Commutatore automatico (ATS) Classe PC vs. Classe CB: Differenze e guida alla selezione

Quando l'alimentazione di rete si interrompe in un data center, in un ospedale o in un impianto industriale, l'interruttore di trasferimento automatico (ATS) diventa il guardiano silenzioso tra un'interruzione catastrofica e una continuità senza interruzioni. In pochi millisecondi o secondi, questo dispositivo critico deve rilevare l'interruzione, valutare la disponibilità del generatore di backup e trasferire i carichi elettrici, spesso trasportando centinaia di ampere, senza danneggiare le apparecchiature sensibili o interrompere i sistemi di sicurezza salvavita.

Tuttavia, la specifica di un ATS implica più della semplice selezione di una corrente nominale e di una tensione. Due classificazioni fondamentali, classe PC (Programmed Control) e classe CB (Circuit Breaker), definiscono come l'interruttore gestisce i guasti, quali carichi può proteggere e dove si colloca nella gerarchia della distribuzione dell'energia. La distinzione non è né arbitraria né meramente accademica: un ATS di classe PC installato dove è richiesta la protezione contro i guasti lascia il sistema vulnerabile; un'unità di classe CB specificata dove la velocità di trasferimento rapida è più importante può introdurre costi e complessità inutili.

Per gli ingegneri elettrici che progettano sistemi di alimentazione critici, i responsabili delle strutture responsabili dell'infrastruttura di backup di emergenza e gli appaltatori che installano interruttori di trasferimento, la comprensione della classe PC rispetto alla classe CB è essenziale. Questa guida spiega le differenze tecniche tra queste classificazioni ATS, decodifica gli standard di riferimento (UL 1008 e IEC 60947-6-1) e fornisce criteri di selezione pratici per abbinare la classe ATS alle applicazioni reali in data center, ospedali, edifici commerciali e impianti industriali.

Cos'è un interruttore di trasferimento automatico?

Un interruttore di trasferimento automatico (ATS) è un dispositivo di commutazione elettrica ad azione automatica che monitora la disponibilità di due fonti di alimentazione indipendenti e trasferisce automaticamente i carichi elettrici da una fonte all'altra quando la fonte primaria si guasta o scende al di fuori dei parametri di tensione/frequenza accettabili. Nella maggior parte delle installazioni, l'ATS commuta tra l'alimentazione di rete (fonte normale) e un generatore di emergenza in loco (fonte di emergenza), sebbene possa anche commutare tra due alimentazioni di rete, sistemi UPS o altre configurazioni di alimentazione.

Il ruolo fondamentale di un ATS è triplice: monitoraggio continuo di entrambe le fonti di alimentazione per tensione, frequenza e integrità di fase; rilevamento automatico del guasto o del degrado della fonte oltre le soglie preimpostate; e trasferimento rapido e sicuro dei carichi collegati alla fonte alternativa senza creare condizioni pericolose o danneggiare le apparecchiature.

A differenza degli interruttori di trasferimento manuali che richiedono l'intervento umano, un ATS funziona autonomamente in base alla logica programmata e agli ingressi di rilevamento. Quando la tensione di rete scende al di sotto dell'85-90% del valore nominale o supera il 110%, il controller ATS avvia una sequenza di trasferimento: segnala l'avvio del generatore, attende che la tensione e la frequenza del generatore si stabilizzino entro limiti accettabili (in genere 10-30 secondi), apre il contattore o l'interruttore automatico di rete, attende un breve intervallo di transizione aperta per evitare il backfeed o il collegamento fuori fase, quindi chiude il contattore del generatore per ripristinare l'alimentazione.

Quando l'alimentazione di rete ritorna e si stabilizza, l'ATS esegue una sequenza di ritrasferimento, di solito con un ritardo intenzionale (spesso 5-30 minuti) per evitare trasferimenti indesiderati dal ripristino momentaneo della rete, riportando i carichi alla rete e segnalando l'arresto del generatore.

Questo funzionamento automatico è essenziale nelle strutture in cui il tempo di risposta umano è inaccettabile: sale operatorie ospedaliere, carichi di server di data center, apparecchiature di telecomunicazione, sistemi di controllo di processi industriali, pompe antincendio e altre applicazioni di sicurezza salvavita o mission-critical. L'ATS garantisce la continuità dell'alimentazione in pochi secondi, molto prima che il personale della struttura possa intervenire manualmente.

Comprensione degli standard ATS: UL 1008 e IEC 60947-6-1

Gli interruttori di trasferimento automatico sono regolati da due standard principali che definiscono i requisiti di sicurezza, i test delle prestazioni e i sistemi di classificazione: UL 1008 in Nord America e Norma IEC 60947-6-1 a livello internazionale.

