Las mejores prácticas para la protección de tierra y relámpago de las antenas Yagi

Por qué poner en tierra tu antena Yagi no puede ser opcional

Las antenas Yagi-Uda ofrecen una excelente ganancia direccional, lo que hace que sean la opción de los operadores de radio amateur, entusiastas de la televisión y oyentes de escáner que necesitan para tirar de señales débiles. Pero montar esa estructura metálica en una azotea, mástil o torre lo ubica directamente en el camino de la electricidad atmosférica. Una descarga de rayos cercana puede inducir a miles de voltios a la línea de transmisión de energía

Comprender la amenaza real: más allá de los ataques directos

Muchos operadores asumen protección de rayos es sólo necesario si un perno golpea directamente a la antena. En realidad, huelgas directas son estadísticamente raras, pero el pulso electromagnético de una tracción cercana de nubes a tierra es común y cada poco tan peligroso. Cuando se descargan en unos pocos cientos de pies, las parejas de campo magnético intenso en cada conductor de su propiedad - el mástil, el escudo coaxial elevar los cables de tensión de rotación

Otro fenómeno menos discutido es la carga electrostática lenta que se acumula en una antena bajo un troncal. La descarga Corona crea un truco continuo de corriente, y cuando una tracción líder se conecta a tierra en otro lugar, el colapso repentino del campo empuja un transitorio agudo a través de la línea de alimentación. Por estas razones, un sistema Yagi necesita un camino de reluz siempre conectado, no sólo un coax desconectado durante una tormenta.

Códigos, normas y por qué se aplican a su instalación

En los Estados Unidos, el Código Nacional Eléctrico Artículo 810 regula el arrastre de equipos de radio y televisión. Requiere que el mástil de antena y el escudo de cable coaxial sean arraigados a un electrodo de tierra aprobado.El conductor de tierra para el mástil debe ser al menos 10 AWG de cobre o 8 AWG de aluminio, pero para conductores de relámpago, 6 AWG cobre es muy recomendable.21 también demanda que la unidad de descarga de receptiva que el conductor de receptivo

NEC 250.94 y 810.21(F) requieren la unión de todos los sistemas de comunicación en el terreno de servicio eléctrico del edificio. Esto evita diferencias potenciales peligrosas entre la barra de tierra de la antena y el terreno de la casa durante un aumento. Si instala una varilla de tierra separada para la antena y no la vincula al suelo principal, un evento de relámpago puede crear miles de voltios a través de esa brecha, la fijación por medio de cableado.

Para más detalles sobre cómo se aplica el lenguaje de código a las instalaciones específicas de jamón, la página de recursos de tierra y de enlace de ARRL ofrece explicaciones detalladas, y un papel blanco de PolyPhaser sobre fundamentos de la base proporciona una profunda visión de ingeniería en el diseño de supresión de ondas.

Sobre la base de la estructura de soporte de Mast y Antenna

El mástil en sí mismo -ya sea tubo de acero, sección de torre de aluminio o tubo de pared pesada- debe estar conectado directamente al sistema de electrodos de la tierra. Esto crea el camino principal conductivo para cualquier corriente que se adhiera a los elementos de la antena. Utilice una pinza de tierra hecha a propósito con una superficie de contacto de cobre o cobre diseñado para el material mástil.

Elegir la barra de tierra derecha

Una varilla de acero de cobre de 8 pies de largo y por lo menos 5/8 pulgadas de diámetro es el estándar de referencia. En suelo arenoso o rocoso, puede necesitar una varilla más larga (10 pies) o varias varillas espaciadas al menos su longitud para lograr una resistencia suficientemente baja. Conducir la varilla verticalmente por lo que su tapa se sienta unas pulgadas debajo de la superficie del suelo para protegerla de daños mecánicos.

Conectando el Mástil a la Vara

Ejecutar un cable de cobre pesado o sólido –6 AWG es común, pero 4 AWG añade un margen de seguridad – desde la pinza de tierra mástil directamente a la barra de tierra. Mantener el camino tan recto y vertical como sea posible. Cada curva afilada añade inhibición, que impide la corriente de relámpago de relámpago rápido.

