Protezione contro le sovratensioni negli armadi elettrici di automazione industriale

Di Lisa Eitel | 19 giugno 2021

Le strutture automatizzate comandate da armadi di controllo industriali fanno affidamento sul fatto che i componenti di tali armadi funzionino in modo affidabile anche a fronte di variazioni di potenza. Questi componenti includono alimentatori locali, PLC, registratori di dati, apparecchiature di rete e altre apparecchiature di comunicazione e IO, che sono tutti vulnerabili agli effetti dannosi dei picchi di tensione.

Noti anche come sovratensione, i picchi di tensione possono derivare da:

• Eventi improvvisi di potenza nell'impianto, come lo spegnimento o l'accensione di grandi motori • Sovratensioni cicliche causate dallo spegnimento o l'accensione di carichi induttivi o capacitivi • Variazioni indotte dal sistema sulle linee di distribuzione dei servizi superiori a qualche percentuale • Eventi esterni come i fulmini

Che si tratti di sovratensioni cicliche, picchi transitori della durata di pochi microsecondi o millisecondi o aumenti (o abbassamenti) di tensione, tutte le sovratensioni possono causare danni sostanziali (e persino guasti totali) ai componenti del quadro elettrico... nonché alle macchine e alle apparecchiature che dipendono da tale controllo. mobiletto. I percorsi delle sovratensioni negli armadi di controllo si trovano lungo i conduttori sia in entrata che in uscita.

Cortocircuito su un dispositivo di misurazione dopo una sovratensione

Ecco perché sono essenziali i limitatori di sovratensione industriali per la protezione dai danni da sovratensione. Questi limitatori di sovratensione si installano negli armadi di controllo e deviano le sovratensioni dannose lontano da apparecchiature costose e sensibili... comprese quelle collegate per la trasmissione di segnali digitali e analogici, nonché alimentazione CC e CA.

Il terminedispositivi di protezione contro le sovratensioni o SPD è un termine generico che si riferisce all'ampia gamma di componenti che salvaguardano i sistemi di automazione industriale dalle sovratensioni. Gli SPD limitano la sovratensione transitoria e reindirizzano le onde di corrente, per ridurre l'entità della sovratensione finché non diventa gestibile e sicura. I due principali sottotipi di componenti SPD includono scaricatori di sovratensione e dispositivi di protezione da sovratensione.

Scaricatori di sovratensione industriali installare nelle sottostazioni elettriche dei servizi pubblici e in più luoghi locali di riduzione della tensione... come spiegato, per proteggere le apparecchiature dagli effetti della commutazione e dalla sovratensione originata dai fulmini. Infatti, il National Electric Code (NEC) definisce uno scaricatore di sovratensione come un dispositivo di protezione in grado di limitare la sovratensione bypassando o scaricando la corrente di picco ed eliminando il flusso di corrente mantenendo la capacità di ripetere queste funzioni per sovratensioni future. Gli scaricatori di sovratensione si collegano in parallelo con le apparecchiature che proteggono. Ciò consente allo scaricatore di sovratensione di limitare i picchi di tensione attraverso l'apparecchiatura... e reindirizzare la corrente elettrica in modo sicuro a terra.

I picchi di tensione come definiti da IEEE 1100-2005 includono sia picchi di tensione che transitori. Immagine del controllo di sovratensione e sottotensione montata su guida DIN tramite Shutterstock

Protettori da sovratensione industriali servono anche a proteggere i componenti elettrici ed elettronici dalla sovratensione, ma lo fanno limitando la tensione fornita ai componenti cortocircuitando o bloccando la corrente. Ciò a sua volta riduce la tensione a un livello sicuro. Tali dispositivi di protezione da sovratensione industriali consentono il flusso di corrente elettrica adeguato alla progettazione dalla sorgente ai vari componenti industriali collegati. Quindi, se la tensione proveniente dalla sorgente presenta picchi o sbalzi (e supera una soglia accettata), il dispositivo di protezione da sovratensione reindirizza l'elettricità aggiuntiva al filo di terra. In molti dispositivi di protezione da sovratensione, è un varistore all'ossido di metallo o MOV che reindirizza la tensione in eccesso.

Le società di distribuzione elettrica trasmettono l'elettricità come corrente alternata perché i trasformatori possono facilmente abbassare e aumentare tale tensione. Il problema è che l’alimentazione CA richiede l’inclusione di apparecchiature di qualità dell’energia.

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni industriali rientrano in tre categorie fondamentali.

• SPD di bassa tensione • SPD di media tensione • SPD di alta tensione

Gli SPD ad alta e media tensione generalmente utilizzano la restrizione per affrontare la sovratensione. Al contrario, gli SPD a bassa tensione adottano tre diverse soluzioni.