Un protettore di tensione scollega un carico quando la tensione di alimentazione misurata rimane al di sopra o al di sotto dei limiti di tensione configurati. Un protettore di sovratensione, più precisamente un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD), limita le sovratensioni transitorie brevi convogliando la corrente di sovratensione attraverso un percorso di protezione definito.
Risolvono problemi diversi:
- Scegli un protettore di tensione per sovratensioni e sottotensioni prolungate o ricorrenti.
- Scegli un SPD per transitori brevi associati agli effetti dei fulmini, commutazioni o eventi di sovratensione simili.
- Utilizzo Entrambi quando l'impianto è esposto a entrambi i tipi di disturbo.
- Scegli un regolatore, UPS o un'altra soluzione se il carico deve continuare a funzionare durante una variazione di tensione o un'interruzione.
Nessuno dei due dispositivi è universalmente “migliore”. La scelta corretta dipende dal comportamento della tensione, dalla durata della condizione e se la risposta richiesta sia quella di scollegare il carico o limitare un transitorio.
Nota sull'ambito: In questo articolo, “protezione di tensione” indica un dispositivo di protezione da sovratensione e sottotensione o un relè di monitoraggio della tensione che avvia lo scollegamento. Alcuni venditori utilizzano la stessa espressione per regolatori di tensione, ciabatte con protezione da sovratensioni o dispositivi multifunzione, pertanto è sempre necessario verificare la funzione riportata nella scheda tecnica.
Protezione di tensione vs Protezione da sovratensioni: Tabella decisionale
| Punto decisionale | Protezione di tensione | Limitatore di sovratensione / SPD |
|---|---|---|
| Disturbo primario | L'alimentazione rimane al di fuori di una finestra di sovratensione o sottotensione consentita | Sovratensione transitoria breve |
| Azione di protezione | Apre un dispositivo di commutazione interno o comanda un contattore per scollegare il carico | Modifica l'impedenza e conduce la corrente di sovratensione, limitando la tensione sui conduttori protetti |
| Carico durante il funzionamento | L'alimentazione viene interrotta | L'alimentazione non viene normalmente interrotta intenzionalmente dall'azione di limitazione delle sovratensioni |
| Protezione a bassa tensione | Sì, quando il monitoraggio della sottotensione è previsto e configurato | No |
| Protezione da alta tensione prolungata | Sì, entro la capacità di monitoraggio e commutazione dichiarata del dispositivo | Non è la funzione prevista dell'SPD |
| Protezione contro i transitori indotti da fulmini o da manovre | Non sostituisce un SPD | Funzione principale quando l'SPD è correttamente selezionato e installato |
| Ruolo di collegamento tipico | Nel percorso del carico o in un circuito di controllo che aziona un dispositivo di commutazione | Solitamente collegato in parallelo tra conduttori definiti o modalità di protezione |
| Limitazione principale | Disconnette anziché correggere l'alimentazione e non è destinato a limitare l'energia di sovratensione | Non regola la tensione, non aumenta la bassa tensione, non fornisce alimentazione di backup e non sostituisce la protezione da tensioni prolungate |
La regola affidabile più sintetica è:
Tensione fuori range che persiste → disconnetterla. Tensione transitoria breve → limitarla. Esposizione a entrambe → coordinare entrambe le funzioni.
Il punto chiave è la durata del disturbo e l'azione protettiva
“Sovratensione” è una descrizione generica, non un singolo evento elettrico. Due condizioni possono entrambe superare la tensione nominale pur richiedendo una protezione diversa.
Un tensione di alimentazione anomala sostenuta rimane presente abbastanza a lungo da consentire a un dispositivo di monitoraggio di determinare che l'alimentazione è uscita dalla finestra consentita. Laddove la disconnessione del carico sia una risposta protettiva appropriata, la riconnessione segue la logica di ripristino configurata nel dispositivo.
