Cos'è un Dispositivo di Protezione dalle Sovratensioni (SPD)?

Un Dispositivo di Protezione dalle Sovratensioni (SPD) è un dispositivo elettrico progettato per proteggere le apparecchiature elettriche dalle sovratensioni transitorie. Queste sovratensioni sono tipicamente causate da fulmini o operazioni di commutazione e possono danneggiare o degradare i sistemi elettrici ed elettronici.

Lo scopo principale di un SPD è limitare la sovratensione a un livello più sicuro per l'apparecchiatura. In questo modo, garantisce la longevità e l'affidabilità dei dispositivi elettronici e riduce i tempi di inattività e i costi di manutenzione.

I Dispositivi di Protezione dalle Sovratensioni (SPD) possono essere utilizzati per proteggere un'installazione elettrica e le sue apparecchiature collegate dagli effetti potenzialmente dannosi delle sovratensioni transitorie.

Esistono tre tipi comuni di SPD:

- SPD di Tipo 1 installato all'origine, ad esempio, nel quadro elettrico principale.
- SPD di Tipo 2 installato nei quadri di distribuzione secondari.
  (Sono disponibili SPD combinati di Tipo 1 e 2, solitamente installati nelle unità di consumo.)
- SPD di Tipo 3 installato vicino al carico protetto. Questi devono essere installati solo come complemento a un SPD di Tipo 2.

La Storia dei Dispositivi di Protezione dalle Sovratensioni

I dispositivi di protezione dalle sovratensioni sono stati sviluppati in risposta alla crescente necessità di proteggere le apparecchiature elettriche dai picchi di tensione. Questi picchi possono essere causati da vari fattori, come fulmini, interruzioni di corrente o operazioni di commutazione. Le prime forme di protezione dalle sovratensioni erano semplici e spesso inefficaci. Tuttavia, con l'avanzare della tecnologia, è aumentata anche la sofisticazione degli SPD.

I primi SPD consistevano principalmente in semplici scaricatori a scintilla, che fornivano una protezione minima. L'introduzione dei varistori a ossido di metallo (MOV) negli anni '70 ha segnato un progresso significativo. I MOV potevano assorbire sovratensioni maggiori, offrendo una migliore protezione per le apparecchiature elettroniche sensibili. Nel corso degli anni, gli SPD si sono evoluti fino a includere funzionalità come i disconnettori termici e capacità di monitoraggio avanzate, rendendoli più affidabili ed efficienti.

Come Funziona un Dispositivo di Protezione dalle Sovratensioni?

Un SPD funziona deviando o limitando la corrente di sovratensione verso terra e bloccando la tensione rimanente a un livello sicuro per i dispositivi collegati. Di solito è composto da componenti come varistori a ossido di metallo (MOV), tubi a scarica di gas e diodi di soppressione della tensione transitoria che reagiscono ai picchi di tensione e scaricano la sovratensione a terra o alla connessione neutra.

Componenti Chiave:

1. Varistore a Ossido di Metallo (MOV): Un resistore non lineare che cambia resistenza con la tensione applicata. Conduce le sovratensioni ad alta tensione lontano dalle apparecchiature sensibili.

2. Tubi a Scarica di Gas (GDT): Utilizzati per proteggere da sovratensioni transitorie elevate ionizzando il gas all'interno di un contenitore sigillato, consentendo alla sovratensione di passare attraverso.

3. Diodi di Soppressione della Tensione Transitoria (TVS): Forniscono un mezzo per bloccare o limitare la tensione e dissipare l'energia della sovratensione.

Cosa sono le sovratensioni transitorie?

Le sovratensioni transitorie possono essere definite come picchi di tensione di breve durata e alta intensità con bordi di salita rapidi, comunemente chiamati ‘sovratensioni’, che possono variare da pochi volt a molte migliaia di volt su una rete di consumo a bassa tensione, per non più di millisecondi.

Queste sovratensioni si verificano a causa del rilascio improvviso di energia precedentemente immagazzinata o indotta da altri mezzi. Questa energia può quindi farsi strada nelle installazioni elettriche, verificandosi naturalmente sia indirettamente dai fulmini che direttamente dai fulmini, oppure creata dalla commutazione e dal funzionamento di determinate apparecchiature all'interno di un'installazione.

Come si verificano le sovratensioni transitorie?

Le sovratensioni transitorie di origine atmosferica possono verificarsi se la proprietà stessa o l'infrastruttura di trasmissione elettrica vicina subiscono un colpo di fulmine. Questi tipi di sovratensioni transitorie hanno maggiori probabilità di verificarsi quando un fulmine diretto su una linea elettrica o telefonica aerea adiacente provoca la conduzione della sovratensione transitoria lungo le linee nelle proprietà vicine, il che può causare danni considerevoli all'installazione elettrica e alle apparecchiature associate.

