Cs.Kádár Péter - XXI. századi Diszkónika, 129. Szorul a földhurok

Aki valaha is foglalkozott hangtechnikával, biztosan találkozott azzal a rettenettel, ami a legvadabb kínzásoknál is borzalmasabb. Ez a jelenség a földhurok. Noha a magyarázata csak alapfokú fizikai ismereteket tételez föl, a megszüntetése gyakorta roppant nehéz, máskor viszont lehetetlen.

Elsőként azt kell tisztázni, mi is a föld. A Föld egy égitest, a föld a Föld nevű égitest földje. Hű… érzed azért…? Magyarán: a talajról van szó. Ennek a talajnak az a tulajdonsága, hogy ha nedves, akkor jól vezeti az elektromos áramot. Nem annyira jól, mint a réz- vagy ezüst vezeték, de sokkal jobban, mint az emberi test. Kisebb ugyanis az ellenállása. Márpedig az áram is arra „szeret” menni, amerre kevesebb az akadály. Ha tehát az a célunk, hogy egy készülék meghibásodása esetén ne vágjon agyon téged az áram, akkor célszerű a készülék olyan részeit, amelyekre hiba esetén veszélyes feszültség kerülhet, összekötni a talajjal. Pontosabban, a talajnak olyan mélyen levő részével, ami biztosan mindig nedves. Az ilyen összeköttetést hívják védőföldelésnek, védőföldnek.

A védőföldet úgy csinálják, hogy egy nagyobb méretű fémlemezhez, fémhálóhoz vagy fém csőhöz – a földszondához – vezetéket hegesztenek, és a szondát beássák-befúrják a talaj felszíne alá néhány méterrel.

De mi van akkor, ha a talaj nem hajlandó nedvesedni, pl. a sivatagban? Nos, ott töltött rudakat használnak, amelyeknek a töltése vízmegkötő – higroszkópos – tulajdonságú. Ezek az anyagok a levegőből „szedik ki” a vizet, majd levezetik a lét a földbe.

Magyarországon sok helyen úgynevezett nullázott föld van, ami azt jelenti, hogy a földelést valahol összekötik a 230 voltos hálózat nulla vezetékével. Hogy melyik a nulla vezeték, azt legkönnyebben fázisceruzával nézheted meg. Ha az általában csavarhúzó kialakítású ceruzát bedugod a hálózati konnektor egyik lyukába, és megérinted a ceruza fémes végét, akkor a benne levő lámpának nem szabad világítania. Ellenőrzésképpen csináld ezt meg a másik lyukban is! Ha világít, akkor azt a lyukat hívják fázisnak.

A fázisvezetéken tehát bemegy a hálózati áram a készülékbe, a nullán kijön, a védőföldelésen pedig csak akkor folyik áram, ha oda is feszültség kerül, ahol nem kéne lennie.

Nyilván tudod, hogy hazánkban a konnektorban a földelés helye a két pöcök.

sk02

Miként az az alábbi videón is látható, a földvezeték szigetelésének színe zöld-sárga.



Az elektronikus berendezések – pl. a mikrofon és a keverőpult – között nemcsak a hálózati, hanem egy másik áram is folyik: ez a hasznos hangfrekvenciás jel. A két eszközt összekötő kábelben – aszimmetrikus jelvezetés esetén – az egyik vezetéken megy odafelé a jel, a másikon a két készülék földjét köti össze – ez a visszavezetés.

sk03

A narancssárgával jelzett út tehát körbe ér: hurok alakult ki. Ha a mikrofon és a keverőasztal földpontja között potenciálkülönbség, feszültség van, akkor e hurokban áram fog folyni. Ez az áram úgy viselkedik, mint a jel, tehát hallható zavarként, búgásként vagy ciripelésként. A hurok úgy tekinthető, mint egy egyetlen menetből álló tekercs, ami részben induktív, részben sugárzásos módon szedi össze azt a zavart, amit a hálózat vagy valamilyen nagyobb teljesítményű villamos gép (transzformátor, motor) sugároz, szór ki magából. Mivel a hálózat váltóáramú, ezért az 50 Hz-es (az USA-ban 60 Hz-es) váltakozó feszültség brummogása biztosan jelentkezni fog. A földhurok ellenállása nagyon kicsi, gyakran 1 ohm alatti, ezért már nagyon kicsi búgást is összeszed.