Un sovratensione temporanea (TOV) richiede una valutazione più specifica del sistema e non dovrebbe essere trattata semplicemente come un altro nome per la normale deviazione dell'alimentazione a lungo termine. Se un protettore di tensione sia una parte appropriata della risposta dipende dall'entità e dalla durata della TOV, dal sistema di messa a terra, dalla capacità di tenuta dell'apparecchiatura, dal comportamento TOV dichiarato dell'SPD installato e dalle norme di installazione locali applicabili. Un protettore di tensione generico non dovrebbe quindi essere considerato in grado di risolvere da solo ogni scenario di TOV.
Un sovratensione transitoria è un evento breve causato da effetti come fulmini o commutazioni. L'azione richiesta consiste nel limitare lo stress di tensione fornendo al contempo un percorso per la corrente di sovratensione. La norma IEC 61643-11 descrive gli SPD AC a bassa tensione come dispositivi contenenti almeno un componente non lineare e destinati a limitare le sovratensioni e a deviare le correnti di sovratensione.
Questa distinzione spiega anche perché un valore di tensione apparentemente basso non sia sufficiente da solo a identificare il dispositivo corretto. Potrebbero essere necessari una misurazione della qualità dell'energia, un registro degli eventi, un allarme dell'apparecchiatura o un'indagine sulla sorgente per determinare se il problema sia una condizione di alimentazione persistente, un transitorio, un'interruzione o un disturbo completamente diverso.
Come risponde un protettore di tensione?
Un protettore di tensione segue solitamente una sequenza di monitoraggio e disconnessione:
- Misura la tensione di alimentazione rilevante.
- Confronta la misurazione con le soglie di sovratensione e sottotensione configurate.
- Quando la condizione di intervento è soddisfatta, la sua uscita cambia stato.
- Il carico viene scollegato direttamente o tramite un contattore, a seconda della progettazione del dispositivo.
- La riconnessione avviene in base alla soglia di ripristino, all'isteresi e alla logica di ritardo del prodotto.
Le soglie esatte, il comportamento del ritardo, la portata dei contatti e il metodo di reset sono specifici del prodotto. Un relè di controllo trifase può anche monitorare la mancanza fase, la sequenza fasi o l'asimmetria, ma tali caratteristiche non devono essere date per scontate per ogni protettore di tensione.
Il punto essenziale è che il dispositivo rimuove un'alimentazione non sicura dal carico. Normalmente non mantiene l'uscita a una tensione costante.
Come risponde un SPD?
Un surge protective device (dispositivo di protezione contro le sovratensioni) normalmente rimane in uno stato di standby ad alta impedenza alla tensione di sistema accettabile. Quando un transitorio causa l'aumento della tensione attraverso una modalità protetta, un componente non lineare cambia stato e fornisce un percorso a bassa impedenza per la corrente di sovratensione. Ciò limita la tensione transitoria che raggiunge le apparecchiature a valle.
La corrente non fluisce sempre semplicemente “verso terra”. A seconda del sistema e della topologia dell'SPD, le modalità protette possono includere fase-neutro, fase-terra di protezione, neutro-terra di protezione, fase-fase o combinazioni di conduttori DC. La messa a terra, il collegamento equipotenziale, l'instradamento dei conduttori, la modalità di protezione e la posizione di installazione influenzano tutti il risultato.
Un SPD è quindi un dispositivo di limitazione dei transitori, non uno stabilizzatore di tensione e non un interruttore generale per alta tensione. Schneider Electric afferma inoltre che i protettori contro le sovratensioni non sono destinati a proteggere da sovratensioni temporanee inferiori alla loro massima tensione operativa continua.
Un protettore contro le sovratensioni può sostituire un protettore di tensione?
No. Un SPD standard non fornisce le funzioni principali richieste per la protezione da sovratensione/sottotensione prolungata:
- Non aumenta la bassa tensione.
- Non apre normalmente il circuito di carico poiché la tensione di alimentazione rimane al di sotto di un limite configurato.
