雷雨時にホームネットワークを保護する方法
ネットワーク雷保護
ローカル ネットワークやホーム ネットワークの構築者は、長い作業を経て立ち上げたネットワークが 1 ～ 2 日動作し、その後屋根裏部屋に登って焼けたハブを交換しなければならないときの感覚をよく知っています。雷雨は通常、ネットワークに悪影響を及ぼします。大規模なネットワークでは、損失なしに雷雨が通過することはありません。
ハブが焼けて疲れ果てた人は、当然のことながら、何かをすることは本当に不可能なのかという疑問を抱きます。もちろんそうすることもできますし、そうすべきです。まず、配線を正しく計画して実行する必要があり、次に、避雷装置 (電源ヒューズとも呼ばれる) を使用する必要があります。
このようなデバイスは購入できます。市場で入手可能なもののうち、「ブランド」と「自社製」の 2 つのクラスに区別できます。ブランド クラスは主に APC 製品によって代表されます。これらは一般名 ProtectNet の異なるモデルです。これらのデバイスは、価格がかなり高く、信頼性がかなり低いという点で区別されます (理由は以下を参照)。いくつかの LLC および PBOUL によって製造された自作デバイスに関しては、それらはすべてほぼ同じです。固有の信頼性は APC デバイスよりも高くなりますが、保護特性はほぼ同じです。
このようなデバイスを自分で作ることもできます。その方法については、この記事をお読みください。
まず、いくつかの推論です。ハブが焼き切れた場合の診断は何ですか?電気的故障。 「冗長」はどうですか 電気 ハブに入ることができますか？ BNC、UTP、電源コネクタ経由。この電気が発生するメカニズムは何でしょうか？高電圧線からの EMF によって架空線に静電荷が蓄積すると、雷放電による EMF が発生します。保護方法?余った電気を大地に捨てます。
この記事で説明したデバイスはどれも直撃雷から保護できないことにすぐに気づきました。ただし、LAN 配線に直撃雷が落ちた例はまだ知りません。
次のスキームに従ってツイストペアの保護を作成できます。
米。 1.
回線は左側のコネクタに接続され、ハブは右側のコネクタに接続されます。放電器 - ガス、電圧 300V 用 (私は CSG -G301N22 を使用しました)。デバイスからハブまでの距離はできるだけ短くしてください。
動作原理は図から明らかです。対角線に保護ダイオードを備えた多相ダイオード ブリッジは、電位均等化装置として機能し、任意の 2 本のワイヤの最大電位差を約 10 V のレベルに制限します。アースに対して 300 V を超える電位は避雷器によって消去されます。
現在市場に出ているほとんどすべてのデバイスは同様のスキームに従って作られていますが、重要な違いもあります。 APC は、ガス放電器の代わりに、いわゆる半導体擬似スパーク ギャップを使用します。これらの要素は非常に安価ですが、その信頼性は批判に耐えられません。それらは静電気から保護することができますが、近くの落雷による誘導電気によってすぐに燃えてしまいます。 APC UPS に組み込まれた雷保護には、別のソリューションであるエアスパークが使用されています。逆に、このような方式は、一般に何も余裕がない場合、非常に高い誘導電圧でのみ機能します。
さまざまな LLC の職人がこの機能に気づき、独自の方法で問題を解決しました。ロシアで製造されたほぼすべての機器には避雷器がありません。代わりに、「ハード」（さまざまなバリエーションを持つ）アース接続が使用されます。このソリューションの利点は明らかですが、欠点もあり、ラインの異なる端の接地点間に十分な電位差があると、均等化電流がケーブルとデバイスを流れ始め、その電流は巨大な値に達する可能性があります。そしてあなたがいる途中ですべてを燃やしてください
回路パラメータを図に示します。改善できること:
イチジク。 2.
ここでは、各ワイヤは個別のアレスタを介してアースに接続されており、これにより、はるかに高速な保護応答が実現されます (アレスタは、1N4007 ダイオードよりも 3 桁速く、保護ダイオードよりも 1 桁速くトリップします)。この方式の欠点は、比較的高価な (2 ～ 3 米ドル) 避雷器が多数必要なことです。回路は、ペアごとに 1 つのリミッターのみを使用することで (たとえば、ピン 1 と 3 のみから) 簡素化できます (ただし、これは望ましくありません)。いずれにしても、特殊な拘束具を使用する必要があります。避雷器の代わりにネオン電球や蛍光灯スターターを使用することも可能ですが、応答速度がはるかに遅く、耐破壊性が高く、許容破壊エネルギーが低いことに注意してください。
ネットプロテクトのほとんどすべてのメーカーが忘れている重要な点は、電源ハブの保護です。従来の 7.5 V DC 電源ハブの場合、保護は次のように行うことができます。
イチジク。 3.
