжение относительно земли. Между любыми двумя проводниками в кабеле нет разности напряжений. Большинство перенапряжений, влияющих на кабели связи, представляют собой перенапряжения в обычном режиме.

На рис. 5 показана тестовая схема, которая генерирует выброс синфазного сигнала. Обратите внимание, что все проводники кабеля имеют одинаковый потенциал по отношению к земле, поэтому нет причин для протекания тока от одного проводника к другому.Скорее всего, единственный доступный путь к земле лежит через оборудование.

Если оборудование имеет заземление, импульсный ток попытается вернуться на землю через этот путь. Например, если оборудование имеет явное заземление шасси, импульсный ток обычно возвращается на землю через шасси. Даже если оборудование не имеет заземления шасси, любой другой кабель, подключенный к оборудованию, представляет собой другой возможный путь к земле.Таким образом, иногда импульсный ток входит в один порт оборудования и выходит через другой порт.

При рассмотрении синфазных бросков важно понимать, что если нет пути для выхода бросков тока из оборудования, броски тока не могут течь. Точно так же, даже если есть путь, но он содержит изолирующий барьер, который сильнее, чем приложенное импульсное напряжение, ток не может течь. Как мы увидим, эта конкретная стратегия очень хорошо работает для портов Ethernet.

При определенных обстоятельствах между двумя отдельными проводниками в многожильном кабеле может возникнуть перенапряжение.Это называется дифференциальным выбросом (также известным как металлический выброс). На рис. 6 показана тестовая схема, создающая дифференциальный выброс. Обратите внимание, что в этом случае импульсный ток будет пытаться войти в оборудование по одной из жил кабеля и выйти из оборудования по другой жиле того же кабеля. Это сильно отличается от синфазного выброса, описанного выше.

Интересно, что физика индукции молнии в многожильные кабели почти всегда создает синфазное перенапряжение. Появление дифференциальных перенапряжений между отдельными проводниками обычно связано с некоторыми особенностями кабельных муфт.

Наиболее частая причина дифференциальных перенапряжений связана с установкой на кабеле устройства защиты от перенапряжения. Если между жилами кабеля и землей установлены устройства защиты, снаружи или внутри самого оборудования, устройства защиты создают возможность для так называемого преобразования синфазного сигнала в дифференциальный.

На рис. 7 показана ситуация, когда отдельные газоразрядные трубки (ГРТ) подключены от каждого проводника к земле. Идея состоит в том, что при подаче импульса синфазного сигнала газовые трубки ГДТ-1 и ГДТ-2 одновременно срабатывают и проводят импульсный ток на землю, предотвращая попадание импульсного тока в оборудование.

К сожалению, отдельные GDT никогда не срабатывают в одно и то же время.Какой бы GDT ни сработал первым, он эффективно заземлит этот конкретный проводник. В результате между этим конкретным проводником и всеми остальными проводниками создается дифференциальное импульсное напряжение с очень быстрым временем нарастания.

Внешние устройства защиты от перенапряжения являются наиболее распространенным механизмом преобразования синфазного сигнала в дифференциальный. Возникающий в результате дифференциальный выброс может привести к тому, что ток будет течь в порт одного проводника кабеля и обратно из порта другого проводника того же кабеля.Например, если дифференциальный выброс возникает на одной из пар кабеля Ethernet, ток будет протекать через одну из первичных обмоток трансформатора Ethernet. Из-за трансформаторной связи это вызовет скачок напряжения на вторичной стороне трансформатора, что может привести к повреждению микросхемы приемопередатчика Ethernet (часто называемой PHY).

Ирония судьбы в том, что если бы не были установлены защитные устройства, не было бы механизма, вызывающего дифференциальный выброс на порту.Для портов Ethernet это важно понимать. Добавление защитных устройств между кабелем и землей может создать больше проблем, чем решить.

Чтобы обсудить стратегии проектирования для защиты портов Ethernet от повреждения перенапряжением, необходимо определить некоторые стандартные тестовые перенапряжения, которые будут использоваться для анализа цепи. Всплески лабораторных испытаний обычно описываются четырьмя параметрами:

В отрасли существует несколько различных стандартных испытательных импульсов, которые вызываются для различных испытаний.Для некоторых импульсных генераторов время нарастания и время спада могут различаться в зависимости от того, имеем ли мы в виду форму волны напряжения холостого хода или форму волны тока короткого замыкания. Кроме того, на форму кривой тока короткого замыкания может дополнительно влиять внутреннее сопротивление, которое определяет пиковый ток короткого замыкания.

Чтобы не усложнять настоящее обсуждение, мы будем использовать только два репрезентативных тестовых выброса. Первый будет синфазным выбросом, а второй будет дифференциальным выбросом.Оба тестовых выброса будут использовать форму волны 2/10 мкс, что означает, что они имеют время нарастания 2 мкс (до 90 % пикового значения) и время затухания 10 мкс (до 50 % пикового значения). Форма нашего тестового сигнала будет одинаковой для напряжения холостого хода и тока короткого замыкания.

Для целей настоящего анализа пиковое напряжение холостого хода в нашем испытательном импульсе общего режима будет составлять 6 кВ, а пиковый ток короткого замыкания — 100 ампер.Значение 6 кВ основано на анализе фактических сбоев в полевых условиях и представляет собой оценку максимальных перенапряжений, встречающихся в полевых условиях. Пиковое значение 6 кВ появляется в некоторых новых стандартах, упомянутых выше.