UL 1008: Apparecchiature per interruttori di trasferimento

UL 1008 è lo standard statunitense/canadese pubblicato da Underwriters Laboratories per interruttori di trasferimento automatici, manuali e di bypass-isolamento con corrente nominale fino a 10.000 ampere. Lo standard stabilisce rigorosi requisiti di test che coprono la durata elettrica (10.000 cicli di trasferimento con carico nominale), i limiti di aumento della temperatura, la rigidità dielettrica e, soprattutto, corrente di corto circuito sopportabile e valori di chiusura (WCR).

Il WCR definisce la corrente di guasto massima che l'ATS può sopportare in sicurezza quando è chiuso su un cortocircuito e la corrente di guasto su cui può chiudere senza creare una condizione pericolosa. UL 1008 richiede che ogni ATS elencato riporti un valore WCR etichettato, che può essere espresso in due modi:

• Valore nominale basato sul tempo: L'ATS può sopportare una corrente di guasto specificata (ad esempio, 65 kA) per una durata definita (in genere 3 cicli o ~50 millisecondi a 60 Hz), a condizione che il dispositivo di protezione a monte elimini il guasto entro tale tempo.
• Valore nominale specifico del dispositivo: L'ATS viene testato con specifici interruttori automatici o fusibili a monte; quando installato con uno di questi dispositivi elencati, l'ATS raggiunge un WCR più elevato rispetto al solo valore nominale basato sul tempo.

I valori nominali specifici del dispositivo sono generalmente più elevati perché la maggior parte degli interruttori automatici elimina i guasti più velocemente di 3 cicli in condizioni di test reali. Ciò consente di utilizzare telai ATS più piccoli quando il dispositivo di protezione a monte è noto ed elencato, riducendo i costi e l'ingombro dell'installazione. La 7a edizione di UL 1008 (revisione corrente) ha inasprito i requisiti per l'aggiunta di interruttori alle tabelle specifiche del dispositivo, richiedendo il confronto con i tempi di intervento effettivi dei test di cortocircuito UL anziché i tempi di intervento massimi pubblicati dai produttori.

Per la conformità all'installazione, la corrente di guasto disponibile ai terminali di linea dell'ATS non deve superare il WCR etichettato dell'ATS e, se viene utilizzato un valore nominale basato sul tempo, l'ingegnere deve verificare che il dispositivo a monte selezionato elimini i guasti più velocemente della durata nominale a quel livello di corrente.

IEC 60947-6-1: Apparecchiature di commutazione di trasferimento (TSE)

Norma IEC 60947-6-1 è lo standard internazionale per le apparecchiature di commutazione di trasferimento (TSE) con corrente nominale fino a 1.000 V CA o 1.500 V CC. Mentre UL 1008 si concentra sulla sicurezza e sulla resistenza ai guasti attraverso il coordinamento WCR, IEC 60947-6-1 introduce un sistema di classificazione funzionale basato sulla capacità di gestione dei cortocircuiti dell'ATS:

• Classe PC (da IEC 60947-3, interruttori e sezionatori): TSE progettato per stabilire e sopportare correnti di corto circuito ma non per interromperle . I dispositivi di classe PC si affidano a un dispositivo di protezione contro i cortocircuiti (SCPD) a monte per interrompere le correnti di guasto.
• Classe CB (da IEC 60947-2, interruttori automatici): TSE progettato per stabilire, sopportare e interrompere correnti di corto circuito. I dispositivi di classe CB incorporano i propri sganci di protezione da sovracorrente e possono interrompere autonomamente i guasti.
• Classe CC (da IEC 60947-4-1, contattori): Simile alla classe PC; basato su contattori interbloccati, può stabilire e sopportare ma non interrompere le correnti di corto circuito.

Queste classificazioni IEC descrivono il meccanismo di commutazione interno e la filosofia di protezione. In pratica, molti produttori utilizzano la terminologia “classe PC” e “classe CB” anche per i prodotti elencati UL 1008 in Nord America, poiché la distinzione del meccanismo (basato su contattori rispetto a interruttori automatici) si allinea alle definizioni IEC. Tuttavia, è importante notare che la nomenclatura PC/CB stessa non è un'etichetta formale UL 1008: il requisito UL critico è il valore nominale WCR e il suo coordinamento con i dispositivi di protezione a monte.

Per gli ingegneri che specificano le apparecchiature ATS, entrambi gli standard sono importanti: l'elenco UL 1008 e il coordinamento WCR garantiscono la conformità al codice e la sicurezza in Nord America, mentre la comprensione delle classificazioni IEC 60947-6-1 PC/CB chiarisce il meccanismo sottostante e aiuta a prevedere le caratteristiche operative come la velocità di trasferimento, la compatibilità del carico e i requisiti di coordinamento della protezione.