ツイストペア保護と同様に、このデバイスはできるだけハブの近くに配置する必要があります。
電源ユニットが内蔵されたハブの場合、追加の保護は必要ありません。唯一の条件は、プラグの中間ピンに信頼できる保護アースが接続されていることです。
架空線を延長するときに (通常は現場作業者が) 導電性配線を使用する場合は、接地する必要があります。注意 - トラバースは一方の端からのみ接地する必要があります（ここでは、このトピックについてインターネット上の他の有名な記事の著者と議論する必要があります）。
残念ながら、新しい建物であっても、電気ネットワークを構築する場合、すべてが電気設備の配置に関する規則の要件に従うわけではなく、常に従うわけではありません。正直に言って、誰も。住宅（レンガ造りのモダンな9階建ての建物、ちなみに、外観後に稼働しているのを見ました） PUE の第 7 版)、各入力は断面 2.5 平方 mm のアルミニウム ワイヤによって供給されます。 !!!したがって、そのような家や通常の接地が施されている家でトラバースを「接地」すると、トラバースを通じて家全体に電力が供給されます。 🙂
同様に、同軸ケーブルに基づいてリニア保護を実行できます。最適な解決策: イコライジングブリッジは編組と中間ワイヤーに接続されます。このようなスキームでは、編組とコアから地面までの2つの拘束が必要になります。建物間に架空線を作成する場合、同軸ケーブル編組を接地することはお勧めしません。
結論として、説明したデバイスの有効性と必要性について少しお話します。テストチェック中、デバイスは長さ約 60 m の UTP 架空線に接続されており、線が接続されると (もう一方の端は自由になります!)、放電器で明るい輝きが観察されます。ラインの最終設置後、避雷器は 20 ～ 50 秒の間隔で「ウィンク」します。穏やかな天候では、最も長いラインではなくても、1 分以内に 300 V の静電位が発生します。
ハブに電力を供給する
ハブが設置されている場所に 220V コンセントがあるとは限らないことは周知の事実です。したがって、ネットワーク トポロジをしぶしぶいじってハブをより適切な場所に配置するか、遠くから電力を供給することを検討する必要があります。
このような問題に直面しても、«wow-master» は、ケーブル (UTP) の空きペアを使用するか、RG-58 同軸を使用して 220V を供給することで簡単に解決することがあります。もちろん、この場合、電気的および火災の安全性には何の疑問も存在しないため、そのような「解決策」は決して受け入れられるとは考えられません。たとえ火災がまったく別の理由で起こったとしても、そのような出版物の著者が犯人の第一候補であることは保証されています。
適切なケーブル (銅芯、二重絶縁、少なくとも 0.75 平方メートル) を使用して 220 V ネットワークを伝送する方が効率的であると思われます。高品質のインストールでは、これは通常のオプションと考えることができます。ただし、火災が発生したエリア (ログハウスの屋根裏部屋など) にハブを設置する場合は、コンセントの配置と断熱に注意する必要があります。さらに、地元の電気技師は、「異質な」220V 電線を非常に警戒しています。
場合によっては (電源内蔵のハブやスイッチなど)、220V ネットワークを回避できません。ただし、ほとんどのバリエーションでは、外部電源を備えたハブが取り付けられており、その出力電圧は通常 7.5V です。このようなハブは「低」電圧で電力を供給できます。考えられるオプションを見てみましょう。
一般的なハブには 7.5V DC が必要です。ハブの動作電流は通常 1A 未満です。 7.5Vの電圧は、ワイヤの絶縁を破壊するという観点からは絶対に安全ですが、それを「遠くから」持ってくるのはそれほど簡単ではありません。実際のところ、安価なハブはサイズ、特に電源の純度が非常に重要であり、長距離では電圧降下は避けられず、ピックアップの外観も避けられません。
解決策は、主電源電圧が上昇するまで、ハブのすぐ近くに 7.5 ～ 8 V のスタビライザーを設置することです。
図2.1。
出力電圧は、幅広い分布 (車載ネットワークの電圧) に基づいて 13.2 V (12 ～ 14 V) に等しくなるように選択されます。この電圧に対応する市販の電源の範囲は非常に広いです。もちろん、図 2.1 のスキームに従って、複数のハブにラインを延長し、それぞれに独自のスタビライザーを装備することで、1 つの電源から複数のハブに電力を供給することができます。この場合、電源の動作電流はハブあたり 2A に基づいて計算する必要があります。ハブ数が 10 を超える場合は、1.5A / ハブとしてカウントできます。スタビライザ IC にはヒートシンクが装備されている必要があります。
このスキームの論理的な継続は、図の図です。 2.2.
図2.2。
ここでは、安定器に整流器が追加されており、これにより交流電圧の使用が可能になり、変圧器に置き換えることで電源のコストを節約できます。変圧器の動作電流も、ハブあたり 1.5 ～ 2A に基づいて計算する必要があります (1A 定格のハブが使用されていると仮定して)。変圧器としては、巻線が直列（または直並列）に接続されたTN（白熱フィラメント）シリーズのデバイスが12.6Vの電圧を得るのに適しています。
検討された両方の方式には、電源のインパルスノイズ、静電気、過電圧、および極性反転に対する保護のための要素が含まれています。
UTP 内の未使用のペアは電力線として使用できます。それらのワイヤはペア（青+白、茶色+白-茶色）で並列に接続する必要があります。この方法で接続された UTP カテゴリ 5 は、最大 3 つのハブに電力を供給できます。このような接続は、10 Mb/s の回線速度で問題なく通過します。 100Mb / sでケーブルを「開梱」することは望ましくありませんが、原則として慎重に取り付ければ、すべて問題なく動作します。
この場合の典型的なトポロジは次のようになります。家に入る回線は、220V コンセントの近くにあるスイッチに接続されます。変圧器には同じコンセントから電力が供給されます。 UTP 回線はスイッチ (およびトランス) からアクセス (フロア) ハブまで延びていますが、各ハブに必要な UTP ストランドは 1 つだけです。
また、電源接続が 1 か所のみで、ハブまたはスイッチで構成される長い「範囲」を作成することも可能になります。
図１に従って本体として使用される場合、 2.2. （ラインに交流が入っている）電源内蔵ハブのリモート接続も可能です。このようなハブは、「増幅」用に付属のもう 1 つのトランス (TN シリーズなど) を使用して接続されます。
建物・設備の避雷装置の取扱説明書