- Non è destinato ad assorbire o deviare continuamente l'energia di una condizione di alimentazione anomala prolungata.
- Il suo valore nominale Uc o MCOV è un limite operativo continuo utilizzato nella selezione dell'SPD, non una soglia di intervento per sovratensione regolabile dall'utente per il distacco del carico.
Questo risponde direttamente alla domanda comune, “I dispositivi di protezione contro le sovratensioni proteggono dalla bassa tensione?” Non lo fanno. Se la sottotensione deve causare l'arresto, il sistema necessita di un monitoraggio della sottotensione e di un mezzo di disconnessione appropriato. Se il funzionamento deve continuare, potrebbero essere richiesti invece la regolazione o un supporto di energia accumulata.
Un protettore di tensione può sostituire un SPD?
No. Un protettore di tensione è progettato per valutare l'alimentazione rispetto alle soglie di monitoraggio e quindi scollegare il carico. Questa non è la stessa operazione della limitazione di un transitorio breve ai morsetti dell'apparecchiatura.
Anche se un protettore di tensione include una funzione di sgancio per sovratensione, tale etichetta non prova che sia stato testato come un SPD. La protezione contro le sovratensioni richiede valori nominali di prestazione transitoria dichiarati e un quadro di riferimento per i test applicabile. Per gli SPD AC a bassa tensione, le voci pertinenti dell'etichetta e della scheda tecnica possono includere il tipo di SPD, Uc o MCOV, Up, In, Imax o Iimp, le modalità di protezione e il coordinamento contro il cortocircuito.
Pertanto, la protezione contro le sovratensioni non è automaticamente la stessa cosa della protezione contro le sovratensioni transitorie. La protezione contro le sovratensioni transitorie è una risposta specializzata alla sovratensione transitoria; un protettore di tensione affronta una parte diversa dello spettro dei disturbi di tensione.
Di quale dispositivo hai bisogno?
Utilizza il problema riscontrato, non il nome del prodotto, come punto di partenza per la selezione.
| Requisito osservato | Direzione appropriata | Perché |
|---|---|---|
| La tensione rimane troppo alta o troppo bassa e l'apparecchiatura deve spegnersi | Protezione di tensione | Il monitoraggio della soglia e la disconnessione corrispondono alla risposta richiesta |
| Esposizione a transitori indotti da fulmini o da commutazione | SPD | Il requisito è la limitazione della tensione transitoria e la gestione della corrente di sovratensione |
| Alimentazione instabile e credibile esposizione ai transitori | Entrambi | Ogni dispositivo copre una diversa classe di disturbo |
| L'apparecchiatura deve rimanere alimentata durante variazioni di tensione moderate | Regolatore di tensione / AVR | È richiesta la regolazione, non la disconnessione |
| L'apparecchiatura deve continuare a funzionare durante l'interruzione | UPS o altro sistema di alimentazione di backup | Né un protettore di tensione né un SPD forniscono energia di backup |
| La protezione da sovraccarico, cortocircuito o scossa elettrica è la preoccupazione principale | Protezione appropriata da sovracorrente o corrente residua | Il problema non è principalmente l'ampiezza della tensione o la limitazione dei transitori |
| Il tipo di disturbo è sconosciuto | Misurare o diagnosticare prima | La selezione del prodotto senza identificare l'evento può lasciare il reale modo di guasto non protetto |
Scegliere un protettore di tensione quando
Scegliere un protettore di tensione quando tutte e tre le affermazioni sono vere:
- La variabile importante è la tensione di alimentazione misurata.
- La condizione inaccettabile persiste abbastanza a lungo da soddisfare la logica di intervento del dispositivo.
- Scollegare il carico è la risposta di sicurezza desiderata.
Quindi verificare la tensione nominale, la configurazione monofase o trifase, le soglie di sovra/sottotensione, l'isteresi, la logica di ritardo e ripristino, la capacità del contatto o del contattore controllato e qualsiasi funzione di monitoraggio di fase richiesta.