Coaxial Cable Escudo de tierra y desprendimiento de los arresores

Incluso cuando el mástil está bien molido, la línea de alimentación coaxial puede llevar rupciones inducidas en la cubierta. El escudo del coaxial debe ser molido en el punto donde el cable entra en el edificio, y idealmente también en el extremo de la antena. Un bloque de tierra coaxial proporciona un simple conductor de home-run para el escudo, mientras que un detonador de descarga de gas o protección de óxido de metal en el conductor del centro.

Instalar un bloque de tierra

Montar el bloque de tierra lo más cerca posible del punto de entrada – preferiblemente en una pared exterior cerca de la varilla de tierra. Adjuntar un corto 10 AWG o alambre de cobre más grueso de la lug de la placa de tierra del bloque a la misma varilla de tierra utilizada para el mástil. Si utiliza un panel de mamparo específico con múltiples líneas de alimentación, colocar cada escudo coaxial a una barra de cobre común y luego conectar ese autobús a la varilla de tierra.

Surge Arrestor Selección y Colocación

Un regulador de presión en línea se sienta en serie con la línea de alimentación y utiliza un tubo de gas, MOV, o una combinación de ambos para desviar los transitorios por encima de un voltaje de umbral a tierra. Para la radio amateur VHF y UHF Yagis, unidades como el Delta Alfa ATT3G50U o la serie PolyPhaser IS-B50 protegen el extremo frontal elevado efectivamente. Instalar el desor en el punto de entrada secundario

Los detendores de tubos de gas tienen una vida finita y pueden ser filtrados después de múltiples huelgas, así que elige una unidad con un cartucho reemplazable. Los detendores basados en MOV se degradan con cada oleaje y eventualmente cortos. Para la mejor protección, utilice un dispositivo combinado que incluya un tubo de gas para pulsos de alta energía y un diodo de baja capacidad para tiempos de ascenso rápidos.

Bono Todos los electrodos de tierra al servicio eléctrico

Una varilla de tierra independiente para la antena que no está conectada al suelo eléctrico del hogar crea una condición peligrosa. Durante un evento de relámpago o falla de la energía de la utilidad, las dos varillas pueden alcanzar enormes potenciales. La corriente tratará de igualar ese voltaje fluyendo a través de cualquier camino disponible, incluyendo el coax de la antena, el chasis de la radio y el pin de tierra de la cuerda de poder, a menudo con resultados destructivos.

Si la barra de antena se encuentra dentro de línea directa de la varilla de tierra de servicio y los permisos de suelo, ejecute un conductor de cobre de 6 AWG bajo tierra entre ellos, conectado con pinzas listadas. En situaciones de retroactivación donde la trinchera es difícil, algunas jurisdicciones permiten un conductor de enlace por encima del suelo, pero debe ser protegido de daño mecánico y mantenido lo más corto posible.

Para un recorrido detallado de la unión compatible con NEC, el DX Engineering grounding and bonding tech article ilustra los diseños residenciales comunes que cumplen con los requisitos de código.

Elegir e instalar los conductores de tierra

El alambre que lleva la corriente de relámpago debe ser sustancial. El cobre es el estándar debido a su resistencia de la corrosión superior y conductividad. Tamaño mínimo por NEC para un conductor de tierra mayor es 10 GTE, pero 6 GTE es mucho más común para las instalaciones amateurs y proporciona un margen para las corrientes de alta presión. alambre es más fácil de recorrer los obstáculos, pero alambre sólido resiste el nicking y permanece servicial más largo.

Cada conexión debe hacerse con hardware listado para el arrastre. Los conectores de doble perno, las pinzas de bronce y los pelucas de compresión clasificadas para el entierro directo son aceptables. No las conexiones de soldadura que llevarán la corriente de relámpago; el calor intenso puede fundir la soldadura, rompiendo el camino cuando más lo necesite.