ATS di classe PC (Programmed Control)

Classe PC gli interruttori di trasferimento automatico sono dispositivi di trasferimento del carico dedicati costruiti attorno a contattori, interruttori motorizzati o meccanismi di commutazione. La designazione “PC” ha origine da IEC 60947-6-1 e talvolta viene ampliata come “Power Control” o “Programmed Control”, sebbene la definizione IEC formale la leghi ai requisiti IEC 60947-3 per interruttori e sezionatori. La caratteristica distintiva: gli ATS di classe PC possono stabilire e sopportare correnti di corto circuito ma sono non progettati per interromperle .

Meccanismo interno e funzionamento

Un ATS di classe PC utilizza in genere due contattori per impieghi gravosi, dispositivi di commutazione elettromagnetici con contatti in lega d'argento progettati per un'elevata capacità di corrente e una lunga durata meccanica. Questi contattori sono interbloccati elettricamente e meccanicamente per impedire che entrambe le fonti siano collegate contemporaneamente (il che provocherebbe un backfeed o creerebbe una condizione parallela fuori fase). Un singolo meccanismo di controllo o attuatore motorizzato aziona il trasferimento, aprendo un contattore prima di chiudere l'altro in una sequenza break-before-make (transizione aperta).

Il design del contattore privilegia la commutazione rapida e affidabile. I tempi di trasferimento per gli ATS di classe PC sono in genere compresi tra 30 e 150 millisecondi, a seconda delle dimensioni del contattore e della logica di controllo. Questa velocità li rende adatti per applicazioni in cui l'interruzione momentanea dell'alimentazione è accettabile ma il ripristino rapido è essenziale, come alimentatori di server con condensatori di mantenimento, carichi supportati da UPS o circuiti di distribuzione non critici.

Nessuna protezione da sovracorrente integrata

La limitazione critica degli ATS di classe PC: non forniscono protezione da sovraccarico o cortocircuito. Se si verifica un guasto a valle dell'ATS, i contatti del contattore possono chiudersi sulla corrente di guasto e sopportarla per la breve durata fino a quando un dispositivo di protezione a monte (interruttore automatico o fusibile) non elimina il guasto, ma l'ATS stesso non può interrompere il guasto.

Questo significa Gli ATS di classe PC devono sempre essere protetti da dispositivi di protezione contro i cortocircuiti (SCPD) a monte. L'SCPD, in genere un interruttore automatico scatolato (MCCB) o un fusibile, deve essere coordinato con la corrente di corto circuito sopportabile dell'ATS per garantire che elimini i guasti prima che i contatti dell'ATS vengano danneggiati. Per le unità di classe PC elencate UL 1008, questo coordinamento viene verificato tramite il valore nominale WCR e le tabelle basate sul tempo o specifiche del dispositivo.

Compatibilità del carico e applicazioni

Poiché gli ATS di classe PC non dispongono di protezione termica da sovraccarico integrata, sono versatili in un'ampia gamma di tipi di carico:

• Trasferimento rapido per carichi IT: I quadri di distribuzione dei data center che alimentano rack di server, apparecchiature di rete e sistemi di storage beneficiano di tempi di trasferimento inferiori a 100 ms.
• Circuiti di sottodistribuzione: Quadri di derivazione in edifici commerciali, ospedali e impianti industriali in cui la protezione principale da sovracorrente è già fornita a monte.
• Carichi misti e resistivi: Circuiti di illuminazione, controlli HVAC, prese di corrente generali e altri carichi non motori.
• Carichi del motore: Gli ATS di classe PC possono gestire la corrente di spunto all'avvio del motore (in genere 6-8 volte la corrente a pieno carico) perché l'MCCB o il fusibile a monte è dimensionato per il servizio motore, non l'ATS stesso. Questo li rende adatti per circuiti di pompe, ventilatori e compressori.
• Progetti sensibili ai costi: Le unità di classe PC sono tipicamente il 20-40% meno costose degli ATS di classe CB equivalenti, rendendole economiche per installazioni multi-pannello.

L'affidamento sulla protezione a monte offre anche un vantaggio di selettività: se adeguatamente coordinato, lo SCPD a monte può essere impostato per consentire l'eliminazione dei guasti a valle senza far scattare l'alimentatore principale, migliorando l'affidabilità del sistema.