Наш дифференциальный импульс будет иметь пиковое напряжение холостого хода 1 кВ и ток короткого замыкания 100 ампер. Причина использования более низкого напряжения для дифференциального перенапряжения заключается в том, что мы предполагаем, что защита от перенапряжения была подключена между землей и каждым из проводников кабеля, и что отдельные устройства защиты от перенапряжения выходят из строя при максимальном напряжении 1 кВ.

Это довольно сильные выбросы, но имеются убедительные доказательства того, что выбросы, близкие к этим значениям, действительно происходят в полевых условиях. Кроме того, было показано, что порты Ethernet, которые могут выдержать эти тестовые выбросы, очень хорошо работают в реальных полевых условиях. Как мы увидим, несложно и не дорого спроектировать порт Ethernet, который выдержит эти тестовые всплески.

При обсуждении повреждения оборудования перенапряжением важно понимать, что само по себе напряжение не является причиной повреждения. Только протекание тока может привести к повреждению. Если оборудование может успешно противостоять наведенному импульсному напряжению, не допуская протекания тока, никаких повреждений не произойдет. С другой стороны, если оборудование не может предотвратить протекание тока, необходимо предпринять шаги, чтобы направить ток по известному безопасному пути.Таким образом, есть только две основные стратегии защиты оборудования от повреждения перенапряжением:

Обычно предпочтительнее блокировать импульсный ток, но это не всегда возможно. Если схема защиты основана на направлении тока по известному безопасному пути, необходимо уделить особое внимание каждому участку пути, несущего ток, чтобы гарантировать, что он может выдержать ожидаемый ток.

Основным элементом схемы всех интерфейсов Ethernet, в которых используется кабель с витой парой, является трансформатор связи. Стандарт IEEE 802.3 для Ethernet определяет барьер изоляции 1500 VRMS между кабелем и чипом Ethernet PHY, а большинство имеющихся в продаже трансформаторов Ethernet рассчитаны на изоляцию между первичной и вторичной обмотками не менее 1500 VRMS, чтобы соответствовать стандарту 802.3.

Если этот изолирующий барьер 1500 VRMS правильно реализован на печатной плате, весь порт будет по своей природе невосприимчив к синфазным импульсам вплоть до пикового значения сигнала 1500 VRMS, что составляет около 2.1 кВ пик. Оказывается, что большинство Ethernet-трансформаторов, рассчитанных только на пиковое напряжение 2,1 кВ, на самом деле выдерживают пиковые перенапряжения в диапазоне от 4 кВ до 8 кВ без нарушения их внутреннего изолирующего барьера. Этот уровень устойчивости к перенапряжениям является очень полезной функцией, которую можно использовать для повышения устойчивости порта Ethernet к перенапряжениям в синфазном режиме. Специально разработанные трансформаторы Ethernet с высокой изоляцией доступны с гарантированной устойчивостью к перенапряжениям, превышающим пиковое значение 8 кВ.

На рис. 9 показана репрезентативная схема только для одной пары кабеля Ethernet. Резистор R1 и конденсатор C1 составляют так называемую нагрузку Смита, которая обычно используется для уменьшения высокочастотных синфазных помех в кабеле.Типичные значения: R1 = 75 Ом и C1 = 1000 пФ.

Обратите внимание, что, поскольку C1 расположен поперек изолирующего барьера, он фактически параллелен барьеру трансформатора и может легко стать слабым местом в общем барьере. Проверка различных портов Ethernet, поврежденных перенапряжением, показала, что выход из строя конденсаторов Смита встречается гораздо чаще, чем трансформаторов.

Например, конденсатор Смита в левом нижнем углу фотографии на рис. 1 был точкой отказа в этом случае.Хотя на фото это трудно увидеть, на конденсаторе есть признаки искрения. Как только произошел сбой, через барьер прошло достаточно энергии, чтобы буквально снести верх физического уровня Ethernet.

Следует отметить, что оконечная нагрузка Смита предназначена для соответствия требованиям ЭМС и не требуется стандартом 802.3 для Ethernet. Иногда тщательные испытания на электромагнитную совместимость показывают, что оконечная нагрузка Смита не требуется для конкретной конструкции или что можно использовать конденсаторы меньшей емкости.

Наилучшей стратегией защиты от синфазных перенапряжений является наличие прочного изолирующего барьера, который просто блокирует импульсный ток. Важно, чтобы все элементы изоляционного барьера рассматривались вместе как система. Ниже приведены некоторые общие рекомендации:

Поддерживайте расстояние между воздушными зазорами не менее 4 мм в компоновке платы изоляционного барьера. Цель состоит в том, чтобы поддерживать напряжение пробоя воздуха выше 6 кВ, чтобы прочность барьера регулировалась трансформатором и колпачками Смита, а не воздушными зазорами. Если разъем Ethernet оснащен экраном или встроенными светодиодными индикаторами, необходимо уделить особое внимание обеспечению воздушного зазора в 4 мм внутри самого разъема.
Используйте конденсаторы Смита, способные выдержать скачок напряжения 6 кВ. Для многослойных керамических конденсаторов иногда ограничивающим фактором является конструкция диэлектрика, а иногда просто физическое расстояние между электродами на каждом конце. Обратите внимание, что последовательное подключение двух конденсаторов одинаковой емкости позволяет удвоить действующее напряжение пробоя, хотя эффективная емкость уменьшается вдвое. Часто такой подход может быть дешевле, чем использование одного конденсатора, который имеет большие физические размеры и рассчитан на очень высокое напряжение.

