Hai fatto tutto correttamente.
Il limitatore di sovratensione MOV è omologato per 275 V, dimensionato correttamente per il tuo sistema a 240 V, installato esattamente secondo lo schema elettrico: in parallelo al carico, proprio come mostrano tutte le note applicative. Lo hai persino aggiunto al programma del pannello e lo hai documentato per l'ispettore.
Poi arriva la tempesta. Il fulmine colpisce il tuo ingresso di servizio alle 2:47 del mattino. Quando ricevi la chiamata, la produzione è ferma da tre ore e quel variatore di frequenza $15.000 che hai commissionato il mese scorso? È morto. Schede di circuito bruciate, odore di bruciato, l'intera catastrofe. Ma ecco la cosa che non ha senso: il MOV è ancora seduto nel pannello, freddo al tatto, senza mostrare segni di danni. Nessun fusibile bruciato. Nessuna scolorimento termico. Sembra che non si sia nemmeno accorto che c'era una sovratensione.
Allora, cosa è successo? Se il MOV era cablato in parallelo al carico - e hai imparato nella classe di circuiti che i rami paralleli vedono la stessa tensione - come avrebbe mai dovuto proteggere qualcosa?
La risposta si nasconde in bella vista. O più precisamente, si nasconde perché non è in vista: non è nemmeno sullo schema elettrico.
Perché la protezione MOV sembra impossibile (secondo la teoria dei circuiti)
Ecco lo schema elettrico che hai visto cento volte:
Sorgente AC → MOV in parallelo con il carico → questo è tutto.
Ogni ingegnere elettrico conosce la regola fondamentale: i componenti in parallelo sperimentano la stessa tensione. È letteralmente la legge di Kirchhoff sulla tensione: fai il giro di qualsiasi anello chiuso e le cadute di tensione devono sommarsi a zero. Quindi, se la tua sorgente AC sale a 1.000 V e il MOV è in parallelo con la tua apparecchiatura, allora la tua apparecchiatura vede... 1.000 V. Il MOV potrebbe iniziare a condurre pesantemente, riducendo la sua resistenza da megaohm a pochi ohm, ma quindi? È in parallelo. La tensione attraverso entrambi i rami è identica.
Questo è il Paradosso del circuito parallelo.
Lo schema elettrico suggerisce che il MOV dovrebbe essere inutile. Assorbire più corrente attraverso il ramo del varistore non cambia la tensione attraverso il ramo del carico. Lo hai imparato al secondo anno. Il tuo software di simulazione lo conferma. Eppure... in qualche modo... la protezione contro le sovratensioni basata su MOV funziona effettivamente. Milioni di edifici utilizzano questa esatta configurazione. Gli enti normativi lo raccomandano. I produttori vendono miliardi di dollari di questi dispositivi ogni anno.
O ogni schema elettrico è sbagliato, oppure ti stai perdendo qualcosa di fondamentale.
Spoiler: ti stai perdendo qualcosa.
Il componente mancante da ogni schema elettrico
La cosa che fa funzionare la protezione MOV - il componente che rompe il paradosso del circuito parallelo - non è mostrata negli schemi elettrici semplificati perché è sempre lì. È così fondamentale, così inevitabile, che disegnarlo ogni volta sarebbe come etichettare ogni bicchiere d'acqua con “Attenzione: contiene idrogeno”.”
È l'impedenza di linea. La resistenza invisibile.
Tra la tua sorgente AC (trasformatore di utenza, generatore di backup, qualunque cosa) e il tuo carico protetto da MOV, c'è sempre resistenza e induttanza nel cablaggio, nei collegamenti, negli interruttori, nelle sbarre colletrici e nella sorgente stessa. A 60 Hz in regime stazionario, questa impedenza è minuscola - spesso ben inferiore a un ohm - e di solito puoi ignorarla. Le tue luci non si attenuano notevolmente quando accendi un motore. Il tuo multimetro misura praticamente la stessa tensione ovunque nel pannello.
