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Apr 20, 2023

Comprensión de las brechas de arco para los sistemas AM

¡Nunca puede tener demasiados espacios de arco! Por Mark Persons La Fig. 1 muestra un

¡Nunca puede tener demasiados espacios de arco!

Por personas de marca

La Fig. 1 muestra un espacio de arco construido a mano, a veces denominado espacio de bola, para usar en sistemas de transmisión de radiodifusión AM. Los espacios como este son tecnología comprobada para "arco sobre" de RF a tierra y ayudan a proteger los equipos de transmisión AM contra los altos voltajes de la electricidad estática y los rayos.

Mi preferencia es poner uno en la entrada de 50 ohmios y otro en la antena de todas las redes de acoplamiento de antena. También deben instalarse en fasores AM donde las líneas de transmisión ingresan desde cada torre. Otro buen lugar para uno es en el lado de entrada del fasor donde entran las líneas de alimentación del transmisor. La idea es limitar el voltaje máximo a un valor seguro no destructivo desviando el exceso de energía a tierra. El proyecto que describo es "económico".

En la Fig. 2 se muestran dos espacios de arco de diferentes tamaños, pero el tema es el mismo. La pieza en "L" más grande es una abrazadera de esquina enchapada estándar, a veces llamada esquina de hierro o soporte angular, disponible en las ferreterías locales. Se utilizan tuercas ciegas de latón en cada extremo del espacio, lo cual es una buena práctica para este tipo de dispositivo. Tienen una cara suave y redondeada donde debería ocurrir el arco.

Usé un grifo de 1/4-20 para poner hilos en el soporte. Un tornillo de máquina de 1/4-20, con arandela de seguridad y tuerca, permite ajustar la dimensión del espacio sin tocar RF en el otro lado del espacio.

El soporte en L más pequeño está hecho de aluminio y también está roscado para acomodar herrajes de latón enchapado. Utilizo metales no ferrosos en los circuitos de RF porque no vibrarán en la frecuencia de radio, no se calentarán y, a veces, no se derretirán.

No se ría, ha sucedido en sistemas de alta potencia. ¡Tienes que pensar en estas cosas!

En caso de duda, utilice una barra magnética común como herramienta de prueba. No debe usar ningún hardware para RF si se siente atraído por un imán. Sí, el soporte angular más grande es de acero, pero no está del lado de RF; está en tierra y no conduce RF.

Un aislador de porcelana cuadrado de 2 × 3/4 pulgadas está atornillado a los dos soportes en L. El espacio de arco grande tiene un aislador de 3 × 1 pulgada de diámetro. El perno inferior de cada aislador tiene una cabeza plana y está empotrado para que quede al ras con la superficie inferior del soporte. Hago esto usando una broca mucho más grande para proporcionar un bisel donde está el orificio de montaje. Sí, hay arandelas de fibra o nailon en cada extremo del aislador para ayudar a evitar roturas, especialmente durante los cambios de temperatura. La porcelana es quebradiza y se agrieta en lugar de ceder. Además, me gusta redondear las esquinas, aunque solo sea para evitar lesiones mientras mis manos trabajan en el dispositivo.

La construcción de estos dispositivos asume que eres hábil con las herramientas y te gusta construir cosas. Las piezas para este proyecto salieron de mi caja de chatarra pero costarían menos de $10 nuevas. El tiempo de mecanizado y montaje de cada uno fue de unos 30 minutos. (¡Tal vez debería haber sido maquinista en lugar de ingeniero de transmisión!)

Buenas, las nuevas brechas de arco están disponibles en varias fuentes, incluido Kintronic Labs (kintronic.com). Uno de sus modelos más populares es el AG-3-1.5B, que se vende por $185.

Dos pernos de acero con arandelas de seguridad y tuercas sujetarán este conjunto de espacio de arco hacia abajo, generalmente a una superficie metálica. Esa superficie debe estar al potencial de tierra o se debe conectar un cable a ese extremo del espacio del arco para ponerlo al potencial de tierra.

Es especialmente crítico instalar un espacio de arco donde el sistema tenga un amperímetro de antena marca Delta o un transformador de muestra toroidal similar. Consulte la figura 3.

