L'uomo moderno, cercando di stare al passo con i tempi, satura la sua casa di elettrodomestici per vari scopi. Ma non tutti i proprietari di abitazione pensano che in caso di una tensione impulsiva anche a brevissimo termine nella rete molte volte superiore a quella nominale, l'intera costosa flotta elettrica ed elettronica potrebbe guastarsi. Sorprendentemente, l'impatto della sovratensione sulle utenze elettriche è dannoso in quanto le apparecchiature interessate, di norma, diventano inadatte alla riparazione. Questa forza maggiore, anche se non frequente, ma garantita, può essere il risultato di sovratensioni nelle reti causate da temporali, sovrapposizione di fasi di emergenza o processi di commutazione. I cosiddetti dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono progettati per proteggere le apparecchiature elettriche. Il principio del funzionamento dell'SPD, le classi e la differenza tra loro sono discussi di seguito.
Classificazione SPD
I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono un concetto ampio e generalizzato. Questa categoria di dispositivi comprende dispositivi che possono essere suddivisi in classi:
- io classe. Sono destinati alla protezione contro l'influenza diretta di una scarica di fulmini. Questi dispositivi devono essere dotati di dispositivi di distribuzione degli ingressi (ASU) degli edifici amministrativi e industriali e dei condomini residenziali.
- II classe. Forniscono protezione delle reti di distribuzione elettrica dalle sovratensioni causate dai processi di commutazione, oltre a svolgere le funzioni del secondo stadio di protezione dagli effetti di un fulmine. Montato e collegato alla rete nei quadri.
- III classe. Sono utilizzati per proteggere le apparecchiature dalle sovratensioni causate da sovratensioni residue e dalla distribuzione asimmetrica della tensione tra la fase e il filo neutro. I dispositivi di questa classe funzionano anche nella modalità dei filtri del rumore ad alta frequenza. I più rilevanti per le condizioni di una casa o di un appartamento privato, sono collegati e installati direttamente presso i consumatori. Particolarmente popolari sono i dispositivi prodotti come moduli dotati di un supporto a sgancio rapido per l'installazione o hanno una configurazione di prese elettriche o spine di alimentazione.
Tipi di dispositivi
Tutti i dispositivi che forniscono protezione contro le sovratensioni sono divisi in due tipi, che differiscono per design e principio di funzionamento. Considera come funzionano gli SPD di diversi tipi.
Valvola e spinterometro. Il principio di funzionamento degli scaricatori si basa sull'uso dell'effetto degli spinterometri. Il design degli scaricatori prevede un traferro nel ponticello che collega le fasi della linea elettrica con l'anello di terra. Al valore di tensione nominale, il circuito nel ponticello è interrotto. In caso di scarica di un fulmine, di conseguenza, si verifica un'interruzione del traferro nella linea di trasmissione di potenza, il circuito tra la fase e la terra si chiude, l'impulso di alta tensione va direttamente a terra. Il design dello scaricatore della valvola in un circuito con uno spinterometro prevede un resistore su cui viene spento l'impulso ad alta tensione. Gli scaricatori nella maggior parte dei casi vengono utilizzati nelle reti ad alta tensione.
Scaricatori di sovratensione (SPD). Questi dispositivi hanno sostituito gli antiquati e ingombranti scaricatori. Per capire come funziona il limitatore, è necessario ricordare le proprietà dei resistori non lineari, costruiti sull'uso delle loro caratteristiche corrente-tensione. I varistori sono usati come resistori non lineari negli SPD. Per le persone che non hanno esperienza nelle complessità dell'ingegneria elettrica, alcune informazioni su in cosa consiste e come funziona. Il materiale principale per la produzione di varistori è l'ossido di zinco. In una miscela con ossidi di altri metalli, viene creato un insieme, costituito da giunzioni p-n, che ha caratteristiche di corrente-tensione. Quando il valore della tensione nella rete corrisponde ai parametri nominali, la corrente nel circuito del varistore è prossima allo zero. Al momento della sovratensione sulle giunzioni p-n, si verifica un forte aumento della corrente, che porta ad una diminuzione della tensione al valore nominale. Dopo la normalizzazione dei parametri di rete, il varistore torna in modalità non conduttiva e non pregiudica il funzionamento del dispositivo.
Le dimensioni compatte degli scaricatori di sovratensione e un'ampia gamma di varietà di questi dispositivi hanno permesso di ampliare notevolmente la portata di questi dispositivi, è diventato possibile utilizzare gli SPD come mezzo di protezione contro le sovratensioni per una casa o un appartamento privato. Tuttavia, i limitatori di sovratensione montati su varistori, nonostante tutti i loro vantaggi rispetto agli scaricatori, presentano uno svantaggio significativo: la limitazione della durata. A causa della protezione termica incorporata, il dispositivo rimane inattivo per un certo tempo dopo il funzionamento, per questo motivo sulla custodia dell'SPD è previsto un dispositivo a sgancio rapido, che consente una rapida sostituzione del modulo.
Puoi saperne di più su cos'è un SPD e qual è il suo scopo dal video:
Come organizzare la protezione?
Prima di procedere con l'installazione e il collegamento dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni, è necessario, altrimenti tutti i lavori sulla disposizione degli SPD perderanno ogni significato. Lo schema classico prevede 3 livelli di protezione. All'ingresso sono installati scaricatori (SPD classe I) che forniscono protezione contro i fulmini. Il prossimo dispositivo di protezione è di classe II, solitamente lo scaricatore di sovratensioni è collegato nel quadro di casa. Il grado della sua protezione dovrebbe garantire la riduzione dell'entità della sovratensione ai parametri di sicurezza per gli elettrodomestici e la rete di illuminazione. Nelle immediate vicinanze di prodotti elettronici sensibili alle fluttuazioni di corrente e tensione, è auspicabile la classe III.