Ma durante una sovratensione?
Durante una sovratensione, quella “minuscola” impedenza diventa il componente più importante dell'intero sistema di protezione.
Ecco perché: la resistenza invisibile non è in parallelo con niente - è in serie con tutto. E quando il MOV inizia a condurre pesantemente, assorbendo migliaia di ampere, quell'impedenza di serie crea una caduta di tensione che non esisteva in regime stazionario. Improvvisamente, non hai due rami paralleli alla stessa tensione. Hai un partitore di tensione.
Ecco perché con numeri reali, perché è qui che diventa interessante.
La regola dei 2 Ohm
Lo standard di test di sovratensione UL 1449 per SPD residenziali/commerciali leggeri specifica un'impedenza di sorgente di 2 ohm. Questo non è arbitrario: si basa su misurazioni delle effettive impedenze di ingresso del servizio residenziale. Quando si testa un SPD, si sta simulando ciò che accade quando una sovratensione a circuito aperto di 6.000 V (immagina un fulmine nelle vicinanze) colpisce un sistema con 2Ω di impedenza di linea, che può fornire fino a 3.000 A di corrente di sovratensione di cortocircuito.
Guarda cosa succede:
La sovratensione colpisce. La caratteristica tensione-corrente del MOV significa che una volta che la tensione supera la sua tensione di bloccaggio nominale (diciamo 775 V per un MOV da 275 V), inizia a condurre pesantemente. La sua resistenza dinamica durante la conduzione potrebbe scendere sotto 1Ω. La corrente di sovratensione vuole fluire, ma deve prima spingere attraverso quei 2Ω di impedenza di linea.
Formula del partitore di tensione: V_carico = V_sovratensione × (Z_MOV / (Z_linea + Z_MOV))
Con una sovratensione di 3.000 A e la nostra impedenza di linea di 2Ω:
Caduta di tensione attraverso l'impedenza di linea: 3.000 A × 2Ω = 6.000 V
Tensione al nodo MOV/carico: V_sovratensione – 6.000 V
Aspetta. Se abbiamo iniziato con una sovratensione di 6.000 V e facciamo cadere 6.000 V attraverso l'impedenza di linea, cosa rimane al carico?
Quasi niente. Il MOV blocca la poca tensione che appare, tipicamente a circa 775 V per questa valutazione. La tua apparecchiatura, se è valutata per una corretta resistenza alla sovratensione (tipicamente 1.500 V-2.500 V per le apparecchiature industriali), sopravvive facilmente.
La resistenza invisibile ha appena assorbito 6.000 V, quindi il tuo MOV ha dovuto gestire solo 775 V.
Ecco perché la configurazione parallela funziona. Il MOV non protegge “mantenendo la stessa tensione”, ma protegge creando un partitore di tensione con l'impedenza di linea. L'impedenza di linea non è un problema da aggirare. È la soluzione.
Perché gli SPD ‘installati correttamente’ lasciano comunque che le apparecchiature vengano distrutte
Quindi, se la resistenza invisibile fa funzionare tutto, perché gli SPD falliscono? Perché quel VFD $15.000 si è comunque fritto?
Perché la resistenza invisibile deve essere abbastanza grande, nel posto giusto e abbinata a un MOV che funzioni ancora. Se ne manca uno qualsiasi, la tua “protezione” è solo teorica.
Motivo #1: non hai abbastanza impedenza di linea
Il budget di impedenza è quello che chiamo l'impedenza di serie totale tra la sorgente di sovratensione e il tuo carico. Troppo poco e la divisione di tensione non funziona. Il MOV viene sopraffatto e il carico viene esposto.