Как отмечалось выше, большинство готовых Ethernet-трансформаторов фактически выдерживают перенапряжения в диапазоне от 4 кВ до 8 кВ, но между различными поставщиками существуют значительные различия, а также значительные различия между устройствами. среди деталей одного и того же поставщика.

Если ваша цель состоит в том, чтобы каждая единица продукции выдерживала скачки напряжения в обычном режиме 6 кВ, вам следует приобрести трансформатор, производитель которого явно указал, что он должен выдерживать скачки напряжения 6 кВ.Однако, если ваш продукт чрезвычайно чувствителен к затратам, и все, что вы хотите сделать, это получить максимально возможную устойчивость к перенапряжениям при минимальных затратах, сосредоточьте свои первоначальные усилия на пунктах 1)–3), перечисленных выше. Отказы из-за недостатков в этих областях встречаются гораздо чаще, чем отказы трансформаторов.

Дифференциальные выбросы создают совсем другую задачу проектирования, чем выбросы синфазного сигнала. Для дифференциальных перенапряжений первичная обмотка трансформатора представляет собой путь с очень низким сопротивлением, обычно около одного-двух Ом.Это очень близко к нагрузке короткого замыкания на импульсный генератор, поэтому интересующим параметром будет ток короткого замыкания импульса, а не напряжение холостого хода.

Примечательно, что обмотки большинства Ethernet-трансформаторов фактически выдерживают перенапряжение 100 А, 2/10 мкс без перегорания предохранителя. В то время как ток очень высок, продолжительность всплеска очень короткая. В целом, выход из строя провода в первичной обмотке встречается нечасто.

Скорее, опасность дифференциального перенапряжения связана с энергией, которая проходит через трансформатор во вторичную обмотку.Вторичная обмотка обычно подключается непосредственно к контактам физического уровня Ethernet. Большинство чипов PHY имеют лишь скромную защиту на этих контактах, обычно предназначенную для защиты от статического разряда, а не от грозовых перенапряжений. В результате микросхема PHY может быть повреждена дифференциальным разрядом молнии, проходящим через трансформатор.

Как и в случае с синфазными перенапряжениями, первой линией защиты от дифференциальных перенапряжений является сам трансформатор. Получается, что по мере увеличения импульсного тока в первичной обмотке трансформатор быстро насыщается и прекращает ввод тока из первичной обмотки во вторичную. Когда сердечник трансформатора насыщается, он становится похожим на трансформатор с воздушным сердечником с очень плохим коэффициентом связи.

В результате только часть импульсного тока в первичной обмотке передается на вторичную обмотку. Ссылка [3] содержит подробный анализ механизма связи. Конкретная форма и величина пропускаемого импульса на вторичной обмотке зависят от выбора трансформатора, электрических характеристик оконечной нагрузки на стороне PHY и выбора формы импульса для испытания первичной обмотки.

Тем не менее, общая характеристика получения резкого ослабления энергии выброса очень постоянна. Для нашего тестового сигнала 100 ампер, 2/10 мкс, пиковый ток, подаваемый на вторичную обмотку, обычно составляет менее 25 ампер, а продолжительность этого импульса обычно составляет всего две или три микросекунды. Это представляет собой значительное ослабление приложенного перенапряжения.

На рисунке 10 показано соотношение между первичным током и индуцированным вторичным током. Обратите внимание на значительное снижение перенапряжения из-за плохой связи через трансформатор. Как правило, лучше добавить компоненты защиты от перенапряжения на вторичной стороне для обработки вторичного перенапряжения, чем пытаться справиться с гораздо большим перенапряжением на первичной стороне.

Фактическое снижение разрушительной силы выброса даже больше, чем можно было бы предположить при визуальном сравнении на рисунке 10.Это связано с тем, что содержание энергии в перенапряжении связано с квадратом тока. Чтобы оценить количество энергии, вызывающей нагрев, в волне сложной формы, инженеры используют термин, называемый интегралом действия, или I ² t. На рисунке 10 энергия I ² t синего вторичного сигнала составляет менее 2 % от I ² t красного первичного сигнала. Таким образом, мы получаем снижение энергии импульса на 98% без дополнительных затрат, просто используя характеристики насыщения трансформатора.

Предположим, что пропускная способность в нашем случае составляет 25 ампер пиковой продолжительностью 3 мкс. Это все еще больше, чем может выдержать большинство чипов Ethernet PHY. Чтобы защитить микросхему PHY, многие разработчики размещают на вторичной обмотке диоды для защиты от перенапряжения с малой емкостью. Это полезный шаг, но внешние диоды фактически параллельны более слабым внутренним диодам защиты от статического разряда в чипе PHY. Таким образом, мы получаем два параллельных защитных диода, при этом ток распределяется между двумя цепями.

Чтобы помочь направить большую часть импульсного тока через более надежный внешний диод, очень полезно установить некоторое последовательное сопротивление между внешними диодами и внутренними диодами PHY. Когда импульсный ток пытается пройти через последовательное сопротивление, на сопротивлении возникает падение напряжения, что приводит к тому, что большая часть импульсного тока проходит через внешние диоды.

Это последовательное сопротивление оказывает некоторое влияние на импеданс переменного тока порта Ethernet и на форму импульсов в сигнале. По этой причине сопротивление обычно должно быть ограничено до 5 Ом или меньше. Если используются последовательные резисторы, необходимо провести некоторые испытания производительности, чтобы убедиться, что влияние резисторов является приемлемым.

