בלוג

איך מונעי ברקים פועלים כדי להגן על מערכות תקשורת

הבנת סופות מתח ברשתות תקשורת

עקרון הפעולה: הסחתה של מעברי מתח גבוה לאדמה

אבטלי ברקים פועלים על ידי מתן נתיב של התנגדות קטנה ביותר לכדור הארץ בכל פעם שיש מצב מתח יתר. כאשר רכיבים כמו צינורות פינוי גז מגלים מתח גבוה מדי, הם מתחילים להתייוניזציה בתוך כ-25 ננו שניות והם יכולים למעשה להתמודד עם זרמים חולפים של כ-100 קילומפרים לפני שהם שולחים אותם בבטחה לקרקע. מחקרים על הגנה מפני העלייה הראו שהתגובה המהירה הזו שומרת על מתח תפעול רגיל מתחת למה שיכול לפגוע בציוד אלקטרוני רגיש. מערכות מודרניות רבות משתמשות בגישות מרובות שלבים המערבבות פערים של ניצוצות מסורתיות עם וריסטורים של חמצן מתכת. שילובים אלה מתמודדים עם שני אלה עולות חשמל פתאומי ותנאי מתח יתר ארוך יותר

זמן תגובה ו מתח חיבור: מדדי ביצועים מרכזיים עבור עוצר ברק

הגנה טובה מפני עלמי סערת תלויה במעצרים שיכולים להגיב בתוך פחות מ-100 ננושניות, תוך שמירה על מתחי הנעילה בהתאם ליכולת ההפעלה של הציוד. במיוחד לגבי ציוד תקשורת, יחידות איכות עילית שומרות על רמות נעילה מתחת לסימן של 1.5 קילו וולט. ראינו דגמים מאושרים לפי UL 1449 שמצליחים לעמוד בערך ב-15,000 התרעות סימולציה, מה שנותן מהנדסים ביטחון כשהם מציינים רכיבים אלו. מרבית המומחים מסכימים שקביעת מתח נעילה בתחום של בין 130% ל-150% ממתח המקסימום של המערכת היא האופטימלית. טווח זה מספק הגנה איתנה מפני עלמי מתח, מבלי לפגוע באיכות האות – דבר שעם תפעול רשתות מאוד zależy עליו לצורך שמירה על אמינות השירות.

יישומים מרכזיים של מעצרי ברק בתשתיות תקשורת

הגנה על מגדלי תקשורת מפני פגיעות ברק ישירות וממונעות

למגדלי תקשורת יש שתי בעיות עיקריות כשמדובר ברעמים: פגיעות ישירות וגלי דפקים מושרים מסביבת המגדל. כאשר מתקינים ניגובים בצורה נכונה בראש המגדלים, הם מצליחים לקלוט כ-90% מהפגיעות הישירות, ולפנות זרמים חשמליים עצומים של יותר מ-50 קילואמפר אל מערכת ההארקה, כפי שפורסם במחקר של IEEE בשנה שעברה. גלי הדפקים המושרים הם סיפור אחר לגמרי. הם אחראים לכ-37 אחוז מכל נזקי הציוד במגדלים, אך גם כאן ניגובים איכותיים מבצעים עבודה מצוינת, ושומרים על הצלקות המפתעיות של המתח תחת 500 וולט או פחות, ובכך מגנים על הציוד האלקטרוני הרגיש בבסיסי התקשורת. לפי נתונים של ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) במצאיה האחרונים לשנת 2023, התגלה שמבנים עם הגנה מתאימה של ניגובים סבלו מירידה של כמעט 78% בתקריות כשל הנגרמות מדפקים, בהשוואה לאלה ללא הגנה כלל. זה יוצר טיעון חזק מאוד להשקעה בסוג זה של ציוד בטיחות.

הגנה מפני סופות לantenנות חיצוניות וקווי אספקה קואקסיאליים

אנטנות חיצוניות וכבלים קואקסיאליים מהווים נקודות כניסה עיקריות לספיות, כאשר 80% מנזק קווי הסימן מתרחש בתוך 100 מטרים מהרכיבים אלו. מתנגדי ברקים מודרניים לנמלי תקשורת מעוצבים עם:

• <6 ננושנייה זמן תגובה כדי לחסום ספיות לפני נזק לציוד
• תאימות תדר עד 6 ג'יגה-הרץ למניעת אובדן אות
• קיבולת זרם ספירה מינימלית של 20 ק"א

