Cosa sono. Perché si usano

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1 PRODOTTI PER LA PROTEZIONE DEI SISTEMI DI TELECOMUNICAZIONI KIT DI MESSA A TERRA KIT DI MESSA A TERRA EDIZIONE DICEMBRE 2007 Un dispositivo semplice a basso costo ad alta affidabilità di facile installazione con prestazioni testate da enti autorizzati ed ampiamente confermate in field In grado di garantire una totale funzionalità e sicurezza nelle più estreme situazioni ambientali sia come temperatura che come umidità ed esposizione al sole che permette di proteggere le installazioni (cavi, antenne ed apparati) da danneggiamenti causati da fulmini garantendo la continuità dei collegamenti tra tutti gli utenti del servizio ( broadcast, telefonia cellulare, etc.) anche nelle condizioni atmosferiche più avverse. cpe CPE italia ITALIA S.p.A. - Componenti Professionali per l Elettronica Via Chiasserini, MILANO - ITALY - tel fax sales@cpeitalia.it

2 Cosa sono I kit di messa a terra sono semplici componenti, sia dal punto di vista funzionale che meccanico, in grado di collegare a massa in modo sicuro il conduttore esterno dei cavi coassiali. Sono composti da un contatto metallico, che va accoppiato con l'esterno del cavo che si vuole proteggere, collegato ad un conduttore di massa che viene connesso alle parti metalliche del traliccio. Una guarnizione assicura l'ermeticità verso l'ambiente esterno garantendo la bontà del contatto elettrico, ed un collare metallico mantiene la pressione necessaria per la stabilità del contatto nel tempo. Perché si usano Il loro impiego è indispensabile per evitare che sovratensioni causate da fulmini che colpiscono direttamente gli impianti di telecomunicazioni, o indotte da quelli che cadono nelle vicinanze, possano danneggiare gli apparati od i cavi coassiali che li connettono alle antenne interrompendo il servizio e quindi la possibilità di comunicare degli utenti. Come funzionano La molla di contatto pressata sul conduttore esterno del cavo coassiale da proteggere convoglia la corrente di fulmine, attraverso il conduttore di massa, alle parti metalliche del traliccio attraverso le quali verrà dispersa al suolo evitando che provochi danni all'impianto. La sua efficacia è tanto più alta quanto più bassa è la resistenza di contatto con il cavo Dove si usano In tutti i sistemi di telecomunicazioni, civili e militari dove è necessario ridurre al minimo la possibilità di fuori servizio per danneggiamenti alle infrastrutture provocati da fulmini, montandoli sui cavi coassiali che collegano gli apparati di ricetrasmissione alle antenne in vari punti in funzione della lunghezza del collegamento, del livello di probabilità per la struttura di essere colpita ( determinata dal numero di fulmini statisticamente rilevati per quell area e dalla vicinanza o non di altri fabbricati) e della complessità dell'impianto. 1 - Antenna 2 - Protezione coassiale per i fulmini 3 - Kit di messa a terra con connessione diretta alla linea equipotenziale di massa del traliccio 4 - Cavo coassiale a RF 5 - Traliccio 6 - Parafulmine 7 - Cavo o piattina di massa 8 - Elettrodi di messa a terra 9 - Alloggiamento apparati rice-trasmittenti

