Come scegliere il dispositivo di protezione contro le sovratensioni monofase più adatto?

Come scegliere il dispositivo di protezione contro le sovratensioni monofase più adatto?

Ho bruciato due macchine da caffè e un controller CNC da 3.800 dollari prima di ammettere di non avere la minima idea di come si manifestasse un picco di corrente.

Scelgo un SPD monofase verificando tre parametri: corrente di picco massima (kA), livello di protezione dalla tensione (VPR) e valore di cortocircuito nominale (SCCR). Se questi valori corrispondono alla dimensione dell'interruttore e alla sensibilità del carico, il dispositivo durerà più a lungo delle apparecchiature che protegge.

Continua a leggere se vuoi lo stesso filtro di tre minuti che uso io, così non perderò mai più tempo sulla scheda tecnica sbagliata.

Hai a che fare con l'alimentazione monofase?

Pensavo che "monofase" significasse un solo filo, finché non ho fatto saltare un fusibile e ho visto due fili più la messa a terra nel quadro elettrico.

L'alimentazione monofase è quella a due fili da 230 V o 120 V che alimenta case e piccoli negozi. Un conduttore di fase, un conduttore neutro e un'onda sinusoidale ripetitiva forniscono tutta l'energia necessaria per luci, computer portatili e torni.

Perché la forma dell'onda è importante

In un sistema a 230 V, l'onda sinusoidale raggiunge un picco di 325 V. Su questo picco si sovrappone una sovratensione che può raggiungere i 600 V in pochi microsecondi. Se il vostro SPD è progettato per 275 V RMS, si attiverà prematuramente, smorzando la parte superiore dell'onda. Se invece scegliete un modello da 420 V perché più economico, la sovratensione colpirà direttamente il vostro inverter. Io tengo sempre un oscilloscopio tascabile nella mia cassetta degli attrezzi: un'occhiata alla parte smorzata dell'onda mi dice se ho scelto la classe di tensione corretta.

Tabella 1: Tensioni monofase comuni rispetto alla classe di tensione SPD raccomandata

Che cos'è una protezione contro le sovratensioni monofase?

Ho detto al mio acquirente che un dispositivo di protezione dalle sovratensioni non era altro che una ciabatta elettrica sofisticata; lui mi ha inoltrato la fattura per la riparazione di una macchina per il taglio laser.

Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni monofase è un'unità compatta che si monta accanto al quadro elettrico. Al suo interno, i varistori a ossido di metallo (MOV) o i tubi a gas deviano la corrente in eccesso verso terra in meno di 25 nanosecondi, mantenendo i carichi al di sotto della loro tensione di tenuta.

Parti che puoi vedere

Aprendo l'involucro di plastica, si trovano tre dischi che sembrano monete. Si tratta dei MOV (varistori a ossido metallico). Accanto a ciascun disco è presente un fusibile termico; se il MOV si surriscalda, il fusibile si interrompe e il LED verde si spegne. Una volta ho aperto un'unità guasta: il filo del fusibile era sparito e il MOV era diventato nero. Quel controllo visivo mi ha evitato di dover reinstallare un dispositivo di protezione guasto.

Tabella 2: Parti interne e cause della loro morte

Come funziona un dispositivo di protezione contro le sovratensioni monofase (SPD monofase)?

Ho visto un picco di 40 kA sul mio registratore di dati; la tensione alla presa è aumentata solo di 90 V invece di 1.200 V.

Il dispositivo SPD si trova tra la fase e il neutro e tra la fase e la terra. Quando arriva la sovratensione, i suoi componenti interni passano a uno stato di bassa impedenza in pochi nanosecondi. La corrente di sovratensione attraversa il dispositivo SPD, non la stampante, e la tensione di blocco rimane al di sotto della soglia di danneggiamento del carico sensibile.

La curva di serraggio

Ogni MOV ha una curva che mostra la tensione in funzione della corrente. A 1 mA il MOV inizia a condurre; a 1 kA la tensione è superiore del 50%. Sovrappongo questa curva alle specifiche di tenuta del mio CNC. Se il CNC si guasta a 800 V e il MOV raggiunge 820 V a 3 kA, passo a un MOV più potente o aggiungo un secondo stadio. Non mi fido mai solo del catalogo; traccio le due curve e cerco la differenza.

Principio di funzionamento del dispositivo di protezione contro le sovratensioni monofase?

Pensavo che il "principio di funzionamento" fosse solo fumo negli occhi a fini di marketing, finché non ho seguito una scintilla che ha attraversato un morsetto.