Questo accade in tre scenari:
Scenario A: troppo vicino al trasformatore
Se la tua struttura è a 15 metri dal trasformatore del palo dell'utenza, la tua impedenza di linea potrebbe essere solo di 0,5Ω. Quando quella sovratensione di 3.000 A colpisce, fai cadere solo 1.500 V attraverso l'impedenza di linea. Se la sovratensione è iniziata a 6.000 V, hai 4.500 V che compaiono sul tuo MOV. Un MOV da 275 V che blocca a 775 V non può gestirlo: sta cercando di assorbire 3.725 V in più di quanto sia progettato. Condurrà, duramente, ma la tensione di bloccaggio sarà molto più alta del previsto e la tua apparecchiatura potrebbe non sopravvivere.
Scenario B: sorgente molto rigida
I grandi edifici commerciali con più alimentazioni del trasformatore o le strutture con generatori in loco hanno spesso impedenze di sorgente inferiori a 0,3Ω. Stabilità della tensione? Eccellente. Avviamento del motore? Fluido. Protezione contro le sovratensioni? Terribile. La divisione di tensione avviene a malapena.
Scenario C: SPD di ingresso del servizio sul lato sbagliato dell'interruttore principale
Installa un SPD sul lato linea dell'interruttore principale (cosa che alcuni elettricisti fanno, pensando di proteggere “tutto”) e perdi la resistenza di contatto e l'impedenza di connessione dell'interruttore dal tuo budget di impedenza. Ciò potrebbe costarti 0,3-0,5Ω di protezione, abbastanza da fare la differenza.
Pro-Tip #1:
La tua protezione è buona solo quanto la tua impedenza di linea. Se ti trovi entro 30 metri dal trasformatore o hai una sorgente molto rigida (corrente di cortocircuito disponibile >10.000 A), un singolo MOV all'ingresso del servizio non sarà sufficiente. Hai bisogno di una protezione coordinata e stratificata.
Motivo #2: l'SPD è troppo lontano da ciò che stai proteggendo
Ecco la parte controintuitiva: la distanza dalla sorgente aumenta il tuo budget di impedenza (buono per la divisione di tensione), ma la distanza dall'SPD al carico sottrae dalla tua protezione (male per il carico).
Se il tuo SPD di ingresso del servizio è a 60 metri di condotto dalla tua apparecchiatura critica, c'è anche impedenza di linea tra l'SPD e il carico. Quell'impedenza è successiva al punto di protezione. L'SPD blocca la tensione al pannello, diciamo, a 800 V. Ma la corrente di sovratensione deve ancora spingere attraverso altri 60 metri di filo per raggiungere il tuo VFD e quel filo ha impedenza.
Calcoliamo:
60 metri di rame 3/0 AWG in condotto di acciaio ≈ 0,05Ω di resistenza + 0,1Ω di reattanza induttiva (alle frequenze di sovratensione) ≈ 0,15Ω
Corrente di sovratensione: 1.000 A (ridotta da 3.000 A dalla protezione dell'ingresso del servizio)
Aumento di tensione aggiuntivo al carico: 1.000 A × 0,15Ω = 150 V
Tensione al VFD: 800 V + 150 V = 950 V
Se il tuo VFD è valutato per una resistenza alla sovratensione di 800 V, l'hai appena superata. Quei 60 metri hanno appena aggiunto 150 V di esposizione non protetta, più che sufficiente per danneggiare l'elettronica sensibile.
Questo è il motivo per cui le strutture industriali utilizzano la protezione stratificata: SPD di ingresso del servizio (Tipo 1 secondo IEC 61643-11), SPD del sottopannello (Tipo 2) e SPD lato carico (Tipo 3). Ogni strato ha un'impedenza di linea che lavora a suo favore e si riduce al minimo l'impedenza non protetta tra SPD e carico.
Pro-Tip #2:
Calcola prima di installare. Utilizza la formula del partitore di tensione con l'impedenza di linea per prevedere la tensione di bloccaggio effettiva al carico, non solo all'SPD. Se la distanza è significativa, è necessaria una protezione aggiuntiva più vicina al carico.