3 SOLUZIONI PER I DIVERSI TIPI DI CAVI COASSIALI Negli impianti di telecomunicazioni sono utilizzati diversi tipi di cavi coassiali in funzione delle varie esigenze (interconnessioni tra gli apparati ed il sistema di antenne, tra gli apparati, ecc.). Non è quindi possibile adottare una configurazione standard per la molla di contatto che rappresenta funzionalmente la parte più importante del kit di messa a terra. La CPE Italia ha quindi realizzato diverse soluzioni per poter garantire lo stesso livello di efficienza per tutti i tipi di conduttore esterno presenti sulle varie tipologie di cavi coassiali. CORRUGATI I cavi coassiali corrugati sono largamente impiegati per le interconnessioni tra gli apparati ed il sistema di antenne dove è necessario mantenere le perdite a valori più bassi possibili unitamente al trasferimento di potenze spesso elevate. Le versioni vanno da 1/4 a 2-1/4 anche con la soluzione superflex per quelli con diametro inferiore. La conformazione particolare dell'esterno di questi cavi richiede una molla di contatto che si adatti al meglio all'esterno per poter ottenere una bassa resistenza di contatto per poter convogliare facilmente la corrente di fulmine verso massa. COMMSCOPE Sono cavi con dimensioni da 1/2 a 1-5/8 con il conduttore esterno liscio di alluminio. E' quindi necessario impiegare un contatto piano per realizzare un'ampia superficie di appoggio. Inoltre essendo presente tra la guaina protettiva ed il conduttore esterno del cavo residui di colla occorre che la molla sia in grado di incidere l'eventuale strato isolante assicurando il contatto metallico, e quindi elettrico, con l'esterno del conduttore al momento del montaggio senza dover intervenire con carta vetrata ecc. E' stata quindi realizzata una molla di contatto con tanti punti rialzati in grado di incidere l'eventuale strato isolante presente, con una superficie globale di appoggio ampiamente oltre i valori necessari per far transitare l'elevata corrente di fulmine. SCHERMO A TRECCIOLA Tutti i cavi tipo RG-8, 58 ecc. largamente impiegati per le interconnessioni tra gli apparati nelle base stations hanno lo schermo a trecciola per i quali è necessario impiegare un tipo di molla di contatto con aree di appoggio lineari ed uniformi che si posizionano parallelamente al cavo realizzando vari punti di contatto sui fili che costituiscono la trecciola. ALTRI Nei sistemi di telecomunicazioni sono anche impiegati cavi multipolari per il trasporto di alimentazioni, dati, ecc. spesso schermati per evitare interferenze esterne. Anche questi, che hanno normalmente lo schermo a trecciola, vanno opportunamente protetti impiegando lo steso tipo di contatto usato per i cavi coassiali con analogo tipo di schermatura. 03

4 REALIZZAZIONE DELLE VARIE PARTI COMPONENTI IL KIT Nella realizzazione delle varie parti che compongono i kit di messa a terra sono state adottate soluzioni, sia dal punto di vista funzionale che di materiali impiegati, tali da fornire all'utilizzatore un elevato livello di sicurezza e la certezza di impiegare un componente in grado di mantenere inalterate nel tempo le sue caratteristiche meccaniche ed elettriche. MOLLA DI CONTATTO E' realizzata in rame stagnato. Le conformazioni sono diverse per poter ottenere il miglior accoppiamento meccanico su tutti i tipi di cavi coassiali. La superficie è notevolmente più grande di quella necessaria per far transitare il valore di corrente di fulmine previsto dalle normative (100 ka) per garantire che l'area effettiva di contatto sul conduttore esterno del cavo, anche in presenza di deformazioni meccaniche della molla e del cavo, sia superiore al minimo necessario. GUAINA DI TENUTA La guaina protettiva permette di isolare la molla di contatto dall'ambiente esterno evitando che l'acqua penetrando all'interno possa creare ossidazioni pregiudicando la bontà del contatto meccanico ed elettrico. E' realizzata in EPDM, materiale particolarmente adatto ad essere impiegato in situazioni ambientali ostili in un campo di temperatura molto più ampio di quello in cui vengono impiegati i kit mantenendo inalterate le sue caratteristiche meccaniche e fisiche. GANASCE Sono realizzate in acciaio inossidabile per poter esercitare senza cedimenti meccanici la forza necessaria di chiusura della molla sul conduttore esterno del cavo (attraverso la guaina) e garantire il mantenimento della forza nel tempo e in tutte le condizioni ambientali. CONDUTTORE DI MASSA E' realizzato con corda flessibile di rame ricotto con una sezione utile di 16 2 mm. tale da garantire lo scorrimento degli alti valori di corrente (100 ka) che possono essere presenti in caso di fulminazione senza pericolo di interruzione per surriscaldamento. CONNESSIONE DEL CONDUTTORE DI MASSA La connessione del conduttore di massa verso la molla di contatto ed il capocorda è realizzata per crimpatura per poter garantire un bloccaggio meccanico in grado di supportare gli sforzi elettrodinamici causati dal passaggio della corrente che potrebbero causare un distacco delle parti. Non è utilizzata la saldatura a stagno perché il surriscaldamento provocato dal passaggio della corrente potrebbe indebolire la lega con gravi conseguenze quali il distacco del conduttore stesso. CAPOCORDA E' di rame stagnato con un foro da 8,5 mm per poter essere connesso con facilità alle forature delle barre di massa presenti in impianto od allo stesso traliccio. La parte crimpata sul conduttore di massa è protetta verso infiltrazioni di acqua. 04