Альтернативой последовательному резистору является использование активного ограничителя тока, такого как ограничитель переходного тока Bourns (TCS ^TM). В нормальном состоянии TCS имеет небольшое последовательное сопротивление около двух Ом. Однако, если ток через TCS пытается превысить заданный порог, скажем, 250 мА, последовательное сопротивление TCS увеличивается и пытается ограничить ток до 250 мА.Процесс переключения очень быстрый и помогает направить большую часть импульсного тока через внешний диод.

Окончательный выбор резистора или активного ограничителя тока для последовательного импеданса будет зависеть от конкретного трансформатора, внешнего диода и физического чипа Ethernet. Большинство микросхем PHY можно адекватно защитить, используя простые резисторы для последовательного импеданса, но если микросхема PHY особенно чувствительна к дифференциальным перенапряжениям, активный ограничитель тока обеспечивает гораздо более высокую степень ограничения тока.

Стандарт IEEE 802.3 определяет метод подачи питания постоянного тока по кабелю Ethernet. Текущие версии PoE используют две из четырех пар кабеля для подачи постоянного тока на дальний конец.Одна пара служит источником, а другая пара служит возвратом. Стандарт определяет два варианта подачи питания постоянного тока. В режиме A используются пары 1 и 2, а в режиме B — пары 3 и 4.

Напряжение постоянного тока обычно находится в диапазоне 50 вольт, а ток ограничен приблизительно 270 мА. Это обеспечивает возможность подачи до 13 Вт мощности на устройство, подключенное к дальнему концу кабеля Ethernet. Для удаленных устройств, таких как телефоны и камеры видеонаблюдения, основным преимуществом PoE является то, что он устраняет необходимость в отдельном источнике питания для питания удаленного устройства.

На рис. 12 показана упрощенная схема подачи питания постоянного тока по двум парам, которые одновременно передают стандартные данные Ethernet. Инженерная хитрость, которая делает это возможным, заключается в том, что IEEE 802.3 симплексирует постоянный ток на центральные ответвления двух пар, так что нет суммарного потока постоянного тока, насыщающего сердечники трансформатора.

Напомним, что стандарт 802.3 требует изолирующего барьера 1500 VRMS между кабелем Ethernet и землей. Это же требование по-прежнему применяется к PoE. Это означает, что источник питания и нагрузка должны иметь собственный изолирующий барьер. Этот дополнительный барьер электрически размещается параллельно изолирующему барьеру соответствующего преобразователя данных Ethernet в оборудовании.

Поскольку ранее рекомендуемая стратегия для перенапряжения общего режима заключалась в том, чтобы полагаться на изолирующий барьер для защиты, эту же стратегию легко распространить на PoE.Как правило, цепь питания PoE и цепь нагрузки PoE представляют собой преобразователи постоянного тока в постоянный с трансформаторной связью. Таким образом, трансформатор в каждом из этих преобразователей постоянного тока становится частью общего изолирующего барьера соответствующего порта Ethernet.

Большинство преобразователей PoE DC/DC имеют дополнительные компоненты, перекрывающие изолирующий барьер, такие как колпачки фильтров ЭМС и оптоизоляторы обратной связи. При установлении силы синфазного сигнала изолирующего барьера все компоненты, соединяющие барьер, должны выдерживать требуемое напряжение.Кроме того, необходимо позаботиться о том, чтобы любая емкость, размещенная на барьерах питания барьеров PoE, не позволяла разрушительному импульсному току просто проходить через конденсаторы.

Таким образом, базовый подход к защите от перенапряжений общего режима для цепей PoE — это тот же подход, который используется для Ethernet без PoE. А именно, изолирующий барьер, требуемый стандартом 802.3, просто усилен, чтобы противостоять пиковому напряжению синфазного выброса. Единственное, что изменилось с PoE, это то, что появилось больше компонентов, соединяющих изолирующий барьер, и больше цепей, где расстояние между платами требует особого внимания.

Однако цепи питания постоянного тока в PoE представляют собой новую уязвимость к перенапряжению, которой нет в Ethernet без PoE. Если в определенных парах, используемых для подачи питания постоянного тока в порт PoE, возникает дифференциальный скачок напряжения между парами, соответствующие преобразователи постоянного тока будут подвергаться скачку напряжения. Для преобразователя источника питания всплеск появится на номинальном выходе преобразователя 50 В постоянного тока. Для преобразователя нагрузки выброс появится на входе 50 В постоянного тока преобразователя. Обе схемы уязвимы к повреждению из-за сильноточных дифференциальных выбросов.

При рассмотрении вопроса о том, как защитить эти цепи, возникает соблазн просто установить металлооксидный варистор (MOV) или диод для подавления переходных напряжений (TVS) в местах P1 и P2 на рис. 12. Теоретически диод MOV или TVS, на 60 вольт может быть подключен к источнику питания 50 В постоянного тока.

К сожалению, при токах выше включения напряжение на MOV и диодах TVS увеличивается с ростом тока. Таким образом, устройство, которое измеряет только 60 вольт при токе 1 мА, может подняться до 100 вольт при 5 амперах и 200 вольт при 20 амперах. В этой ситуации есть две проблемы:

При сильных скачках тока пиковое напряжение на диоде MOV или TVS может значительно превышать номинальное напряжение включения. Таким образом, степень защиты от перенапряжения может быть меньше, чем кажется на первый взгляд.
Мгновенное рассеивание мощности на диоде MOV или TVS равно произведению напряжения на ток. Таким образом, устройство с напряжением 100 вольт при токе 10 ампер мгновенно рассеивает (100 x 10) = 1000 Вт. Все диоды MOV и TVS рассчитаны на максимальную импульсную мощность.

