Un dispositivo di protezione da sovratensione, noto anche come dispositivo di protezione da sovratensione o SPD, è progettato per salvaguardare i componenti elettrici dai picchi di tensione che potrebbero verificarsi nel circuito elettrico.

Ogni volta che si produce un improvviso aumento di corrente o tensione nel circuito elettrico o nel circuito di comunicazione come conseguenza di un'interferenza esterna, il dispositivo di protezione da sovratensione può condurre e deviare in un periodo di tempo molto breve, impedendo alla sovratensione di danneggiare altri dispositivi nel circuito .

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) rappresentano un metodo conveniente per prevenire interruzioni e migliorare l'affidabilità del sistema.

Vengono generalmente installati nei quadri di distribuzione e svolgono un ruolo importante nel garantire il funzionamento regolare e ininterrotto dei dispositivi elettronici in un'ampia gamma di applicazioni limitando le sovratensioni transitorie.

Un SPD funziona deviando la tensione in eccesso derivante da sovratensioni transitorie lontano dall'apparecchiatura protetta.Solitamente è costituito da varistori a ossido di metallo (MOV) o tubi a scarica di gas che assorbono la tensione in eccesso e la reindirizzano a terra, proteggendo così i dispositivi collegati.

Le sovratensioni possono verificarsi a causa di una serie di motivi, tra cui fulmini, commutazione della rete elettrica, cablaggio difettoso e funzionamento di apparecchiature elettriche ad alta potenza.Possono essere causati anche da eventi che accadono all'interno di un edificio, come l'avviamento di motori o l'accensione/spegnimento di grandi elettrodomestici.

L'installazione di un SPD può offrire numerosi vantaggi, tra cui:

Protezione di apparecchiature elettroniche sensibili da dannosi sbalzi di tensione.

Prevenzione della perdita o della corruzione dei dati nei sistemi informatici.

Allungamento della vita degli elettrodomestici e delle apparecchiature proteggendoli dai disturbi elettrici.

Riduzione del rischio di incendi elettrici causati da sbalzi di tensione.

Tranquillità sapendo che la tua preziosa attrezzatura è salvaguardata.

La durata di un SPD può variare a seconda di fattori quali la sua qualità, la gravità delle sovratensioni che incontra e le pratiche di manutenzione.Generalmente gli SPD hanno una durata che varia dai 5 ai 10 anni.Tuttavia, si consiglia di ispezionare e testare regolarmente gli SPD e di sostituirli secondo necessità per garantire una protezione ottimale.

La necessità di SPD può variare a seconda di fattori quali la posizione geografica, le normative locali e la sensibilità delle apparecchiature elettroniche collegate.Si consiglia di consultare un elettricista o un ingegnere elettrico qualificato per valutare le vostre esigenze specifiche e determinare se è necessario un SPD per il vostro impianto elettrico.

Alcuni comuni componenti di protezione contro le sovratensioni utilizzati nella produzione di SPD sono varistori a ossido di metallo (MOV), diodi a valanga (ABD, precedentemente noti come diodi a valanga al silicio o SAD) e tubi a scarica di gas (GDT).I MOV sono la tecnologia più comunemente utilizzata per la protezione dei circuiti di alimentazione CA.La corrente nominale di un MOV è correlata all'area della sezione trasversale e alla sua composizione.In generale, maggiore è l'area della sezione trasversale, maggiore è la corrente di picco nominale del dispositivo.I MOV generalmente hanno una geometria rotonda o rettangolare, ma sono disponibili in una vasta gamma di dimensioni standard che vanno da 7 mm (0,28 pollici) a 80 mm (3,15 pollici).I valori nominali della corrente di sovratensione di questi componenti di protezione da sovratensione variano ampiamente e dipendono dal produttore.Come discusso in precedenza in questo paragrafo, collegando i MOV in un array in parallelo, è possibile calcolare un valore di corrente di picco semplicemente sommando insieme i valori di corrente di picco dei singoli MOV per ottenere il valore di corrente di picco dell'array.In tal modo, si dovrebbe prendere in considerazione il coordinamento delle operazioni.

Esistono molte ipotesi su quale componente, quale topologia e l'implementazione di una tecnologia specifica producano il miglior SPD per deviare la corrente di picco.Invece di presentare tutte le opzioni, è meglio che la discussione sulla corrente di picco, sulla corrente di scarica nominale o sulle capacità della corrente di picco ruoti attorno ai dati dei test delle prestazioni.Indipendentemente dai componenti utilizzati nel progetto o dalla specifica struttura meccanica utilizzata, ciò che conta è che l'SPD abbia un valore di corrente di picco o un valore di corrente di scarica nominale adatto all'applicazione.

