Защита телефонной линии от перенапряжения своими руками

Грозозащита телефонного аппарата

Произошедший однажды выход из строя во время грозы сложного телефонного аппарата с АОН послужил серьезным поводом для создания предлагаемой конструкции.

Основная защита телефонного аппарата (ТА) от мощных импульсов высокого напряжения реализуется на шести разрядниках FV1-FV6 (рис. 4.12). Первые два из них защищают ТА от выбросов напряжения в любом из двух проводов телефонной линии. Дополнительную защиту от превышения разности потенциалов в проводах телефонной линии обеспечивает варистор R3. Резисторы R1, R2 выгорают при прямом попадании молнии в телефонный кабель.

Разрядники FV5, FV6 защищают блок питания телефона от перенапряжения в сетевых проводах. Их напряжение срабатывания —

1. 3 кВ. Разрядники FV3, FV4, аналогичные FV1, FV2, предохраняют телефон в случае, если блок питания все же будет поврежден. Конденсатор С1 защищает блок питания от импульсных помех. Дроссели L1, L2 уменьшают уровень высокочастотных помех, излучаемых в линию некоторыми типами микропроцессорных телефонных аппаратов.

Разрядники FV1-FV6 представляют собой пары острозаточен-ных винтов М2, которые завернуты в гайки, припаянные к фольге печатной платы или к монтажным лепесткам. Расстояние между остриями пар винтов для разрядников FV1-FV4 устанавливают равным 0,3. 0,4 мм. Разрядники FV5, FV6 настроены на более высокое напряжение (зазор 1 мм). После установки необходимых зазоров каждый винт следует зафиксировать каплей краски или клея.

Защитные резисторы R1, R2 — типа ВС-0,125, МЛТ-0,125, С2-23-0,125. Резисторы R4, R5 желательно выбрать невоспламе-няющиеся — типа Р1-7. Варистор R3 — типа СН1-2 на напряжение 100. 160 В. Его можно составить из двух варисторов на напряжение 56. 82 В, применявшихся в блоке УПЧИЗ черно-белых телевизоров УЛПТ-59/61. Подойдут и импортные варисторы типа FNR-05К121, FNR-07K121. Конденсатор С1 — К15-5. Дроссели L1, L2 -ДПМ1 индуктивностью 40. 100 мкГн.

В качестве заземляющей шины можно использовать трубы центрального отопления или водопровод. В случае их отсутствии можно применить металлический лист или кусок трубы с площадью поверхности не менее 0,5 м2. Его следует закопать на глубину 1.5. 2 м на расстоянии от дома не менее 3 м.

Предложенный принцип защиты от попадания молнии можно использовать после соответствующей доработки схемы и для другой радиоэлектронной аппаратуры. При потребляемой защищаемым аппаратом от сети мощности более 20 Вт резисторы R4, R5 следует заменить плавкими предохранителями.

Монтаж защитного устройства — произвольный, но лучше, для исключения вероятности пожара, выбрать навесной на контактных лепестках, установленных внутри глухой металлической коробки без отверстий, размерами 120x80x45 мм. Металлический корпус должен быть обязательно заземлен. Заземляющий провод должен иметь сечение не менее 6 мм2. В заключение следует отметить, что если вы находитесь дома и видите приближение грозы, не стоит испытывать судьбу, и наиболее дорогую и сложную домашнюю технику все-таки лучше отключить от сети и от источников сигнала.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008

Источник

Защита телефонного модема или телефона

Сразу отмечу, что все приведенные ниже схемы могут использоваться и для защиты телефона, но в статье будет упоминаться только компьютерный модем, как устройство более дорогое и брльше всего нуждающееся в такой защите (правда, современный телефон с автоматическим определителем номера, автоответчиком и рядом других дополнительных функций может стоить не дешевле модема).

При изготовлении защитного устройства мы будем исходить из параметров обычных бытовых телефонных линий, имеющихся на территории России. В них используется постоянное напряжение 60 В (существуют еще офисные линии, где рабочее напряжение значительно ниже — 24 В, а за рубежом распространены 48- и 36-вольтовые линии). Следует также учитывать, что сигнал вызова, приходящий с АТС, — это переменное напряжение частотой 25 Гц и амплитудой до 160 В. Оно накладывается на постоянную составляющую напряжения в линии и суммарное может иметь амплитуду 200. 220 В (по этой причине многие защитные устройства, разработанные для зарубежных линий, на наших использовать нельзя).

Простейшая схема защитного устройства показана на рис. 1.22. Она состоит из варисторов RU1. RU3 и резисторов R1, R2 — они ограничивают ток через варисторы, предохраняя таким образом их повреждение от перегрузки. А для того чтобы из-за неидентичности напряжения срабатывания у варисторов при помехе не получить в линии мощную дифференциальную помеху — используют комбинированное включение, как это показано (рис. 1.22). В этом случае сначала срабатывают варисторы RU2-RU3 и закорачивают проводники линии, а затем срабатывает RU1 и замыкает цепь на землю.

Рис. 1.22. Схема для защиты телефонного модема от перенапряжений в линии

В такой схеме иногда ставят на входе предохранители, которые нужны только для аварийных ситуаций, т. р. когда в линии продолжительное время действует повышенное напряжение или же используют в качестве резисторов R1-R2 — варисторы. Небольшое активное сопротивление в цепи прохождения сигнала никак не сказывается на качестве связи.

Наибольший интерес представляют двухступенчатые схемы, показанные на рис. 1.23. В варианте на рис. 1.23, а большая часть энергии помехи будет рассеяна газоразрядником. Второй ступенью защиты является варистор RU1 работающий совместно с ограничивающими ток в цепи резисторами R1 и R2. В двухступенчатых схемах часто устанавливают варисторы и диоды одновременно, как это показано на рис. 1.23, б. В этом случае варистор используется в качестве первичной защиты. Недостаточно быстрые варисторы, но способные поглощать большую мощность, дополняются более быстродействующими полупроводниковыми ограничителями. Несмотря на то, что стоить такой узел будет дороже, эти затраты окупятся за счет повышения надежности защиты.

Рис. 1.23. Двухступенчатая схема защиты телефонного модема от перенапряжений

В дорогих защитных устройствах промышленного изготовления (стоимостью до 0) иногда используют трехуровневую защиту, например, как это показано на рис. 1.24. Первый уровень обеспечивает газоразрядник (FV1), второй — варисторы RU1. RU3 совместно с резисторами (R1, R3), ограничивающими ток в цепи. Так как варисторы имеют технологический разброс по напряжению ограничения, резистор R3 позволяет настроить у них уровень срабатывания симметрично относительно заземления. Дальнейшее ограничение напряжения происходит на быстродействующих стабилитронах (TRANSIL-диодах). Такое комбинированное решение позволяет получить высокое быстродействие защиты при большом динамическом диапазоне по мощности возможной помехи.

Рис. 1.24. Вариант схемы промышленного трехступенчатого защитного устройства

При сборке конструкции постоянные резисторы можно использовать любого типа. При выборе варисторов, разрядников и сапрессоров надо ориентироваться на указанные на схеме напряжения срабатывания, тут большой простор для возможных замен, см. соответствующие таблицы из раздела 1.2.

Монтаж элементов схемы лучше выполнять на печатной плате с широкими проводниками. Конструктивно все узлы защиты помещаются в экранированном корпусе. Металлический корпус, кроме защиты от излучения высокочастотных помех, также может облегчить отвод рассеиваемой энергии помехи от элементов.

Литература: Радиолюбителям полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.

Источник

Грозозащита слаботочных сетей (poe / ethernet)

Развитие современных технологий ведёт к росту количества, длины и пропускной способности слаботочных сетей в наших домах. Являясь составной частью инженерных систем здания, они определяют его структуру безопасности и информационного обеспечения, работу телекоммуникационных комплексов и качество связи. Слаботочной называется сеть, кабелям которой протекают информационные токи напряжением от 12 В до 24 В.

Слаботочные сети используются для создания:

• сетей связи (интернет, телевидение, радио, оповещение);
• систем контроля доступа (видеонаблюдение, охранная сигнализация, система контроля и управления доступом (СКУД));
• систем пожарной безопасности;
• систем диспетчеризации и управления инженерными системами и механизмами;
• автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП);
• систем антитеррористической защищённости и безопасности объекта капитального строительства.

Основными требованиями для слаботочных сетей является высокая надёжность, масштабируемость, бесперебойная работа и экономичность при монтаже и эксплуатации.

Риски повреждения слаботочных сетей и подключенного к ним оборудования

Выделяют следующие причины перенапряжения слаботочных сетей во время грозы:

• непосредственный удар в них молнии;
• попадание разряда рядом с домом или в систему его внешней молниезащиты.

Грозозащита слаботочных сетей от внешних проявлений молнии необходима в случаях, когда они выведены за пределы дома. Примерами могут служить: телевизионная антенна, соединенная с приемно-передающим оборудованием, а так же кабели, проложенные для соединения отдельных строений с домашней компьютерной сетью, управления автоматическим поливом или организации системы видеонаблюдения. Рассчитанная на приём высокочастотного сигнала, антенна выступит приёмником электромагнитных импульсов, вызванных разрядом молнии. При монтаже сети под землей, прямого попадания в неё молнии удастся избежать.

