Comment protéger votre réseau domestique pendant un orage
Protection réseau contre la foudre
Les constructeurs de réseaux locaux et domestiques connaissent certainement la sensation lorsqu'un réseau, lancé après un long travail, fonctionne... pendant un jour ou deux, puis ils doivent monter dans le grenier et remplacer le hub brûlé. Les orages sont généralement le fléau des réseaux. Dans un grand réseau, aucun orage ne passe sans perte.
Épuisé avec des moyeux brûlés, une personne, bien sûr, se pose la question: est-il vraiment impossible de faire quelque chose? Bien sûr, vous pouvez et vous devriez ! Il est nécessaire, d'une part, de planifier et d'exécuter correctement le câblage, et d'autre part, d'utiliser des dispositifs de protection contre la foudre (également appelés fusibles secteur).
De tels appareils peuvent être achetés. Parmi ceux disponibles sur le marché, on distingue deux classes : "de marque" et "fait maison". La classe de marque est principalement représentée par les produits APC — il s'agit de différents modèles sous le nom général ProtectNet. Ces appareils se distinguent par un prix plutôt élevé — et une fiabilité plutôt faible (voir pourquoi ci-dessous). Quant aux appareils fabriqués par plusieurs LLC et PBOUL, ils sont tous à peu près les mêmes.Leur fiabilité inhérente est supérieure à celle des appareils APC, mais les propriétés de protection sont à peu près les mêmes.
Vous pouvez également fabriquer vous-même de tels appareils. Comment - lire dans cet article.
Tout d'abord, un peu de raisonnement. Quel est le diagnostic lorsque le moyeu grille? Panne électrique. Comment est "redondant" électricité peut-il entrer dans le hub? Via BNC, UTP et connecteurs d'alimentation. Le mécanisme de formation de cette électricité ? L'accumulation de charges statiques sur une ligne aérienne induite par les CEM des lignes à haute tension provoque une CEM à partir d'une décharge de foudre. Méthode de protection ? Déversement de l'électricité excédentaire au sol.
Je constate tout de suite qu'aucun des appareils évoqués dans cet article n'est capable de protéger contre un coup de foudre direct. Cependant, je ne suis pas encore au courant de cas de coups de foudre directs sur les câbles LAN.
Vous pouvez créer une protection pour une paire torsadée selon le schéma suivant :
Riz. 1.
La ligne est connectée au connecteur de gauche, le hub est connecté à celui de droite. Déchargeurs - gaz, pour tension 300V (j'ai utilisé CSG -G301N22). La distance entre l'appareil et le hub est aussi petite que possible.
Le principe de fonctionnement ressort clairement du schéma. Un pont de diodes polyphasé avec une diode de protection dans la diagonale agit comme un égaliseur de potentiel, limitant la différence de potentiel maximale de deux fils à un niveau d'environ 10 V. Un potentiel supérieur à 300 V par rapport à la terre est éteint par le parafoudre.
Presque tous les appareils actuellement sur le marché sont fabriqués selon un schéma similaire, mais il existe également des différences importantes. APC utilise ce que l'on appelle des pseudo-éclateurs semi-conducteurs au lieu de déchargeurs de gaz. Ces éléments sont extrêmement bon marché, mais leur fiabilité ne résiste pas aux critiques.Ils sont capables de protéger contre l'électricité statique, mais brûlent immédiatement à cause de l'électricité induite lors d'un coup de foudre à proximité. La protection contre la foudre intégrée à l'onduleur APC utilise une solution différente : l'étincelle d'air. Un tel schéma, au contraire, ne fonctionne qu'à une tension induite très élevée - quand, en règle générale, il n'y a rien à épargner.
Les artisans de diverses SARL ont remarqué cette fonctionnalité et ont résolu le problème à leur manière: dans presque tous les appareils fabriqués en Russie, les parafoudres sont tout simplement absents. Au lieu de cela, une connexion à la terre « dure » (avec différentes variantes) est utilisée. Les avantages de cette solution sont évidents, les inconvénients - hélas aussi.Avec une différence de potentiel suffisamment grande entre les points de mise à la terre des différentes extrémités de la ligne, le courant d'égalisation commence à circuler à travers les câbles et les appareils, qui peuvent atteindre des valeurs énormes et brûle tout comme tu es
Les paramètres du circuit sont représentés sur la Fig. peut être amélioré:
Figue. 2.