L'attuale edizione dei regolamenti sul cablaggio IET, BS 7671:2018, afferma che, a meno che non venga effettuata una valutazione del rischio, la protezione contro la sovratensione transitoria deve essere fornita laddove la conseguenza causata dalla sovratensione potrebbe:

Risultare in gravi lesioni o perdita di vite umane;O

Conseguente interruzione dei servizi pubblici e/o danneggiamento del patrimonio culturale;O

Comportare l'interruzione dell'attività commerciale o industriale;O

Colpisce un gran numero di individui co-localizzati.

Il presente regolamento si applica a tutte le tipologie di locali che comprendono quelli domestici, commerciali e industriali.

Sebbene i regolamenti sul cablaggio IET non siano retroattivi, laddove si lavori su un circuito esistente all'interno di un'installazione che è stata progettata e installata secondo un'edizione precedente dei regolamenti sul cablaggio IET, è necessario garantire che il circuito modificato sia conforme alla versione più recente edizione, ciò sarà vantaggioso solo se vengono installati SPD per proteggere l'intera installazione.

La decisione se acquistare gli SPD è nelle mani del cliente, ma gli dovrebbero essere fornite informazioni sufficienti per prendere una decisione informata se desidera omettere gli SPD.Una decisione dovrebbe essere presa sulla base dei fattori di rischio per la sicurezza e in seguito a una valutazione dei costi degli SPD, che possono costare anche poche centinaia di sterline, rispetto al costo dell'impianto elettrico e delle apparecchiature ad esso collegate come computer, televisori e attrezzature necessarie, ad esempio, rilevamento del fumo e controlli della caldaia.

La protezione contro le sovratensioni potrebbe essere installata in un'unità di consumo esistente se fosse disponibile lo spazio fisico appropriato o, se non fosse disponibile spazio sufficiente, potrebbe essere installata in un involucro esterno adiacente all'unità di consumo esistente.

Vale anche la pena verificare con la propria compagnia assicurativa poiché alcune polizze potrebbero stabilire che l'attrezzatura deve essere coperta da un SPD altrimenti non verranno rimborsati in caso di sinistro.

La classificazione del dispositivo di protezione da sovratensione (comunemente noto come protezione contro i fulmini) viene valutata secondo la teoria della suddivisione della protezione contro i fulmini IEC 61643-31 e EN 50539-11, che viene installata alla giunzione della partizione.I requisiti tecnici e le funzioni differiscono.Il dispositivo di protezione contro i fulmini di primo stadio è installato tra la zona 0-1, alta per i requisiti di flusso, il requisito minimo di IEC 61643-31 e EN 50539-11 è Itotale (10/350) 12,5 ka, e il secondo e terzo i livelli sono installati tra le zone 1-2 e 2-3, principalmente per sopprimere la sovratensione.

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) sono essenziali per proteggere le apparecchiature elettroniche dagli effetti dannosi delle sovratensioni transitorie che possono causare danni, tempi di inattività del sistema e perdita di dati.

In molti casi, il costo della sostituzione o della riparazione delle apparecchiature può essere significativo, in particolare in applicazioni mission-critical come ospedali, data center e impianti industriali.

Gli interruttori automatici e i fusibili non sono progettati per gestire questi eventi ad alta energia, rendendo necessaria un'ulteriore protezione dalle sovratensioni.

Mentre gli SPD sono specificamente progettati per deviare le sovratensioni transitorie lontano dall'apparecchiatura, proteggendola da danni e prolungandone la durata.

In conclusione, gli SPD sono essenziali nel moderno ambiente tecnologico.

Principio di funzionamento dell'SPD

Il principio di base degli SPD è che forniscono un percorso a bassa impedenza verso terra per la tensione in eccesso.Quando si verificano picchi o sovratensioni, gli SPD funzionano deviando la tensione e la corrente in eccesso verso terra.

In questo modo, l'entità della tensione in ingresso viene ridotta a un livello sicuro che non danneggi il dispositivo collegato.

Per funzionare, un dispositivo di protezione da sovratensione deve contenere almeno un componente non lineare (un varistore o spinterometro), che in condizioni diverse transita tra uno stato di alta e bassa impedenza.