Az elektromos hálózat váltóárama nem szinusz jel, hanem nagyon torz szinusz, tehát a spektrumképe rengeteg összetevőt tartalmaz.

sk04

Brumm nemcsak földhurokban keletkezhet.

A legtöbb elektroncső ugyanis váltóáramú fűtést kap, és bár a katód hőtehetetlensége nagy, a fűtőszál hőmérsékletének ingadozása a katód elektronkibocsátását is kismértékben periodikussá teheti, mégpedig a brumm alapfrekvenciájának duplájával. Brummot csinál a fűtőszál és a katód között szivárgó áram, továbbá a fűtőszál körüli váltakozó elektromágneses tér és a környező vezetők, egyéb fém alkatrészek elektromágneses kölcsönhatása. Ez a mágneses tér modulálja a csőben folyó elektronáramot, amely szintén brummot okoz. A cső egyes elektródái között (különösen a rács és az anód között) létrejövő elektromos tér viszont a szórt kapacitásokon keresztül visz be brummot a csőbe. Noha az elektródák közötti kapacitás kicsi – a modern csövekben 0,015 pF alatt van –, így kisfrekvencián nem jelentkezik a brumm, ám a hálózati áram már említett, jelentős torzítása miatt a felharmonikusok bizony bezavarnak, s az eredmény zümmögés lesz.

A csöves mikrofonokat a csőbrumm csökkentése érdekében vagy egyenáramról fűtik, vagy olyan áramkörök segítségével, amelyek a földhöz képest szimmetrikussá teszik a fűtést.

A brummnál is rondább a fényszabályzó (dimmer) keltette zavar. Ennek az az oka, hogy a fényszabályzók egy része úgy változtatja a lámpák világításának fényerősségét, hogy a szinusz jel egy részét „eltünteti”. Ezt hívják fázishasításnak. Ha a szabályzó rosszul van beállítva, sugároz, mint állat.

sk05

Ha jól állították be, akkor is, amit az alábbi ábra parányi maszatkái bizonyítanak.

sk06

A gagyibb energiatakarékos fénycsövek vagy led lámpák hasonló hangú zavart keltenek.

A hálózatban történő be-ki kapcsolások mindig szikrákat, tüskéket termelnek, amelyek galvanikusan, kapacitív csatolással és sugárzással is terjednek. Rendkívül széles sávú zavarokról van szó. Olyannyira, hogy pl. a (néhai) Magyar Rádióba olyan lifteket szereltek be, amelyek ugyan lassúak voltak, de a felvonó indítása és a megállítása általában nem verte szét a stúdiókban folyó munkát. Nagyon kényes felvételek készítésekor még ezeket a lifteket is üzemen kívül kellett helyezni, vagy olyankor dolgozni, amikor senki nem használta őket.

A szikrák periodikusan is létrejöhetnek, pl. villanymotorok által.

sk07

A mobiltelefonálásra, vezeték nélküli számítógépes összeköttetésre – a wifire –, és a műsorszórásra használatos adóberendezések is okozhatnak zavart.

Vegyük hát sorra őket!

mobiltelefon:

wifi:

műsorszóró rádió:

Ezekre a zavarokra a szalagmikrofonok, a mozgótekercses dinamikus mikrofonok és az egytekercses hangszedők a legérzékenyebbek. A mikrofongyártók ugyan hencegnek, hogy a mikrofonjaikban különleges technológiákat alkalmaznak a zavarérzékenység kiküszöbölésére, de ezek többnyire csupán ilyen-olyan szűrők beépítését jelentik, amelyek persze a mikrofonok egyéb paramétereit is rontják.

Valójában akkor lehet legjobban védekezni a zajok egy része és a zavarok ellen, ha azok keletkezését gátoljuk meg.

A földhurkot például gyakran meg lehet szüntetni, ha szerencsénk van. Amit szigorúan tilos – és most legszívesebben üvöltenék–, az a készülékek védőföldjének a kikötése vagy elvágása. Inkább berregjen az egész világ, mintsem meghalj vagy megöljél másokat!

sk08