Cause Comuni:

1. Fulmini: I fulmini diretti o vicini possono indurre alte tensioni.

2. Operazioni di Commutazione: Cambiamenti improvvisi nel carico elettrico, come l'accensione o lo spegnimento di apparecchiature pesanti.

3. Guasti Elettrici: Cortocircuiti o guasti all'interno del sistema di distribuzione dell'energia.

4. Scarica Elettrostatica (ESD): Scariche dal contatto umano o da altre fonti elettrostatiche.

Fattori Esterni:

— Fulmini: Le sovratensioni più gravi sono causate dai fulmini, che possono introdurre migliaia di volt nei sistemi elettrici.

— Commutazione della Rete: I cambiamenti nella rete di distribuzione dell'energia, come l'interruzione del carico o la rimozione dei guasti, possono indurre sovratensioni transitorie.

Fattori Interni:

— Cicli di Avvio/Arresto del Motore: I carichi induttivi come motori e trasformatori possono causare sovratensioni di commutazione.

— Condizioni di Guasto: L'arco e la rimozione dei guasti all'interno del sistema possono generare sovratensioni transitorie.

Progressi nella Tecnologia SPD

Gli SPD moderni sono altamente efficaci, incorporando tecnologie avanzate per migliorare le loro prestazioni. Questi dispositivi offrono ora una protezione multistadio, combinando vari componenti per fornire una copertura completa contro le sovratensioni. L'integrazione della protezione termica assicura che gli SPD possano scollegarsi in sicurezza quando si surriscaldano, prevenendo ulteriori danni.

Inoltre, lo sviluppo degli SPD di Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3 ha rivoluzionato il modo in cui i sistemi elettrici sono protetti. Gli SPD di Tipo 1 sono progettati per gestire i fulmini diretti, rendendoli ideali per installazioni industriali e commerciali. Gli SPD di Tipo 2 proteggono dalle sovratensioni residue provenienti da fulmini indiretti e operazioni di commutazione, mentre gli SPD di Tipo 3 offrono una protezione locale per le apparecchiature sensibili.

Tipi Principali di SPD

I Dispositivi di Protezione dalle Sovratensioni (SPD) sono classificati in diversi tipi in base ai loro punti di installazione e al livello di protezione che offrono. La comprensione di questi tipi aiuta a selezionare l'SPD appropriato per le proprie esigenze specifiche. I tipi principali di SPD sono Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3.

1. SPD di Tipo 1

Gli SPD di Tipo 1 sono progettati per proteggere da sovratensioni ad alta energia, causate principalmente da fulmini diretti o eventi ad alta tensione. Sono tipicamente installati prima del quadro di distribuzione principale, all'ingresso del servizio o integrati nel pannello del circuito principale. Questi dispositivi possono gestire il peso della sovratensione, incanalando l'energia in eccesso in modo sicuro a terra.

— Industriale: Fondamentale per fabbriche e operazioni su larga scala in cui il rischio di sovratensioni indotte da fulmini è significativo.

— Commerciale: Implementato negli edifici commerciali, in particolare quelli con sistemi di protezione dai fulmini esterni (LPS).

— Residenziale: Necessario per le case in aree con frequente attività di fulmini o con antenne esterne o altre strutture metalliche.

Vantaggi:

– Offre il più alto livello di protezione dalle sovratensioni direttamente collegato all'alimentazione in ingresso.

– Capacità di assorbimento di energia significativa.

– Prima linea di difesa contro le grandi sovratensioni.

Esempi di Applicazioni:

– Ingressi del servizio elettrico

– Quadri di distribuzione principali in complessi commerciali

– Edifici con sistemi di protezione dai fulmini esterni

2. SPD di Tipo 2

Gli SPD di Tipo 2 sono progettati per proteggere dalle sovratensioni residue che hanno attraversato gli SPD di Tipo 1 o da quelle sovratensioni accoppiate indirettamente. Sono installati nel pannello di distribuzione principale o nei sottopannelli all'interno dell'edificio. Gli SPD di Tipo 2 sono essenziali per la salvaguardia dalle sovratensioni provenienti dalle operazioni di commutazione e per garantire una protezione continua in tutto il sistema elettrico.

— Residenziale: Comunemente installato nelle case per fornire un secondo livello di difesa dopo gli SPD di Tipo 1.

— Commerciale: Utilizzato in edifici per uffici, esercizi commerciali e altre impostazioni commerciali per proteggere dalle sovratensioni interne.

— Industriale: Installato nei sottopannelli elettrici all'interno di impianti di produzione e altre configurazioni industriali per fornire una protezione localizzata.

Vantaggi:

– Fornisce una protezione robusta contro le sovratensioni residue.

– Migliora l'efficienza del sistema di protezione dalle sovratensioni complessivo affrontando le sovratensioni generate internamente.

– Previene danni alle apparecchiature sensibili collegate ai pannelli di distribuzione.

