Monitorovanie tepelných procesov na anténových systémoch rozhlasového vysielača

Jedno z najväčších vysielacích stredísk (obr. 1) s technickými parametrami umožňujúcimi pokryť územie takmer celého sveta je vysielacie stredisko Rimavská Sobota (Slovensko).

Prevádzkovanie takýchto rozhlasových vysielačov s anténovými zariadeniami prináša stále väčšie požiadavky na spoľahlivosť vzhľadom k tomu, že okrem technicko-prevádzkových aspektov si veľkú pozornosť vyžadujú i aspekty ekonomické. Je zrejmé, že rentabilnosť takýchto zariadení je efektívna len vtedy, ak je zariadenie čo najmenej poruchové Z toho dôvodu je pre správnu činnosť vysielačov okrem pravidelnosti obnovy a rekonštrukcie rovnako dôležitá i jeho údržba (údržba samotných anténových systémov aj ich nosičov), pretože pomerne zložité anténové systémy sú veľmi citlivé na zhoršenie prechodových odporov dielčich anténových uzlov, pričom následným zhoršením prechodových odporov klesá emitovaný výkon vysielača a na prechodoch vznikajú prechodové straty. Pre optimálny chod systému sú preto nevyhnutné pravidelné revízne kontroly, ktoré bývajú finančne nákladné aj vzhľadom na výškové práce. Pravidelným využívaním termovíznej diagnostiky sa revízie značne zjednodušia, časovo skrátia, čoho výsledkom je v súčasnosti i nezanedbateľný ekonomický aspekt [1], [2].

Z hľadiska údržby sa odporúča na základe metodiky merania anténových systémov rozhlasových vysielačov ich dvakrát ročne skontrolovať a lokalizované poruchy následne odstrániť. Pri kontrolách je potrebné sa zamerať na pomerne citlivé časti zariadenia, ako je napr. napájací rozvod antény (rozperné krúžky, kapacitné rámčeky, kontakty prepínačov a pod.), údržba vlastnej antény (transformačné členy, rozperné izolátory a pod.), údržba fázovača apod.

Účelom tohto príspevku je podať informáciu o nameraných výsledkoch a niektorých lokalizovaných miestach porúch na anténových systémoch rozhlasového vysielača. Príspevok súvisí s riešeným projektom VEGA Termodiagnostika anténových systémov rozhlasových vysielačov č. 1/0007/09.

Experimentálne merania

Meralo sa v Rozhlasovom vysielacom stredisku Rimavská Sobota za jasného počasia, teploty vzduchu 10 až 28 °C, vlhkosti
vzduchu 60 až 70 % a rýchlosti vetra 2,1 m•s–1. K meraniu bola použitá termovízna kamera typu Therma CAM P 65 s príslušenstvom a zároveň metrologická stanica Kestrel 3500 DT.

Na základe teoretickej analýzy ako i laboratórnych a experimentálnych meraní realizovaných na rozhlasových vysielacích strediskách a spracovanej metodiky merania anténových systémov možno konštatovať: – spoje teplejšie, s vyššou teplotou, než je napájacia linka (podľa veľkosti oteplenia Dt), sú rozdelené do troch základných klasifikačných stupňov, ktorým sú odporúčané opatrenia, pričom platí vzťah (1).

******** (viz .pdf)
kde

∆_t je oteplenie spoja (vypočítané),
t_sp teplota spoja (nameraná),
t_l teplota napájacej linky (nameraná);
– spoje teplejšie (s vyššou teplotou), než je napájacia linka, je na základe uvedených bodov odporúčané klasifikovať podľa hodnoty oteplenia (∆_t) do troch základných klasifikačných stupňov podĺa tab. 1,

kde

∆t je vypočítané oteplenie spoja (vzťah 1);
– jednotlivým klasifikačným stupňom sú zároveň odporúčané opatrenia pre odstránenie lokalizovaných porúch (tab. 2) na základe vypočítanej hodnoty oteplenia ∆_t (vzťah 1).

Vzhľadom k tomu, že vysielače pracujú prevažne pri maximálnej hodnote vysielacieho výkonu, termovíznym systémom sa získa hodnota teploty, ktorú už nie je potrebné prepočítavať na nominálnu hodnotu vysielacieho výkonu.

