Ответы и решения. Что видим? Нечто странное!

Леонид Ашкинази, Наталия Сьянова

Это старинный антенный переключатель с грозозащитой. Остренькие, близкорасположенные зубчики явно рассчитаны на то, что при высоком напряжении в атмосфере между ними проскочит искра.

Иду на грозу
(См. «Наука и жизнь» № 4, 2021 г.)

Грозопереключатель. Фото Леонида Ашкинази.
Устройство грозопереключателя. Рисунок из книги В. А. Бурлянда и И. П. Жеребцова «Хрестоматия радиолюбителя».
Антенна московского радиоклуба, находящегося рядом с метро «Университет». Фото Леонида Ашкинази.

Это старинный антенный переключатель с грозозащитой. Остренькие, близкорасположенные зубчики явно рассчитаны на то, что при высоком напряжении в атмосфере между ними проскочит искра. К левому контакту подключается антенное гнездо приёмника, к среднему — антенна, правый — для заземления. И ещё два отверстия ближе к краям (на снимке пустые) — для крепления шурупами на стене около приёмника. При нормальной работе переключатель должен находиться в левом положении, при этом антенна соединена с приёмником. Однако если на антенне по какой-либо причине появится высокое напряжение и соответствующий заряд, опасный для приёмника, зазор между зубчиками пробьётся напряжением, заряд уйдёт в землю и приёмник не пострадает. Зубчики не случайны — на остриях напряжённость электрического поля всегда выше, и пробой произойдёт при меньшем напряжении. При грозе переключатель переводится в правое положение, и антенна вообще заземляется. На рисунке из книги В. А. Бурлянда и И. П. Жеребцова «Хрестоматия радиолюбителя» (1963 год) показано, как этот переключатель устанавливать и подсоединять.

Современная ситуация выглядит во многих отношениях шире и интереснее. Прежде всего, защищать надо не только приёмники. Теми или иными устройствами защиты снабжаются и линии электропередачи, и линии связи, потому что перегрузки при попадании молнии могут вывести из строя любое оборудование. Далее, приёмник надо защищать не только от молний, но и от любых мощных сигналов, которые могут попасть на его вход. Актуальность именно такой защиты с течением времени растёт, потому что и приёмники делаются чувствительнее, и насыщенность нашего мира электромагнитными полями не становится меньше. Впрочем, работа «на одну антенну» передатчика и приёмника — классическое решение, и уж при этом защищать приёмник надо обязательно. Кроме того, поблизости от чувствительных приёмников часто располагаются мощные передатчики.

Современные грозозащитные устройства можно разделить на две группы. В разрядниках — наследниках нашего переключателя — пробой происходит не между зубчиками и не в воздухе, а между двумя электродами внутри герметичного керамического или стеклянного корпуса. В этом случае зазор и не загрязняется, и не изменяется в процессе эксплуатации. Разрядник заполнен газом, выбор наполнения — как обычно в технике — компромисс между разными требованиями: при использовании чистых инертных газов выше срок службы (электроды не окисляются), примесь паров воды уменьшает напряжение пробоя, то есть делает устройство более чувствительным. Другая группа защитных устройств — нелинейные сопротивления, существенно уменьшающиеся при превышении напряжения выше допустимого и отводящие через себя заряд, который мог бы повредить аппаратуру. Эти приборы тоже делятся на две группы: варисторы и полупроводниковые диоды, имеющие нелинейную вольт-амперную характеристику. Варисторы изготавливают спеканием при высокой температуре порошка карбида кремния (SiC) или оксида цинка (ZnO). Нелинейность их характеристик вызвана локальным нагревом контактов (в Википедии ошибочно написано — граней) между кристаллами полупроводника. При нагреве сопротивление контактов существенно уменьшается, следовательно, уменьшается общее сопротивление. Иногда для защиты используются два прибора: в антенный тракт, то есть линию передачи от антенны к приёмнику, ставят разрядник, а на входе самого приёмника — защитную схему на полупроводниковых диодах. Варисторы обычно применяют для защиты не радио-, а электротехнических устройств — у них время срабатывания больше, поскольку принимают участие тепловые процессы.

Теперь немного обсудим антенны и заземления. Все знают, что у батареек и аккумуляторов два контакта. Ведь напряжение — это то, что существует между двумя точками. Когда мы говорим про напряжение в какой-то точке или на каком-то электроде, всегда имеется в виду напряжение относительно чего-то. В прошлом приёмники имели антенну, а вторым электродом была мать сыра земля (сырая — значит проводящая). При наличии в пространстве радиоволны между антенной и землёй возникало напряжение, оно и поступало на вход приёмника. Чувствительность приёмников была низкой, ради увеличения напряжения на входе антенны делали большими. Со временем антенны становились меньше, их начали размещать сначала в комнате, просто под потолком, а не на крыше, затем их стали делать телескопическими (выдвигающимися) на самом приёмнике, а потом и скрыли внутри него. А в качестве второго электрода стали использовать корпус приёмника или часть его собственных деталей. Но название «земля» пережило эту эволюцию, соответствующую часть деталей стали называть «земляная шина». Впрочем, иногда на приёмниках до сих пор делают гнёзда для подключения внешних антенн и заземлений. Внешние антенны применяются по сей день, если нужно принимать слабые сигналы.

Молния вполне способна попасть в эти антенны — они возвышаются над крышей, напряжённость поля на них выше, может происходить ионизация, а то и дойдёт до пробоя. Значит, нужна и защита, а в грозу лучше вообще отключать приёмник от таких антенн. Впрочем, как уже сказано, внешней или даже комнатной антенной сейчас мало кто пользуется. А для прослушивания новостей и музыки большинству из нас вполне хватает смартфона, в котором, естественно, тоже есть антенна.

Если дома среди старых вещей или на улице вам встретится загадочный объект, сфотографируйте его и пришлите снимок. Наши эксперты постараются рассказать о назначении объекта и привести его название. Или же это сделает кто-то из читателей, увидев присланное вами фото в журнале.

 

Читайте в любое время

Статьи по теме

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки