Nel mondo di oggi, alimentato elettricamente, proteggere le apparecchiature sensibili da pericolose sovratensioni non è solo consigliato—è essenziale. I Dispositivi di Protezione da Sovratensione (SPD) sono la prima linea di difesa contro queste sovratensioni transitorie causate da fulmini, manovre di rete o variazioni di carico interne. Tuttavia, non tutti gli SPD sono uguali. Una domanda comune sorge, specialmente con l’aumento di applicazioni CC come energia solare e accumulo a batteria: si può usare in sicurezza un SPD AC su un circuito in corrente continua?
La risposta breve è generalmente no. Anche se possono sembrare simili, SPD AC e CC sono fondamentalmente diversi nella loro progettazione e funzionamento. Usare il tipo errato può portare a protezione inadeguata, guasto del dispositivo e persino condizioni pericolose come incendi.
In sostanza, un SPD è progettato per rilevare sovratensioni transitorie (sovracorrenti) e deviare l’eccesso di corrente in sicurezza a terra, impedendo che raggiunga e danneggi le apparecchiature a valle. Tipicamente utilizzano componenti come i Varistori ad Ossido Metallico (MOV) o i Tubi a Scarica di Gas (GDT), che agiscono come interruttori controllati in tensione – ad alta impedenza durante il funzionamento normale e a bassa impedenza durante un evento di sovratensione.
L’alimentazione in Corrente Alternata (AC), standard per l’elettricità di rete in case e aziende, è caratterizzata dalla sua forma d’onda sinusoidale. Tensione e corrente cambiano continuamente direzione, passando per lo zero volt più volte al secondo (es. 100 o 120 volte al secondo per sistemi 50 Hz o 60 Hz).
Come funzionano gli SPD AC: gli SPD AC sono progettati specificamente per questo ambiente. I punti di passaggio per lo zero della forma d’onda AC aiutano naturalmente a spegnere gli archi elettrici che potrebbero formarsi all’interno dei componenti SPD (come un GDT) dopo che una sovratensione è stata deviata. I MOV utilizzati negli SPD AC sono dimensionati in base alla tensione RMS (valore efficace) del sistema AC.
Applicazioni tipiche: protezione degli ingressi di alimentazione di rete, quadri di distribuzione residenziali e commerciali, e apparecchiature industriali alimentate in AC.
La Corrente Continua (CC) scorre costantemente in un’unica direzione. I livelli di tensione rimangono relativamente stabili, senza punti di passaggio per lo zero come nell’AC. È comune in sistemi come:
Impianti fotovoltaici (FV)
Sistemi di accumulo batterico (BESS)
Infrastrutture di ricarica veicoli elettrici (lato CC)
Sistemi di alimentazione per telecomunicazioni
Circuiti di controllo industriali in CC
La natura costante della CC crea una sfida importante per la protezione da sovratensioni:
Difficoltà di estinzione dell’arco: senza un passaggio per lo zero, un arco che si forma all’interno di un SPD durante un evento di sovratensione potrebbe non spegnersi da solo. La tensione continua può mantenere l’arco, permettendo alla corrente di fluire ininterrottamente attraverso l’SPD.
Progettazione SPD CC: gli SPD CC devono essere progettati specificamente per gestire questo aspetto. Spesso richiedono classificazioni di tensione più alte rispetto agli SPD AC per la stessa tensione nominale di sistema. I GDT possono incorporare caratteristiche speciali di spegnimento dell’arco, o possono essere utilizzati design ibridi che combinano MOV e GDT. I MOV sono classificati in base alla tensione continua (Massima Tensione Continua di Esercizio – MCOV o Uc).