Ici, chaque fil est connecté à la terre via un parafoudre séparé, ce qui permet d'obtenir une réponse de protection beaucoup plus rapide (le parafoudre se déclenche 3 ordres de grandeur plus rapidement que la diode 1N4007 et un ordre de grandeur plus rapide que la diode de protection). L'inconvénient de ce schéma est le grand nombre de parafoudres relativement coûteux (2-3 USD). Le circuit peut (mais n'est pas souhaitable) être simplifié en utilisant un seul limiteur par paire (par exemple à partir des broches 1 et 3 uniquement). Dans tous les cas, il est nécessaire d'utiliser des contentions spécialisées.L'utilisation d'ampoules au néon ou de démarreurs de lampes fluorescentes (comme certains le recommandent) au lieu de parafoudres est possible, mais il convient de noter qu'ils ont un taux de réponse beaucoup plus lent, une résistance aux pannes plus élevée et une énergie de démolition admissible plus faible.
Un point important que presque tous les fabricants de netprotects oublient : la protection du power hub. Pour un concentrateur conventionnel alimenté en 7,5 V CC, la protection peut être effectuée comme suit :
Figue. 3.
Comme pour la protection des paires torsadées, cet appareil doit être situé le plus près possible du concentrateur.
Pour les concentrateurs avec bloc d'alimentation intégré, aucune protection supplémentaire n'est requise. La seule condition est qu'il y ait une terre de protection fiable connectée à la broche centrale de la fiche.
Si une ligne conductrice est utilisée lors de l'extension d'une ligne aérienne (généralement un travailleur sur le terrain), elle doit être mise à la terre. Attention - vous ne devez ancrer la traversée qu'à partir d'une extrémité (ici, je dois discuter avec les auteurs d'autres articles bien connus sur Internet sur ce sujet).
Malheureusement, même dans les nouveaux bâtiments, lors de la conduite d'un réseau électrique, loin de tous et pas toujours sont guidés par les exigences des règles d'aménagement des installations électriques. Avouons-le, personne. J'ai vu une maison (un bâtiment moderne en brique de 9 étages, mis en service, soit dit en passant, après l'apparition 7ème édition du PUE), dans lequel chaque entrée est alimentée par un fil d'aluminium d'une section de 2,5 mm2. !!! En conséquence, si vous "mettez à la terre" la traverse dans une telle maison et dans une maison avec une mise à la terre normale, toute la maison sera alimentée par votre traverse ! 🙂
De la même manière, vous pouvez effectuer une protection linéaire basée sur un câble coaxial.La solution la plus optimale : Le pont d'égalisation est relié à la tresse et au fil central. Dans un tel schéma, vous aurez besoin de 2 contraintes - de la tresse et du noyau au sol. Je ne recommande pas de mettre à la terre la tresse du câble coaxial lors de la création d'une ligne aérienne entre les bâtiments.
En conclusion, quelques mots sur l'efficacité et la nécessité des dispositifs décrits. Lors du test de contrôle, les appareils ont été connectés à la ligne aérienne UTP d'environ 60 m de long. Lorsque la ligne est connectée (l'autre extrémité est libre !), une lueur brillante est observée dans les déchargeurs. Après l'installation finale de la ligne, les parafoudres "clignotent" à un intervalle de 20 à 50 secondes, c'est-à-dire pas la ligne la plus longue par temps calme n'obtient un potentiel statique de 300 V en moins d'une minute !
Alimenter le hub
Ce n'est un secret pour personne que dans les endroits où des hubs sont installés, il n'y a pas toujours de prise 220V. Par conséquent, vous devez soit bricoler à contrecœur avec la topologie du réseau pour placer les concentrateurs dans des emplacements plus appropriés, soit envisager une alimentation à distance.
Face à un tel problème, «wow-master» le résout parfois simplement - fournissez 220V, en utilisant des paires libres dans le câble (UTP) ou en utilisant du coaxial RG-58. Bien entendu, une telle "solution" ne peut en aucun cas être considérée comme acceptable, car dans ce cas, il ne peut être question d'aucune sécurité électrique et incendie. Même si l'incendie s'est produit pour une raison complètement différente, l'auteur d'une telle publication est assuré d'être le premier candidat du coupable.