Scegliere un SPD quando
Scegliere un SPD quando il progetto deve limitare la sovratensione transitoria su un circuito AC, DC, PV, di potenza o di segnale. La selezione dipende dallo standard applicabile e dal contesto di installazione, non da un singolo valore di kA riportato nel titolo.
Per un SPD di potenza AC, verificare la tensione di sistema e la disposizione della messa a terra, il punto di installazione, il tipo di SPD, Uc o MCOV, il livello di protezione dalla tensione, le correnti di scarica dichiarate, le modalità di protezione, la protezione di backup e le condizioni di cortocircuito disponibili. La guida VIOX per leggere una scheda tecnica di un SPD spiega questi parametri in dettaglio.
Quando dovrebbero essere utilizzati insieme un protettore di tensione e un SPD?
Utilizzarli entrambi quando la valutazione del rischio identifica sia una tensione di alimentazione instabile che un'esposizione ai transitori. Una struttura può, ad esempio, subire ricorrenti escursioni di tensione pur avendo linee di alimentazione esterne, esposizione ai fulmini, commutazioni induttive o controlli elettronici sensibili.
In tale configurazione, i dispositivi rimangono funzionalmente separati:
- L'SPD limita la tensione transitoria tra i conduttori a cui è collegato.
- Il protettore di tensione monitora la tensione di alimentazione e avvia la disconnessione del carico quando le sue impostazioni lo richiedono.
- L'interruttore automatico o il fusibile fornisce la necessaria funzione di protezione da sovracorrente e cortocircuito.
- La messa a terra e il collegamento equipotenziale forniscono il riferimento di sistema e i percorsi di corrente richiesti dal progetto.
“Utilizzare entrambi” non crea un ordine di cablaggio universale. La topologia del dispositivo, il sistema di messa a terra, la protezione a monte, l'instradamento dei conduttori, la disposizione del contattore, le normative locali e le istruzioni del produttore determinano il progetto finale. Un professionista elettrico qualificato dovrebbe coordinare questi elementi per l'installazione effettiva.
Protezione di tensione vs Regolatore di tensione: non confondere la disconnessione con la correzione
Alcuni risultati di ricerca utilizzano “protezione di tensione”, “regolatore di tensione” e “stabilizzatore” in modo intercambiabile. Non si tratta necessariamente dello stesso prodotto.
- Un protettore di tensione decide se la tensione misurata è accettabile e scollega quando la sua logica di protezione viene soddisfatta.
- Un regolatore di tensione o AVR modifica la relazione ingresso-uscita per mantenere la tensione di uscita entro la sua capacità di regolazione.
- Un UPS fornisce energia immagazzinata durante un'interruzione e può includere anche funzioni di regolazione o relative alle sovratensioni.
- Un SPD limita la sovratensione transitoria.
Un prodotto multifunzione può combinare più di una funzione, ma ciascuna funzione deve essere verificata in base ai suoi valori nominali, allo standard di prova, allo schema elettrico e al comportamento operativo dichiarato. La parola “protezione” sull'involucro non è prova che tutte e quattro le funzioni siano presenti.
Regola di selezione finale
La decisione tra protettore di tensione e protettore contro le sovratensioni diventa semplice quando il disturbo viene definito per primo:
- Tensione di alimentazione sostenuta alta o bassa + spegnimento richiesto: protettore di tensione.
- Sovratensione transitoria breve + limitazione di tensione richiesta: SPD.
- Entrambe le classi di disturbo sono credibili: coordinare entrambi.
- È richiesta una correzione continua o un'alimentazione di backup: selezionare invece un regolatore, un UPS o una soluzione di qualità dell'energia progettata.
Dopo aver identificato l'SPD come categoria di prodotto richiesta, confrontare i gamma di dispositivi di protezione contro le sovratensioni VIOX in base alla tensione di sistema, all'applicazione, al tipo di SPD, alla modalità di protezione e ai valori nominali dichiarati.