La loro funzione è deviare la corrente di scarica o impulsiva e limitare la sovratensione nelle apparecchiature a valle.

I dispositivi di protezione da sovratensione funzionano nelle tre situazioni elencate di seguito.

A. Condizione normale (assenza di picchi)

In assenza di condizioni di sovratensione, l'SPD non ha alcun impatto sul sistema e agisce come un circuito aperto, rimanendo in uno stato di alta impedenza.

B. Durante i picchi di tensione

In caso di picchi e sovratensioni, l'SPD passa allo stato di conduzione e la sua impedenza diminuisce.In questo modo proteggerà l'impianto deviando la corrente impulsiva verso terra.

C. Ritorno al funzionamento normale

Dopo che la sovratensione è stata scaricata, l'SPD è tornato al suo normale stato di alta impedenza.

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) sono componenti essenziali delle reti elettriche.Tuttavia, la scelta di un SPD adatto al proprio sistema potrebbe essere una questione difficile.

Massima tensione operativa continua (UC)

La tensione nominale dell'SPD deve essere compatibile con la tensione del sistema elettrico per offrire una protezione adeguata al sistema.Una tensione nominale inferiore danneggerà il dispositivo, mentre una tensione nominale superiore non devierà correttamente i transitori.

Tempo di risposta

Viene descritto come il tempo in cui l'SPD reagisce ai transitori.Più rapida è la risposta dell'SPD, migliore è la protezione dell'SPD.Di solito, gli SPD basati su diodo Zener hanno la risposta più rapida.I tipi riempiti di gas hanno un tempo di risposta relativamente lento mentre i fusibili e i tipi MOV hanno il tempo di risposta più lento.

Corrente di scarica nominale (In)

L'SPD deve essere testato con una forma d'onda di 8/20μs e il valore tipico per l'SPD residenziale in miniatura è 20kA.

Corrente massima di scarica impulsiva (Iimp)

Il dispositivo deve essere in grado di gestire la massima sovracorrente prevista sulla rete di distribuzione per garantire che non si guasti durante un evento transitorio e il dispositivo deve essere testato con forma d'onda 10/350μs.

Tensione di serraggio

Questa è la tensione di soglia e al di sopra di questo livello di tensione, l'SPD inizia a bloccare qualsiasi transitorio di tensione rilevato nella linea di alimentazione.

Produttore e Certificazioni

È fondamentale selezionare un SPD di un noto produttore che dispone della certificazione di un centro di prova imparziale, come UL o IEC.La certificazione garantisce che il prodotto è stato esaminato e soddisfa tutti i requisiti di prestazione e sicurezza.

Comprendere queste linee guida per il dimensionamento ti consentirà di selezionare il miglior dispositivo di protezione da sovratensione per le tue esigenze e garantire una protezione efficace dalle sovratensioni.

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) sono progettati per fornire una protezione affidabile contro le sovratensioni transitorie, ma alcuni fattori possono portare al loro guasto.Di seguito sono elencate alcune delle ragioni alla base del fallimento degli SPD:

1.Sbalzi di tensione eccessivi

Una delle cause principali di guasto dell'SPD è la sovratensione, che può verificarsi a causa di fulmini, sbalzi di tensione o altri disturbi elettrici.Assicurarsi di installare il giusto tipo di SPD dopo aver effettuato calcoli di progettazione adeguati in base alla posizione.

2.Fattore di invecchiamento

A causa delle condizioni ambientali, tra cui temperatura e umidità, gli SPD hanno una durata di conservazione limitata e potrebbero deteriorarsi nel tempo.Inoltre, gli SPD possono essere danneggiati da frequenti picchi di tensione.

3.Problemi di configurazione

Configurato in modo errato, come quando un SPD configurato a stella è collegato a un carico collegato tramite un triangolo.Ciò potrebbe esporre l'SPD a tensioni maggiori, che potrebbero causare un guasto dell'SPD.

4.Guasto del componente

Gli SPD contengono diversi componenti, come varistori a ossido di metallo (MOV), che possono guastarsi a causa di difetti di fabbricazione o fattori ambientali.

5. Messa a terra non corretta

Affinché un SPD funzioni correttamente, è necessaria la messa a terra.Un SPD può non funzionare correttamente o diventare un problema per la sicurezza se non è collegato a terra in modo corretto.