Lista de verificación de instalación de campo paso a paso

Siga esta secuencia al instalar un nuevo sistema de antena Yagi o actualizar uno existente para asegurar que no se pierda nada:

1. Planifica la ubicación del electrodo de tierra: Elige un lugar directamente debajo del mástil o lo más cerca posible. Asegúrese de que es al menos 2 pies de la construcción de paredes de la fundación para evitar socavar la estructura.
2. Drive the ground rod: Usa una varilla de cobre de 5/8 pulgadas por 8 pies. Si el suelo rocoso evita la conducción completa, instale una segunda varilla a 8 pies e interconecte con un conductor de cobre enterrado.
3. ]Acoplamiento de la abrazadera y conductor de ejecución: Asegurar un alambre de cobre de 6 GTE desde la base mástil hasta la varilla. Usar una cortada, ruta recta y evitar curvas afiladas. Instalar un bucle de goteo para evitar que el agua siga el cable hasta la entrada del edificio.
4. Install coaxial grounding block: Montar en la pared exterior en el punto de entrada. Conectar a la misma varilla usando #10 o alambre de cobre más grande.
5. Insert surge arrestr: [Terre el desprendador en la línea de alimentación justo dentro o fuera del punto de entrada, aterrice su terminal con un alambre corto, y a prueba de agua todas las conexiones exteriores.
6. Tanto en el terreno de servicio eléctrico: Ejecute un conductor de unión de cobre #6 desde la barra de tierra de la antena hasta la varilla de tierra del servicio de la casa o la terminal de enlace intersistema.
7. Resistencia al tacto:] Usar un medidor de resistencia terrestre de tres puntos si está disponible, o al menos verificar la continuidad con un nivel de unión de alta corriente. Objetivo para menos de 25 ohmios a la tierra; inferior es siempre mejor. Si por encima de 25 ohmios, agregue una segunda varilla de tierra o trate el suelo con retroceso conductivo.

Consideraciones especiales para los cables de torres y rotores

Si el cable de Yagi se monta en una torre de pie libre o en un trípode montado en el techo, cada pierna de torre debe ser puesta individualmente. Instalar una varilla de tierra en cada pierna base de torre y unirlos con un conductor de anillo de cobre enterrado alrededor del perímetro de la torre. El coax se debe colocar en la parte superior de la torre utilizando un paraguas conectado al acero de la torre, y de nuevo en la parte inferior antes de dirección hacia el edificio.

Las bases de torres encajadas pueden servir como un suelo Ufer si el rebar está unido al sistema de electrodo de tierra durante la construcción. Esto debe ser diseñado e implementado cuando se vierte la fundación, no se añade más tarde. No confíe en la base de hormigón de una torre solo como el suelo único; siempre suplemento con varas dedicadas empujadas a la tierra. Para torres tiernas, vincula a cada sujeto ancla al anillo de tierra común para evitar posibles diferencias en el tipo de alambre.

Gestión de Coax Antes y Durante Tormentas

Desconectar la línea de alimentación de su radio cuando se acerca una tormenta es una línea de defensa sensible, pero nunca manejar cables durante el rayo activo. La práctica más segura es instalar un interruptor manual de coax que funda el conductor central cuando la antena se desconecta, o utilizar un panel de parche de pulsación que se previene a una posición de tierra. Nunca dejar un conector de coax que flota dentro de la cubierta; puede convertirse en un jeringo de alto voltaje dedicado.

Existen desconexiones automáticas y cajas de relé relucientes, pero requieren su propia fuente de energía confiable y no son un sustituto de un sistema de tierra permanente y pasivo. Confíe en los detendores de tierra y cirugía de cable duro como su protección primaria, y trate la desconexión como una precaución suplementaria. En estaciones de tormenta severas, considere la instalación de un interruptor de antena controlado por control remoto que funda la línea de alimentación cuando no está en el sistema, dándole la capacidad de seguridad.

