Åskskydd vid balanserad matning?

S

SA6BNV

Well-Known Member
Hej,
Jag är en blivande amatör och tänker sätta upp en dipolantenn med stegmatning och känner mig lite osäker på hur man löser det här med skydd mot åska och statisk elektricitet. Jag bor i ett enplanshus och antennen hamnar i princip mitt över huset.

Är det någon som har lite bra tips?

Se bifogad bild hur jag tänkt mig det.

1 = VP-rör för att leda matarledningen genom takpannorna och genom vindsutrymmet ner till rummet där jag har radion.
2 = Kopplingsdosa där jag kan koppla bort antennen t ex vid åskväder.

- Nu undrar jag om jag skall göra något mer, t ex gnistgap till jord eller dylikt? Hur gör man det med en balanserad matarledning?
- Skall jag i så fall göra detta på utsidan av huset?
- Skall jag jorda radion?
- Hur jordar man i så fall?

Mvh,
// Åke
 

Attachments

  • antenn.png
    antenn.png
    21 KB · Views: 230
Till att börja med är det mycket svårt att göra något som skyddar effektivt mot en "direktträff" av åskan.

Professionella installationer som konstrueras för att klara en "direktträff" använder likströmsjordade antenner samt överspänningsskydd i koaxialledningar. Man utnyttjar dessutom att anpassningsnät och "baluner" vanligen är likströmsjordade samt att en "stationsjord" med mycket låg impedans ingår i installationen.

Att använda en brytare som skiljer av antennen från resten av systemet är en bra början,
och vill man göra det bättre så använder man en omkopplare vilken jordar antennen när den inte används.
Sätter du omkopplaren utanför huset så ökar skyddet för radioutrustningen, samtidigt som brandrisken minskar.

Dock bör man se upp när antennfeedern dras genom vinden och trossbottnar, eftersom
man då riskerar att en gnista eller i värsta fall smält metall kan antända något i utrymmet. Om det går att
använda obrännbart material för genomföringarna är det att föredra.

Eftersom du avser att använda "stegmatning" och en "balanserad tuner" så blir det lite besvärligt med gnistgap, då spänningarna mellan branscherna på feedern och mot jord varierar våldsamt med frekvensen.

I princip så använder man ett gnistgap för varje bransch mot jord, och man kan göra så för att ställa in
avståndet att man ansluter en glimlampa med bara ena anslutningen till feedern vid "tunern", stämmer av med full effekt på det band där glimlampan lyser starkast (= högsta HF-spänning mot jord) och sedan justerar gnistgapet så att det nätt och jämnt slår över på detta band, och därefter ökar avståndet något.

För att gardera sig mot statisk uppladdning använder man helst en "tuner" som har likströmsförbindelse med jord från antennfeederns båda branscher. Annars går det oftast lika bra att ansluta ett högohmigt motstånd (100-tals kohm) mellan varje bransch och jord. Statisk uppladdning kan ge höga spänningar mot jord, i synnerhet vintertid när det snöar. Uppladdning med statisk elektricitet är primärt ett hot mot mottagaringången.

När man använder en balanserad antenn med vidhängade "tuner" är det oftast inte nödvändigt med någon annan jordning än skyddsjorden för kraftaggregatet. Skulle du av någon anledning få problem med
"HF i shacket" är den första åtgärden att orientera antennfeedern så att den inte passerar nära eller
kopplar till radioapparater eller kringutrustning. Det kan hjälpa att helt enkelt placera "tunern" med någon meters avstånd till radion.

Som en vidare åtgärd kan man, om det föregående inte hjälper helt, göra så att metallhöljena på radioapparaterna förbinds med grova ledare ( 6mm2 eller så) mellan deras jordskruvar, och sedan kortast möjliga väg till ett jordtag som inte får vara samma som husets elnätsjord. Vattenservisen före vattenmätaren är ett bra exempel.

Jag rekommenderar att du talar med erfarna radioamatörer i samband med att du sätter upp antennen så att
du kan få vägledning i just ditt fall. Det är svårt att ge detaljerade råd på avstånd.


73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Har sett lösningar på nätet där man använder tändstift monterade på en plåt som är jordad där tändstiften fungerar som gnistgap.