Valori nominali di corrente tipici e forme fisiche

Gli ATS di classe PC sono disponibili da 30 A a 4000 A, con dimensioni comuni a 100 A, 260 A, 400 A, 600 A, 800 A, 1200 A, 1600 A, 2000 A e 3000 A. Sono prodotti sia in configurazioni a transizione aperta (standard break-before-make) che a transizione chiusa (make-before-break), con modelli a transizione chiusa utilizzati laddove la breve interruzione di alimentazione della transizione aperta è inaccettabile.

Criteri di selezione per la classe PC

Specificare gli ATS di classe PC quando:

• Interruttori automatici o fusibili a monte forniscono protezione contro i guasti e sono coordinati con il WCR dell'ATS
• Viene data priorità alla velocità di trasferimento rapida (50-150 ms)
• I tipi di carico includono apparecchiature IT, illuminazione, distribuzione generale mista o motori con un'adeguata protezione a monte
• È auspicabile un coordinamento selettivo con i dispositivi a monte
• L'ottimizzazione dei costi è importante per le installazioni multi-unità
• L'applicazione è conforme al servizio di sottodistribuzione o circuito derivato

Non utilizzare la classe PC laddove l'ATS deve fornire la propria interruzione di guasto (ad esempio, alimentatore principale in entrata senza SCPD a monte), o laddove le norme o gli standard della struttura richiedano una protezione da sovracorrente integrata nello stesso interruttore di trasferimento.

ATS di classe CB (interruttore automatico)

Classe CB gli interruttori di trasferimento automatico sono costruiti attorno a interruttori automatici e integrano sia le funzioni di commutazione che di protezione da sovracorrente in un unico dispositivo. La designazione “CB” deriva dalla norma IEC 60947-6-1 e si collega ai requisiti della norma IEC 60947-2 per gli interruttori automatici scatolati e gli interruttori di potenza. La caratteristica distintiva: gli ATS di classe CB possono stabilire, sopportare e interrompere interrompere le correnti di cortocircuito in modo indipendente, senza fare affidamento su dispositivi di protezione a monte.

Meccanismo interno e funzionamento

Un ATS di classe CB è costituito da due interruttori automatici scatolati (MCCB) o interruttori automatici aperti (ACB) interbloccati meccanicamente ed elettricamente per impedire che entrambe le sorgenti siano collegate contemporaneamente. Ogni interruttore include elementi di intervento termici e magnetici da sovracorrente in grado di rilevare e interrompere condizioni di sovraccarico e cortocircuito.

Il meccanismo di commutazione è più complesso dei contattori di classe PC. Quando il controller ATS comanda un trasferimento, un interruttore deve aprirsi (scattare o essere forzato ad aprirsi) e, dopo un breve intervallo di transizione aperta, il secondo interruttore si chiude. Poiché gli interruttori automatici sono progettati per l'interruzione di guasti piuttosto che per la rapida apertura/chiusura in condizioni di carico normale, i tempi di trasferimento di classe CB sono tipicamente 100-300 millisecondi—più lenti delle unità di classe PC, ma comunque accettabili per la maggior parte delle applicazioni di alimentazione di emergenza.

Esistono anche ATS di classe CB a transizione chiusa, ma sono meno comuni a causa della complessità del collegamento momentaneo in parallelo di due interruttori automatici; gli interruttori di trasferimento statici (dispositivi a stato solido senza parti mobili) sono spesso preferiti laddove è richiesto un trasferimento inferiore al ciclo.

Protezione da sovracorrente integrata

Il vantaggio principale degli ATS di classe CB: ogni interruttore automatico fornisce la propria protezione termica da sovraccarico e magnetica da cortocircuito. Se si verifica un guasto a valle dell'ATS o se il carico supera l'impostazione di intervento dell'interruttore, l'interruttore si aprirà automaticamente per eliminare il guasto, indipendentemente da qualsiasi dispositivo a monte.

Questa protezione autosufficiente rende gli ATS di classe CB adatti per alimentatori principali in entrata dove non esiste alcun dispositivo di protezione a monte tra l'ingresso del servizio di pubblica utilità e l'ATS, o dove le norme della struttura richiedono una protezione da sovracorrente dedicata nel punto di trasferimento. Nei sistemi elettrici essenziali ospedalieri (NFPA 99) e in altre applicazioni di sicurezza della vita, gli ATS di classe CB forniscono un ulteriore livello di affidabilità perché non dipendono dal coordinamento con i dispositivi a monte.

Per la conformità UL 1008, gli ATS di classe CB hanno valori nominali WCR proprio come la classe PC, ma i valori nominali sono spesso più alti perché gli interruttori integrati possono interrompere i guasti rapidamente, consentendo al meccanismo ATS di resistere a correnti di guasto prospettiche più elevate. Inoltre, le unità di classe CB possono avere valori nominali di tenuta di breve durata destinati al coordinamento con relè di protezione a monte o ritardi intenzionali negli schemi di coordinamento selettivo.

