Come dimensionare correttamente i dispositivi di protezione contro le sovratensioni?
Come scegliere la taglia giusta Dispositivi di protezione dalle sovratensioni?
Ho bruciato un rack PLC da 20.000 dollari perché ho scelto quello sbagliato SPD.
Dimensiono ogni SPD abbinando la sua Uc alla tensione di sistema, la sua Imax alla sovratensione massima e la sua Up alla capacità di tenuta dell'apparecchiatura; quindi verifico i tre valori in un'unica tabella.
Continua a leggere e ti mostrerò la tabella così non ripeterai il mio errore.
Perché corretto SPD Le dimensioni sono fondamentali?
Ho perso un'intera giornata di produzione quando un SPD da 40 kA è esploso durante un temporale da 100 kA.
Se il SPD è troppo piccolo, si brucia; se è troppo grande, si paga di più; la dimensione giusta mantiene la linea attiva e il contabile tranquillo.
Il vero costo dei dispositivi SPD sottodimensionati
I dispositivi SPD sottodimensionati non si limitano a guastarsi, ma si guastano in modo violento.
Ne ho visto uno esplodere e spruzzare plastica fusa sulla sbarra collettiva.
L'impianto si è fermato per 14 ore mentre sostituivamo l'intero pannello.
Il costo reale era di 18.000 dollari di mancata produzione, non di 200 dollari per SPD.
Il costo nascosto dei dispositivi SPD sovradimensionati
I dispositivi di protezione dalle sovradimensionate sembrano sicuri, ma costano di più all'acquisto e lasciano passare più energia.
Un'unità da 200 kA su un servizio da 20 kA ha un Up più elevato.
Quei 200 V in più possono mandare in tilt un ingresso PLC da 1200 V.
Si paga due volte: una volta per la scatola grande, una volta per la carta fritta.
Come valuto la "taglia giusta" in tre domande
- Qual è la massima ondata di piena che può raggiungere questo punto?
- Qual è la tensione massima sopportabile dal mio carico?
- Quali codici di scheda tecnica SPD coprono entrambi i casi?
Se riesco a rispondere a queste tre domande, la taglia è giusta.
Spiegazione delle principali classificazioni SPD: Uc, Imax, Iimp e Up
Facevo sempre confusione tra IMAX e IIMP; un giorno l'ispettore non ha approvato il mio pannello.
Scelgo Uc ≥ tensione di sistema, Imax ≥ sovratensione locale, Iimp ≥ classe di resistenza ai fulmini e Up ≤ 80% della resistenza dell'apparecchiatura; scrivo i quattro valori su una riga prima dell'acquisto.
Uc – La tensione alla quale l'SPD può rimanere attivo indefinitamente
Uc è il numero radice.
Impostandolo troppo basso, l'SPD si trasforma in un cortocircuito.
Se lo si sceglie troppo alto, il livello di protezione aumenta.
Utilizzo la Tabella 1 per adattare la tensione di sistema al valore minimo di Uc.
| Tensione di sistema (LL) | Uc minimo |
| 120/240 V fase sdoppiata | 150V |
| 208 Y/120 V | 150V |
| 240 V delta | 255 V |
| 380 Y/220 V | 255 V |
| 480 Y/277 V | 320V |
Imax – Il più grande slancio che l'SPD possa sopportare una volta
IMAX è un numero unico.
Osservo la mappa locale della densità dei fulmini.
Se la mappa mostra 8 lampi per km², la mia valutazione è di 100 kA.
Se la mappa mostra 4 lampi, la mia valutazione è di 60 kA.
Non scendo mai sotto i 40 kA, nemmeno in una zona a basso rischio.
Iimp – Il timbro della classe Lightning
Iimp viene testato con un'onda di 10/350 µs.
La classe I richiede 25 kA per polo.
La classe II richiede 12,5 kA.
Se l'impianto è dotato di parafulmine, aggiungo la Classe I al contatore.
Su – La tensione rimanente per il carico
Il mio PLC vede "verso l'alto".
Scelgo l'opzione più piccola che il budget consente, ma la mantengo al di sotto dell'80% del livello di potenza impulsiva dell'apparecchiatura.
Un PLC da 2.000 V riceve un SPD con Up ≤ 1.600 V.
Se il cavo è lungo abbasso la tensione a 1200 V perché il filo stesso aggiunge 200 V.
Guida passo passo al dimensionamento del dispositivo di protezione dalle sovratensioni
Ridimensiono ogni SPD su un foglio A4.