В некоторых случаях обе вышеуказанные проблемы могут быть адекватно решены при внимательном рассмотрении спецификаций устройства, чтобы гарантировать, что поведение в условиях перенапряжения соответствует ожиданиям.Как правило, это приводит к использованию физически больших деталей и требует, чтобы пиковое напряжение в условиях перенапряжения превышало 100 вольт.

Альтернативным типом компонента защиты от перенапряжения является устройство типа SCR, такое как Littelfuse SIDACtor®. Эти устройства при срабатывании демонстрируют то, что иногда называют поведением лома. После включения напряжение на устройстве падает примерно до одного вольта и остается на этом уровне до тех пор, пока ток не упадет ниже определенного порога, например одного ампера.

Преимущества ломового устройства в том, что импульсное напряжение строго ограничено напряжением включения, а мгновенная мощность рассеивания в устройстве достаточно мала. Недостатком является то, что устройство остается активированным до тех пор, пока ток не упадет ниже заданного порога.

Если устройство-ломик подключено к источнику питания постоянного тока PoE, оно эффективно закоротит выход источника постоянного тока при срабатывании устройства-лома. Если источник питания PoE способен обеспечить достаточный ток, устройство-ломик останется заблокированным во включенном состоянии и будет держать выход источника питания закороченным.

Блокировку можно предотвратить, поддерживая ток короткого замыкания источника питания PoE ниже тока удержания устройства-ломика. В качестве альтернативы источник питания PoE может быть спроектирован так, чтобы мгновенно отключаться при обнаружении короткого замыкания на выходе. Этот мгновенный перерыв в выходном токе дает ломовому устройству возможность сбросить в выключенное состояние.

В последние годы многие производители оборудования, использующего порты Ethernet с витой парой, отмечают рост повреждений портов Ethernet от грозовых перенапряжений.Причиной этого очевидного увеличения может быть просто большее количество развертываемых портов Ethernet. Также возможно, что типы различных продуктов, которые сейчас подключаются через Ethernet, каким-то образом увеличили уязвимость некоторых установок оборудования к скачкам напряжения. Есть некоторые свидетельства того, что скачки напряжения в сети переменного тока связаны с портами Ethernet.

Были описаны известные механизмы, с помощью которых грозовые перенапряжения могут передаваться на кабели Ethernet. Хотя необходима дальнейшая работа, чтобы выяснить, какие из этих механизмов являются основными причинами повреждения портов Ethernet перенапряжениями, есть свидетельства того, что низкий уровень отказов в полевых условиях может быть достигнут путем разработки портов Ethernet, способных выдерживать 6 кВ, 2/10 мкс, 100 ампер. синфазный импульс и дифференциальный импульс 1 кВ, 2/10 мкс, 100 ампер.

Для проектирования портов Ethernet, способных выдерживать вышеуказанные перенапряжения, были предложены несколько простых стратегий проектирования. Ключевым аспектом этих стратегий является использование самого трансформатора Ethernet в качестве первой линии защиты как от синфазных, так и от дифференциальных перенапряжений.

Использование устройств защиты от перенапряжения кабелей Ethernet для защиты чувствительного оборудования от ударов молнии и скачков напряжения в линиях передачи данных Ethernet стало как никогда важным с появлением более быстрых стандартов, таких как 100 и 1000Base-T Ethernet.Более высокие скорости передачи данных вынудили производителей оборудования использовать хрупкие высокоскоростные компоненты. Необходимость поддерживать низкую стоимость означает, что интерфейс Ethernet теперь интегрирован в основную сборку печатной платы, конструкции с минимальным количеством деталей и использованием недорогих (с меньшим энергопотреблением) компонентов. Всплеск, который оставил бы старый «мощный» интерфейс 10Base-T нетронутым, может легко разрушить чувствительный интерфейс 100/1000Base-T. Раньше при повреждении интерфейса 10BaseT его можно было легко заменить с минимальными затратами.С современным оборудованием, имеющим встроенные интерфейсы 100/1000Base-T, это уже не так. Материнская плата или, что более вероятно, вся часть оборудования должна быть заменена. Риск неиспользования внешнего устройства защиты от перенапряжений выше, чем когда-либо.

Однако использование устройства защиты от перенапряжения на линии Ethernet не обходится без последствий. Все устройства защиты от перенапряжения кабеля Ethernet ухудшают производительность линии Ethernet. Использование защитных компонентов, которые по своей сути имеют емкостную составляющую, а также ограничения методов компоновки печатных плат способствуют деградации. Ухудшение проявляется в виде увеличения вносимых потерь в линии, фазовых искажений, перекрестных помех, ухудшения подавления синфазного сигнала и возможных контуров заземления. Использование двух устройств защиты на каждом конце линии обеспечит защиту каждого конца от перенапряжений за счет увеличения потерь в линии и возможности введения в линию контура заземления.

