פתרון שכיח כיום להגנות ברקים הינו הארקת אנטנות דרך אלמנט קיבולי שמטרתו תיאום עכבות והגנה בסיסית בפני ברקים.
פתרון זה הוכח כיעיל בהארקת חלק מאנרגית פגיעת הברק אולם במהותו הוא מיועד להגן על האנטנה ולא על הציוד.
פגיעת ברק ישירה או קרובה יכולה לגרום ל”צלצול” (ring) באנטנה, בין אם היא מאורקת או לא, מכיוון שמדובר במעגל תהודה (resonant circuit).
תדירות הגל שייווצר בעת הפגיעה תושפע מהאנטנה אך גם מכל כבלי ה-RF המחוברים אליה, ולכן תדר ה”צלצול” המשולב מכיל גם תדרים נמוכים אשר נוצרים בעקבות הארקת האנטנה והשראות כבלי RF/ מגדל האנטנה . משמעות הדבר הינה כי מתחי הצלצול של האנטנה, בתדרים גבוהים בהרבה, ירכבו על גבי התדרים הנמוכים הללו לכיוון הציוד.
מדובר באנרגיה רבה אשר לא ניתן להנחית אותה רק באמצעות פילטרים שונים או הארקת המערכת.
אם לא ישולב רכיב הגנה על קווי ה- RF כדי לנטרל את אנרגית הברק ייווצר הפרש פוטנציאלים גבוה אשר יגרום לנחשולי זרם שיכולים לפגוע בכל המערכת ולא רק בצד המחובר לאנטנה.
לכן ,ישנה חשיבות רבה ליכולת מגן הברקים לבודד ולהגן על פין המוליך המרכזי ולאיכות הארקה של המערכת.
כיצד ניתן להבטיח הגנה יעילה ולהגן גם על כבלי ה- RF המהווים חלק מהמערכת?
מגן ברקים DC Block מהווה את הפתרון היעיל ביותר מאחר והוא משלב קבל בטור לפין המרכזי, כך שלמעשה אין המשכיות ישירה של קו ה-RF מצד הכניסה ליציאה. קבל זה מונע מעבר של זרם בתדר נמוך וגם מגביל את האנרגיה העוברת בקו
הגבלת האנרגיה על ידי הקבל מאפשרת שימוש בטוח ברכיב הגנה מסוג Gas Tube אשר דורש מתח גבוה כדי להיפרץ ולהאריק את אנרגית הברק לאדמה.
ישנה חשיבות רבה ליכולתו של רכיב ה- Gas Tube להתפרק ביעילות לאחר פגיעת ברק, במידה והוא לא נפרק כראוי הוא עלול להוות מעין מחולל רעש אשר יפריע לפעילות המערכת ואף יכול להישרף ולהשאיר את הציוד ללא הגנה .
חברת PolyPhaser, מובילה עולמית בתחום הגנות הברקים, פיתחה Gas Tube ייעודיי, המוגן בפטנט, אשר נפרק ביעילות ולמעשה אין לו השפעה על פעילות המערכת, מלבד בעת מכת ברק.
פתרון נוסף הינו מגן ברקים המשלב סליל ברמת דיוק גבוהה אשר מאריק את מתחי הDC- ואת נחשולי הזרם בתדר נמוך הנוצרים בעת פגיעת ברק ומעביר את טווח התדר הנדרש, ללא הפרעה, דרך מערך קבלים חוסם פס אשר חוסם כל מתח DC נותר ומסנן את האות בטרם כניסתו למערכת.
מאחר והמערכות כיום נדרשות להעביר מידע רב, לרוב במספר תדרים במקביל, ישנה חשיבות לרגישות המערכת. רגישות גבוהה תורמת לאות איכותי ואמין גם כאשר ישנן מערכות אחרות באתר אשר פועלות בתדרים קרובים ,כמו במגדל סלולרי.
