Zona industriale di Paidong Qiligang, città di Yueqing, provincia di Zhejiang, Cina.
I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono componenti utilizzati nei sistemi di alimentazione e dati per proteggere l'hardware. Sono interessati nei circuiti a bassa potenza. Tuttavia, il funzionamento di questi sistemi serve a prevenire la distruzione o l'interruzione a causa di sovratensioni transitorie.
Gli SPD rimuovono i picchi o gli impulsi elettrici agendo come un percorso a bassa resistenza. Pertanto, trasformando le tensioni transitorie in correnti e reindirizzandole lungo il terreno. Questo viene fatto per ridurre l'attacco della linea di trasmissione. Questo dispositivo è collegato in parallelo ai circuiti di alimentazione dei carichi che dovrebbe proteggere. Questo è il metodo di protezione a tensione sbilanciata più diffuso ed efficace.
Le sovratensioni transitorie sono indotte dall'operazione di commutazione dei carichi elettrici in un edificio, nonché dall'accoppiamento magnetico e induttivo causato dalla formazione di campi magnetici quando fluiscono grandi correnti. Anche l'elettricità statica e i temporali possono causare sovratensioni. Poiché il fulmine è una fonte significativa di interferenza elettromagnetica nei sistemi elettrici.
Esistono due tipi di fulmini:
1.Il percorso del fulmine è direttamente collegato alle linee di trasmissione della struttura elettrica.
2. Elettro – accoppiamento magnetico di energia nei conduttori della rete elettrica causato dall'energia radiante della scarica di tuoni nelle vicinanze.
Il principio di funzionamento dei dispositivi di protezione dalle sovratensioni (SPD) è incentrato sulla protezione dei sistemi elettrici dalle sovratensioni transitorie, note anche come sovratensioni. Il concetto principale è limitare questi picchi di tensione deviando o limitando la corrente di picco. Ecco come funziona:
Varistore di ossido di metallo (MOV): Uno dei componenti più comuni all'interno di un SPD è il varistore a ossido di metallo. Un varistore è un componente elettronico con una resistenza che varia con la tensione applicata, mostrando una caratteristica corrente-tensione non lineare e non ohmica. Quando la tensione è normale, il MOV ha una resistenza molto elevata, consentendo il normale funzionamento dell'impianto elettrico. Tuttavia, durante un evento di surge, la resistenza del MOV diminuisce drasticamente, diventando molto bassa. Questa modifica consente al MOV di "assorbire" la tensione in eccesso e quindi di agire come uno "shunt" deviando la corrente in eccesso lontano dal carico protetto e verso terra in modo sicuro.
Come gli SPD deviano la corrente:
1.Quando si verifica un picco di tensione, l'SPD reagisce rapidamente, creando un percorso a bassa impedenza (bassa resistenza) verso terra.
2.Ciò devia la corrente impulsiva lontano dai carichi critici.
3. Deviando la corrente, l'SPD riduce anche la tensione risultante sperimentata dalle apparecchiature collegate a un livello più sicuro.
Altri componenti degli SPD:
Gli SPD possono anche utilizzare tubi a scarica di gas (GDT), diodi a valanga al silicio (SAD) o diodi soppressori di tensione transitoria (TVS), a seconda dei requisiti specifici di progettazione e protezione.
Risultato dell'azione SPD:
Funzionando in questo modo, gli SPD proteggono i dispositivi elettronici sensibili dai picchi di tensione causati da fulmini, sbalzi di tensione e altri tipi di disturbi elettrici.
L'obiettivo è evitare che questi transitori causino danni o problemi operativi, prolungando la durata dell'apparecchiatura e garantendone la funzionalità.
Selezione dell'SPD:
La scelta corretta di un SPD si basa su diversi fattori, tra cui la posizione all'interno dell'impianto elettrico, i tipi di sovratensioni previste e la vulnerabilità delle apparecchiature collegate.
I criteri di selezione riguardano, tra gli altri parametri, la tensione operativa continua massima (MCOV), la corrente di scarica nominale (In) e il valore di protezione della tensione (VPR).
1.SPD tipo 1
Gli SPD di Tipo 1 vengono installati all'ingresso di servizio dell'impianto elettrico di un edificio. La loro funzione principale è quella di proteggere da sovratensioni di grandi dimensioni, tipicamente originate da fonti esterne, come i fulmini diretti. Sono la prima linea di difesa e possono dissipare gli impatti ad alta energia. In termini di installazione, gli SPD di Tipo 1 sono montati sul lato linea del pannello di ingresso del servizio principale, tra il palo della luce e il punto in cui il servizio elettrico entra nell'edificio.