Il semble plus compétent de conduire un réseau 220V à l'aide d'un câble adapté (âme en cuivre, double isolation, au moins 0,75 m²).Avec une installation de qualité, cela peut être considéré comme une option normale ; cependant, lorsque vous placez le concentrateur dans une zone en panne d'incendie, par exemple dans le grenier d'une maison en rondins, vous devez faire attention à l'emplacement et à l'isolation des prises. De plus, les électriciens locaux regardent très d'un mauvais œil toute ligne 220V "extraterrestre".
Dans certains cas (par exemple, un concentrateur ou un commutateur avec une alimentation intégrée), un réseau 220V est incontournable. Dans la plupart des variantes, cependant, des concentrateurs avec une alimentation externe sont installés, dont la tension de sortie est généralement de 7,5 V. Un tel concentrateur peut être alimenté en "basse" tension. Voyons les options possibles :
Un concentrateur typique nécessite 7,5 V CC. Le courant de fonctionnement du concentrateur est généralement légèrement inférieur à 1A. Une tension de 7,5 V est absolument sans danger du point de vue de la rupture de l'isolation des fils, mais il ne sera pas si facile de l'amener "de loin". Le fait est que les concentrateurs bon marché sont très importants pour la taille et surtout pour la pureté de l'alimentation, et sur de longues distances, la chute de tension est inévitable, ainsi que l'apparition de micros.
La solution consiste à installer un stabilisateur à 7,5-8V directement près du hub jusqu'à ce que la tension secteur puisse être augmentée.
Illustration 2.1.
La tension de sortie est choisie égale à 13,2 V (12-14 V) en fonction de sa large distribution (tension dans le réseau de bord de la voiture). La gamme d'alimentations disponibles dans le commerce pour cette tension est très large. Bien sûr, plusieurs concentrateurs peuvent être alimentés à partir d'une seule alimentation en étendant les lignes jusqu'à eux et en équipant chacun d'eux de son propre stabilisateur selon le schéma de la figure 2.1.Dans ce cas, le courant de fonctionnement de l'alimentation doit être calculé sur la base de 2A par concentrateur. Si le nombre de hubs est supérieur à 10, vous pouvez compter 1,5A/hub. Le stabilisateur IC doit être équipé d'un dissipateur thermique.
La suite logique de ce schéma est le schéma de la fig. 2.2.
Graphique 2.2.
Ici, le stabilisateur est complété par un redresseur, ce qui permet d'utiliser une tension alternative et d'économiser le coût de l'alimentation en le remplaçant par un transformateur. Le courant de fonctionnement du transformateur doit également être calculé sur la base de 1,5 à 2 A par concentrateur (en supposant que des concentrateurs de 1 A sont utilisés). En tant que transformateur, les appareils de la série TN (filament incandescent) avec des enroulements connectés en série (ou série-parallèle) sont adaptés pour obtenir une tension de 12,6V.
Les deux schémas considérés contiennent des éléments de protection contre le bruit impulsif dans l'alimentation, contre l'électricité statique, contre les surtensions et l'inversion de polarité.
Les paires inutilisées dans UTP peuvent être utilisées comme ligne électrique. Les fils qu'ils contiennent doivent être connectés en parallèle par paires (bleu + blanc, marron + blanc-marron). L'UTP de catégorie 5 connecté de cette manière peut alimenter jusqu'à 3 hubs. Une telle connexion passera sans problème à une vitesse de ligne de 10 Mb/s ; à 100 Mo / s "déballer" le câble n'est pas souhaitable, même si, en règle générale, avec une installation soignée, tout fonctionne sans problème.
Une topologie typique dans ce cas peut ressembler à ceci : la ligne entrant dans la maison est connectée à un interrupteur situé près de la prise 220V. Le transformateur est alimenté par la même prise. Les lignes UTP vont du commutateur (et du transformateur) aux hubs d'accès (étage), alors qu'un seul brin UTP est nécessaire pour chaque hub.
Il devient également possible de créer une « portée » longue composée de hubs ou de switchs, avec une connexion électrique à un seul endroit.
Lorsqu'il est utilisé comme corps principal selon la Fig. 2.2. (avec courant alternatif dans la ligne) la connexion à distance de concentrateurs avec alimentation intégrée est également possible. Un tel concentrateur est connecté à l'aide d'un autre transformateur (par exemple, série TN) inclus pour « l'amplification ».
Instructions pour le dispositif de protection contre la foudre des bâtiments et des installations