So schützen Sie Ihr Heimnetzwerk während eines Gewitters
Netzwerk-Blitzschutz
Erbauer von lokalen und Heimnetzwerken kennen sicherlich das Gefühl, wenn ein nach langer Arbeit gestartetes Netzwerk ... ein oder zwei Tage lang funktioniert und sie dann auf den Dachboden klettern und den verbrannten Hub ersetzen müssen. Gewitter sind in der Regel die Geißel der Netzwerke. In einem großen Netz vergeht kein Gewitter ohne Verluste.
Wenn man von verbrannten Naben erschöpft ist, kommt man natürlich zu der Frage: Ist es wirklich unmöglich, etwas zu tun? Natürlich können Sie – und Sie sollten! Es ist erstens notwendig, die Verkabelung richtig zu planen und auszuführen, und zweitens, Blitzschutzeinrichtungen (auch Netzsicherungen genannt) zu verwenden.
Solche Geräte können erworben werden. Von den auf dem Markt erhältlichen Produkten lassen sich zwei Klassen unterscheiden: „gebrandet“ und „selbst hergestellt“. Die Markenklasse wird hauptsächlich durch APC-Produkte repräsentiert – das sind verschiedene Modelle unter dem allgemeinen Namen ProtectNet. Diese Geräte zeichnen sich durch einen recht hohen Preis aus – und eine eher geringe Zuverlässigkeit (siehe unten, warum). Die von mehreren LLCs und PBOULs selbst hergestellten Geräte sind alle ungefähr gleich.Ihre inhärente Zuverlässigkeit ist höher als die von APC-Geräten, die Schutzeigenschaften sind jedoch in etwa gleich.
Sie können solche Geräte auch selbst herstellen. Wie – lesen Sie in diesem Artikel.
Zunächst einige Überlegungen. Was ist die Diagnose, wenn die Nabe durchbrennt? Elektrischer Fehler. Wie heißt „redundant“? Elektrizität Kann es in den Hub eindringen? Über BNC-, UTP- und Stromanschlüsse. Der Mechanismus für die Entstehung dieser Elektrizität? Der Aufbau statischer Ladungen an einer Freileitung, die durch EMF von Hochspannungsleitungen verursacht werden, verursacht eine EMF durch eine Blitzentladung. Schutzmethode? Überschüssigen Strom in den Boden ableiten.
Ich stelle sofort fest, dass keines der in diesem Artikel besprochenen Geräte vor einem direkten Blitzeinschlag schützen kann. Allerdings sind mir bisher keine Fälle von direkten Blitzeinschlägen auf LAN-Leitungen bekannt.
Sie können ein verdrilltes Paar nach folgendem Schema schützen:
Reis. 1.
An den Anschluss links wird die Leitung angeschlossen, an den Anschluss rechts wird der Hub angeschlossen. Entlader – Gas, für Spannung 300 V (ich habe CSG -G301N22 verwendet). Der Abstand vom Gerät zum Hub ist so gering wie möglich.
Das Funktionsprinzip ist aus dem Diagramm ersichtlich. Eine mehrphasige Diodenbrücke mit einer Schutzdiode in der Diagonale fungiert als Potenzialausgleich und begrenzt die maximale Potenzialdifferenz zweier beliebiger Drähte auf einen Wert von etwa 10 V. Ein Potenzial über 300 V gegenüber Erde wird durch den Ableiter gelöscht.
Fast alle derzeit auf dem Markt befindlichen Geräte werden nach einem ähnlichen Schema hergestellt, es gibt jedoch auch wichtige Unterschiede. APC verwendet anstelle von Gasentladern sogenannte Halbleiter-Pseudofunkenstrecken. Diese Elemente sind äußerst günstig, ihre Zuverlässigkeit hält jedoch der Kritik nicht stand.Sie können vor statischer Aufladung schützen, brennen aber bei einem Blitzeinschlag in der Nähe sofort durch die induzierte Elektrizität aus. Der in die APC-USV integrierte Blitzschutz nutzt eine andere Lösung – Luftfunken. Im Gegensatz dazu funktioniert ein solches Schema nur bei einer sehr hohen induzierten Spannung – wenn in der Regel nichts übrig bleibt.
Handwerker verschiedener LLCs haben dieses Merkmal bemerkt und das Problem auf ihre Weise gelöst: In fast allen in Russland hergestellten Geräten fehlen einfach Ableiter. Stattdessen wird eine „harte“ (mit verschiedenen Varianten) Erdungsverbindung verwendet. Die Vorteile dieser Lösung liegen auf der Hand, die Nachteile leider auch. Bei einem ausreichend großen Potenzialunterschied zwischen den Erdungspunkten an verschiedenen Enden der Leitung beginnt der Ausgleichsstrom durch die Kabel und Geräte zu fließen, der enorme Werte erreichen kann Und verbrenne alles so wie du bist
Die Schaltungsparameter sind in Abb. dargestellt. Kann verbessert werden:
Feige. 2.
