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Alimentatore ridondante e protezione adeguati

La scelta giusta del dispositivo di protezione garantisce il funzionamento sicuro degli impianti elettrici e l'alta affidabilità dell’impianto.

Interruttori automatici generali e interruttori di protezione

Installazione a regola d'arte di interruttori di protezione  

Installazione a regola d'arte di interruttori di protezione

Gli interruttori automatici generali proteggono in edifici e impianti le linee per la distribuzione di corrente. Si disattivano esclusivamente in caso di cortocircuito in un dispositivo terminale per proteggere la linea di alimentazione da sovraccarico. Gli interruttori di protezione hanno un'alta capacità commutata a partire da 6 kA.

Come livello ultimo di protezione per dispositivi terminali gli interruttori di protezione elettronici e magnetotermici offrono la migliore protezione contro sovracorrente e cortocircuito. Se le singole utenze o i piccoli gruppi funzionali vengono messi separatamente in sicurezza, in caso di guasto, le parti non coinvolte dell'impianto possono continuare a lavorare, fino a che il processo complessivo lo consente.

Se viene installato un nuovo circuito elettrico è necessario fare attenzione a una protezione adeguata del dispositivo terminale previsto. Durante l'installazione è necessario considerare anche la lunghezza e la sezione dei cavi. I cavi devono essere adeguati alla corrente di regime prevista, ma anche a un eventuale cortocircuito o sovraccarico. Nell'ambito di una protezione graduale dei settori di impianto è necessario osservare la selettività tra i singoli fusibili o dispositivi di protezione. Anche questo contribuisce a una migliore affidabilità dell’impianto, poiché viene disattivato esclusivamente il circuito elettrico difettoso.

Si consiglia di installare gli interruttori di protezione nel quadro elettrico in modo che siano facilmente raggiungibili, così che possano essere nuovamente ripristinati rapidamente e senza problemi dopo una disinserzione. Il quadro elettrico non deve essere troppo pieno, per non sovraccaricare l'alimentatore. È inoltre necessario provvedere a sufficienti aerazione e raffreddamento. In questo modo è possibile evitare guasti.

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La scelta del giusto interruttore di protezione

Interruttori di protezione  

Diverse versioni di interruttori di protezione

Le esigenze legate a una protezione dei dispositivi ottimale variano in base al campo di impiego e alla sfera di attività. Per tale motivo gli interruttori di protezione funzionano con diverse tecnologie: elettronica, termica e magnetotermica. Le differenze riguardano la tecnica di intervento e il comportamento di arresto. Le curve caratteristiche determinano la caratteristica di arresto dei diversi interruttori di protezione.

Nella scelta degli interruttori di protezione è necessario considerare tensione e corrente nominale ed eventualmente la corrente di avviamento di un dispositivo terminale. Il tipo di situazione di guasto che ci si può aspettare (cortocircuito o sovraccarico) determina il tipo di comportamento di arresto.

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Raccomandazione di scelta in base alla situazione di errore

 tempo di diseccitazione in caso di sovraccaricotempo di diseccitazione in caso di corto circuitoApplicazione protetta in maniera ottimale contro
Interruttori di protezione termiciidoneoinadeguato
  • Sovraccarico
Interruttori di protezione magnetotermiciidoneoideale
  • Sovraccarico
  • Corto circuito
  • Linee lunghe
    (curva caratteristica di intervento SFB)
Interruttori di protezione elettroniciidealeideale
  • Sovraccarico
  • Corto circuito
  • Linee lunghe
    (limitazione di corrente attiva)
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Curve caratteristiche di intervento

Le curve caratteristiche di intervento sono utili nell'individuazione dell'adeguato dispositivo di protezione a seconda della tipologia d'uso. Mostrano la sfera di attività di dispositivi di protezione a limitazione di corrente in una curva caratteristica di corrente/tempo.

Per ogni tipologia i dispositivi di protezione hanno campi di esercizio di ampiezza diversa. Tra i dispositivi di protezione più vecchi ci sono i comuni fusibili con fili fusibile.

La forma e la potenza del filo determinano essenzialmente la corrente nominale per la quale il fusibile viene utilizzato. I moderni interruttori automatici e di protezione qui presi in considerazione possono essere sviluppati in maniera precisa per uno specifico comportamento di intervento.

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Temperatura ambiente

I diversi interruttori di protezione reagiscono in maniera differente agli influssi di temperatura esterna. In modo particolare con gli interruttori di protezione a intervento termico è necessario considerare la temperatura ambiente.

Per la determinazione del punto di disinserzione corretto c'è un fattore temperatura. Si esegue la moltiplicazione dei valori rilevanti della curva caratteristica di corrente/tempo. Da questo si ottiene il valore definitivo.

Nella tabella vengono rappresentati i valori tipici. La condizione standard è una temperatura ambiente di 23 °C. Il fattore relativo è 1. Quando la temperatura ambiente è inferiore la disinserzione viene ritardata. Il fattore è quindi sotto 1. Temperature più alte provocano una disinserzione più rapida. Il fattore è allora sopra 1.