La mejor ubicación es en el lado de la antena de la bobina de muestra, donde es más probable que entren rayos. Tienda el conductor de RF lo más cerca posible del centro del transformador. Recuerda, el rayo tomará el camino más corto.

Esa distancia entre el conductor y el aislador del transformador debe ser mayor que el espacio entre arcos. Si el transformador tiene una marca negra en su buje blanco, es probable que haya sido alcanzado por un rayo. El síntoma habitual es que el voltaje de salida de la muestra se duplicará, lo que provocará problemas de medición importantes.

Los espacios de arco de este tipo deben usarse en el interior, no en el exterior. Además, desea montarlos de tal manera que las tuercas ciegas estén horizontales entre sí. Eso permitirá que un arco se despeje rápidamente. Montar un espacio de arco verticalmente puede generar un arco continuo que no se apaga fácilmente.

Un atributo importante de este diseño es que la distancia del arco se mantiene constante a lo largo del tiempo debido a sus montajes rígidos. No querrás que sea endeble y cause problemas.

La escalera de Jacob, que no debe confundirse con la película del mismo nombre, se muestra en la Fig. 4.

Las escaleras de Jacob se utilizan a veces como brechas de arco en situaciones de alto voltaje para extinguir los arcos de forma natural y espectacular después de que comiencen. Este tiene alambre de cobre sólido #6 donde ocurre el arco.

Al no tener ningún rayo disponible en este momento, conecté un transformador de iluminación de letrero de neón y con cuidado encendí la energía. El arco que ves comenzó en la parte inferior estrecha, luego avanzó por el espacio más ancho hasta que apareció en el extremo y se apagó.

¿Cuánto espacio entre los puntos es suficiente o demasiado?

La gente del transmisor de Nautel investigó el tema y publicó un artículo; puede acceder al PDF en tinyurl.com/rw-nautel-gap. La compañía es importante en la protección contra rayos para mejorar la confiabilidad de sus transmisores.

Aquí hay más de otro artículo de Nautel:

Todo eso supone una impedancia de 50 ohmios sin reactancia al nivel del mar. Se requiere un espacio más amplio para altitudes más altas. El diámetro de la bola (tuerca de bellota) también influye en esto. Una reactancia positiva o negativa alta puede ser un verdadero comodín en la ecuación. Como saben, la modulación AM agrega un 50 por ciento o más de potencia de RF en los picos y, por supuesto, más voltaje.

Para mí, es más fácil establecer un espacio amplio y luego reducir lentamente el espacio mientras la estación está completamente modulada. ¡Puede ser un momento emocionante cuando ocurre el arco! Luego retrocedo el espacio al doble de la distancia y lo aprieto.

Las tormentas con relámpagos pueden ocurrir incluso durante los meses de invierno en Minnesota. Es sorprendente, pero cierto, que tengamos tormentas de nieve. Así es, las condiciones de tormenta de nieve en el aire seco pueden traer altas cargas estáticas y rayos a veces.

Haga que sea parte de su mantenimiento de rutina revisar todos los espacios del arco para ver si están limpios. Es posible que se sorprenda al encontrar huecos muy picados debido a la formación de arcos. Es posible que sea necesario limar los bordes para suavizarlos. Alégrate de que ayudaron a salvar el equipo mientras se sacrificaban en el proceso. Es un seguro barato y tiene mucho sentido.

Mark Persons, WØMH, es un ingeniero de transmisión profesional certificado y tiene más de 40 años de experiencia. Su sitio web es www.mwpersons.com.

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El autor, WØMH, es un ingeniero de transmisión profesional certificado por SBE, ahora retirado después de más de 60 años en ingeniería de transmisión de radio, incluidos 44 años en el negocio. Comenzó girando los diales de los transmisores de radiodifusión a los 11 años y se mantiene activo asesorando a cuatro ingenieros de radiodifusión. Es miembro del Comité Nacional de Sistemas de Radio y recibió el Premio John H. Battison a la Trayectoria de la Sociedad de Ingenieros de Radiodifusión. Su sitio web es www.mwpersons.com.

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