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Apr 20, 2023

Lichtbogenlücken für AM-Systeme verstehen

Es kann nie zu viele Lichtbogenlücken geben! Von Mark Persons Abb. 1 zeigt a

Es kann nie zu viele Lichtbogenlücken geben!

Von Mark Persons

Abb. 1 zeigt eine handgefertigte Lichtbogenstrecke, manchmal auch als Kugelstrecke bezeichnet, zur Verwendung in AM-Rundfunkübertragungssystemen. Bei Lücken wie dieser handelt es sich um eine bewährte Technologie zum „Überschlagen“ von Funkwellen auf die Erde und zum Schutz von AM-Rundfunkgeräten vor Hochspannungen durch statische Elektrizität und Blitzeinschläge.

Ich bevorzuge es, einen an den 50-Ohm-Eingang und einen anderen an die Antenne aller Antennenkopplungsnetzwerke anzuschließen. Sie sollten auch in AM-Zeigern installiert werden, wo die Übertragungsleitungen von jedem Turm ausgehen. Ein weiterer guter Ort ist die Eingangsseite des Zeigers, wo die Senderspeiseleitungen eingehen. Die Idee besteht darin, die maximale Spannung auf einen sicheren, zerstörungsfreien Wert zu begrenzen, indem überschüssige Energie zur Erde abgeleitet wird. Das Projekt, das ich beschreibe, ist „billig“.

In Abb. 2 sind zwei Lichtbogenstrecken unterschiedlicher Größe dargestellt, das Thema ist jedoch dasselbe. Das größere „L“-Stück ist eine standardmäßige plattierte Eckstrebe, manchmal auch Eckeisen oder Winkelwinkel genannt, die in örtlichen Baumärkten erhältlich ist. An jedem Ende des Spalts werden Hutmuttern aus Messing verwendet, was für diese Art von Gerät eine gute Praxis ist. Sie haben eine glatte, abgerundete Fläche an der Stelle, an der der Lichtbogen entstehen soll.

Ich habe einen 1/4-20-Gewindebohrer verwendet, um Gewinde in die Halterung zu stecken. Eine 1/4-20-Maschinenschraube mit Sicherungsscheibe und Mutter ermöglicht die Einstellung des Spaltmaßes, ohne RF auf der anderen Seite des Spalts berühren zu müssen.

Die kleinere L-Halterung besteht aus Aluminium und verfügt ebenfalls über ein Gewinde, um plattierte Messingteile aufzunehmen. Ich verwende Nichteisenmetalle in HF-Schaltkreisen, weil sie bei der Hochfrequenz nicht vibrieren, sich erhitzen und manchmal schmelzen.

Lachen Sie nicht – das ist in Hochleistungssystemen schon passiert. Über diese Dinge muss man nachdenken!

Verwenden Sie im Zweifelsfall einen gewöhnlichen Stabmagneten als Prüfgerät. Sie sollten keine Hardware für HF verwenden, wenn diese von einem Magneten angezogen wird. Ja, die größere Winkelhalterung besteht aus Stahl, befindet sich jedoch nicht auf der RF-Seite; Es liegt am Boden und leitet keine HF.

Ein quadratischer 2×3/4-Zoll-Porzellanisolator ist mit den beiden L-Halterungen verschraubt. Der große Lichtbogenspalt verfügt über einen Isolator mit einem Durchmesser von 3×1 Zoll. Die untere Schraube für jeden Isolator hat einen flachen Kopf und ist so versenkt, dass sie bündig mit der Unterseite der Halterung abschließt. Dazu verwende ich einen viel größeren Bohrer, um an der Stelle, an der sich das Montageloch befindet, eine Abschrägung anzubringen. Ja, an jedem Ende des Isolators befinden sich Unterlegscheiben aus Fasern oder Nylon, um einen Bruch zu verhindern, insbesondere bei Temperaturschwankungen. Porzellan ist spröde und bricht statt nachzugeben. Außerdem runde ich Ecken gerne ab, allein schon, um Verletzungen bei der Arbeit mit den Händen am Gerät vorzubeugen.

Der Bau dieser Geräte setzt einen guten Umgang mit Werkzeugen und Freude am Bauen voraus. Die Teile für dieses Projekt stammten aus meiner Schrottkiste, kosteten aber neu weniger als 10 US-Dollar. Die Bearbeitungs- und Montagezeit betrug jeweils etwa 30 Minuten. (Vielleicht hätte ich Maschinist statt Rundfunktechniker werden sollen!)

Schöne, neue Lichtbogenstrecken sind von mehreren Quellen erhältlich, darunter Kintronic Labs (kintronic.com). Eines ihrer beliebtesten Modelle ist der AG-3-1.5B, der für 185 US-Dollar verkauft wird.

Zwei Stahlschrauben mit Sicherungsscheiben und Muttern halten diese Lichtbogenstreckenbaugruppe fest, normalerweise auf einer Metalloberfläche. Diese Oberfläche muss auf Erdpotential liegen oder es muss ein Draht an das Ende der Lichtbogenstrecke angeschlossen werden, um sie auf Erdpotential zu bringen.

