ARLA/CLUSTER: Terras RF e Segurança por Carlos Gomes - CT1HIX

[João Gonçalves Costa]

O circuito de terra na estação de amador

 
Introdução

Fazer uma instalação de terra adequada numa estação de rádio, é um assunto ignorado pela comunidade de radioamadores, apesar da importância primordial que tem no funcionamento da estação. Normalmente a instalação de terra é tratada de forma empírica, quando existe conhecimento científico que nos permite outro tipo de abordagem.

Existem dois pontos importantes que são necessários considerar ao planear a instalação de terra:

- Garantir a nossa segurança, a protecção dos nossos equipamentos e a protecção do nosso QTH;

- Fazer com que a nossa estação irradie RF no lugar certo, a antena.


Vou trata-los separadamente, para a melhor compreensão do problema.

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Terra de segurança

A terra de segurança serve para garantir a nossa integridade física, no caso de haver uma descarga eléctrica atmosférica ou existir um defeito nos equipamentos que constituem a nossa estação de radioamador. 

Na prática se a nossa instalação for atingida por um raio a protecção dada pela terra de segurança não é eficaz! 

ATENÇÃO, o mais coerente durante uma trovoada é estar longe da estação e se possível comprar um seguro cuja apólice cobra este tipo de risco!!! 

No entanto a mesma instalação pode ter um papel importante na protecção da estação contra os "efeitos colaterais" provocados pela queda de um raio, nas proximidades do nosso QTH.

A terra de segurança consiste em criar uma superfície de contacto com o solo que seja capaz de escoar corrente eléctrica com eficácia. 

Na sua construção devem ser utilizados eléctrodos de terra interligados com cabos de cobre nu de boa secção. Todos os contactos devem ser feitos com abraçadeiras adequadas e devidamente isolados para evitar a sua oxidação. 

Nunca te esqueças que o circuito de terra pode ter que suportar a passagem de algumas centenas ou milhares de amperes, portanto ao fazer o orçamento não poupes no material!!!


Quantos eléctrodos são necessários?

Um eléctrodo de terra por cada equipamento a proteger, poderá ser uma boa aposta, mas o número poderá variar com o tipo de solo. Os eléctrodos devem ser enterrados separados por uma distância igual ou superior ao dobro do seu comprimento. 

O valor final da resistência de terra não deve ultrapassar 15 ohms. Para fazer esta medida tens que usar um equipamento adequado, o medidor de terras!!!


Qual a secção que deve ter o cabo, que interliga os "piquetes" de terra?

O ideal seria utilizar um barramento em cobre, da maior secção possível e soldar todos os contactos. 

Na realidade podemos usar um cabo sem isolamento com uma secção igual ou superiora 25 milímetros quadrados. 

ATENÇÃO, quanto maior for a secção dos cabos maior será a protecção!!


Como aterrar as estruturas metálicas que servem de suporte ás antenas?

As torres e mastros metálicos têm que estar ligados a uma terra de baixo valor, porque são estas estruturas, os principais alvos dos raios. 

Os eléctrodos e os cabos que os interligam devem ter uma configuração em "pé de galinha", se possível a afastar-se do nosso QTH.

ATENÇÃO, nas torres ou mastro, as linhas de transmissão e restantes cabos devem sair pela sua base e nunca por um ponto mais elevado da estrutura. 

É importante ligar as malhas dos cabos coaxiais ao topo e à base da torre ou mastro. 

O circuito de terra da torre ou mastro deve ser comum à terra de segurança da estação. Ter as terras diferentes, no caso de haver uma descarga, significa ter potenciais diferentes o que poderá fazer com que saltem arcos eléctricos entre elas, destruindo tudo à sua passagem.


Como ligar os equipamentos à terra, no shack?

Na estação de rádio todos equipamentos, interfaces, rotores, PC, modems e sei lá que mais, devem estar ligados a um único ponto de terra, com ligações o mais curtas possível.


 ATENÇÃO, não pode haver excepções! 


Deve existir na estação possibilidade de desligar as baixadas dos equipamentos e liga-las à terra, deixa-las ao "ar" é perigoso.