Esempi di Applicazioni:

– Pannelli di distribuzione principali e secondari in proprietà residenziali

– Sistemi elettrici di edifici commerciali

– Macchinari e pannelli di apparecchiature industriali

3. SPD di Tipo 3

Gli SPD di Tipo 3 sono progettati per proteggere da sovratensioni a bassa energia e sono installati vicino alle apparecchiature elettroniche sensibili. Questi dispositivi forniscono una protezione localizzata e sono tipicamente utilizzati per proteggere elettrodomestici, dispositivi elettronici e altre apparecchiature per l'utente finale. Gli SPD di Tipo 3 sono l'ultima linea di difesa nella gerarchia di protezione dalle sovratensioni.

— Residenziale: Protegge elettrodomestici, sistemi di intrattenimento, computer e altri dispositivi elettronici sensibili.

— Commerciale: Utilizzato per apparecchiature per ufficio, sistemi di punto vendita e altri dispositivi elettronici critici.

— Industriale: Fornisce protezione per sistemi di controllo, sensori e altri componenti elettronici industriali sensibili.

Vantaggi:

– Offre una protezione granulare per i dispositivi elettronici sensibili.

– Protegge dalle sovratensioni che possono passare attraverso gli SPD di tipo 1 e tipo 2.

– Assicura la durata e l'affidabilità delle apparecchiature per l'utente finale.

Esempi di Applicazioni:

– Protezioni da sovratensione plug-in per l'elettronica domestica

– Protezioni da sovratensione per apparecchiature per ufficio

– Protezioni da sovratensione dedicate per sistemi di controllo industriali

Dovrei installare un SPD?

Vantaggi dell'Installazione di un SPD:

1. Protezione: Protegge le apparecchiature elettroniche sensibili dai danni.

2. Longevità: Estende la durata dei sistemi elettrici e degli elettrodomestici mitigando l'usura e l'usura legate alle sovratensioni.

3. Sicurezza: Riduce il rischio di incendi causati da sovratensioni elettriche.

4. Risparmio sui Costi: Riduce i costi di manutenzione e sostituzione dovuti ai danni causati dalle sovratensioni.

Fattori da Considerare:

1. Ambiente: Le aree soggette a fulmini o apparecchiature elettriche pesanti dovrebbero dare la priorità agli SPD.

2. Sensibilità delle Apparecchiature: I dispositivi con elevata sensibilità alle fluttuazioni di tensione, come computer, apparecchiature di telecomunicazione e dispositivi medici, traggono notevoli vantaggi dagli SPD.

3. Conformità: Assicurarsi che l'SPD soddisfi i codici elettrici locali e gli standard di settore.

Raccomandazioni degli Esperti:

Consultare un elettricista autorizzato per valutare le proprie esigenze specifiche e raccomandare il tipo e la classificazione appropriati di SPD per la propria installazione. Anche la manutenzione regolare e i test periodici degli SPD installati sono essenziali per garantire prestazioni ottimali.

Installazione e Manutenzione degli SPD

La corretta installazione e manutenzione degli SPD sono fondamentali per garantirne l'efficacia. Gli SPD devono essere installati da professionisti qualificati, seguendo le linee guida del produttore e i requisiti delle normative sui cablaggi della 18a edizione. Anche le ispezioni e la manutenzione regolari sono essenziali per garantire che gli SPD funzionino correttamente e forniscano la protezione necessaria.

Durante l'installazione, è importante assicurarsi che gli SPD siano collegati in parallelo al sistema elettrico, consentendo loro di deviare la tensione in eccesso a terra. Questa configurazione assicura che gli SPD possano proteggere l'intero sistema senza interferire con le normali operazioni. Inoltre, gli SPD devono essere installati il più vicino possibile alle apparecchiature protette, riducendo al minimo la distanza che l'energia della sovratensione deve percorrere.

La manutenzione regolare degli SPD prevede il controllo di eventuali segni di danneggiamento o usura, assicurando che tutti i collegamenti siano sicuri e sostituendo eventuali dispositivi compromessi da precedenti sovratensioni. Molti SPD moderni includono indicatori di stato che forniscono informazioni in tempo reale sulle condizioni del dispositivo, rendendo più facile identificare quando è necessaria la manutenzione.

I Dispositivi di Protezione dalle Sovratensioni svolgono un ruolo fondamentale nella protezione delle apparecchiature elettriche ed elettroniche dalle sovratensioni transitorie. Comprendendo i loro principi di funzionamento, i tipi e i vantaggi, è possibile prendere decisioni informate sulla salvaguardia dei propri sistemi elettrici. La corretta installazione e manutenzione degli SPD può portare a una maggiore sicurezza, affidabilità e longevità delle apparecchiature, rendendoli un componente indispensabile delle moderne installazioni elettriche.

Ricorda, l'investimento in SPD può far risparmiare costi e stress significativi prevenendo danni da sovratensioni impreviste. Che si tratti di applicazioni residenziali, commerciali o industriali, assicurarsi che il sistema sia protetto con l'SPD giusto è una scelta saggia e necessaria.