Однако, такой способ молниезащиты слаботочных сетей не спасет от вторичного воздействия в виде электромагнитного поля, возникающего при ударе в непосредственной близости от объекта защиты.

Помимо кондуктивных импульсов во время грозы, перенапряжения слаботочных сетей может возникать по причине индуктивных наводок на длинные линии. При изменении тока в одном из проводников, имеющим электрическую связь с другими проводниками, в них возникает индуктивное напряжение. Индуктивная наводка имеет прямую зависимость от длины линии сети. В целях её уменьшения, применяют скручивание и экранирование пары сигнальных проводов, с заземлением самих экранов. В случаях, когда слаботочная сеть соединяет объекты с разными, независимыми друг от друга, системами заземления, протекание по ней уравнивающего тока от одной системы к другой, в результате короткого замыкания питающей электросети одного из объектов, может привести к повреждению не только оборудования, но и самой линии. При небольшой разности потенциалов между отдельными системами заземления, их длительность может быть весьма значительна.

Требования к грозозащите слаботочных сетей

Грозозащита слаботочных сетей подразумевает организацию внешней системы молниезащиты для оборудования, находящегося за пределами строения и внутреннюю – для защиты от импульсного перенапряжения коаксиальных цепей внутри.

Во избежание повреждения оборудования, вынесённого за пределы строения, устанавливают возвышающийся над ним молниеотвод таким образом, чтобы защищаемый объект находился в зоне его защиты. Основание оборудования заземляют, соединяя его с молниеотводами.

Выполняя внутреннюю молниезащиту слаботочных сетей, необходимо оборудовать все входящие/выходящие из дома кабели специальными приборами защиты, предохраняющими от возникновения импульсных перенапряжений. Применение устройств защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) позволяет эффективно обезопасить слаботочную сеть и подключенное к ней оборудование, предупредить аварийную ситуацию и максимально снизить повреждения, даже при прямом попадании разряда молнии. Для этого устройства защиты должны: обеспечивать требуемое остаточное напряжение, выдерживать импульсный ток заданной формы и безопасно отводить грозовой разряд. Надежную защиту обеспечит только то устройство защиты, которое выбрано и установлено в строгом соответствии с нормативными требованиями.

Российских стандартов по применению УЗИП для грозозащиты слаботочных сетей на сегодняшний день пока не разработано, поэтому можно воспользоваться международными (см. Приложение № 1). Если защитные устройства силовых линий устанавливают параллельно цепи, то для коаксиальных монтируют на вводе в здание или в разрыв кабеля, либо непосредственно возле оборудования. Обязательным условием является организация в доме системы заземления. Для примера, разберём грозозащиту системы видеонаблюдения. Видеокамеры зачастую находятся на значительном расстоянии от концентратора, а кабели проходят по воздуху, за счёт чего наведённые импульсные токи на них имеют значительную величину: проход импульса по одной из линий приведёт к выходу из строя всей системы. Поэтому слаботочные УЗИП устанавливают около видеооборудования, монтируя их с обоих концов кабеля.

Способы защиты слаботочных сетей

Для внутренней грозозащиты слаботочных сетей применяют приборы, действие которых основано на двух технических решениях: газовый разряд и четвертьволновая технология.

Газовые разрядники устроены следующим образом: керамическая втулка, наполненная газом под низким давлением, закрывается с обеих сторон электродами, один из которых подключается к центральной кабельной жиле, другой — соединяется с заземленным корпусом устройства.

Схема размещения газового разрядника

Проходя через сеть, высокочастотный импульс приводит к пробитию разрядника, в результате чего происходит краткосрочное перекрытие центральной жилы на землю. Когда напряжение уменьшается до уровня гашения дуги, разрядник становится не проводящим.

Схема грозозащиты слаботочных сетей, выполненная параллельным подключением газового разрядника к линии, изображена на рисунке ниже.

Схема грозозащиты слаботочных сетей с параллельным подключением газового разрядника к линии

Она отличается простотой исполнения и экономичностью, имея при этом достаточно высокую выходную мощность импульса и небольшую ёмкость. Применялась ещё в середине XX века для грозозащиты аналогового оборудования. Сегодня активно используется для электроприборов, функционирующих в широком диапазоне частот.

Принцип действия грозоразрядника на основе четвертьволновой технологии состоит в следующем: длина отрезка проводника, проложенного от жилы кабеля на землю, равна одной четвертой длины волны сигнала. Таким образом, отрезок шунтирует сигнал данной частоты на землю, представляя для него бесконечное сопротивление.