Man kan korta sträckor använda två koaxialkablar parallellt en för vardera ledare impedansen blir då den dubbla, men det kan vara ett sätt att ta sig igenom väggen till tunern.

Jag har två skruvar på utsidan med vingmuttrar som gör att man snabbt kan lossa matarkabeln vid åskväder. En Guanella balun samt loopantenn gör att systemet är DC mässigt kortslutet mot jord. Jord ansluter jag direkt till radion - det är en eget system med trådar som jag grävt ner i gräsmattan.

mvh
Bengt / KBW
 
Last edited:
Guanella-balunen har möjlighet till en mittjord på den balanserade sidan. En bra jordpunkt
Man ska nog skilja på åska med direktträff och kraftigt statiskt uppladdde regn och snöoväder.

Vid åska direkt eller nära nedslag, (<100 meter) Så är det bara att köpa ny stege, ny radio etc, hemförsäkringen kan vara bra då.

Själv har jag ett motstånd uppe vid antennen mellan antennbenen, det gör att jag kan kontrollmäta stegen nedifrån, 1 MOhm gör oxo att laddningen jämnar ut sig.
Att ha två motsånd nere vid stegen jordade gör att hela antennsystemet kontinuerligt laddas ur, eller aldrig blir uppladdat. Så stora motstånd att de tål sändareffekten.

Har du en jordpunkt till antennen så bör den vara huvudjordpunkt till radiostationen. Men elnätet är ju att betrakta som jord, och inte förrän du dragit ur hela stickproppen med fas nolla och gulgrön finns chans att anlägget klarar sig.
Dvs EN jordpunkt när åskan går.

Jag använder strömbrytate av knivtyp till mina stegar, dessa fanns förr i Clas Olsson, men jag vet inte om de går att hitta idag, dessa ger ett stort avstånd vid bruten som då kan ge ett visst skydd. bananpluggar så att man kan dra ur stegen är ett alternativ.

Ett eget jordtag är dock inte enkelt att ordna.
Man kanske får leva med ett visst mått av osäkerhet när det gälelr en amatörradiostation, och visst brukar det gå bra.

Klart att vanliga säkringar i serie med stegen kunde vara ett skydd, men det bör då vara minst de långa 32 x 6,3 mm, kanske två i serie till och med, för att få ett tillräckligt långt avbrott för de stora spänningarna. Eller kanske snabba proppsäkringar....

de
Roy
SM4FPD
 
Tack alla för bra svar!
Ett par följdfrågor/kommentarer:
SM0AOM said:
Att använda en brytare som skiljer av antennen från resten av systemet är en bra början,
och vill man göra det bättre så använder man en omkopplare vilken jordar antennen när den inte används.
Click to expand...
Är det bra att jorda antennen när den inte används? Jag tänkte att det kanske var bättre att ha den "frikopplad" eftersom den då inte skulle "dra till sig" blixten. Tänker jag fel?
SM0AOM said:
Dock bör man se upp när antennfeedern dras genom vinden och trossbottnar, eftersom
man då riskerar att en gnista eller i värsta fall smält metall kan antända något i utrymmet. Om det går att
använda obrännbart material för genomföringarna är det att föredra.
Click to expand...
Det var det som var tanken med VP-rören. Men det är kanske inte tillräckligt? Någon sa att man använder VP-rör för eldragningen i huset just för att undvika att gnistbildning sprider sig vid t ex åska.

Jag ville gärna dra matarledningen genom vinden efersom antennen hamnar över huset samt att den samtidigt döljs en aning. Men det är kanske en dålig idé med tanke på brandrisk?

// Åke
 
Jordade föremål drar inte till sig blixten, så länge de inte är mycket högre än omgivande bebyggelse.
Om man inte jordar antennen blir den uppladdad till mycket höga spänningar om den tillåts "flyta" och då kommer det att slå över, i bästa fall i gnistgapen.

VP-rör är gjorda av PVC som smälter och kan antändas. Det går att gardera sig mot detta genom att ha lite grövre diameter så att det finns mer luft runt tråden samt att välja en kvalitet som är brandhämmande och självslocknande. Fråga en elektriker om det finns någon sort som han rekommenderar.