| Caratteristica | SPD CA | SPD CC |
| Tipo di Tensione | Progettato per corrente alternata | Progettato per corrente continua |
| Estinzione dell’Arco | Agevolata dai punti di passaggio per lo zero della forma d’onda CA | Critica; richiede caratteristiche progettuali specifiche |
| Portata dei Componenti | Portata basata su tensione efficace/di picco CA (MCOV) | Portata basata su tensione CC continua (MCOV/Uc) |
| Gestione della Forma d’Onda | Gestisce variazioni sinusoidali | Gestisce sollecitazioni di tensione costante |
| Utilizzo Tipico | Alimentazione di rete, distribuzione CA edilizia | Fotovoltaico, Sistemi a Batteria, Telecomunicazioni CC, Circuiti CC per VE |
| Rischio Modo di Guasto | (Se applicata CC) Rischio di arco persistente, incendio | (Se applicata CA) Scarso malfunzionamento, potenziale guasto |
L’applicazione di un SPD CA a un circuito CC è pericolosa per diverse ragioni chiave:
Mancata Estinzione degli Archi: Questo è il pericolo più critico. Se un’ondata di sovratensione provoca un arco all’interno dello SPD CA (specialmente in uno a base di GDT o durante un guasto MOV), la tensione continua CC può impedire l’estinzione dell’arco.
Surriscaldamento e Rischio d’Incendio: L’arco sostenuto permette un flusso di corrente continuo attraverso il componente SPD. Ciò genera calore significativo, portando a un rapido surriscaldamento, guasto del componente (spesso rottura catastrofica dei MOV), fumo e potenziale innesco di un incendio.
Protezione Inadeguata: Anche se non si guasta immediatamente in modo catastrofico, la tensione di intervento dello SPD CA potrebbe non essere appropriata per il sistema CC, oppure potrebbe degradarsi rapidamente sotto lo stress continuo della CC, lasciando le vostre apparecchiature di valore non protette contro future sovratensioni.
Degradazione dei Componenti: I MOV progettati per lo stress da tensione CA si comportano diversamente sotto un bias CC continuo e potrebbero guastarsi prematuramente.
In breve: utilizzare un SPD CA su un circuito CC crea un serio rischio per la sicurezza e offre una protezione inaffidabile.
Questa evenienza è meno comune e generalmente non raccomandata a meno che lo SPD non sia esplicitamente certificato e classificato dal produttore per l’uso sia in CA che in CC alle specifiche tensioni di sistema. Uno SPD CC potrebbe presentare caratteristiche di intervento o meccanismi di usura diversi quando sottoposto a una forma d’onda CA, con possibile protezione inadeguata o riduzione della durata utile. Attenersi sempre rigorosamente alla scheda tecnica e alle linee guida applicative del produttore.
Selezionare lo SPD corretto è cruciale per un funzionamento efficace e sicuro:
Identificare il Tipo di Sistema: Il circuito è CA o CC? Questa è la prima e più importante distinzione.
Determinare le Tensioni: Annotare la tensione nominale di esercizio (es. 230Vac, 400Vac, 600Vcc, 1000Vcc) e la Massima Tensione Continua di Esercizio (MCOV / Uc) richiesta per lo SPD. La portata MCOV/Uc dello SPD deve essere superiore alla tensione operativa continua del sistema.
Considerare l’Applicazione e la Posizione: È per il quadro generale di entrata (che richiede Tipo 1 o Tipo 2), un quadro secondario (Tipo 2) o un’apparecchiatura specifica (Tipo 3)? È per un’applicazione specifica come il fotovoltaico (che richiede portate CC specifiche e standard come IEC 61643-31 o UL 1449 PV)?
Verificare le Portate di Sovratensione: Esaminare parametri come la Corrente Nominale di Scarica (In), la Corrente Massima di Scarica (Imax) o la Corrente Impulsiva (Iimp per il Tipo 1) per assicurarsi che lo SPD possa gestire i livelli di sovratensione previsti per la sua posizione.
Verificare il Livello di Protezione della Tensione (Up): Questo indica la tensione residua lasciata passare durante una sovratensione. Un Up più basso generalmente significa una protezione migliore, ma deve essere coordinato con la tensione di tenuta dell’apparecchiatura protetta.
Consultare Standard e Schede Tecniche: Assicurarsi sempre che lo SPD soddisfi gli standard di sicurezza rilevanti (ad esempio, serie IEC 61643, UL 1449) e leggere attentamente la scheda tecnica del produttore per portate specifiche e vincoli applicativi.
Scegliere lo SPD corretto non deve essere complicato. In Tongou, offriamo una gamma completa di dispositivi di protezione dalle sovratensioni di alta qualità, progettati e testati per applicazioni specifiche.
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