Compatibilità del carico e applicazioni

Gli ATS di classe CB sono progettati per applicazioni critiche in cui la protezione integrata e la capacità di eliminazione dei guasti autonoma sono essenziali:

• Alimentatori principali in entrata: ATS primario all'ingresso del servizio di pubblica utilità o all'uscita del generatore, che alimenta interi sistemi di distribuzione di strutture in ospedali, data center e impianti industriali.
• Carichi di infrastrutture critiche: Pompe antincendio, circuiti di sicurezza della vita, illuminazione di emergenza e alimentazione della sala operatoria ospedaliera dove NFPA 110 e NFPA 99 impongono una protezione indipendente.
• Ambienti con corrente di guasto elevata: Posizioni vicino a trasformatori o uscite di generatori dove le correnti di cortocircuito prospettiche superano ciò che il solo coordinamento a monte può gestire in sicurezza.
• Alimentazione di ascensori e scale mobili: Dove il codice richiede una protezione da sovracorrente dedicata per le apparecchiature di trasporto verticale.
• Strutture che richiedono una protezione ridondante: Dove la filosofia di progettazione del sistema richiede più livelli di protezione da sovracorrente per ridurre al minimo i singoli punti di guasto.

Poiché gli interruttori automatici integrati forniscono protezione da sovraccarico, gli ATS di classe CB sono adatti anche per carichi di motori, sebbene il tempo di trasferimento più lento (rispetto alla classe PC) possa causare l'arresto per inerzia di alcune apparecchiature azionate da motore e richiedere il riavvio dopo il trasferimento.

Valori nominali di corrente tipici e forme fisiche

Gli ATS di classe CB sono disponibili da 100 A a 4000 A, con valori nominali comuni a 225 A, 400 A, 600 A, 800 A, 1200 A, 1600 A, 2500 A, 3200 A e 4000 A. Sono fisicamente più grandi e pesanti delle unità di classe PC equivalenti a causa dei meccanismi degli interruttori automatici e delle camere di interruzione dell'arco. Gli involucri sono tipicamente NEMA 1 per installazioni interne, con opzioni NEMA 3R o NEMA 4/4X per ambienti esterni o difficili.

Criteri di selezione per la classe CB

Specificare gli ATS di classe CB quando:

• L'ATS è installato al servizio di ingresso principale senza alcun dispositivo di protezione a monte
• Le norme o gli standard della struttura (NFPA 110, NFPA 99, NEC Articolo 700/701/702) richiedono una protezione da sovracorrente integrata nel punto di trasferimento
• I carichi critici (pompe antincendio, derivazioni di sicurezza della vita ospedaliera, ascensori) richiedono una capacità di eliminazione dei guasti indipendente
• Correnti di guasto elevate o schemi di coordinamento selettivo complessi richiedono valori nominali di tenuta di breve durata
• La filosofia di progettazione del sistema enfatizza i livelli di protezione ridondanti
• L'applicazione giustifica il costo aggiuntivo (tipicamente il 30-50% in più rispetto alla classe PC) per la protezione integrata

Non utilizzare la classe CB laddove la velocità di trasferimento è critica (utilizzare ATS di classe PC o interruttori di trasferimento statici per un trasferimento <100 ms), o laddove gli interruttori automatici a monte forniscono già una protezione e una selettività adeguate (la classe PC offre una migliore economia e velocità in questi scenari).

Differenze tecniche chiave: classe PC vs CB

La scelta tra ATS di classe PC e CB dipende da diverse distinzioni tecniche che influiscono direttamente sulla progettazione del sistema, sui costi e sulle prestazioni operative.

Meccanismo di commutazione e costruzione interna

Funzione	Classe PC	Classe CB
Componente primario	Contattori o interruttori motorizzati	Interruttori automatici scatolati o aperti
Complessità del meccanismo	Contatti elettromagnetici o motorizzati semplici	Meccanismo di intervento dell'interruttore automatico con elementi termici/magnetici
Dimensioni Fisiche	Compatto; ingombro ridotto per valore nominale equivalente	Più grandi a causa dei meccanismi degli interruttori e delle camere di estinzione dell'arco
Peso	Più leggeri (20-40% in meno rispetto alla classe CB)	Più pesanti a causa della costruzione dell'interruttore