Warehouse Cables предлагает многоступенчатые устройства защиты от перенапряжения, которые обеспечивают гораздо более высокий уровень защиты от перенапряжения по сравнению с продукцией конкурентов.Эти устройства защиты от перенапряжения выдерживают перенапряжения более чем в 100 раз выше, чем стандартная конструкция. Однако дополнительные ступени защиты вносят более высокие потери и сокращают максимальную длину линии по сравнению с одноступенчатой конструкцией.

Warehouse Cables предлагает на выбор широкий выбор устройств защиты от перенапряжений Ethernet марки HyperLink. В целом, протектор Cat5e марки HyperLink будет иметь меньшие потери, чем модель Cat5. В целом, протектор Cat6 марки HyperLink будет иметь меньшие потери, чем модель Cat5e.Ряд наших конструкций Cat5e будут работать на линиях Cat6, но их недостаток в том, что максимальная длина кабеля будет меньше.

При использовании наружной антенны рассмотрите возможность установки устройств защиты от перенапряжения на антенну и/или кабели Ethernet. Даже электрическое поле близкого удара молнии может вывести из строя все подключенное оборудование (в том числе и внутри здания).

Грозовой разрядник для антенн LoRa, LTE и Wi-Fi: это устройство защиты от перенапряжения для защиты приемопередатчиков от перенапряжения и импульсного тока, вызванного ударами молнии.RAKwireless рекомендует устанавливать грозовые разрядники на все антенные терминалы N-типа, включая антенны LoRa, LTE и 2.4G Wi-Fi.
Грозовой разрядник для GPS-антенны: Этот грозовой разрядник подключается между антенной и GPS-приемником. Устройство защиты от перенапряжения для защиты трансивера от переходных процессов, перенапряжения и импульсных токов, вызванных ударами молнии.
Антенно-фидерная линия: Антенно-фидерная линия для молниезащиты RAK7249.Эта антенная фидерная линия представляет собой переходной кабель NJ-NF длиной 1,5 м. Это коаксиальный кабель RG8 с разъемом N-типа в качестве антенного фидера.
Signal Surge Protector: это устройство защиты от перенапряжений подходит для кабелей категории 6 или кабелей класса E для защиты оборудования от скачков напряжения и перенапряжений, вызванных молнией или возникающих во внутренних системах. Он широко используется в офисных и промышленных комплексных сетевых проектах или аналогичных телекоммуникационных приложениях, таких как системы Gigabit Ethernet, ATM, ISDN и VoIP.
Кабель Ethernet
: Кабель Ethernet CAT5 для наружной системы защиты от перенапряжения. Он используется для соединений между инжектором PoE, Ethernet SPD, маршрутизатором/коммутатором и портом Ethernet/PoE на RAK7249. Длина данного изделия составляет 1 метр.

Если вы еще не знали, и ваш интернет-провайдер не сказал вам, мы скажем вам сейчас: вы просто обязаны использовать сетевой фильтр для своего маршрутизатора! Это недорогое оборудование позволяет избежать более дорогостоящих проблем и предоставляет дополнительные розетки для подключения. Когда речь идет конкретно об оборудовании Webformix, мы требуем, чтобы наш радиопередатчик (POE; «тарелка») был подключен к сетевому фильтру. Вы также можете рассмотреть возможность использования устройств защиты от перенапряжений Ethernet, которые помогут предотвратить дополнительное повреждение вашего маршрутизатора.

Сетевые фильтры являются неотъемлемой частью любой домашней сети. Без него любые перебои или «скачки» электричества в вашем доме могут привести к повреждению ваших электронных устройств. Имейте в виду, что «удлинитель» или «разветвитель» не обеспечивают защиту вашего оборудования.

Вот как это обычно происходит. Надвигается гроза, и интернет перестает работать. На следующий день сотрудник местной службы поддержки Webformix приходит, чтобы решить проблему. Что они находят? Никакой защиты от перенапряжения и куча вонючей сгоревшей аппаратуры.

Вот почему мы делаем все возможное, чтобы у клиентов был сетевой фильтр, к которому они подключают свой POE (источник питания радиоантенны) и маршрутизатор во время установки их оборудования. В дополнение к сетевому фильтру сетевой фильтр, сетевой фильтр обеспечит вам дополнительную защиту.

могут стоить около десяти долларов, и они не только защитят ваш POE и маршрутизатор во время грозы, но также защитят другую электронику, которую вы подключаете к ним. Это, безусловно, хорошая идея — подключить сетевой фильтр к вашему телевизору, компьютерам, потоковым и игровым устройствам и любой другой дорогостоящей электронике. Устройство защиты от перенапряжения Ethernet выглядит как телефонная розетка и делает то же самое для кабеля Ethernet, который также должен идти к вашему маршрутизатору.

Маршрутизаторы могут выйти из строя по многим причинам. Существует порт, который идет от POE к порту WAN («интернет-вход») на маршрутизаторе. Это соединение может сгореть из-за скачков напряжения и перебоев. Устройство защиты от перенапряжений Ethernet может быть размещено между POE и WAN-портом маршрутизатора, чтобы продлить срок службы вашего маршрутизатора.

Скорее всего, по крайней мере в одном месте в вашем доме больше вилок, чем электрических розеток.Легко исправить, верно? Просто бегите в ближайший магазин и берите удлинитель. Прежде чем вы возьмете самый дешевый и направитесь к кассе, найдите время, чтобы прочитать, что именно вы покупаете.

Базовый удлинитель может сэкономить вам несколько долларов, но не обеспечивает защиту от скачков напряжения. Устройство защиты от перенапряжения действует так же, как автоматический выключатель в вашем доме, предотвращая потенциально опасный удар от поджаривания всего чувствительного электронного оборудования, подключенного к нему.