Принцип действия грозоразрядника на основе четвертьволновой технологии

Для данного способа грозозащиты характерно малое время срабатывания и небольшая ёмкость, что в совокупности с высокой импульсной мощностью при низком остаточном напряжении, позволяет защитить электрооборудование не только от слабых наведённых импульсов, но и в случае прямого попадания разряда молнии. Слаботочное оборудование крайне чувствительно к перенапряжениям. Повысить эффективность его защиты можно, применив устройства, сочетающие газовый разрядник, принимающий на себя основную энергию импульса, с другими пассивными элементами: варисторами, резисторами, и др. Комбинированные УЗИП изготавливают для одновременного подключения нескольких каналов, но, как правило, в количестве не более 4-х.

Такая схема позволяет защитить слаботочную сеть даже при попадании в неё сетевого питания: похождение тока КЗ приводит к нагреву и пробитию разрядника, в результате чего происходит закорачивание двух проводов между собой и на землю. Данный способ надёжно защищает слаботочное оборудование и одновременно отключает автоматическую защиту питающей сети, сигнализируя о неисправности. Если в здании организована СКС, то размещают приборы защиты в слаботочных щитах, на дин рейки. При отсутствии таковых, используют устройства свободной установки, представляющие собой закреплённые на стене коробки.

Защита слаботочных сетей на примере оборудования Leutron

Защита от перенапряжений в сетях передачи данных выполняется с помощью УЗИП. В среде компьютерных сетей от последствий удара молнии необходимо защищать серверы, персональные компьютеры и сетевое оборудование, такое как маршрутизаторы, коммутаторы, патч-панели, конвертеры. Для защиты этих устройств используются специальные УЗИП для слаботочных сетей Leutron DataPro x8RJ45-19″, монтируемые в телекоммуникационную стойку стандарта 19”.

Устройство Leutron DataPro x8RJ45-19″

В зависимости от модификации, устройство имеет от 8 до 48 защищенных портов RJ45, к которым подключаются кабели категории 5e, используемые в сетях стандарта Ethernet. Таким способом от перенапряжений удается обезопасить оборудование ЦОД, вычислительных центров и серверных комнат.

Когда нужно защитить единичный компьютер, сервер, коммутатор или другое подключаемое к сети устройство, используется УЗИП Leutron DataPro RJ45 (f/f), включение которого производится в разрыв сетевого кабеля.

Устройство Leutron DataPro RJ45 (f/f)

Данное устройство подходит для применения как в домашних условиях, так и на предприятиях. УЗИП Leutron DataPro RJ45 PoE Alu обладает теми же характеристиками, но предназначен для сетей с технологией PoE, позволяющей передавать электроэнергию для питания и данные по общему кабелю к устройствам IP-телефонии, точкам доступа, IP-камерам и др.

Устройство Leutron DataPro RJ45 PoE Alu

Все устройства защиты от импульсных перенапряжений, оборудованные портами RJ45, совместимы со стандартами Ethernet 10Base-T, 100BASE-T, вплоть до 1000BASE-T. УЗИП другого типа — Leutron DataPro 10LSA (PTC), монтируется в кабельных кроссах и используется для защиты телефонных сетей и сетей передачи данных.

Устройство Leutron DataPro 10LSA (PTC)

Такие УЗИП устанавливаются в используемые для соединения и кроссировки кабелей плинты LSA с нормально-замкнутыми и неразмыкаемыми контактами. Устройство предназначено для защиты 10 пар линий, а его рабочая схема обеспечивает грубую и тонкую защиту от продольных и поперечных перенапряжений (между парой и соседними гнездами). Имеются модификации, рассчитанные на напряжение 12 и 24 В, а также содержащие дополнительные PTC термисторы. Для защиты от перенапряжений одной пары линий напряжением от 5 до 150 В (в том числе 12 и 24 В) применяется УЗИП для слаботочных сетей Leutron DataPro 1LSA.

Устройство Leutron DataPro 1LSA

Приложение № 1

Международные стандарты по применению УЗИП для грозозащиты слаботочных сетей:

1. ГОСТ Р МЭК/IEC 62305: Менеджмент риска. Защита от молнии.
2. ГОСТ IEC 61643-21-2014: Устройства защиты от перенапряжений, подсоединенные к телекоммуникационным и сигнализационным сетям. Требования к эксплуатационным характеристикам и методы испытаний.
3. IEC 61643-22: Выбор и установка устройств для защиты от перенапряжений, используемых в коммуникационных сетях. Определяет порядок проведения оценки рисков.

Вам требуется помощь в выборе устройств защиты от импульсного перенапряжения? Обратитесь к нашим техническим специалистам и они с радостью вам помогут!

Источник