Protezione e gestione dei guasti

Funzione	Classe PC	Classe CB
Protezione da sovracorrente	Nessuna; si affida interamente agli SCPD a monte	Protezione termica integrata contro il sovraccarico e protezione magnetica contro il cortocircuito
Interruzione del guasto	Non può interrompere le correnti di cortocircuito	Può interrompere autonomamente le correnti di cortocircuito
Coordinamento WCR	Richiede il coordinamento con interruttori/fusibili a monte	Valori WCR più elevati grazie alla capacità di interruzione integrata
Filosofia di protezione	Dipende dal coordinamento a livello di sistema	Autosufficiente; protezione autonoma

Caratteristiche delle prestazioni

Funzione	Classe PC	Classe CB
Velocità di trasferimento	30-150 millisecondi (veloce)	100-300 millisecondi (moderata)
Resistenza elettrica	100.000+ operazioni tipiche	10.000-50.000 operazioni (a seconda dell'interruttore)
Compatibilità del carico	Tutti i tipi di carico (con protezione a monte)	Tutti i tipi di carico; i carichi del motore possono richiedere il riavvio
Avviamento del motore	Gestisce la corrente di spunto tramite il dimensionamento SCPD a monte	L'interruttore integrato deve essere dimensionato per la corrente di spunto

Applicazione e installazione

Funzione	Classe PC	Classe CB
Installazione Tipica	Quadri di sottodistribuzione, circuiti derivati	Linee di alimentazione principali in entrata, infrastrutture critiche
Protezione a monte	Obbligatoria	Opzionale (può essere autonoma)
Requisiti del codice	Adatto dove è presente SCPD a monte	Richiesto dove l'ATS deve fornire una protezione indipendente
Selettività	Migliore selettività tramite il coordinamento a monte	Protezione nel punto di trasferimento; può limitare la selettività a monte

Costi e fattori economici

Funzione	Classe PC	Classe CB
Costo dell'attrezzatura	Inferiore (baseline)	30-50% in più rispetto alla classe PC equivalente
Costo dell'installazione	Inferiore; cablaggio più semplice	Superiore; involucri e montaggio più grandi
Manutenzione	Minima; ispezione/sostituzione del contattore	Sono richiesti test e calibrazione dell'interruttore
Progetti multi-unità	Economico per più pannelli	Costo totale più elevato per sistemi multi-pannello

Conseguenze dell'applicazione errata

L'utilizzo della classe ATS errata crea modalità di guasto prevedibili:

• Classe PC sul servizio principale in entrata senza SCPD a monte: L'ATS non può eliminare i guasti. Durante un cortocircuito, il contattore si chiuderà sul guasto e rimarrà chiuso, affidandosi alla protezione dell'utenza o del generatore, che potrebbe non coordinarsi correttamente, causando danni alle apparecchiature o rischio di incendio.
• Classe CB dove il trasferimento rapido è fondamentale: Un tempo di trasferimento più lento (100-300 ms) può superare il tempo di mantenimento delle apparecchiature IT sensibili, causando ripristini del server o perdita di dati. Sono più adatti interruttori di trasferimento statici o ATS di classe PC.
• Classe PC senza un adeguato coordinamento WCR: Se l'SCPD a monte è sottodimensionato o troppo lento, le correnti di guasto possono superare la capacità di tenuta dell'ATS, saldando i contatti o causando un guasto catastrofico.
• Classe CB negli schemi di coordinamento selettivo senza considerazione: Gli interruttori integrati aggiungono un altro livello di protezione che deve essere coordinato con i dispositivi a monte e a valle; un coordinamento improprio può causare scatti intempestivi o perdita di selettività.

Guida all'applicazione: Data Center, Ospedali e Strutture Industriali

Diversi tipi di strutture impongono requisiti distinti sugli interruttori di trasferimento automatico. Comprendere queste esigenze specifiche dell'applicazione chiarisce quando la classe PC o CB è la scelta giusta.

Data Center e strutture IT

Preoccupazioni principali: Massima operatività (disponibilità del 99,99%+), trasferimento rapido per ridurre al minimo l'interruzione del server, coordinamento selettivo per isolare i guasti senza guasti a cascata.

Architettura ATS tipica:

• Servizio principale in entrata: Spesso utilizza ATS di classe CB (400A-4000A) alla giunzione utenza/generatore che alimenta l'intera struttura. Fornisce protezione indipendente e valori WCR elevati per le massicce correnti di guasto vicino all'ingresso del servizio.
• Distribuzione ai carichi IT: ATS di classe PC (100A-600A) a livello di PDU (power distribution unit) o di fila. Il trasferimento rapido (50-100 ms) mantiene i server online attraverso i loro condensatori di mantenimento e gli MCCB a monte forniscono coordinamento e selettività dei guasti.
• Interruttori di trasferimento statici (STS): Per i data center Tier III/IV, gli STS a stato solido con tempo di trasferimento <5 ms vengono utilizzati tra le uscite di due UPS per evitare qualsiasi interruzione del carico IT. Questi sono tecnicamente una classe di dispositivi diversa, ma servono a obiettivi di ridondanza simili.