Использование источника бесперебойного питания — отличный вариант, если вас беспокоят случаи отключения электроэнергии. Встроенный аккумулятор позволяет электронике продолжать работать в течение короткого времени. Некоторые источники бесперебойного питания даже поставляются с политикой защиты оборудования, которая возместит вам любой ущерб электронике из-за скачка напряжения, который происходит при правильном подключении к их продукту. Это особенно полезно для скачков напряжения, вызванных молнией, поскольку молния обычно не покрывается гарантией. Конечно, самый безопасный способ увидеть свою электронику во время грозы — это полностью отключить ее от источника питания.

Если вы планируете зарегистрироваться в интернет-сервисе Webformix, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы всегда рады объяснить, как работает наш сервис, как выглядит процесс установки и ответить на любые ваши вопросы. Мы местный малый бизнес, поэтому обслуживание клиентов действительно важно для нас. Еще одно отличие заключается в том, что с Webformix вам не нужно арендовать или покупать у нас оборудование. Хотя мы предлагаем маршрутизаторы и устройства защиты от перенапряжения на продажу, вы также можете приобрести свои собственные.И, как всегда, у нас нет ограничений по объему данных, договоров и скрытых платежей!

Скачки напряжения могут вывести из строя ваше дорогостоящее оборудование, что приведет к потере денег и времени простоя, а также, возможно, к потере важных данных. Для домашнего бизнеса потерянное время может означать упущенную выгоду. Часто более выгодно вкладывать средства в защиту от скачков напряжения, смягчая любые бедствия.

Домашние сети включают в себя различное оборудование, которое может быть уязвимо для скачков напряжения, в том числе кабельные модемы, маршрутизаторы, компьютеры, коммутаторы, телевизоры, мониторы, камеры и акустические системы.

Лучше всего начать с оценки различных способов, которыми ваше оборудование уязвимо для скачков напряжения.После того, как вы определили открытые области, добавьте защиту к каждому потенциальному источнику скачков напряжения.

Как я уже говорил выше, лучше защитить свое оборудование от единой точки отказа. Например, предположим, что ваш коаксиальный грозовой разрядник не работает должным образом. В этом случае вы хотите, чтобы удар молнии не повредил всю вашу компьютерную сеть и развлекательную систему.

Один из способов гарантировать, что молнии и перенапряжения не смогут проследить путь через ваше оборудование, — это электрически изолировать их. Вы можете сделать это, преобразовав отрезок кабеля Ethernet в оптоволоконный кабель.

Электричество от молнии, скачков напряжения и статического электричества не может передаваться по оптоволоконной линии.Из-за этого электрическая изоляция через оптоволоконные сети становится отличной формой страхования от этого риска.

Fiber to Ethernet адаптируются между обычным медным кабелем Ethernet RJ-45 и оптоволоконным кабелем. Пара медиаконвертеров оптоволоконного кабеля в Ethernet может создать полезный электрический барьер при использовании Ethernet между зданиями или внешними устройствами Power over Ethernet (PoE), такими как камеры и точки доступа Wi-Fi.

Важно отметить, что некоторые наружные оптоволоконные кабели могут иметь металлические защитные оболочки, что делает линию восприимчивой к ударам молнии.По этой причине крайне важно использовать оптоволоконный кабель без металлических элементов при попытке изолировать вашу сеть. Однако вы можете использовать комбинацию наружного и внутреннего оптоволокна для обеспечения электрической изоляции.

Ethernet — это более дешевое решение, которое может быть полезно для ограничения радиуса действия удара молнии по наружным камерам PoE или точкам доступа. Однако я не рекомендую их в качестве единственной линии защиты.Как и большинство оборудования для защиты от перенапряжения, существует некоторая частота отказов.

Ethernet-устройство защиты от перенапряжения при грозовом разряде при подключении в линию между сетевыми устройствами, чьи кабели могут подвергаться воздействию молнии или грозы, полезно для защиты сетевых портов этих устройств от повреждения из-за переходных токов, вызванных ударами молнии поблизости.

Если вы находитесь в Continental US , вы можете купить внутреннюю модель напрямую у производителя (нажмите) или купить ее на Amazon . Вы также можете купить уличную модель с защитой от непогоды и корпусом у производителя (клик) или у Amazon .

Подавители перенапряжений Ethernet используют такие технологии, как газоразрядные трубки или механизмы защиты на основе диодов (заземленные), чтобы рассеять чрезмерное напряжение от входящего питания и отвести его на землю.

Поскольку устройства защиты от перенапряжения подключены к другому сетевому оборудованию в линию, хотя они и поддерживают гигабитные скорости, может наблюдаться небольшое падение скорости , в зависимости от использования.
Надлежащее заземление важно для работы сетевых устройств защиты от перенапряжения. Заземление должно проходить по кратчайшему пути — он должен быть как минимум короче, чем кабель, идущий к защищаемому сетевому оборудованию.
Необходимо защищать как соединения устройство-устройство , так и соединения устройство-земля , так как перенапряжения могут возникать с любой стороны. Некоторые модели предлагают режимы, которые позволяют переключаться между ними.
Защита от перенапряжения возможна только на противоположной стороне устройства защиты от перенапряжения, где возникают перенапряжения.Вы можете иметь по одному с обеих сторон, если хотите защитить устройства с обеих сторон.