5 CONNESSIONE DEL CONDUTTORE DI MASSA Per poter soddisfare tutte le esigenze impiantistiche sono state previste diverse soluzioni per quanto riguarda la posizione del conduttore di massa rispetto alla molla di contatto al fine di poter realizzare l'interconnessione tra il cavo coassiale e la barra di massa nel modo più lineare, senza torsioni o sollecitazioni meccaniche del conduttore 2 stesso che, data la sua sezione di 16 mm, potrebbero provocare sforzi sulla molla riducendo la bontà o la superficie del contatto sul conduttore esterno del cavo, pregiudicando l'efficacia del dispositivo. DIRITTO Permette una connessione lineare tra il kit di messa a terra ed il punto di ancoraggio di massa previsto, se si trova nella stessa posizione del kit, sulla struttura, e se non esistono impedimenti causati dalla presenza di altri cavi coassiali tra quello da proteggere ed il traliccio. Si può ovviamente impiegare per tutte le altre situazioni presenti in impianto verificando però che non si creino pieghe molto pronunciate, od eccessive torsioni del conduttore di massa, quando è impossibile realizzare connessioni lineari per la presenza di ostacoli tra il kit di messa a terra ed il punto di massa previsto. A 90 E' la soluzione dove il conduttore di massa si trova parallelo all'asse del kit di messa a terra. Questo permette, anche in spazi ridotti e con cavi coassiali molto vicini tra di loro, di montare i dispositivi essendo minimo l ingombro in corrispondenza del punto di uscita del conduttore dalla gomma di protezione. Il conduttore di massa viene collegato alla barra di terra posizionandolo inizialmente parallelamente al cavo protetto prima di realizzare un ampia curva evitando sollecitazioni meccaniche sulla molla di contatto che riducono l'efficacia del kit di messa a terra. A 45 Questa versione rappresenta un buon compromesso tra le due precedenti. Se tra il kit di messa a terra ed il punto di contatto sul traliccio non ci sono ostacoli il conduttore di massa può venire connesso in modo lineare, senza alcuna sollecitazione, con una leggera inclinazione. Se invece sono presenti altri cavi l'inclinazione permette di posizionare il conduttore di massa anche parallelamente al cavo protetto senza eccessive sollecitazioni meccaniche prima di passare tra gli altri cavi presenti sulla struttura. SEPARATO In considerazione del fatto che talvolta gli installatori debbono adeguarsi alla situazione presente in impianto (punti di messa a terra sul traliccio in posizioni scomode o da individuare al momento) è disponibile una versione che permette di ottimizzare il collegamento a massa del dispositivo in qualsiasi situazione. Il kit non viene fornito come un unico insieme ma con il conduttore di massa (con un capocorda da un lato), separato dalle altre parti. È così possibile dimensionarne la lunghezza in funzione delle necessità e collegarlo, montando un capocorda, a quello solidale con la molla di contatto. 05