Dabei wird jede Ader über einen separaten Ableiter mit der Erde verbunden, wodurch eine wesentlich schnellere Schutzreaktion erreicht wird (der Ableiter löst 3 Größenordnungen schneller aus als die 1N4007-Diode und eine Größenordnung schneller als die Schutzdiode). Der Nachteil dieses Systems ist die große Anzahl relativ teurer (2-3 USD) Ableiter. Die Schaltung kann (ist aber nicht wünschenswert) vereinfacht werden, indem nur ein Begrenzer pro Paar verwendet wird (z. B. nur von Pin 1 und 3). In jedem Fall ist die Verwendung spezieller Rückhaltesysteme erforderlich.Die Verwendung von Neonröhren oder Leuchtstofflampen-Startern (wie einige empfehlen) anstelle von Ableitern ist möglich, es ist jedoch zu beachten, dass diese eine viel langsamere Ansprechgeschwindigkeit, eine höhere Durchschlagsfestigkeit und eine niedrigere zulässige Abbruchenergie haben.
Ein wichtiger Punkt, den fast alle Hersteller von Netprotects vergessen: der Schutz des Power Hubs. Für einen herkömmlichen Hub mit 7,5-V-Gleichstromversorgung kann der Schutz wie folgt erfolgen:
Feige. 3.
Wie beim Twisted-Pair-Schutz sollte dieses Gerät so nah wie möglich am Hub platziert werden.
Bei Hubs mit eingebautem Netzteil ist kein zusätzlicher Schutz erforderlich. Einzige Voraussetzung ist, dass am mittleren Pin des Steckers eine zuverlässige Schutzerde angeschlossen ist.
Wenn bei der Verlängerung einer Freileitung (in der Regel ein Außendienstmitarbeiter) eine leitfähige Leitung verwendet wird, muss diese geerdet werden. Achtung – Sie müssen die Traverse nur an einem Ende erden (hier muss ich mit den Autoren anderer bekannter Artikel im Internet zu diesem Thema streiten).
Leider orientieren sich auch in Neubauten bei der Leitung eines Stromnetzes bei weitem nicht alle und nicht immer an den Anforderungen der Regeln für die Anordnung elektrischer Anlagen. Seien wir ehrlich, niemand. Ich habe ein Haus gesehen (ein modernes 9-stöckiges Backsteingebäude, das übrigens nach dem Erscheinen in Betrieb genommen wurde 7. Ausgabe von PUE), bei dem jeder Eingang von einem Aluminiumdraht mit einem Querschnitt von 2,5 mm² gespeist wird. !!! Wenn Sie also in einem solchen Haus und in einem Haus mit normaler Erdung die Traverse „erden“, wird das ganze Haus über Ihre Traverse mit Strom versorgt! 🙂
Auf die gleiche Weise können Sie einen linearen Schutz auf Basis eines Koaxialkabels durchführen.Die optimalste Lösung: Die Ausgleichsbrücke wird mit dem Geflecht und dem Mitteldraht verbunden. In einem solchen Schema benötigen Sie 2 Fesseln – vom Geflecht über den Kern bis zum Boden. Beim Bau einer Freileitung zwischen Gebäuden empfehle ich nicht, das Koaxialkabelgeflecht zu erden.
Abschließend noch ein paar Worte zur Wirksamkeit und Notwendigkeit der beschriebenen Geräte. Bei der Testkontrolle waren die Geräte an die etwa 60 m lange UTP-Freileitung angeschlossen. Bei angeschlossener Leitung (das andere Ende ist frei!) ist ein helles Leuchten in den Ableitern zu beobachten. Nach der endgültigen Installation der Leitung „zwinkern“ die Ableiter im Abstand von 20-50 Sekunden, d.h. Nicht die längste Leitung erreicht bei ruhigem Wetter in weniger als einer Minute ein statisches Potenzial von 300 V!
Stromversorgung des Hubs
Es ist kein Geheimnis, dass an Orten, an denen Hubs installiert sind, nicht immer eine 220-V-Steckdose vorhanden ist. Daher müssen Sie entweder widerwillig an der Netzwerktopologie herumbasteln, um die Hubs an geeigneteren Standorten zu platzieren, oder eine Stromversorgung aus der Ferne in Betracht ziehen.
Angesichts eines solchen Problems löst „Wow-Master“ das Problem manchmal ganz einfach: Versorgung mit 220 V, Verwendung freier Paare im Kabel (UTP) oder Verwendung eines RG-58-Koaxialkabels. Natürlich kann eine solche „Lösung“ in keiner Weise als akzeptabel angesehen werden, da in diesem Fall von Elektro- und Brandschutz keine Rede sein kann. Auch wenn der Brand aus einem ganz anderen Grund passierte, ist der Autor einer solchen Veröffentlichung garantiert der erste Kandidat für die Täterschaft.