Merať oteplenie anténových systémov rozhlasových vysielačov sa odporúča na jar a jeseň, pričom je potrebné rešpektovať stupne opatrenia vzhľadom na bezporuchovú prevádzku vysielacích stredísk [1], [3].

Prezentovanie experimentálnych meraní je zamerané iba na niektoré najporuchovejšie miesta anténových systémov rozhlasových vysielačov, či už na zariadeniach v napájacej časti antény (obr. 2 až obr. 5), ale i zariadeniach na samotnej výzbroji antény (obr. 6, obr. 7).

Záver

Teplota meraného predmetu je priamo úmerná teplote na jeho povrchu, ktorá je vyžarovaná v podobe infračerveného žiarenia. Vyžarované infračervené žiarenie merané termovíznym systémom je závislé okrem teploty objektu i na jeho spektrálnej emisivite. Pretože infračervené žiarenie vzniká tiež i v okolitom prostredí, môže sa v meranom objekte odrážať, a tak v značnej miere ovplyvniť presnosť merania. Žiarenie objektu je oslabované atmosférou, je závislé od vzdialenosti meraného objektu, relatívnej vlhkosti, atmosférickej teploty a rýchlosti vetra.
Aby mohla byť termografická diagnostika správne aplikovaná a aby bol splnený cieľ a zámer jej použitia, kladie určité požiadavky nielen na používanú techniku a pracovné postupy, ale aj na kvalitu pracovníkov realizujúcich túto činnosť.

Recenzia: doc. Ing. Ladislav Janoušek, PhD.

Literatúra

[1] ŠIMKO, M. – CHUPÁČ, M.: Termovízia a jej využitie v praxi. EDIS Žilina, 2007.
[2] ŠIMKO, M. – CHUPÁČ, M.: Method of measurement of radio transmitters antenna systems. Przeglad Elektrotechniczny. 12/2010, Warszawa, Poľsko.
[3] PAVLÁSEK, P. – KORENČIAK, D.: Meranie a meracie systémy. Učebné texty ŽU v Žiline, 2004.

This paper deals with thermodiagnostics of the broadcast transmitter‘s antenna systems. On the basis of processed measurement method there are localized the specific areas of failure on complicated broadcast transmitter‘s antenna systems, which are characterized by measured and calculated values of heating with the relevant recommended remedy.

Tab. 1. Klasifikačné stupne podľa hodnoty oteplenia
Tab. 2. Odporúčané stupne

Ján Kučera je zamestnancom spoločnosti Towercom, a. s., Bratislava. Je vedúcim Rádiového vysielacieho strediska Rimavská Sobota v lokalite Uzovská Panica.Vysielacie stredisko pracuje v nepřetržitom režime, ktorý je zaisťovaný jedenástimi zamestnancami. Vysiela sa v pásme krátkych vĺn (HF) štyrmi AM vysielačmi. Signál je možné vysielať z pätnástich antén zo všetkých vysielačov. To umožňuje pokrytie takmer všetkých kontinentov signálom.

Doc. Ing. Milan Šimko PhD., absolvoval štúdium na Elektrotechnickej fakulte Žilinskej univerzity v roku 1983 v odbore technická prevádzka telekomunikácií. Titul kandidát technických vied získal v roku 1991 a habilitoval sa v odbore teoretická elektrotechnika v roku 2007. Od roku 1984 pracuje ako pedagóg na Žilinskej univerzite v Žiline. V priebehu svojho pôsobenia na katedre merania a aplikovanej elektrotechniky sa venoval teórii elektromagnetického poľa, konkrétne šírení elektromagnetických vĺn a ich interakcii s prostredím. V súčasnosti svoju činnosť zameriava v rámci riešenia projektov na oblasť diagnostiky energetických ako i telekomunikačných zariadení.

Doc. Ing. Milan Chupáč PhD., absolvoval štúdium na Elektrotechnickej fakulte Žilinskej univerzity v roku 1983 v odbore technická prevádzka telekomunikácií. Titul PhD. získal v roku 2002 a v roku 2007 sa habilitoval v odbore telekomunikácie. Momentálne pôsobí ako docent na Žilinskej univerzite, katedra merania a aplikovanej elektrotechniky. Svoju odbornú činnosť zameriava hlavne v oblasti termodiagnostiky anténových systémov rozhlasových vysielačov. V súčasnej dobe sa venuje novo otvorenému učebnému odboru autoelektrotechnika.