Ospedali e strutture sanitarie

Preoccupazioni principali: Conformità alla sicurezza della vita (NFPA 99, NFPA 110), ripristino dell'alimentazione in 10 secondi per le derivazioni critiche, protezione indipendente per i sistemi elettrici essenziali, manutenibilità senza interruzione del servizio.

Architettura ATS tipica:

• Servizio di ingresso principale al sistema elettrico essenziale (EES): ATS di classe CB (800A-3000A) è standard. NFPA 99 impone che l'EES sia in grado di operare in modo indipendente e la classe CB fornisce la protezione integrata richiesta. Questo ATS alimenta le derivazioni di sicurezza della vita, critiche e delle apparecchiature.
• Derivazione di sicurezza della vita (illuminazione di uscita, allarmi antincendio, illuminazione di uscita): Dedicata ATS di classe CB (100A-400A) garantisce una protezione indipendente per i circuiti prescritti dal codice che devono rimanere alimentati durante le emergenze.
• Derivazione critica (sale operatorie, terapia intensiva, pronto soccorso): ATS di classe CB o classe PC a seconda della progettazione della struttura. La classe PC a transizione chiusa è comune per l'alimentazione della sala operatoria per prevenire qualsiasi interruzione alle apparecchiature di supporto vitale; il coordinamento a monte è attentamente progettato per soddisfare i requisiti di selettività NFPA.
• Derivazione delle apparecchiature (HVAC, ascensori, carichi non critici): ATS di classe PC (200A-800A) è economico e fornisce un trasferimento rapido per sistemi meno critici in cui è accettabile la protezione a monte.

Edifici commerciali

Preoccupazioni principali: Conformità al codice per i sistemi di emergenza/standby (NEC Articolo 700/701/702), rapporto costo-efficacia, manutenibilità, protezione adeguata per pompe antincendio e illuminazione di uscita.

Architettura ATS tipica:

• Servizio principale dell'edificio: Può utilizzare ATS di classe CB (600A-2000A) se l'ATS si trova all'ingresso del servizio senza protezione a monte, oppure Classe PC se situato a valle dell'interruttore di disconnessione del servizio principale.
• Pompa antincendio: L'articolo 695 del NEC richiede una protezione dedicata contro le sovracorrenti; ATS di classe CB (100A-400A) è tipico per garantire che il circuito della pompa antincendio abbia una capacità di eliminazione dei guasti indipendente.
• Illuminazione di emergenza/uscita: ATS di classe PC (30A-100A) è economico e conforme al codice laddove gli interruttori a monte forniscono protezione.
• HVAC e carichi generali di standby: ATS di classe PC per efficienza dei costi e trasferimento rapido.

Strutture industriali e produzione

Preoccupazioni principali: Continuità del processo, gestione del carico del motore, elevate correnti di guasto vicino ai trasformatori, coordinamento selettivo per evitare tempi di inattività della produzione, costruzione robusta per ambienti difficili.

Architettura ATS tipica:

• Servizio principale dell'impianto: ATS di classe CB (1200A-4000A) al secondario del trasformatore o al punto di collegamento del generatore, fornendo elevati valori di WCR e protezione indipendente per posizioni ad alta corrente di guasto.
• Controllo del processo e alimentazione PLC: ATS di classe PC (60A-200A) con trasferimento rapido per mantenere i sistemi di controllo online ed evitare interruzioni del processo.
• Carichi del motore (pompe, compressori, trasportatori): ATS di classe PC dimensionato per la corrente di spunto all'avvio del motore, con MCCB a monte che forniscono protezione da sovraccarico e cortocircuito. Il trasferimento può causare l'arresto per inerzia del motore e richiedere il riavvio, il che è accettabile nella maggior parte delle applicazioni industriali.

Guida pratica alla selezione: scelta tra classe PC e classe CB

Passaggio 1: determinare la posizione di installazione e il contesto di protezione

L'ATS si trova all'ingresso del servizio principale senza dispositivo di protezione a monte?

• Sì → Richiesta classe CB. Senza protezione a monte, l'ATS deve fornire la propria capacità di eliminazione dei guasti.
• No (L'ATS è a valle dell'interruttore di disconnessione del servizio principale o dell'interruttore di alimentazione) → La classe PC è fattibile; procedere al passaggio 2.