Motivo #3: il tuo MOV è usurato (e non lo sai)
I MOV non durano per sempre. Ogni evento di sovratensione, anche quelli piccoli, causa danni microscopici ai bordi dei grani di ossido di zinco all'interno del dispositivo. Nel tempo, la tensione di bloccaggio aumenta. Quel MOV da 275 V che hai installato sette anni fa potrebbe ora bloccarsi a 1.200 V invece di 775 V.
La modalità di guasto è simile a questa:
Anni di piccoli eventi di sovratensione degradano gradualmente il MOV
La tensione di bloccaggio aumenta lentamente (non te ne accorgi perché non lo stai testando)
Un giorno, una grande sovratensione colpisce
Il MOV usurato si blocca a 1.500 V invece di 775 V
La sua apparecchiatura, con una tenuta nominale di 1.200 V, si danneggia
Controlla il MOV: sembra a posto, nessun danno visibile, il fusibile non è saltato
Alla fine, un MOV gravemente degradato andrà in cortocircuito. Questa è in realtà la modalità di guasto progettata: meglio andare in corto e far saltare il fusibile piuttosto che guastarsi in aperto e non fornire alcuna protezione. Ma se il fusibile non è adeguatamente coordinato, un MOV in cortocircuito alla fine della sua vita può assorbire corrente sufficiente per surriscaldare i collegamenti o addirittura provocare un incendio.
Quelle SPD per tutta la casa con “garanzia a vita”? Le clausole scritte in piccolo di solito dicono che il MOV è sacrificale e necessita di ispezione ogni 2-3 anni in ambienti ad alta sovratensione (Florida, regioni montuose, vicino a impianti industriali). Nessuno lo fa.
Pro-Tip #3:
Non si fidi di un MOV di 10 anni. L'assorbimento di energia degrada la tensione di bloccaggio nel tempo: quel MOV da 275 V potrebbe ora bloccarsi a 400 V o più. Sostituisca le SPD ogni 5-7 anni in ambienti difficili, 10 anni al massimo altrove.
Il budget di impedenza: calcolo della protezione nel mondo reale
Basta teoria. Calcoliamo se la sua SPD proteggerà effettivamente la sua apparecchiatura.
Fase 1: stimare l'impedenza della linea
Deve stimare l'impedenza di serie totale dal punto di iniezione della sovratensione (di solito l'ingresso di servizio) alla posizione della SPD. Questo include:
- Impedenza della sorgente di alimentazione (trasformatore + cavo di alimentazione)
- Conduttori di ingresso del servizio
- Resistenza di contatto dell'interruttore/sezionatore principale
- Impedenza della sbarra collettrice
- Conduttori di alimentazione al pannello in cui si trova la SPD
Valori tipici per una progettazione conservativa:
| Tipo di installazione | Impedenza tipica della linea | Corrente di cortocircuito |
|---|---|---|
| Residenziale, vicino al trasformatore (<100 piedi) | 0,5 – 1,0 Ω | 12.000 – 24.000 A |
| Residenziale, distanza standard | 1,5 – 2,5 Ω | 4.800 – 8.000 A |
| Commerciale leggero, 208/120 V | 0,3 – 0,8 Ω | 15.000 – 40.000 A |
| Industriale, 480 V, sorgente media | 0,1 – 0,3 Ω | 40.000 – 120.000 A |
| Industriale, 480 V, sorgente molto rigida | 0,05 – 0,15 Ω | 80.000 – 200.000 A |
Se ha bisogno di maggiore precisione, misuri la corrente di cortocircuito sul suo pannello (richiede attrezzature specializzate), quindi calcoli:
Z_line = V_nominale / I_SC
Ad esempio: 240 V nominali, corrente di cortocircuito di 10.000 A → Z_line = 240 V / 10.000 A = 0,024 Ω
Aspetti, è molto meno dei 2 Ω residenziali di cui abbiamo parlato prima! Come mai?