Errores comunes que protegen a las minas

• Painting o aislantes las conexiones de pinza: Una pinza de tierra enterrada en el suelo debe hacer contacto eléctrico directo. Los inhibidores de la corrosión están bien, pero la pintura gruesa crea una barrera dieléctrica que bloquea el flujo actual.
• Usar tubos de rebar o de agua como electrodo de tierra: Estos no están listados o confiables para la protección del relámpago. Únicamente utilizar varillas o placas enumeradas que cumplen con las especificaciones de NEC.
• Cables de tierra de cadena de datos: Cada dispositivo, mástil, bloque de coax, detonador de onda, debería tener su propio conductor de home-run al bus o varilla de tierra común. La cadena introduce impedancia de serie que reduce la eficacia.
• Sharp curvas o bobinas: Una bobina de alambre de tierra parece tidi pero añade una inductancia significativa, ahogando el impulso de relámpago. Cada pie de alambre de exceso reduce la capacidad de protección de onda.
• Omitiendo la unión al suelo de la casa: Esto crea el mismo peligro que no tener ningún terreno durante una huelga cercana, permitiendo que se desarrollen diferencias potenciales peligrosas.
• ]Resistencia del suelo: El suelo seco y arenoso tiene alta resistencia que limita la eficacia de la varilla de tierra. Mejorar el rendimiento mediante la adición de un tratamiento químico, instalando una placa de suelo radial o utilizando backfill conductivo como la bentonita.
• Usando conductores subsizados para largas carreras: Un alambre de 10 GTE que tiene 50 pies de largo tendrá mayor resistencia e inductancia que un conductor de tamaño adecuado. Tamaño hasta distancias más largas para mantener baja impedancia.
• Forgetting to bond ancillary equipment: Los platos de satélite, las antenas de TV y las líneas telefónicas en el mismo techo deben ser conectados al mismo sistema de tierra para evitar flashes laterales que pueden saltar entre diferentes sistemas de tierra.

Para obtener más orientación sobre la medición y mejora de la resistencia al suelo, véase NIST recursos de tierra y unión.

Inspección y pruebas en curso

Los sistemas de tierra se degradan con el tiempo. El ciclismo térmico, la acidez del suelo, la humedad y la corrosión galvanizada pueden consumir lentamente en conexiones, aumentando la resistencia y reduciendo los márgenes de seguridad. Programa una inspección exhaustiva al menos una vez al año y después de cualquier evento de tormenta importante. Busque la corrosión polvorienta verde o blanca sobre el cobre, el óxido sobre las pinzas de acero y los ayunas mecánicas.

Verifique que el conductor de enlace al suelo de la casa está intacto, especialmente si pasa por un césped o jardín donde podría ser cortado por una pala. Prueba la continuidad con un probador de bonos de alta corriente valorado en 200 am o más para asegurar que las conexiones permanezcan bajo impedancia bajo bajo en condiciones de aumento. Documente todas las conexiones con las fotos y notas escritas para que la solución de problemas futuros sea más rápida y precisa.

Equilibración de seguridad de rendimiento y relámpagos RF

El uso de la luminosidad no es el mismo que el de RF para la eficiencia de la antena. El elemento impulsado por Yagi necesita una buena ruta de retorno en frecuencias de radio, que puede implicar un balun de ahogamiento o un diseño independiente para optimizar el rendimiento. La relámpago de relámpago, por otro lado, se ocupa de las grandes corrientes de frecuencias principalmente de DC a alrededor de 1 MHz.

Dónde aprender más y la orientación del producto

El mercado ofrece innumerables protectores de onda, kits de puesta en tierra y detendores, haciendo de la selección un desafío. En lugar de recomendar una marca específica, se centra en seleccionar una unidad que es certificada por IEEE, lista bajo UL 497 para protectores de circuito de comunicación, y valorado para el rango de potencia y frecuencia de su antena de Yagi. Un amplio espectro de tubo de gas con un módulo reemplazable permitirá un servicio confiable.

Si usted está construyendo una instalación de torre para impugnar o utilizar repetidor, considere consultar la guía de plantación de antenas residencial del Instituto Nacional de Seguridad de Rayos en lightningsafety.com para detalles técnicos adicionales. Muchos clubes de radio aficionados locales también albergan eventos de la antena donde miembros experimentados pueden inspeccionar su sistema de tierra terminado y ofrecer sugerencias basadas en condiciones locales del suelo y patrones climático.

Una estrategia de protección duradera que dura

El sistema de seguridad de la energía de la energía eléctrica no es un sistema de control de la energía, sino un sistema de control de la energía, de la seguridad de la energía, de la energía, de la seguridad de la energía, de la energía, de la seguridad de la energía, de la energía, de la energía, de la energía, de la seguridad.