Varianti di interruttori di protezione-20 °C-10 °C0 °C+23 °C+40 °C+60 °C
Fattore temperatura
interruttore di protezione magnetotermico
0,790,830,881,001,121,35
Fattore temperatura
interruttore automatico termico
0,820,860,911,001,091,25
Fattore temperatura
Interruttore di protezione termico
0,760,840,921,001,081,24
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Resistenza interna dei dispositivi di protezione

La resistenza interna di un dispositivo di protezione viene segnalata come valore di resistenza in Ohm o come calo di tensione in millivolt.

L'ideale è una resistenza interna bassa: in questo modo la potenza di dissipazione nell'interruttore di protezione si abbassa. È perciò ideale per circuiti elettrici con tensione nominale bassa.

Le seguenti tabelle mostrano i valori tipici della caduta di tensione e della resistenza interna dei diversi interruttori di protezione.

Cali di tensione tipici1 A2 A3 A4 A5 A...
Interruttori di protezione elettronici140 mV100 mV120 mV100 mV130 mV 
Interruttore automatico termico    <150 mV<150 mV
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Resistenze interne tipiche0,1 A0,5 A1 A2 A3 A4 A5 A8 A
Interruttori di protezione
magnetotermici
 5 Ω1,1 Ω0,3 Ω0,14 Ω0,09 Ω0,06 Ω≤ 0,02 Ω
Interruttori di protezione
termici
81 Ω3,4 Ω0,9 Ω0,25 Ω0,11 Ω0,07 Ω≤ 0,05 Ω 

Montaggio in serie di interruttori di protezione modulari

In caso di montaggio in serie di interruttori di protezione con simultaneo carico di corrente si verifica un effetto termico reciproco che corrisponde a una temperatura ambientale maggiore. La conseguenza è una disinserzione troppo rapida dell'interruttore.

Fattori di influenza:

  • Temperatura ambiente
  • Corrente nominale in condizioni operative
  • Corrente nominale dell'interruttore di protezione
  • Numero degli interruttori di protezione installati affiancati
  • Distanza tra gli interruttori

Come azione correttiva gli interruttori di protezione possono essere dimensionati in modo tale che in normali condizioni operative venga caricato solo l'80% della corrente nominale relativa. Questo compensa gli influssi di temperatura e ottimizza il comportamento di arresto.

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L'alimentatore giusto

Alimentatori e interruttori di protezione con tecnologia SFB  

Unità affidabile: alimentatori e interruttori di protezione con SFB

Già nella fase di pianificazione sarebbe necessario definire le esigenze di alimentazione con riserve per futuri ampliamenti, poiché queste aumentano costantemente. Per alimentatori da 24 V DC in applicazioni industriali sono ad esempio importanti la tipologia compatta e le potenzialità delle prestazioni incrementali.

Gli alimentatori devono coincidere con la richiesta di energia dei dispositivi terminali da allacciare. Inoltre, non deve essere pianificata più dell'80% della corrente nominale, per consentire una corrente di cortocircuito affidabile in caso di errore. Se l'alimentatore scelto è troppo piccolo o il valore di connessione troppo alto, può generarsi bassa tensione. Ciò provocherebbe la disattivazione delle parti dell'impianto e l'interruzione del processo di produzione.

Alcuni alimentatori dispongono di tecnologia SFB (Selective Fuse Breaking). Forniscono per pochi millisecondi un valore di corrente nominale 6 volte superiore. Grazie a questa riserva di corrente i dispositivi di protezione si disattivano in caso di necessità in tutta sicurezza. Usati con gli interruttori di protezione magnetotermici con tecnologia SFB costituiscono un'unità affidabile per un'elevata affidabilità dell’impianto.

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Alimentatore ridondante

Con un alimentatore ridondante la disponibilità e la produttività vengono significativamente incrementate. Errori di collegamento, cortocircuiti o cadute di tensione in un ramo di distribuzione primario non hanno effetti sulla tensioni di uscita. Questo risulta particolarmente importante per processi sensibili e importanti settori di impianto.

In un sistema ridondante gli alimentatori vengono disaccoppiati l'uno dall'altro. Questa operazione viene eseguita dai moduli di ridondanza, che sono dotati di diverse caratteristiche prestazionali. Ad esempio, il carico, in casi senza interferenze, può essere suddiviso in maniera ottimale su entrambi gli alimentatori. A seconda dell'esecuzione avviene un monitoraggio continuo della tensione di entrata e della corrente di uscita. Se uno degli alimentatori viene a mancare, l'altro subentra senza ritardi.

Alimentatori che alimentano la scheda per interruttori di protezione tramite un modulo di ridondanza  

Due alimentatori alimentano la scheda per interruttori di protezione tramite un modulo di ridondanza

Le linee di alimentazione posate in maniera ridondante impediscono errori alla linea sul tratto che unisce il modulo di ridondanza e l'utenza. L'esempio di applicazione mostra la struttura ridondante dall'alimentatore fino alla protezione con la scheda per interruttori di protezione. La scheda consente, con morsetti di alimentazione doppi, la possibilità di connettere due linee di alimentazione.

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Phoenix Contact Spa

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