Ett förtydligande när det gäller "jordning". Anledningarna till att man inte ska "blanda" radiojord och skyddsjord är att man inte får mata ut HF i elnätets skyddsjord. Elverket tycker mycket illa om det.
Dessutom riskerar man att ett åsknedslag skadar skyddsledaren och gör skyddsjorden verkningslös vilket
kan vara livsfarligt.

Det som man ska se upp med är att de strömmar som kan flyta från antennen eller dess omgivning, antingen från åska eller HF-strömmar, har en väg till jord som är så kort som möjligt, och inte sammanfaller med skyddsjorden. Om man blandar radiojord och skyddsjord kommer strömmarna från antennen att kunna fördela sig mellan dessa jordar och då får man strömmar genom t.ex. radioapparaten som lätt bränner upp innanmätet.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Last edited:
Baserat på er input - här kommer ett nytt förslag på inkoppling, se bifogad bild.
Om jag fattat det rätt så skall jag försöka få till separat jord för radion/antennen, skild från husets skyddsjord? Om jag minns rätt så är t ex inkommande vattenledning av plast och jag har nog ingen naturlig jordpunkt. Jag bor dessutom på en ganska bergig tomt så jag vet inte riktigt om jag kan gräva jättedjupt för t ex ett spett. Några idéer?
// Åke
 

Attachments

  • antenn.png
    antenn.png
    23,3 KB · Views: 263
Det verkar som du tänker bygga dig en stege? Du skulle ju kunna göra en vikt dipol istället, använd samma teknik som du har för stegen. Då blir antennen kortsluten ur DC synpunkt. En vikt dipol är lite mer bredbandig jmf med en öppen. Kvar är dock problemet med antenn / åska.


mvh
Bengt / KBW
 
@SM0KBW: Ja, jag tänker bygga stegen själv. Det känns som att det är ganska enkelt, plus att man får den precis som man vill ha den. Dessutom borde den bli mindre vindkänslig.
Det var en bra idé att bygga en vikt dipol. Förutom att jag vill att antennen skall synas så lite som möjligt :)
// Åke
 
Det blir ingen större vinst med att göra en vikt dipol för att
försöka vinna i bandbredd. Då har man större nytta av att använda den
extra mängden tråd till att göra dipolhalvorna "tjockare"via två parallella trådar, men när
man använder en "tuner" försvinner poängen med detta.

Problemet med "jordarna" kan vara svårlöst om markförhållandena är sådana att det är svårt
med jordtag. Tanken med att använda ett ytterligare jordtag för att leda bort ev. åskströmmar
är att impedansen mot jord helst ska vara lägre än den som elnätsjorden erbjuder.
Är det inte så riskerar man istället att förvärra skadorna om antennens jordningssystem och radions skyddsjordade kraftaggregat är hopkopplat på något sätt.
Ett sätt att komma runt problemet vore att använda ett "dubbelisolerat" kraftaggregat till radion, vilket inte behöver skyddsjord, då kan inte strömmar från radion och antennen komma vidare till elnätet.

Om man tar för vana att alltid koppla bort antennen och jorda den när radion inte används sjunker riskerna för skador av åskan och statisk uppladdning dramatiskt.

Ifall ledningen som jordförbinder en jordningsfrånskiljare med jordtaget är någorlunda kort och går utanför huset kommer huvuddelen av strömmarna att kunna gå den vägen och inte förirra sig in i hemelektroniken eller amatörstationen.
När gnistgap och/eller avledningsmotstånd används är det bra om de sitter på antennsidan av frånskiljaren.

De tvåpoliga knivomkopplare, avsedda för jordning av antenner, som bl.a. Clas Ohlson sålde minns jag också från min tidiga radiobana. Tror de försvann på 70-talet ur katalogerna. Synd.

Med de antennhöjder som amatörer använder är risken att träffas av blixten fortfarande väldigt liten, så man behöver för det mesta inte oroa sig över och dimensionera åskskydd för en "direktträff". Inträffar detta har man, som Roy påpekade, stor nytta av hemförsäkringen.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Funderar lite runt urladdningsmotstånd. Som ni skriver så kan spänningarna vid TX vid viss fall bli ganska höga. Tycker det är svårt att hitta motstånd som tål mer än 500V. Har stött på problemet vid t.ex. bleedrar i högspänningsagg. Å andra sidan, tittar man på en del byggen så verkar det ibland inte tas någon hänsyn till problemet. Så det kanske i praktiken inte är något problem heller?
 