Compilo cinque caselle: tensione del sistema, livello di flash, lunghezza del cavo, carico massimo sopportabile e budget; poi leggo il codice del modello dall'ultima colonna della mia tabella di riferimento.
Passaggio 1 – Annotare la tensione e la configurazione del sistema
Inizio controllando la targhetta del quadro elettrico principale.
Scrivo: 480 Y/277 V, trifase, 4 fili.
Questo mi dice che Uc ≥ 320 V dalla Tabella 1.
Passaggio 2 – Trova la densità del flash
Apro la mappa gratuita della NASA e clicco sulla mia pianta.
La mappa indica 6 lampeggi per km².
Passo al tavolo 2.
| Densità flash | Imax minimo per modalità | Classe |
| 0–2 | 40 kA | II |
| 3–5 | 60 kA | II |
| 6–10 | 100 kA | IO |
| >10 | 160 d.C. | IO |
Scelgo 100 kA e Classe I.
Fase 3 – Misurare la lunghezza del cavo dal servizio al carico
Percorro il tragitto con un metro a nastro.
Se il percorso è più lungo di 30 m, aggiungo un secondo SPD al quadro secondario.
I cavi lunghi aggiungono 10 V per metro di picco indotto.
Passaggio 4 – Verificare la resistenza dell'attrezzatura
Apro il manuale del PLC.
C'è scritto "resistenza agli impulsi fino a 1.500 V".
Moltiplico per 0,8 e imposto Up ≤ 1.200 V.
Passaggio 5 – Seleziona modello e prezzo
Apro il mio foglio interno mostrato nella Tabella 3.
| Codice articolo | Uc | Imax | Zoppica | Su | Prezzo 1k pezzi |
| LKX-480-40 | 320V | 40 kA | 12,5 kA | 1.400 V | $18 |
| LKX-480-100 | 320V | 100 kA | 25 kA | 1.100 V | $28 |
| LKX-480-160 | 320V | 160 kA | 50 kA | 900V | $42 |
La fila centrale corrisponde a tutte le scatole, quindi scelgo LKX-480-100.
Passaggio 6 – Effettua l'ordine e segna la data
Aggiungo la data di consegna al mio calendario.
Ho anche impostato un allarme per la sostituzione ogni cinque anni, perché anche i buoni SPD invecchiano.
Selezione di dispositivi di protezione contro le sovrapressioni (SPD) per diverse applicazioni: residenziale, commerciale e industriale.
Abito in una casa con impianto elettrico a 120 V, possiedo un'officina a 480 V e gestisco una centrale elettrica a 22 kV.
Scelgo 20 kA Tipo 3 per il mio frigorifero, 100 kA Tipo 1+2 per il mio negozio e 160 kA Tipo 1+2+3 per l'impianto; stessa marca, stessa tabella di riferimento, riga diversa.
Residenziale: semplicità ed economicità.
Nelle abitazioni si registrano picchi di corrente massimi di 40 kA.
Utilizzo un connettore di tipo 2 sul pannello di controllo e uno di tipo 3 sul televisore.
Costo totale inferiore a 60 dollari.
Riesco ancora a dormire quando arriva la tempesta.
Commerciale – Copertura del carico misto
I negozi al dettaglio sono dotati di illuminazione, impianti di climatizzazione e lettori di carte.
Ho posizionato il Tipo 1 presso il punto di servizio, il Tipo 2 su ciascun pannello secondario e il Tipo 3 presso il punto vendita.
Mantengo la stessa famiglia Up in modo che le forme delle onde si sommino, non si contrastino.
Industriale – Conta i circuiti e i motori
Quando i motori si spengono, immettono nella rete una tensione di 1.500 V.
Aggiungo un circuito di smorzamento RC e un SPD con un margine di 200 V in salita.
Utilizzo anche unità per guida DIN, così posso sostituirle a caldo; il costo dei tempi di inattività supera quello del singolo componente.
Zone speciali – Pericolose e mediche
Nelle aree esplosive di Zona 2 scelgo dispositivi di protezione individuale (SPD) incapsulati e antiscintilla.
Negli ospedali utilizzo filtri di grado medicale con una corrente di dispersione verso terra inferiore a 0,5 mA.
La tabella è la stessa; cambia solo il suffisso.
Conclusione
Dimensiono i dispositivi SPD con quattro numeri: Uc, Imax, Iimp, Up.
Apri i tavoli, riempi le scatole, scegli la riga e non comprerai mai più la scatola sbagliata.
Inviami la targhetta del tuo pannello e ti spedirò il pezzo giusto domani.