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雷擊與脈衝電磁波的防衛方法

No.24   1994 Dec.   p54~57,   by 唐仲誼 / BA4AC



    美國國家火災防衛協會 (THE NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION) 出版一本 名叫「防雷法規」的冊子 (NFPA NO.78 - 1983),其中有二個章節,涉及我業餘無線 電愛好者,有著密切的利害關係。茲摘錄於下:

  1. "3-26 天線 ":所有無線電、電視天線的鐵塔、天線柱,必須用粗導線,同屋頂 的防雷設施妥善牢固地焊接好。
  2. "3-27 避雷器 ":避雷裝置必須按裝在無線電、電視天線的引入端 (也即是天線 饋線的頂端)。

    最好的防衛辦法,是把設備同天線和強電電源斷開。把天線饋線接地,以安全泄放靜 電,消除受到雷擊的可能。天線旋轉器和控制器,自機房到天線的電纜,在打雷時, 也應加以斷開。

    有些時候,遠在幾公里外打雷時,很高的雷電衝擊,可能經過 120~240ACV 電源線進 入屋內,這種雷電衝擊會產生電場和磁場,它們可以通過電源線而擊毀設備中的元件 ;然而,你可以按裝瞬時防衛裝置,把雷擊衝擊加以錯位,使設備元件得到保護。


脈衝電磁波與業餘無線電

    下述資料見於 1986 年 8 月份的美國 QST 雜誌,W4PWF Charles D. Bodson 從「國 家通訊制度報告」 (NCSTIB 85-10) 中,摘錄寫成的連載文章。他根據一項「設備測 試綱領」表明,多數無線電設備,對由雷擊產生的脈衝電磁波 (EMP, Electro Magnetic Pulse) 毀壞設備和元件的問題,可採用一種基本的防衛辦法而得到避免, 亦即多數的設備在把它與外接線斷開時,是可以不易被雷擊所產生的 EMP 所擊毀。

    按照這個單一的措施,你只要簡單地把設備的電源線,從電源插座拔掉,再把天線饋 線斷開,以及把機器遠離大面積金屬物等。但是,把機器的所有外接連接線都斷開, 卻是很不現實的,尤其是設備不在使用中的時候。而對在使用中的設備而言,還存在 一種危險性:幾公里外發生雷擊時,在電台設備的電源或天線上會因感應,而產生出 一個很大的瞬間電壓,毀壞設備和機器元件。

    Bodson 提出加裝二個瞬間防衛措施,以保護設備。電源進線和天線饋電線是二個重 要部位,必須在那裡按裝好瞬間防衛設施,圖一是有業餘無線愛好者的基本防衛方法。

Fig 1




總體考慮

    由於雷擊和脈衝電磁波所產生的強大能量,往往很容易越過金屬氧化變阻二極管 (MOV, Mental Oxid Varistor) 的耐壓係數,而擊穿二極管,甚至出現爆炸性的毀壞 ,因此,對所有 MOV 的組件。都應有嚴密的屏蔽裝置。

    一個專用的低阻抗良好的接地系統,是防衛雷擊和瞬間脈衝電磁波危害的關鍵。圖二 A 是單點式接地,各點間加以連接的接地系統;圖二 B 是瞬間防衛一點接地式系統。

Fig 2

    圖三則是把電台中所有設備的機殼或底板,匯接到一低阻導體,如粗銅線,再與地線 連接的良好接地方式;所有機殼或底板到匯集體的連接線,應盡量用編織線來連接。 市上一般有扁平型的編織導線供應;若改用同軸電纜的外層屏蔽線,也可將就替代。

Fig 3

    圖二的各單點接地之間的各點,也應用 6 號或更粗硬的線加以連接,其埋入地面下 半米深處,令其充份發揮接地作用。

    最後按照圖二 A 方式,安裝瞬間防衛接地地線,市區一般均無此條件,我是住在三 層公寓的底層,故就在 SHACK 窗外牆腳下,用二根 1.5 米長、10m/m Ø 的 鐵管,兩者相距 1.5 米,打入地下,再以一根 13 號粗軟電線,將此兩根鐵管頂端 連接後,引入室內機器後面,同所有設備以及電源接地線連接。

    然後另用一根 18 號塑膠包的硬電線,與天線饋線頂端 (即 BALUN 同軸電纜座的屏 蔽線端子) 相焊牢,再與饋線並行,一起引下,焊牢於理入地下的一根鐵管頂端,效 果很好,儘管今夏雷電交加,卻都平安無事。

    一根良好的接地線,是業餘無線電愛好者確保安全和設備運行良好的先決條件。

    由於居住環境的限制,我的倒 V 型天線只能架設 12 米高,但由於有了良好的接地 線,發訊調機時,SWR 測試良好,有時指針竟動也不動。謹供同好參考。 END



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