מפרט זה מבטיח פעילות ללא הפרעה במהלך סופות, תוך שמירה על איבוד הכנסה של פחות מ-0.5 דציבל בתדרי 5G

אסטרטגיות הגנה משולבות: שילוב של מוטות מבנית עם מתנגדי ספיה אלקטרוניים

ספקים מובילים בתחום התקשורת מיישמים מערכות הגנה בשכבות:

שכבת הגנה	פונקציה	מדד תפעול
מוטות מבנית	תופסים פגיעות ישירות	שיעור תפיסה של 95%
מונעים היקפיים	הפניית אנרגיה רבה	קיבולת עקיצה של 100 ק"א
התקני הגנה על ציוד	חיזוק מתח עדין	מעבר של פחות מ-1,500V

אסטרטגיה מרובת שלבים זו הפחיתה את הזמן שלא פעיל עקב עקרות ב-63% במהלך מחקר בן 12 חודשים של 150 אתרים תאיים (CTIA 2024). גורמי הצלחה קריטיים כוללים התנגדות ארקה נמוכה (<5 Ω) ושימור של לפחות 30 מטרים של ריווח מוליכים בין שכבות ההגנה.

הערכת مواصفات מונעי ברקים להגנה אמינה מפני עקיצות

קיבולת זרם עקיצה ודרגות ספיגת אנרגיה

מונעי סיער חייבים לעמוד בגלי זרם שגודלם עולה על 100 קילואמפר לפי תקני IEC משנת 2023, תוך שמירה על שלמותם המבנית. כשמדובר בקיבולת עיבוד האנרגיה, אנו מודדים זאת בג'ול, מה שמודד את כמות ההלם החשמלי שהמכשיר יכול לספוג לפני שהוא מתחיל להשתבש. קחו לדוגמה תחנות תקשורת חופיות שבהן פגיעות ברקים הן שכיחות. מבחני שטח מראים כי כאשר הטכנאים בחרו במונעי סיער עם דירוג של לפחות 40 קילוג'ול, לעומת אופציות זולות יותר, הם רשמו בערך 72 אחוז פחות תקלות שנגרמו על ידי עלמי מתח. זה הגיוני, בהתחשב בכך ששדות אלו ניצבים בפני איומים מתמשכים של הפרעות חשמליות עקב תנאי מזג האוויר.

התאמת תדירות הפעלה כדי למנוע דעיכה של האות

בחירת הפסי התהום המתאימים לתדירות של המערכת היא חשובה מאוד בפועל. כשעובדים עם ציוד RF שפועל בתדירות 900 מגה-הרץ, אנו צריכים פסי תהום שמפגינים התנגדות נמוכה מ-0.5 אום בתדירות הספציפית הזו, כדי להפחית את השיקופים המטרידים של האות. מבחן שדה שהתקיים לאחרונה בשנת 2022 הראה עד כמה המצב יכול להחמיר במקרה של אי התאמה – נרשמה אובדן אות של כ-18% במספר התקנות תאים קטנים של 5G. מהנדסים מנוסים רבים יאמרו לכם ששמירה על טכניקות חיזוק סלקטיביות לפי תדר היא ההבדל המשמעותי לצורך בשידורי נתונים מהירים ויציבים, ללא פגיעה בביצועים.

טיעוני שיווק לעומת ביצועים בעולם האמיתי: מה שאומרת הנתונים

חלק מהחברות משבחות את המוצרים שלהן כבעלי הגנה מלאה מפני הצלבות ברקים, אך מבחנים בעולם האמיתי מספרים סיפור אחר. כשליש מהמונעים לא באמת עמידים בדרישות המתח שהם מבטיחים כשנוכחים תחת זרמים חשמליים חוזרים כמו אלו שמתרחשים בסופות אמיתיות (כפי שגילה UL בשנת 2023). בחינה של מה שקורה בפועל עוזרת להבין את התמונה. ב-47 אתרים טלекומunikציה שונים ברחבי הארץ, ציוד בעל תו תקן רשמי כמו IEC 61643-11 נותר תפקודי בכ-89% מהזמן במהלך חמש שנים של פעילות. לעומת זאת, הציוד ללא אישור? לא כל כך טוב. אצל ההתקנות הללו, האמינות ירדה ל-54% בלבד. הפער בין מוצרים מאושרים לבין אלו שאינם מדגיש היטב מדוע חברות חכמות צריכות תמיד לבדוק תוצאות מעבדה אמיתיות לפני קבלת החלטות רכש גדולות.