Scale temporali diverse. Quella corrente di cortocircuito è la corrente di guasto a regime di 60 Hz, dove contano solo la reattanza resistiva e induttiva a 60 Hz. Per le sovratensioni con tempi di salita di 1-8 microsecondi, l'impedenza effettiva è molto più alta a causa di:
- Reattanza induttiva a frequenza più alta (XL = 2πfL e f è effettivamente nell'intervallo MHz per le sovratensioni di microsecondi)
- Effetto pelle nei conduttori
- Capacità e induttanza distribuite nel cablaggio
La differenza può essere di 50-100 volte. Ecco perché 0,024 Ω a 60 Hz diventano 2 Ω alle frequenze di sovratensione.
Ai fini della progettazione, utilizzi la tabella sopra. I comitati di standardizzazione hanno già tenuto conto degli effetti della frequenza.
Fase 2: calcolare la divisione di tensione durante la sovratensione
Il test di sovratensione standard è di 6 kV a circuito aperto, con impedenza di sorgente sufficiente per fornire 3.000 A in un cortocircuito. Questa è la regola dei 2 Ohm: 6 kV / 3 kA = 2 Ω.
La tensione sul suo carico è determinata dal divisore di tensione tra l'impedenza della linea e la resistenza dinamica del MOV durante la conduzione:
V_carico ≈ V_bloccaggio_MOV + (I_sovratensione × Z_rimanente)
Dove:
- V_bloccaggio_MOV = tensione di bloccaggio del MOV dalla scheda tecnica (in genere 2,5-3 volte la tensione nominale)
- I_sovratensione = corrente di sovratensione (limitata dall'impedenza totale)
- Z_rimanente = qualsiasi impedenza tra SPD e carico
Esempio pratico 1: residenziale, installazione standard
Sistema: 240 V monofase
Impedenza della linea: 2,0 Ω (residenziale standard secondo le condizioni di prova UL 1449)
Valore nominale MOV: 275 V (tensione di bloccaggio: 775 V tipica)
Sovratensione: 6 kV a circuito aperto
Posizione SPD: pannello principale
Posizione del carico: a 50 piedi di distanza nel sottopannello
Corrente di sovratensione: I = V_sovratensione / (Z_linea + Z_MOV_dinamica)
Supponendo una resistenza dinamica MOV ≈ 1 Ω durante la conduzione pesante:
I = 6.000 V / (2 Ω + 1 Ω) = 2.000 A
Tensione sul pannello principale (in corrispondenza della SPD): V_bloccaggio = 775 V (valore della scheda tecnica del MOV)
Caduta di tensione dal pannello principale al sottopannello:
50 piedi di rame 3/0 AWG: ~0,08 Ω (inclusi gli effetti della frequenza di sovratensione)
Aumento di tensione aggiuntivo: 2.000 A × 0,08 Ω = 160 V
Tensione sul carico del sottopannello: 775 V + 160 V = 935 V
Conclusione: Se la vostra apparecchiatura è classificata per una tenuta all'impulso di 1.200 V (tipico per l'elettronica industriale di qualità), siete protetti con un margine confortevole. Se è classificata solo per 800 V (apparecchiatura più economica), è necessario un SPD aggiuntivo nel sottopannello.