2.SPD tipo 2
Gli SPD di Tipo 2 vengono utilizzati nel quadro di distribuzione principale (o nei quadri di distribuzione secondaria) e sono progettati per gestire le sovratensioni che hanno origine dall'interno dell'edificio, come quelle causate dall'accensione e dallo spegnimento di apparecchiature di grandi dimensioni. Questi SPD forniscono protezione ai circuiti e ai dispositivi a valle e sono particolarmente importanti per la salvaguardia delle apparecchiature elettroniche sensibili. Gestiscono le sovratensioni che gli SPD di tipo 1 potrebbero non deviare completamente, catturando sovratensioni più piccole e ripetitive che potrebbero altrimenti degradare o danneggiare i dispositivi collegati nel tempo.
3.SPD tipo 3
Gli SPD di tipo 3 vengono installati nel punto di utilizzo, vicino ai dispositivi di utilizzo finale che devono proteggere, come computer, televisori o altri apparecchi elettronici. Sono generalmente utilizzati insieme agli SPD di tipo 2 per una strategia di protezione più completa. Sono progettati per sopprimere l'energia di sovratensione rimanente dopo il funzionamento degli SPD di tipo 2, affrontando quindi le sovratensioni che si infiltrano nei singoli componenti dell'apparecchiatura.
4. SPD combinati di tipo 1+2
Alcuni SPD combinano le caratteristiche dei dispositivi di Tipo 1 e di Tipo 2. Questi SPD di Tipo 1+2 possono proteggere tutti gli impianti elettrici dai fulmini scaricando la corrente e sono adatti per luoghi con un'alta densità di fulmini.
1. Ampio flusso di protezione: Gli SPD sono progettati per gestire grandi picchi di corrente, deviandoli in modo efficiente per prevenire danni all'impianto elettrico e ai dispositivi collegati.
2. Pressione residua estremamente bassa:La tensione residua, o tensione passante, dopo l'intervento dell'SPD viene mantenuta la più bassa possibile. Questa è la tensione che l'apparecchiatura subirà effettivamente durante un evento di sovratensione e mantenerla bassa è essenziale per la protezione.
3. Tempi di risposta rapidi: Gli SPD agiscono rapidamente per combattere le sovratensioni, spesso entro nanosecondi, il che è fondamentale per salvaguardare le apparecchiature dalla rapida insorgenza di picchi di tensione.
4. Tecnologia di estinzione dell'arco: I moderni SPD utilizzano tecnologie avanzate di estinzione dell'arco per prevenire eventuali rischi di incendio che potrebbero potenzialmente derivare da eventi di sovratensione.
5. Circuito di protezione del controllo della temperatura: Un circuito integrato che monitora la temperatura previene il surriscaldamento dei componenti dell'SPD, garantendo stabilità e prevenendo instabilità termica o danni.
6. Protezione termica incorporata: Gli SPD sono spesso dotati di fusibili termici o meccanismi simili per disconnettere l'SPD dal circuito in caso di surriscaldamento, fornendo un ulteriore livello di sicurezza.
7. Tensione operativa continua massima (MCOV): La tensione più alta che un SPD può sopportare su base continua senza degrado o guasti indica la capacità dell'SPD di gestire le normali fluttuazioni di tensione.
8. Grado di protezione dalla tensione (VPR): Questa valutazione indica la tensione massima che verrà fornita alle apparecchiature collegate durante un evento di sovratensione dopo che l'SPD ha funzionato.
Il campo dei "Dispositivi di protezione contro le sovratensioni" comprende un ampio spettro di tipi e applicazioni su misura per le diverse esigenze, dalla scala domestica a quella industriale. La scelta del giusto SPD richiede una comprensione completa della tecnologia sottostante, delle sue applicazioni e la garanzia della conformità agli standard di settore.
Questi dispositivi sono utili per prevenire la perdita o il ferimento di apparecchiature delicate, ma sono anche necessari per la sicurezza. La protezione contro le sovratensioni è necessaria per qualsiasi edificio commerciale, industriale o pubblico dotato di linee aeree, il che suggerisce che la stragrande maggioranza degli edifici lo costringerebbe. Inoltre, vorremmo dispositivi di protezione dalle sovratensioni come la loro misura quadrata tipo di problemi elettrici come fulmini, interruzioni di corrente, malfunzionamenti della rete.
Quando si tratta di proteggere una rete elettrica, non esiste una strategia valida per tutti. Ogni configurazione richiede un esame dettagliato dei suoi meccanismi di "cause e prevenzione delle sovratensioni" e una comprensione approfondita di come il dibattito "Prese multiple e protettori di sovratensione" si applica alla loro situazione specifica.
Grazie alla conoscenza dei vari tipi di SPD, delle loro applicazioni e delle pratiche di manutenzione attenta, è possibile aumentare significativamente la resilienza della propria infrastruttura elettrica contro sovratensioni elettriche imprevedibili e dannose.
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