Existem no mercado vários componentes e equipamentos de protecção que podem ser usados, descarregadores, varistores e outros que não recordo mas contrário do que às vezes é publicitado estes equipamentos não protegem a estação contra as trovoadas. Quando muito, podem ser úteis, na presença de fenómenos electromagnéticos transitórios provocados pela queda de um raio nas redondezas do QTH.

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Terra de RF

A terra para RF é consideravelmente diferente da terra de segurança! 

Primeiro porque estamos a trabalhar com RF, que é corrente alterna, o que obriga somar ao valor de resistência do circuito de terra ao valor da sua impedância (ler "A impedância" ).

Na presença de uma corrente de RF, o condutor eléctrico que liga a nossa estação ao eléctrodo de terra reveste-se de especial importância, porque apesar da sua resistência não ultrapassar umas décimas de ohm a determinadas frequências, ele pode representar uma impedância na ordem dos milhares de ohm, não deixando que a rádio frequência descarregue para a terra.

Também se pode analisar o problema de outra forma:

-Como sabes um simples fio pode servir como antena. Portanto é fácil imaginar que a baixada de terra estendida ao longo do teu QTH também pode funcionar como antena.

Resultado, se irradiares RF perto da tua estação é provávelque tenhas problemas com Feedback de RF, devido ao forte campo electromagnético a que os equipamentos ficam sujeitos.

A solução é fazer a nossa baixada de terra com um comprimento inferior a um quarto de comprimento de onda da frequência mais alta que pretendemos usar, porque um fio tão curto é uma "antena" pouco eficiente para qualquer banda de HF, diminuindo assim o RF irradiado perto do nosso shack.

Para não tornar impossível a baixada e porque HF é a faixa que dá normalmente problemas devido ás potências utilizadas, será melhor esquecer as frequências de VHF e UHF. 

ATENÇÃO, se a frequência mais alta que pretendemos usar são os 30MHz (banda dos 10 metros), a baixada deverá ter menos de aproximadamente 2,5 metros de comprimento!!! 

Devemos também garantir que as ligações dos equipamentos da nossa estação à terra, são curtas e feitas com fio unifilar ou multifilar de poucos condutores e que todos os "chicotes" são ligados a um único ponto, ficando o circuito com uma configuração em estrela.

Apesar de ficar bonito usar um barramento de terra com vários parafusos e "chicotes" em malha, é um erro a evitar. 

O uso de fio unifilar é melhor porque apresenta uma menor impedância à passagem da radiofrequência. A configuração estrela serve para evitar criar loops de RF no interior do shack.

Pelo que vimos é extremamente difícil conseguir uma terra eficaz para RF !!! 

Pois é.


Tenho problemas de RF, moro num 2º andar, o que fazer?

Conheço duas soluções:

-A primeira é fazer uma baixada de terra em cabo coaxial (este não irradia), no entanto o uso do cabo coaxial faz com que diminuía a eficácia da terra de segurança, porque o vivo tem pouca secção. 

Podemos usar cabo RG213 ao qual ligamos no extremo que fica interior do nosso shack um condensador de 0,1 uF - 1000 V, entre o vivo e a malha. Na outra extremidade juntamos a malha com o vivo e ligamo-los à terra.

-A segunda solução consiste em usar um sintonizador de fio de terra, normalmente conhecido por "terra artificial" (MFJ 931 ou MFJ 934). Este equipamento sintoniza o fio de terra eliminando a sua parte reactiva, garantindo que os equipamentos ficam a um potencial próximo do de terra, evitando que sejamos brindados com descargas de RF que são bastante desagradáveis, principalmente nos lábios.


Também é comum ouvir falar no uso de ferrites, choques RF e outros "truques", estas soluções não resolvem a anomalia mas eliminam os seus sintomas. Ao usares este método corres o risco de à mínima alteração que faças na estação, despoletar novamente o problema.

 

Qual das soluções devo usar? 

Na verdade qualquer solução que nos permita fazer rádio com alguma qualidade e segurança serve, pois "o óptimo é inimigo do bom"!!!

 

Resumindo 

Inclui o circuito de terra no projecto/orçamento da tua estação de rádio, da mesma forma que incluis as antenas, torres, rádios, microfones. 

É mais importante a Terra de Segurança do que a terra para RF!


Faz sempre a terra o melhor que for possível!