Esempio pratico 2: Industriale, sorgente rigida
Sistema: 480V trifase
Impedenza di linea: 0,15Ω (molto vicino al trasformatore di grandi dimensioni)
Valore nominale MOV: 510V (tensione di bloccaggio: 1.400V tipici)
Sovratensione: 6kV, test standard
Posizione SPD: Quadro di manovra principale
Posizione del carico: VFD critico a 300 piedi di distanza
Corrente di sovratensione con sorgente rigida: I = 6.000V / (0,15Ω + 1Ω) = 5.217A
Tensione al quadro di manovra principale: V_clamp = 1.400V (ma il MOV potrebbe avere difficoltà con l'alta corrente e bloccarsi più in alto, diciamo 1.800V a causa degli effetti di saturazione)
Caduta di tensione al VFD:
300 piedi di rame da 250 kcmil: ~0,15Ω
Tensione aggiuntiva: 5.217A × 0,15Ω = 782V
Tensione al VFD: 1.800V + 782V = 2.582V
Conclusione: Questo è un problema. Il budget di impedenza è insufficiente. È necessaria una protezione a strati:
- SPD all'ingresso di servizio per assorbire l'impatto iniziale
- Lasciare che l'impedenza di linea si accumuli sulla distanza (ora è un vostro amico)
- Aggiungere un secondo SPD al sottopannello VFD (ora avete 0,15Ω che lavorano per voi tra gli strati)
Con la protezione a due strati, la matematica cambia:
Lo strato 1 si blocca a 1.800V all'ingresso di servizio
300 piedi aggiungono impedenza → la corrente di sovratensione ridotta raggiunge lo strato 2
Lo strato 2 SPD nella posizione VFD si blocca a 800V
Il VFD vede 800V (sicuro)
Fase 3: Verifica rispetto alla tenuta dell'apparecchiatura
Controllare la tensione di tenuta all'impulso dell'apparecchiatura:
- VFD industriali: tipicamente 2.500-4.000V secondo NEMA MG1 / IEC 61800-5-1
- PLC e controlli industriali: tipicamente 1.500-2.500V
- Elettronica di consumo: 600-1.000V
- Apparecchiature IT per ufficio: 800-1.200V
- Motori (isolamento della bobina): 3.000-5.000V
È necessario un margine di sicurezza: mirare a una tensione di sovratensione calcolata al carico ≤70% della tensione di tenuta dell'apparecchiatura.
Se il calcolo supera questo valore, è necessario:
- SPD aggiuntivo più vicino al carico (aggiunge un'impedenza più favorevole)
- SPD ad alta energia all'ingresso di servizio (migliore bloccaggio)
- Coordinamento tra gli SPD (cascata di Tipo 1 + Tipo 2 + Tipo 3)
Suggerimento professionale: La migliore protezione contro le sovratensioni utilizza l'impedenza come arma, non come ostacolo. Distanziare gli SPD per accumulare l'impedenza di linea tra di essi: ogni 100 piedi di separazione aggiungono protezione per il dispositivo a valle.
Utilizzo della resistenza invisibile come arma: Strategia di protezione coordinata
La maggior parte degli ingegneri pensa alla protezione contro le sovratensioni come a un problema da risolvere: “Come posso impedire alle sovratensioni di raggiungere la mia apparecchiatura?”. Questo è un pensiero difensivo e porta a progetti con un unico punto di guasto.
Domanda migliore: “Come posso utilizzare l'impedenza di linea nella mia installazione per distribuire l'energia di sovratensione su più dispositivi di protezione, ognuno dei quali lavora nella sua regione operativa ottimale?”.”
Ora state trasformando la resistenza invisibile in un'arma.
Strato 1: Protezione dell'ingresso di servizio (lasciare che l'impedenza lavori PER voi)
Installare un SPD di Tipo 1 ad alta energia all'ingresso di servizio o al quadro di distribuzione principale. Questo dispositivo deve gestire l'energia di sovratensione iniziale, potenzialmente 10-20 kJ per modo, perché vede la sovratensione completa prima che qualsiasi impedenza di linea significativa la attenui.