6 VERSIONI PER CAVI COASSIALI CORRUGATI CONDUTTORE DI MASSA TIPO DI CAVO DIRITTO 1/4 LCF+3/8 SFL 90 1/4 LCF+3/8 SFL 1/4 LCF+3/8 SFL 3/8 LCF 3/8 LCF 3/8 LCF 1/2 LCF 1/2 LCF 1/2 LCF 1/2 SFL 1/2 SFL 1/2 SFL 7/8 LCF/SFL 7/8 LCF/SFL 7/8 LCF/SFL 1 1/4 LCF 1 1/4 LCF 2 1/4 LCF *** *** 1 5/8 LCF 2 1/4 LCF CODICE *** 1 5/8 LCF 16mm *** 1 1/4 LCF 1 5/8 LCF *** *** *** *** Nota: possono essere fornite versioni con la sezione del conduttore di massa di 25mm² su specifica richiesta del cliente. 06

7 VERSIONI PER CAVI COASSIALI COMMSCOPE CONDUTTORE DI MASSA TIPO DI CAVO 45 16mm2 CODICE 1/2 SFL / / / /8 LCF DIRITTO 90 VERSIONI PER CAVI COASSIALI CON SCHERMO A TRECCIOLA CAVO DI MASSA TIPO DI CAVO COASSIALE DIRITTO RG-58/RG RG-58/RG-223 RG-59/ET2PA981 RG-59/ET2PA981 CMT 300/L45466-B15-C10 CMT 300/L45466-B15-C10 L45466-B18-C76/C56 L45466-B18-C76/C mm2 CODICE Nota: possono essere fornite versioni con la sezione del conduttore di massa di 25mm² su specifica richiesta del cliente. TIPO DI CAVO DIAMETRO ESTERNO CONDUTTORE DIAMETRO ESTERNO GUAINA RG-58 3,6 mm 4,95 mm RG-59 4,4 mm 6,1 mm RG-223 4,2 mm 5,3 mm CMT 300/L45466-B15-C10 5,6 mm 7,6 mm L45466-B18-C56 8 mm 10,2 mm L45466-B18-C76 8 mm 10,3 mm CONFIGURAZIONI 07

8 VERSIONE MONOLITICA Per venire incontro alle richieste del settore delle telecomunicazioni di componenti sicuri, efficaci, semplici ed a basso costo e degli installatori che richiedono dispositivi con bassi tempi di installazione è stata studiata e realizzata una nuova versione di kit di messa a terra che soddisfa queste esigenze. La soluzione consiste nel rendere solidali tra loro le quattro parti che compongono il kit: contatto, fascia metallica esterna, gomma per assicurare la tenuta all acqua e cavo di massa da 16mm². In questo modo al momento della installazione del dispositivo non è necessario ricercare il corretto posizionamento del contatto sul cavo coassiale, far scorrere la gomma fino ad abbracciare completamente il cavo e le ganasce sulla gomma per poter chiudere il tutto, ma solo allargare sufficientemente la fascia metallica fino a poterla accoppiare al cavo essendo la molla di contatto e la gomma solidali con essa. Le prestazioni verificate presso un ente nazionale autorizzato (CESI) sono risultate ampiamente entro i termini richiesti dalle attuali normative anche per livelli di energia applicati notevolmente superiori a quelli previsti. Realizzazione Contatto: È di rame stagnato, meccanicamente fissato alla fascia metallica esterna tramite saldatura elettrica che, oltre a dare solidità meccanica, crea miglior condizione per il passaggio della corrente di fulminazione dal conduttore esterno del cavo alla fascia metallica e la massima sicurezza sulla bontà del contatto nel tempo in grado così di sostenere ripetuti passaggi della corrente senza degradarsi. La forma ondulata del contatto permette l impiego di questa versione di kit di messa a terra su tutti i tipi di cavi coassiali indipendentemente dal tipo e dalla forma del conduttore esterno (corrugato, liscio, a trecciola, ecc.). Il ridotto spessore della lamina di rame impiegata permette un assestamento e adattamento meccanico del contatto sul cavo sotto la compressione della fascia assicurando la necessaria superficie di contatto con resistenza inferiore ad 1 mohm. Fascia metallica: È realizzata in acciaio inossidabile con uno spessore tale da poter soddisfare due esigenze: essere abbastanza robusta per poter esercitare la forza di compressione necessaria sulla gomma per assicurare la chiusura ermetica e la compressione del contatto interno sul cavo, mantenendo una elasticità tale da poterla aprire e chiudere per calzarla sul cavo coassiale. Gomma: La gomma è solidale con la ganascia tramite quattro rigonfiamenti che al momento dell assemblaggio del kit in fabbrica vengono inseriti in 4 fori presenti nella fascia metallica che la trattengono. Il materiale impiegato ha caratteristiche fisiche e meccaniche tali da mantenere inalterate nel tempo le sue proprietà assicurando la necessaria tenuta verso l esterno per evitare infiltrazioni d acqua che pregiudicherebbero la bontà del contatto meccanico\elettrico e di conseguenza l efficacia del dispositivo. Cavo di massa: È realizzato con corda di rame ricotto da 16 mm² rigidamente connesso tramite capocorda alla fascia metallica con un ribattino di grosso diametro e dalle due viti di acciaio che stringono la fascia sul cavo. 08