SM0AOM said:
Ifall ledningen som jordförbinder en jordningsfrånskiljare med jordtaget är någorlunda kort och går utanför huset kommer huvuddelen av strömmarna att kunna gå den vägen och inte förirra sig in i hemelektroniken eller amatörstationen.
När gnistgap och/eller avledningsmotstånd används är det bra om de sitter på antennsidan av frånskiljaren.
Click to expand...
"Dum" fråga: vad är en jordningsfrånskiljare?
SM0AOM said:
Med de antennhöjder som amatörer använder är risken att träffas av blixten fortfarande väldigt liten, så man behöver för det mesta inte oroa sig över och dimensionera åskskydd för en "direktträff". Inträffar detta har man, som Roy påpekade, stor nytta av hemförsäkringen.
Click to expand...
Menar du att hemförsäkringen per automatik täcker ett nedslag i antennen eller bör man ha någon slags tilläggsförsäkring?
// Åke
 
"Jordningsfrånskiljaren" är helt enkelt kombinationen av omkopplare och gnistgap.
Genom att sätta den i läget "jordning" så förbinds båda branscherna av feederledningen
med jord, samt kopplas bort från radion.

Du får studera villkoren hos just ditt försäkringsbolag för på vilket sätt hemförsäkringen täcker åskskador.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Är den vikta dipolens större bandbredd ytterligare en myt? Läste senast häromdan i ON4UN boken att den har betydligt större bandbredd. Men tunern tar ju som som du säger bort resonans problemet hur som helst.


mvh
Bengt / KBW
 
Orsaken till att den "vikta dipolen" har en något större bandbredd är att
dipolelementen blir tjockare, eller får en lägre impedans, p.g.a. de två parallella trådarna. Man får i princip samma bandbredd om man istället parallellkopplar trådarna.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Om jag vill lägga in en gnistgapständare, typ någon av dessa (länk), hur beräknar jag vilken spänning jag skall välja?

Kan man använda den den vanliga effektformeln P=U^2/R ?
Dvs för 100W sändareffekt och dipolantenn (ca 75 ohm) så bli det:
U=SQRT(100*R)=SQRT(100*75)=87 Volt

I så fall borde jag kunna välja gnistgapständaren för 190V ?

Eller skall jag räkna spänningen som blir över stegen som är på ca 500 ohm, dvs då blir det 223 Volt mellan ledarna - men vad blir det då mot jord (dit jag skall koppla gnistgapständaren)?

Mvh,
// Åke
 
Last edited:
Impedansen i änden av en "stegmatare" varierar mycket med frekvensen.

Det finns inget riktigt bra sätt att beräkna den, eftersom bl.a. antennens höjd över marken påverkar mycket.

En uppskattning dock är att beloppet av impedansen inte överskrider 5000 ohm, så med 100 W så
får man c:a 1000 V toppvärde mellan branscherna på mataren, eller 500V mellan dessa och jord.
Lägger man på en säkerhetsfaktor av 2 så blir en lämplig tändspänning 1000V, eller ett gnistgap på c:a 1 mm.

Om du använder överspänningsskydd bör man välja sådana som är avsedda för att leda bort åsköverspänningar, som t.ex. Elfa 60-410-21.

Hur effektivt ett sådant överspänningsskydd blir beror på dels hur "tunern" är beskaffad, och hur dels på lågohmig ledningen från överspänningsskydden till jord är.

Är "tunern" sådan att den har likströmsjordning av utgången (som t.ex. linkkopplade "match-boxar" eller SM7CBS balanserade konstruktion i QTC) kommer överspänningar att ledas av den vägen till jord. Däremot kan flera "tuner-konstruktioner" som består av L- eller T-nät sakna likströmsjordning.

Om man då sätter en "balun" på deras utgång är det bra att den är utförd så att likström kan flyta genom utgångslindningen. Problemet "kortsluts" på ett elegant sätt om "tunern" utförs balanserad på sin utgångssida och en 1:1 strömbalun sitter mellan avstämningskretsarna och radion.