Specifiche chiave per lo strato 1:
- Tensione nominale: 275V per sistemi 208/240V, 510V per sistemi 480V
- Valore nominale di energia: ≥10 kJ per modo (L-N, L-G, N-G)
- Corrente massima di scarica (Imax): ≥40 kA per modo
- Tempo di risposta: <1 nanosecondo (i MOV lo raggiungono intrinsecamente)
- Configurazione: Tutti i modi protetti (L-N, L-G, N-G per monofase; tutte le combinazioni per trifase)
L'SPD dell'ingresso di servizio fa due cose:
- Blocca la sovratensione a un livello gestibile (diciamo, 1.500V)
- Dà all'impedenza di linea tra l'ingresso di servizio e i carichi a valle la possibilità di lavorare
Pensate che assorba il primo impatto in modo che i dispositivi a valle affrontino una minaccia ridotta. La sovratensione lascia il vostro SPD dell'ingresso di servizio dirigendosi verso i vostri carichi, ma ora si sta muovendo attraverso 100, 200, 300 piedi di condotto. L'impedenza del filo si sta accumulando, facendo cadere la tensione, facendo il lavoro di protezione senza che voi ci pensiate nemmeno.
Strato 2: Protezione lato carico (ridurre al minimo l'esposizione rimanente)
Installare SPD di Tipo 2 a media energia nei sottopannelli o nei punti di distribuzione più vicini ai carichi sensibili. Questi dispositivi vedono una sovratensione pre-attenuata (grazie allo strato 1 + impedenza di linea) e forniscono un secondo strato di bloccaggio.
Specifiche chiave per lo strato 2:
- Tensione nominale: Come lo strato 1 (275V o 510V)
- Valore nominale di energia: 5-10 kJ per modo (inferiore allo strato 1 perché la sovratensione è pre-attenuata)
- Corrente massima di scarica: 20-40 kA per modo
- Installazione: Nei sottopannelli che alimentano apparecchiature sensibili (VFD, PLC, sistemi di controllo)
La magia qui è il coordinamento. Lo strato 1 si blocca a 1.500V. Poi 150 piedi di impedenza del filo fanno cadere altri 300V (supponendo una corrente di sovratensione ridotta dopo lo strato 1). Lo strato 2 SPD vede 1.200V e si blocca a 800V. La vostra apparecchiatura, classificata per 1.500V, vede 800V con un margine confortevole.
VIOX offre soluzioni SPD coordinate specificamente progettate per la protezione a strati in ambienti industriali: dispositivi di Tipo 1 e Tipo 2 con tensioni di bloccaggio abbinate per garantire un corretto funzionamento a cascata senza stress SPD-a-SPD.
Strato 3 (opzionale): Protezione punto d'uso
Per apparecchiature estremamente sensibili o costose (controller CNC, sistemi robotici, dispositivi medici), aggiungere un SPD di Tipo 3 finale direttamente all'involucro dell'apparecchiatura. Si tratta di dispositivi a bassa energia (1-3 kJ) con tensioni di bloccaggio molto strette.
Quando una sovratensione raggiunge lo strato 3, è stata ridotta a un'oscillazione gestibile dagli strati 1 e 2 più tutta l'impedenza di linea accumulata. Lo strato 3 si limita a ripulire il resto.
Coordinamento dei fusibili: quando i MOV si guastano (perché succederà)
I MOV si usurano. Quando si guastano, in genere si guastano in cortocircuito. Questo è intenzionale: meglio bruciare un fusibile che lasciare le apparecchiature non protette, ma significa che è necessario disporre di fusibili con valori nominali adeguati.
Il veloce e il fuso: la sovratensione è veloce (tempo di salita di 1-2 microsecondi), ma il fusibile è lento (millisecondi per aprirsi). Il fusibile non protegge dalla sovratensione, protegge da un MOV guasto che assorbe corrente continua a frequenza di rete e si surriscalda.
Criteri di selezione del fusibile:
- Fusibile ad azione rapida o semi-ritardato (Classe J o RK1 per il miglior coordinamento)
- Valore nominale per la massima corrente di dispersione continua del MOV (in genere <1 mA, ma controllare la scheda tecnica)
- Valore I²t inferiore alla massima resistenza al cortocircuito del MOV (in modo che il fusibile si apra prima che il MOV esploda)
- Per MOV da 275 V: in genere fusibile da 10-15 A
- Per MOV da 510 V: in genere fusibile da 15-20 A
Il fusibile semplifica anche la sostituzione. Quando un MOV si guasta in cortocircuito dopo anni di servizio, il fusibile si brucia, si ottiene un indicatore di guasto evidente (spia di stato SPD spenta) e si sostituisce il modulo. Senza il fusibile, un MOV guasto potrebbe semplicemente rimanere lì a condurre, cuocendo lentamente, finché qualcosa non prende fuoco.