Besonders wichtig ist die Installation einer Lichtbogenstrecke überall dort, wo das System über ein Antennenamperemeter der Marke Delta oder einen ähnlichen Ringkerntransformator verfügt. Siehe Abb. 3.

Der beste Ort ist auf der Antennenseite der Probenspule, wo das Risiko eines Blitzeinschlags am größten ist. Verlegen Sie den HF-Leiter so nah wie möglich an der Mitte des Transformators. Denken Sie daran, dass der Blitz den kürzesten Weg nimmt.

Der Abstand zwischen Leiter und Transformatordurchführung sollte größer sein als der Abstand der Lichtbogenstrecke. Wenn auf der weißen Buchse des Transformators ein schwarzer Fleck zu sehen ist, besteht die Möglichkeit, dass er vom Blitz getroffen wurde. Das übliche Symptom ist, dass sich die Probenausgangsspannung verdoppelt, was zu erheblichen Messproblemen führt.

Lichtbogenstrecken dieser Art sollten innen und nicht außen in den Elementen verwendet werden. Außerdem möchten Sie sie so montieren, dass die Hutmuttern horizontal zueinander stehen. Dadurch kann ein Lichtbogen schnell gelöscht werden. Die vertikale Montage einer Lichtbogenstrecke kann zu einem kontinuierlichen Lichtbogen führen, der sich nur schwer löschen lässt.

Ein wichtiges Merkmal dieser Konstruktion ist, dass der Lichtbogenabstand aufgrund der starren Befestigung über die Zeit konstant bleibt. Sie möchten nicht, dass es dünn ist und Probleme verursacht.

Eine Jakobsleiter, nicht zu verwechseln mit dem gleichnamigen Film, ist in Abb. 4 dargestellt.

Jacob-Leitern werden manchmal als Lichtbogenstrecken in Hochspannungssituationen verwendet, um Lichtbögen nach ihrem Entstehen auf natürliche und dramatische Weise zu löschen. Dieser hat dort, wo der Lichtbogen entsteht, einen massiven Kupferdraht Nr. 6.

Da im Moment keine Beleuchtung verfügbar war, schloss ich einen Transformator für die Neonreklamenbeleuchtung an und schaltete vorsichtig den Strom ein. Der Bogen, den Sie sehen, begann am unteren schmalen Teil und schritt dann den breiteren Raum hinauf, bis er am Ende absprang und ausging.

Wie viel Abstand zwischen den Punkten ist ausreichend oder zu groß?

Die Mitarbeiter des Nautel-Senders untersuchten das Thema und veröffentlichten einen Artikel; Sie können auf das PDF unter tinyurl.com/rw-nautel-gap zugreifen. Das Unternehmen legt großen Wert auf Blitzschutz, um die Zuverlässigkeit seiner Sender zu erhöhen.

Hier ist mehr aus einem anderen Nautel-Artikel:

All dies setzt eine Impedanz von 50 Ohm ohne Reaktanz auf Meereshöhe voraus. Für größere Höhen sind größere Abstände erforderlich. Dabei spielt auch der Durchmesser der Kugel (Eichelmutter) eine Rolle. Eine hohe positive oder negative Reaktanz kann ein echter Joker in der Gleichung sein. Wie Sie wissen, fügt die AM-Modulation 50 Prozent oder mehr HF-Leistung bei Spitzen und natürlich mehr Spannung hinzu.

Für mich ist es einfacher, den Spalt weit einzustellen und dann den Abstand langsam zu verringern, während die Station vollständig moduliert ist. Es kann ein aufregender Moment sein, wenn der Lichtbogen entsteht! Dann verkleinere ich den Abstand auf den doppelten Abstand und ziehe ihn fester an.

In Minnesota kann es sogar in den Wintermonaten zu Stürmen mit Blitzen kommen. Es ist überraschend, aber wahr, dass es Gewitter gibt. Richtig, Schneestürme in trockener Luft können zeitweise zu hoher statischer Aufladung und Blitzen führen.

Machen Sie es zu einem Teil Ihrer routinemäßigen Wartung, alle Lichtbogenstrecken auf Sauberkeit zu prüfen. Sie könnten überrascht sein, Lücken vorzufinden, die durch Lichtbogenbildung stark vernarbt sind. Möglicherweise ist ein Glätten der Kanten erforderlich. Seien Sie froh, dass sie dabei geholfen haben, die Ausrüstung zu retten und sich dabei selbst geopfert haben. Es ist eine günstige Versicherung und absolut sinnvoll.

Mark Persons, WØMH, ist ein zertifizierter professioneller Rundfunkingenieur und verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrung. Seine Website ist www.mwpersons.com.

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Der Autor, WØMH, ist ein SBE-zertifizierter professioneller Rundfunkingenieur, der nach mehr als 60 Jahren in der Rundfunktechnik, davon 44 Jahre in der Wirtschaft, nun im Ruhestand ist. Er begann im Alter von 11 Jahren damit, an den Reglern von Rundfunksendern zu drehen, und bleibt aktiv, indem er vier Rundfunkingenieure betreut. Er ist Mitglied des National Radio Systems Committee und Träger des John H. Battison Award for Lifetime Achievement der Society of Broadcast Engineers. Seine Website ist www.mwpersons.com.

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