9 Viene così assicurato un robusto contatto meccanico con un ampia superficie di contatto con la fascia metallica che convoglia la corrente di fulminazione dal contatto interno alle reti di massa esterne attraverso il cavo. In questo modo la resistenza di contatto tra il conduttore esterno del cavo coassiale e la massa sono molto basse ed ampiamente inferiori ad 1 mohm. Impieghi La particolarità del tipo di contatto si presta per l impiego di questo kit monolitico oltre che sui cavi coassiali, corrugati e non (sia in rame che in alluminio), anche sulle guide d onda ellittiche. Questo tipo di guide d onda, spesso impiegate nei sistemi di telecomunicazioni per trasmissioni nelle gamme superiori ai 5 GHz per la loro bassissima perdita (molto inferiore a quella dei cavi coassiali), ha una conformazione esterna corrugata per poter disporre di un minimo di flessibilità meccanica per interconnettere gli apparati radio alle antenne situate sulla sommità di tralicci o fabbricati. Anche in questo caso sono presenti i rischi di possibili danneggiamenti derivanti dalla caduta di fulmini sulle strutture od in prossimità di esse ed è necessario predisporre protezioni impiegando questo tipo di kit di messa a terra che si adatta perfettamente alla superficie esterna delle guide d onda. 09

10 MONTAGGIO Sul cavo Il montaggio del kit di messa a terra sul cavo coassiale è un'operazione semplice che richiede però attenzione perché situazioni apparentemente di secondaria importanza possono vanificare completamente la funzionalità del dispositivo. Individuato su quale parte del cavo coassiale è opportuno montare il kit occorre asportare parte della guaina esterna, per una lunghezza pari a quella indicata nelle istruzioni di montaggio, per poter disporre di una superficie sufficiente sul conduttore esterno del cavo per far appoggiare la molla per tutta la sua area. Anche questa fase non va sottovalutata perché si potrebbe incidere il conduttore esterno del cavo riducendo, in quel punto, la sezione disponibile per il passaggio della corrente di fulmine, con ovvie conseguenze. La situazione è ancora più pericolosa per i cavi coassiali con conduttore esterno a trecciola perché è facile tagliare parte dei fili riducendo irrimediabilmente la consistenza del conduttore. Quindi occorre assicurarsi che la superficie sul cavo sia uniforme (non devono essere presenti deformazioni) e perfettamente pulita per poter ottenere il massimo di appoggio, condizione indispensabile per ottenere una resistenza di contatto molto bassa affinché la corrente di fulmine possa venire convogliata senza ostacoli attraverso il conduttore di massa verso i dispersori. Al momento di posizionare la molla di contatto sul cavo occorre controllare che la molla non presenti deformazioni che ridurrebbero al minimo la possibilità di appoggiarsi, per tutta la superficie, sul cavo. Sui cavi corrugati occorre verificare che le corrugazioni della molla si adattino perfettamente a quelle del cavo per garantire il massimo di funzionalità del dispositivo. Assicurasi inoltre che la guaina in EPDM scorra regolarmente su quella esterna del cavo realizzando una chiusura ermetica per proteggere la parte in cui è collocata la molla. Infine stringere a fondo le ganasce esterne per realizzare la forza necessaria per mantenere in compressione la molla sul cavo nel tempo, mantenendo inalterato il livello di efficienza del kit di messa a terra. 10