Kompetenter erscheint es, ein 220-V-Netz mit einem geeigneten Kabel (Kupferkern, doppelt isoliert, mindestens 0,75 qm) zu führen.Bei einer hochwertigen Installation kann dies als normale Option angesehen werden; Wenn Sie den Hub jedoch in einem brandgefährdeten Bereich aufstellen – zum Beispiel auf dem Dachboden eines Blockhauses – müssen Sie auf die Platzierung der Steckdosen und die Isolierung achten. Darüber hinaus betrachten die örtlichen Elektriker alle „fremden“ 220-V-Leitungen sehr skeptisch.
In manchen Fällen (z. B. einem Hub oder einem Switch mit eingebautem Netzteil) lässt sich ein 220-V-Netzwerk nicht vermeiden. Bei den meisten Varianten sind jedoch Hubs mit externer Stromversorgung verbaut, deren Ausgangsspannung meist 7,5V beträgt. Ein solcher Hub kann mit „Niederspannung“ betrieben werden. Schauen wir uns die möglichen Optionen an:
Ein typischer Hub benötigt 7,5 V Gleichstrom. Der Betriebsstrom des Hubs beträgt normalerweise etwas weniger als 1A. Eine Spannung von 7,5 V ist im Hinblick auf die Unterbrechung der Isolierung von Drähten absolut sicher, aber es wird nicht so einfach sein, sie „aus der Ferne“ zu bringen. Tatsache ist, dass billige Hubs sehr wichtig für die Größe und insbesondere für die Reinheit der Stromversorgung sind und über große Entfernungen ein Spannungsabfall sowie das Auftreten von Tonabnehmern unvermeidlich sind.
Die Lösung besteht darin, einen Stabilisator bei 7,5-8 V direkt in der Nähe des Hubs zu installieren, bis die Netzspannung erhöht werden kann.
Abbildung 2.1.
Die Ausgangsspannung wird aufgrund ihrer breiten Verteilung (Spannung im Bordnetz des Fahrzeugs) auf 13,2 V (12-14 V) gewählt. Das Angebot an handelsüblichen Netzteilen für diese Spannung ist sehr groß. Natürlich können mehrere Hubs über ein Netzteil mit Strom versorgt werden, indem die Leitungen zu ihnen verlängert und jeder von ihnen mit einem eigenen Stabilisator gemäß dem Schema in Abbildung 2.1 ausgestattet wird.In diesem Fall sollte der Betriebsstrom des Netzteils auf Basis von 2A pro Hub berechnet werden. Wenn die Anzahl der Hubs mehr als 10 beträgt, können Sie mit 1,5 A pro Hub rechnen. Der Stabilisator-IC muss mit einem Kühlkörper ausgestattet sein.
Die logische Fortsetzung dieses Schemas ist das Diagramm in Abb. 2.2.
Abbildung 2.2.
Hier wird der Stabilisator durch einen Gleichrichter ergänzt, der die Verwendung von Wechselspannung ermöglicht und durch den Ersatz durch einen Transformator Kosten für die Stromversorgung spart. Der Betriebsstrom des Transformators sollte ebenfalls auf der Grundlage von 1,5–2 A pro Hub berechnet werden (vorausgesetzt, es werden Hubs mit einer Nennleistung von 1 A verwendet). Als Transformator eignen sich Geräte der TN-Serie (Glühfaden) mit in Reihe (oder seriell-parallel) geschalteten Wicklungen, um eine Spannung von 12,6 V zu erhalten.
Beide betrachteten Systeme enthalten Elemente zum Schutz gegen Impulsrauschen in der Stromversorgung, gegen statische Aufladung, gegen Überspannung und Polaritätsumkehr.
Ungenutzte Paare in UTP können als Stromleitung verwendet werden. Die darin enthaltenen Drähte müssen paarweise parallel geschaltet werden (blau + weiß, braun + weißbraun). Auf diese Weise verbundenes UTP der Kategorie 5 kann bis zu 3 Hubs mit Strom versorgen. Eine solche Verbindung läuft problemlos bei einer Leitungsgeschwindigkeit von 10 Mbit/s; Bei 100 MBit/s ist das „Auspacken“ des Kabels unerwünscht, obwohl in der Regel bei sorgfältiger Installation alles problemlos funktioniert.
Eine typische Topologie könnte in diesem Fall wie folgt aussehen: Die ins Haus führende Leitung wird an einen Schalter angeschlossen, der sich in der Nähe der 220-V-Steckdose befindet. Der Transformator wird über dieselbe Steckdose mit Strom versorgt. Die UTP-Leitungen verlaufen vom Switch (und Transformator) zu den Zugangs-Hubs (Boden-Hubs), während für jeden Hub nur ein UTP-Strang benötigt wird.
Es wird auch möglich, eine große „Reichweite“ bestehend aus Hubs oder Switches zu schaffen, mit einem Stromanschluss an nur einer Stelle.
Bei Verwendung als Grundkörper gemäß FIG. 2.2. (bei Wechselstrom in der Leitung) Auch der Fernanschluss von Hubs mit eingebautem Netzteil ist möglich. Ein solcher Hub wird mit einem weiteren mitgelieferten Transformator (z. B. TN-Serie) zur „Verstärkung“ angeschlossen.
Anleitung zum Gerät zum Blitzschutz von Gebäuden und Anlagen