Il principio di funzionamento si basa sul semplice collasso di impedenza. In condizioni di tensione normale, l'SPD si comporta come un circuito aperto. Quando la sovratensione aggiunge energia extra, i grani del MOV si guastano, creando un cortocircuito e convogliando l'energia verso terra. Al termine della sovratensione, il MOV si ripristina e attende la successiva scarica.

Condivisione dell'energia all'interno dell'unità

Un picco di corrente di 20 kA non si abbatte su un singolo MOV. L'unità utilizza tre MOV in parallelo, quindi ogni disco consuma circa un terzo della corrente. Se un MOV si usura più velocemente, la sua resistenza diminuisce, assorbe più corrente, si surriscalda e il fusibile termico lo disattiva. Questa disattivazione controllata preserva gli altri due. Controllo sempre i codici di data; i MOV dello stesso lotto invecchiano alla stessa velocità, quindi i miei kit di ricambio riportano i codici di data corrispondenti.

Come installare un dispositivo di protezione da sovratensione monofase?

Una volta ho collegato un SPD al contrario; il LED è rimasto verde, ma la protezione è svanita nel nulla.

Spegnere l'interruttore principale. Collegare la linea SPD al lato carico dell'interruttore, il neutro alla barra del neutro e la terra alla barra di terra. Assicurarsi che i cavi siano più corti di 30 cm, attorcigliarli insieme e serrarli a 2 Nm. Chiudere il quadro, riaccendere e verificare che i LED verdi siano accesi in modo fisso.

Eseguo il test della lunghezza del cavo su ogni lavoro

Utilizzo un generatore di segnale da 1 MHz e collego un filo di 10 cm ai terminali dell'SPD. La caduta di tensione raddoppia quando aggiungo altri 10 cm. Questo test mi dimostra che 30 cm è il limite massimo; ogni centimetro in più aggiunge circa 40 V alla tensione di passaggio. Se il pannello è affollato, monto l'SPD sulla porta e utilizzo un cavo in rame intrecciato; la forma piatta dimezza l'induttanza.

Applicazione dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni monofase nelle piccole imprese?

Il panificio del mio cliente ha perso tre forni in una sola tempesta; l'assicuratore ha dato la colpa alla "sfortuna" finché non gli abbiamo mostrato il dispositivo di protezione da sovrapressione (SPD) fuso che avevamo installato il giorno successivo.

I dispositivi di protezione da sovracorrente monofase (SPD) proteggono registratori di cassa, macchine per caffè espresso, fresatrici CNC e sistemi di videosorveglianza nei piccoli negozi. Si installano in un rack da 1U o possono essere montati su una guida DIN accanto al contatore. Un'unità da 20 kA mantiene in funzione l'intera linea di panificazione durante la stagione dei temporali.

Trucco di raggruppamento del carico che utilizzo

Elenco ogni dispositivo con corrente inferiore a 16 A e lo classifico come "sensibile" o "resistente". I carichi sensibili, come i PLC, condividono un SPD con un VPR da 550 V. I carichi resistenti, come i riscaldatori, sono collegati a un secondo SPD con un VPR da 650 V. Questa suddivisione riduce i costi perché il modello da 650 V è il 30% più economico. Il mio foglio di calcolo mostra al cliente un risparmio di 210 dollari e tempi di consegna più brevi dalla nostra fabbrica di Wenzhou.

Regole di installazione da seguire?

Una volta ho risparmiato sui costi e ho usato cavi da 50 cm perché la guida DIN era più bella; l'ispettore mi ha fatto rimuovere tutto.

Segui queste quattro regole: mantieni i cavi al di sotto dei 30 cm, usa cavi in ​​rame da 16 mm², aggiungi un interruttore automatico da 32 A a monte e monta il dispositivo di protezione da sovracorrente (SPD) dopo il contatore ma prima del dispositivo differenziale (RCD). Rispetta le normative locali: in Germania usa la norma VDE 0100-443, nel Regno Unito segui la norma BS 7671 534.

Tabella 3: Lista di controllo rapida che consegno al mio equipaggio

Conclusione

Scegli i numeri, taglia i cavi, stringi le viti e il tuo SPD monofase si guasterà, così che le tue macchine non si fermino.

Inviami un'e-mail all'indirizzo caroline@leikexing.com per un preventivo di una pagina e spediremo il tuo lotto personalizzato da Wenzhou entro 15 giorni.