Если вы находитесь в Continental US , вы можете купить внутреннюю модель напрямую у производителя (нажмите) или купить ее на Amazon .Вы также можете купить уличную модель с защитой от непогоды и корпусом у производителя (клик) или у Amazon .

Устройства защиты от перенапряжений Ethernet FL45-E100 со скоростью 100 Мбит/с разработаны в соответствии со стандартами IEC61643-21 и GB/T 18802.21. Он использует многоуровневую схему защиты и высокоскоростные элементы защиты от перенапряжений TDK-EPCOS и PROTEK.Он имеет высокую скорость отклика, низкое выходное остаточное напряжение и конструкцию с низкой емкостью, превосходные характеристики передачи. В изделии используется стандартный разъем RJ45, который подходит для защиты от молний сетевого оборудования 10/100 Мбит/с, такого как коммутатор, концентратор и маршрутизатор. Он эффективно подавляет импульсы высокого напряжения и сильного тока, индуцируемые в линии, и защищает внутреннее оборудование от молний и промышленных перенапряжений. Этот продукт изготовлен из экранированного металлического корпуса из алюминиевого сплава, имеет хорошие герметизирующие характеристики, пыленепроницаемость и антикоррозионную функцию. Он подключается последовательно и устанавливается между защищаемым оборудованием и внешней линией.

Номинальное рабочее напряжение / ООН	3V
Максимальное непрерывное рабочее напряжение / UC	5V
Номинальный ток разряда / в (8 / 20US)	350A(линия-линия), 1500A(4 линии-земля)
Максимальный ток разряда / Imax(8/20us)	500A(линия-линия), 3000A(4 линии)
Уровень защиты по напряжению / Up(1.2/50 мкс)	<30 В (линия-линия), <600 В (линия-земля)
Связь Импульсное выдерживаемое напряжение (10/700 мкс)	10 (линия), 0 В-фаза (Линейная земля)
Убытки вставки (100 МГц)	≤0. 5Db
Количество защитных линий	1/2/3/6
Скорость передачи	10/100 Мбит / с
тип интерфейса	RJ45 -F (с экранированием)

IP20 9086 8
	Время отклика	≤10ns
		-204 ℃ ~ + 60 ℃
Размеры	83 * 25 * 25 (± 1) мм
сетевой вес / грубый вес	70868 (± 5) G 70868

	CE, FCC, ROHS
гарантия	1 год

Доступных моделей

100M

Объем питания

FL45-E100

№

Подтверждающие документы

FL45-E100 Лист данных

26.

alexxlab

Посмотреть все записи автора alexxlab →

Грозозащита Ubiquiti, защита от молнии, защита от электрических разрядов

Устройство защиты оборудования от электростатических разрядов, скачков напряжения, атмосферных разрядов

Защита от гнева богов. Устройства защиты от импульсных перенапряжений / Хабр

▍Акт первый. Приманиваем молнию и отправляем ее в землю.

▍Акт второй. Минимолнии.

▍Акт третий. Полупроводники защищают полупроводники.

▍Акт четвертый.

▍Акт пятый. Концепция зональной защиты.

▍Акт шестой. Стандартная молния.

▍Акт седьмой. Портим всё забыв про мелочи.

▍Акт восьмой. Практический.

▍Резюме:

▍Что еще почитать для углубления знаний:

Защита сетевого оборудования – модули грозозащиты Nag 1P

Защита компьютера от грозовых разрядов

Что такое грозозащите WiFi и как она работает?

Что такое грозозащита WiFi и как она работает?

Рекомендации по установке грозозащиты

Заключение

Проектирование кабельных портов Ethernet, способных выдерживать удары молнии

Устройства защиты от перенапряжений для кабелей Ethernet — внутри и вне помещений

Молниезащита | Сеть вещей

Сител

WiMood

Хубер+Зунер

Алиэкспресс

Rakwireless

Рекомендуемое оборудование

Зачем мне нужен сетевой фильтр для маршрутизатора?

Как сетевой фильтр обеспечивает безопасность вашей электроники?

Почему маршрутизаторы перегорают?

Покупка сетевых фильтров

Лучший сетевой фильтр для интернет-маршрутизаторов

Защитите электронику от скачков напряжения

Заключительные мысли о защите от перенапряжения

Защита от перенапряжения Ethernet для домашних сетей

Что такое скачок напряжения?

Почему вы должны защищать свою сеть от скачков напряжения?

Как защитить сеть и компьютеры от скачков напряжения?

Заземление коаксиального кабеля

Блоки заземления коаксиального кабеля

Молниеотводы

Сетевые фильтры

Сетевая изоляция

Расширение Ethernet 1 Гбит/с через оптоволокно

Расширение Ethernet 10 Гбит/с через оптоволокно

Защита кабеля Ethernet от перенапряжения

— excITingIP.com

Типичные варианты использования

Где купить устройство защиты от грозовых перенапряжений Ethernet?

Преимущества

Ограничения

Где купить устройство защиты от грозовых перенапряжений Ethernet?

Лучшая цена устройства защиты от перенапряжения Ethernet, защита от молнии Ethernet

Подтверждающие документы

alexxlab

Вам также может понравиться

Общее освещение и местное: Искусственное освещение общее и комбинированное

Приказ о создании постоянно действующей комиссии о проверке знаний: Приказ о создании комиссии по охране труда

В какой среде излучение: Излучение — это… Что такое Излучение?

Добавить комментарий Отменить ответ