Passaggio 2: identificare i requisiti del codice e della struttura

I codici applicabili (NFPA 99, NFPA 110, NEC Articolo 695, requisiti AHJ locali) impongono una protezione integrata contro le sovracorrenti nel punto di trasferimento?

• Sì (EES ospedali, pompe antincendio, derivazioni di sicurezza della vita) → Richiesta classe CB.
• No → Procedere al passaggio 3.

Passaggio 3: calcolare la corrente di guasto e verificare il coordinamento WCR

1. Determinare la corrente di guasto disponibile ai terminali di linea dell'ATS.
2. Identificare il dispositivo di protezione a monte (MCCB, fusibile o ATS a monte).
3. Per i candidati di classe PC: verificare che il dispositivo a monte sia elencato nelle tabelle WCR specifiche del dispositivo dell'ATS oppure confermare che elimina i guasti più velocemente della durata WCR basata sul tempo dell'ATS.
4. Per i candidati di classe CB: verificare che il WCR etichettato dell'ATS superi la corrente di guasto disponibile.

Se il coordinamento WCR non può essere raggiunto con la classe PC → Utilizzare la classe CB (valori WCR più elevati tipicamente disponibili).

Passaggio 4: valutare i requisiti di velocità di trasferimento

Il carico richiede un trasferimento più veloce di 100 millisecondi?

• Sì (alimentazione del server con hold-up limitato, sistemi di controllo del processo, apparecchiature IT) → Classe PC (trasferimento 30-150 ms) o interruttori di trasferimento statici (<5 ms).
• No (distribuzione generale, carichi del motore, illuminazione) → Sia la classe PC che la classe CB sono accettabili.

Passaggio 5: valutare il tipo di carico e le esigenze operative

• Carichi IT sensibili, trasferimento rapido critico → Classe PC
• Carichi del motore con riavvio accettabile dopo il trasferimento → Classe PC (economica con SCPD a monte)
• Carichi misti che richiedono una protezione indipendente → Classe CB
• Apparecchiature ad alta corrente di spunto (motori di grandi dimensioni, trasformatori) → Classe PC (più facile da coordinare tramite il dimensionamento degli SCPD a monte)

Fase 6: Considerare i fattori economici e di progettazione del sistema

• Installazioni multi-pannello o progetti sensibili ai costi? → La classe PC offre un risparmio sui costi di 20-40% per unità.
• ATS singolo critico o il budget è secondario rispetto alla robustezza della protezione? → La classe CB fornisce un ulteriore livello di protezione.
• Filosofia di coordinamento selettivo? → La classe PC consente un migliore coordinamento a monte; la classe CB fornisce una protezione indipendente nel punto di trasferimento.

Conclusione

La distinzione tra interruttori di trasferimento automatico di classe PC e classe CB non è né arbitraria né una semplice questione di preferenza: definisce la filosofia di protezione fondamentale, il meccanismo di commutazione e le caratteristiche operative del dispositivo. Gli ATS di classe PC, costruiti attorno a contattori o interruttori motorizzati, forniscono un trasferimento di carico rapido ed economico, ma si affidano interamente ai dispositivi di protezione a monte per l'eliminazione dei guasti. Gli ATS di classe CB, costruiti con interruttori automatici, integrano la protezione da sovracorrente e l'interruzione dei guasti nell'interruttore di trasferimento stesso, rendendoli adatti per alimentatori di servizio principali e applicazioni in cui è richiesta o preferita una protezione indipendente.

Per gli ingegneri elettrici che progettano sistemi di alimentazione critici, la decisione dipende dalla posizione di installazione, dai requisiti del codice, dal coordinamento della corrente di guasto, dalle esigenze di velocità di trasferimento e dalle considerazioni economiche. I servizi in entrata principali senza protezione a monte richiedono la classe CB; i pannelli di sub-distribuzione con carichi IT a trasferimento rapido favoriscono la classe PC. Gli ospedali e i circuiti di sicurezza spesso richiedono la classe CB per la conformità al codice; i PDU dei data center danno la priorità alla classe PC per velocità e selettività. La comprensione delle classificazioni IEC 60947-6-1 e del framework di coordinamento UL 1008 WCR consente agli ingegneri di effettuare selezioni informate che bilanciano protezione, prestazioni e costi.

VIOX Electric produce interruttori di trasferimento automatico progettati secondo gli standard UL 1008 e IEC 60947-6-1 in entrambe le configurazioni di classe PC e CB, con correnti nominali da 30 A a 4000 A per data center, ospedali, edifici commerciali e strutture industriali. Per indicazioni sulle specifiche, studi di coordinamento WCR o consulenza tecnica sui requisiti di commutazione del trasferimento di potenza critica, contattare il team di ingegneri di VIOX.

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