11 Il montaggio è molto più semplice per i kit monolitici perché in questo caso, una volta asportata la porzione di guaina come previsto dalle istruzioni, è sufficiente aprire la fascia metallica (alla quale sono solidali tutte le parti componenti il dispositivo) della quantità necessaria per poterla calzare sul cavo perché il contatto interno essendo trasversale alle corrugazioni assicurerà sempre comunque il contatto su di esse. Verso il traliccio La connessione a massa del kit di messa a terra, fatta direttamente sulle parti meccaniche del traliccio o sulla barra che raccoglie tutte le connessioni di massa esistenti sull'impianto, non presenta particolari difficoltà. E importante posizionare il conduttore di massa in modo lineare sia che la connessione sia diritta o che sia necessario effettuare una curva anche molto pronunciata. La presenza di pieghe o torsioni del conduttore causano sollecitazioni meccaniche con un conseguente indebolimento, in quel punto, del conduttore già ampiamente sollecitato dal passaggio della corrente di fulmine, sia termicamente (rapido surriscaldamento) che come sforzi elettrodinamici. Per ottimizzare la connessione sono disponibili versioni con il conduttore diritto (ortogonale all'asse della molla di contatto), a 90 (parallelo all' asse) ed a 45. E' cosi possibile scegliere la soluzione più adatta per poter posizionare il conduttore di massa al meglio in funzione della situazione esistente in impianto come numero di cavi presenti in prossimità del cavo da proteggere, densità dei cavi, distanza tra il cavo ed il punto di massa previsto per collegare il capocorda, ecc. Nel fissare il capocorda occorre controllare che la parte di appoggio sul metallo sia pulita senza la presenza di ruggine ed ossidazioni che riducendo la bontà del contatto elettrico renderebbero inefficiente il dispositivo. Eventualmente intervenire meccanicamente quindi bloccare a fondo la vite da 8 mm in acciaio inossidabile. 11

12 Specifiche tecniche Struttura compatta Installazione veloce Testati alle scariche atmosferiche. (Test di fulminazione per verifica di conformità alle norme IEC presso CESI) Bassa resistenza di contatto (inferiore ad 1 mohm) Stagni all acqua secondo IP67 (test CESI) Resistenti alla corrosione Resistenza agli agenti ambientali (IEC ) Materiali Ganasce/fascia metallica: Acciaio AISI 304 Guarnizione: Gomma EPDM Contatto: Rame stagnato Cavo di massa: Trecciola di rame con sezione di 16 mm² (altre sezioni su specifica richiesta del cliente) isolato con PVC nero CEI Certificati CESI C O D I C E T I P O V E R S I O N E P E R C A V I A Test di fulminazione Versione monolitica AT-A3/ Test di fulminazione Commscope AT-A3/ Test di fulminazione Corrugati AT-A3/ Test di fulminazione Corrugati AT-A3/ Test di fulminazione Corrugati A0/ Grado di protezione IP66 / IP67 A0/ Grado di protezione IP66 / IP67 A0/ Grado di protezione IP66 / IP67 A2/ Test di vibrazione 12

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