אולם יכולת זו גם עומדת בעוכרי המערכת מכיוון שהיא גם מגדילה את רגישותה להפרעות מודולציה פאסיביות (PIM – Passive Intermodulation Distortion ), אשר יכולות להיווצר מבעיות תאימות בתכן המכני של המערכת (למשל שימוש במחבר עם ציפוי לא מתאים או אי דיוק בהרכבה של הפין מרכזי). כדי למזער את הפרעות המודולציה הפסיבית למינימום האפשרי, במערכות מסוימות בעלות רגישות גבוהה כאמור, יש לבחור במגן ברקים שהוגדר כ PIM LOW שכן כל מגן ברקים אחר עלול לגרום להפרעות ושיבושים בעת פעילות המערכת.
טבלת השוואה בין יישומים שונים להגנות ברקים
כמה זרם יכול באמת לעבור דרך כבל RF בעת פגיעת ברק?
מטרתו של כל כבל RF הינה להשוות את פוטנציאל המוליך הפנימי לפוטנציאל הסיכוך כדי למזער את זרימת הזרם אל הציוד . רמת הזרם בעת פגיעת ברק קבועה ולרוב עומדת על 18KA או 65KA. כמות הזרם שתזרום לקרקע עבור אנטנה עם קו RF אחד תקבע על ידי קירבת הקו אל הקרקע והמרחק אל נקודת הארקה המרכזית של המבנה / מגדל. ככל שהקו מאורק בנקודה גבוהה יותר ורחוקה יותר מהארקה המרכזית, יותר זרם יגיע אל הציוד.
אולם עוצמת הזרם בקו תתקטן ככל שיהיו יותר קווי RF או פיצולים בדרך לציוד וכן ככל שהארקה איכותית יותר וקרובה יותר להארקה המרכזית. בנוסף ככל שאורך הכבל אל הציוד גדול יותר, ההשראות של הקו תגדל ופחות זרם יגיע אל המערכת (מומלץ להימנע מלולאות לאורך הקו אשר עלולות לגרום לשטף מגנטי מוגבר ובכך להגדיל את האנרגיה במקום להקטין אותה).
לדוגמה, בעת פגיעת ברק באתר סלולרי עם קו RF אחד – הזרם יתפצל תחילה בין המגדל הסלולרי והאנטנה ולאחר מכן יתפצל בין המוליך המרכזי של הכבל לסיכוך, כך שבמקרה הקיצוני ביותר גובה הזרם במוליך המרכזי, אשר עלול להגיע לציוד, יכול להגיע עד 7.5KA.
באתר סלולרי זהה עם 9 קוים בעלי אורך דומה – הזרם יתפצל בין כל 9 הקווים והזרם המקסימלי שיוכל להתפתח במוליך המרכזי יהיה עד 850A.
ידוע כי יכולת המגן להתמודד עם נחשולי זרם גבוהים חשובה מאוד אולם נתון חשוב נוסף הינו זליגת האנרגיה דרך המגן אשר יכולה להגיע אל המערכת. בהתאם לתקן הסטנדרטי, זליגת האנרגיה נמדדת באמצעות העברת פולס של 3KA למשך 8/20 מיקרו שניות דרך המגן תחת עומס של 50 אום, כאשר ישנם תקנים נוספים אשר מגדירים העברת פולס של 10/350 או 10/1000 מיקרו שניות.
לכן דירוג זליגת האנרגיה בJoule ולפי התקן הנ”ל, הוא דרך טובה בהרבה להעריך את ביצועיו של מגן ברק מאשר לדעת כמה עשרות אלפי אמפר נדרשים כדי לשרוף אותו.
תמיד מומלץ להתקין את מגן הברק בנקודת הכניסה לבניין או למערכת. במידה והמגן מותקן מחוץ לבניין, במרחק העולה על 6 מטר, כדאי לשלב מגן נוסף קרוב ככל האפשר אל הציוד.
חברת היפרטק מערכות מתקדמות בע”מ נציגתה בישראל של חברת PolyPhaser, מובילה עולמית בתחום הגנות הברקים, מציעה מבחר רב ואיכותי של מגני ברקים חוסמי DC בתדרים מ1.5MHz עד 10GHz ובהספקים שונים עד 27KW, כולל מגני PIM LOW ומגניDC Pass , המאפשרים מעבר מתח DC ומיועדים להגנה גם על אנטנות אקטיביות .
מגנים נוספים עבור קווי DATA , DC\AC ו- EMP זמינים גם כן.
למידע נוסף ניתן ליצור קשר עם itay@hypertech.co.il