Då kan man sätta en HF-drossel (minst 15 uH på 3,5 MHz) mellan mittledaren av antennkontakten och jord som låter ev. statiska strömmar ledas av utan att påverka radiosignalerna.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
SM0AOM said:
Om man då sätter en "balun" på deras utgång är det bra att den är utförd så att likström kan flyta genom utgångslindningen. Problemet "kortsluts" på ett elegant sätt om "tunern" utförs balanserad på sin utgångssida och en 1:1 strömbalun sitter mellan avstämningskretsarna och radion.

Då kan man sätta en HF-drossel (minst 15 uH på 3,5 MHz) mellan mittledaren av antennkontakten och jord som låter ev. statiska strömmar ledas av utan att påverka radiosignalerna.
Click to expand...
Tack Karl-Arne för alla bra svar.
Ett par fågor: Om tunern har balanserad utgång, vad är då vitsen med en balun mellan radion och tunern? Om jag använder en drossel som du föreslår, skall den då sitta närmast radion eller tunern?
 
Det här tarvar en utvikning om hur "tuners" är uppbyggda.
Ändamålet för en sådan är att omvandla den impedans som radion vill se, vanligen 50 ohm resistivt,
till de vilt varierade impedanser som en antenn kan uppvisa över hela kortvågsområdet.

Man kan göra detta på ett otal sätt; de vanligaste är att använda ett impedansanpassningsnät
av L, T eller Pi-typ. Var och en av dessa har sina begränsningar som primärt beror på värdena hos ingående komponenter. Sedan kan man göra anpassningsnätet på ett ytterligare sätt; genom att utföra det som en avstämd krets där man låter antennens impedans ingå. En sådan anpassare eller "tuner" kan få ett enormt
anpassningsområde rätt utförd. Dessutom kommer balunen att ingå i kopplingen, genom att den är utförd som induktivt kopplade kretsar med obalanserad ingång och balanserad utgång.

Nackdelen med en sådan är att den kan vara svår att utföra mekaniskt, och att komponenterna till den numera är både dyra och svåra att få tag i.

Ofta gör man då så att en "tuner" avsedd för obalanserad utgång förses med en balun på sin utgångssida.
Detta är inte så bra, eftersom enklare baluner är tänkta att arbeta i ett ganska litet impedansområde, och får rätt dåliga egenskaper om de används långt utanför det område de konstruerats för.

Man kan då angripa problemet på ett annat sätt. När man använder en strömbalun på anpassningsnätets ingång och sedan utför resten av nätet balanserat som L- eller T-nät går det att åstadkomma anpassningsnät som har stora anpassningsområden utan att utsätta balunen för påfrestningar. En sådan anpassare har beskrivits i QTC av Tore Sandström, SM7CBS.

Om vi återgår till ursprungsfrågan, åskskydd, så är "link-kopplade" anpassningsenheter bra, eftersom det brukar finnas likströmsväg till jord, och dessutom är radion galvaniskt avskild från antennen p.g.a den induktiva kopplingen.

Däremot är det inte säkert att andra kopplingar har denna likströmsväg till jord, och några kopplingar har dessutom en likströmsväg genom hela anpassningsnätet direkt från antennen till radions antennkontakt. För att inte riskera skador på radion p.g.a. statisk uppladdning bör man då sätta denna HF-drossel parallellt med "tunerns" ingång. Det har ingen elektrisk betydelse om drosseln sitter vid radions utgång eller "tunerns" ingång, men man brukar av praktiska skäl sätta den vid "tunern" (konvention i dessa sammanhang är att kalla antennklämmorna för "utgång" och radions anslutning för "ingång").

Vill man ytterligare skydda sig är det en bra ide att sätta en seriekondensator mellan "tunern"
och radion. För att kunna försumma dess inverkan behöver den vara på minst 5000 pF om man
använder 1,8 MHz-bandet. Då skapar man ett högpassfilter som består av drosseln till jord och
seriekondensatorn till radion.

Åsköverspänningar har en grundton som ligger i långvågsområdet, och
hindras då från att nå radion.

Sådana kopplingar är vanligt förekommande i professionella installationer och de kan rätt utförda oftast rädda ansluten radioutrustning även när åskan slår ner precis i närheten.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Tack Karl-Arne för ett mycket uttömmande svar.
Du är onekligen mycket kunnig i området, en värdefull tillgång i ett forum som detta :)
// Åke
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top