Programma di ispezione:
- Ogni 6 mesi: ispezione visiva per danni fisici o scolorimento termico
- Ogni 2 anni: test della corrente di dispersione (deve essere 5 mA, sostituire il MOV)
- Ogni 5-7 anni: sostituzione preventiva in ambienti ad alta sovratensione (costieri, montuosi, vicino a impianti industriali)
- Dopo qualsiasi fulmine diretto: sostituire gli SPD interessati anche se “sembrano a posto”
La protezione che non potevi vedere era la protezione di cui avevi bisogno
Quel VFD $15.000 non si è guastato perché il tuo MOV era difettoso. Si è guastato perché nessuno ha tenuto conto della resistenza invisibile: l'impedenza di linea che determina se la tua protezione contro le sovratensioni funziona o semplicemente se ne sta lì a fare bella figura mentre la tua attrezzatura si frigge.
Il paradosso del circuito parallelo non è in realtà un paradosso. È solo incompleto. Gli schemi circuitali che mostrano i MOV in semplice parallelo con i carichi mentono per omissione. Stanno tralasciando l'impedenza di serie che fa funzionare l'intero schema di protezione.
Ora lo sai:
- Il tuo budget di impedenza determina l'efficacia della tua protezione (più è meglio, fino a un certo punto)
- La distanza tra SPD e carico è importante (ogni piede di filo aggiunge impedenza non protetta)
- La protezione a strati utilizza l'impedenza di linea in modo offensivo (ingresso di servizio + sottopannello + lato carico)
- I MOV si usurano (ispezionare regolarmente, sostituire in modo proattivo)
La parte migliore? Quel cablaggio “imperfetto” che hai maledetto: le lunghe tratte, i molteplici punti di connessione, la caduta di tensione che cerchi sempre di ridurre al minimo? Per la protezione contro le sovratensioni, queste sono caratteristiche, non bug. La resistenza invisibile sta lavorando per te ogni volta.
Assicurati solo che sia abbastanza grande, nel posto giusto e abbinata a MOV che funzionino ancora.
Vuoi calcolare il budget di impedenza della tua struttura e implementare una protezione coordinata che funzioni davvero? Il team tecnico di VIOX può aiutarti a progettare una strategia SPD a strati basata sulla tua impedenza di sorgente effettiva, sulle posizioni dei carichi e sui valori nominali di resistenza delle apparecchiature. [Contattaci per una valutazione gratuita della protezione contro le sovratensioni →]
E la prossima volta che qualcuno ti chiede come un MOV in parallelo può proteggere il carico?
Basta sorridere e dire: “È il componente che non puoi vedere che fa la differenza”.”
Standard & Fonti Di Riferimento
- UL 1449: Standard per dispositivi di protezione contro le sovratensioni (quarta edizione, attuale)
- IEC 61643-11: Dispositivi di protezione contro le sovratensioni a bassa tensione – Parte 11: Dispositivi di protezione contro le sovratensioni collegati a sistemi di alimentazione a bassa tensione (revisione 2024)
- IEEE C62.41: Prassi raccomandata IEEE sulle tensioni di sovratensione nei circuiti di alimentazione CA a bassa tensione
- NEMA MG 1: Motori e generatori (specifiche di resistenza alle sovratensioni)
- IEC 61800-5-1: Sistemi di azionamento elettrico a velocità variabile – Parte 5-1: Requisiti di sicurezza
La Tempestività Dichiarazione:
Tutte le specifiche dei prodotti, gli standard e i calcoli tecnici sono accurati a partire da novembre 2025.