יעילות מוכחת ומיטב הפרקטיקות בהצבת מונעי ברקים

מקרה לדוגמה: מניעת נזק מסער בمحطة תקשורת כפרית

במתקן תקשורת קטן באזור כפרי בנוודאה, היו מתמודדים עם בערך 12 תקלות ציוד מדי שנה, שנגרמו всurgeי מתח לפני שהותקן מערכת הגנה מתאימה. לאחר שזינו מונעי ברקים לאורך הכבלים הקואקסיאליים ובבסיס המגדלים שלהם – דוגמאות מסוג I המסוגלות לעמוד בזרמי surge של עד 100 ק"א – ודאו כי כל המערכת properly grounded, השתנה המצב בצורה דרמטית. במשך שלוש עונות סופות רצופות, לא היו כלל תקריות של surge, לפי יומני התפעול שלהם. עלומות המתח נשארו מתחת ל-6 ק"ו במהלך התקופה הזו, כלומר בהרבה מתחת לרמה שיכולה להזיק לציוד רשת כמו ראוטרים וסוויצ'ים. סוג זה של הגנה יוצר הבדל אמיתי בהמשך פעילות חלקה גם במהלך הסופות הקיץ הלא צפויות.

תובנה מתוך נתונים: הפחתה של 78% בתקלות ציוד לאחר התקנת מונעי ברקים (דוח FCC)

לפי מחקר שנערך על ידי ה-FCC בשנת 2022, תוך בחינת כ-450 מוקדי-tower שונים, לאחר התקנת מגני התנע המתאימים לתקן IEEE 1410, נרשמה ירידה משמעותית במספר תקלות בציוד הנגרמות מהטלטלים. הנתונים הראו ירידה כוללת של כ-78%. מה גרם למגני התנע החדשים האלה לפעול כל כך טוב? בעיקר משום שהם מגיבים כמעט מיידית, בתוך שברים של מיקרושנייה, ושומרים על פעימות מתח תחת שליטה, עם יחס שמישמר מתחת ל-2:1. זה מעמיד אותם בביצועים גבוהים בהשוואה למגני פליטת גז ישנים, ומעניק להם הגנה טובה יותר בכ-40%. והרי זה - כשטכנאים הוסיפו כבלים משוריינים יחד עם מגני התנע המודרניים האלה, גם קצב התקלות ירד בצורה דרמטית. מדובר בממוצע של פחות מחצי תקלה בכל אתר מדי שנה.

אסטרטגיה: הגנה מולטי-שכבתית מפני חשמלים באמצעות שלבי הגנה ראשוניים ושניים

ספקים מובילים משתמשים במודל הגנה דו-שלבי:

1. הגנה ראשונית : מוטות ברק הממוקמים כל 50 מטרים חוסמים פגיעות ישירות, בעוד תיילי שילוח מוסרים סופות זרם מושרות לפני שהן מגיעות לבני הinfrastruktura הקריטיים
2. הגנה משנית : התקני הגנה מול סופות (SPDs) מרבים טרנזיסטורים שאריות למתחת ל-1.5 קילו וולט

במקרה של מחקר רשת אחורית של 5G, גישה זו הפחיתה את חשיפת אנרגיית הסופה ב-94%, כאשר המערכות הראשיות עיבדו 90% מהאנרגיה והכבלים המשניים ניהלו את השאר. אימות שנתי של התנגדות הארקה – שנשמרה באופן עקבי מתחת ל-5 Ω – היה מפתח לאפקטיביות ארוכת טווח.

שאלות נפוצות

למה משמשים כובלי ברק?

כובלי ברק משמשים להגנה על מערכות תקשורת מפני מתחים זעירים הנגרמים מפגיעות ברק.

כמה מהר יכולים כובלי ברק להגיב?

כובלי ברק יכולים להגיב בתוך פחות מ-100 ננושניות כדי לשמור על ציוד מפני סופות מתח.

למה חשוב הארקה במערכות כבלי ברק?

הארקה נכונה מבטיחה שהזרמים החשמליים העצומים מוספים בצורה בטוחה לאדמה, ובכך מפחיתה את הסיכון לנזק לציוד רגיש.

האם כל עיקרי ברקים שווים מבחינת יעילות?

לא, היעילות של עיקרי ברקים יכולה להשתנות. עיקרי ברק עם אישורים תקינים נוטים להפגין ביצועים טובים בהרבה בבדיקות בשטח.