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Introduzione ai Surge Arrester

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Lo scopo di questa introduzione è di presentare i risultati di un nuovo sistema di protezione contro le fulminazioni propagatesi sull’alimentazione di ingresso.

Le fulminazioni atmosferiche creano sulle linee di alimentazione delle sovratensioni transitorie con fronti di salita molto ripidi e un tempo di decadimento lento. Operazioni di manovra sui quadri elettrici possono generare sulla linea di alimentazioni delle oscillazioni assimilabili ad una fulminazione.
Gli effetti di queste sovraelongazioni è, nella migliore delle ipotesi, un invecchiamento precoce dei dispositivi alimentati, dovuta ad una eccessiva sollecitazione elettrica. Nei casi più sfavorevoli può ingenerare la distruzione locale dei componenti e/o dei dispositivi elettrici ed elettronici collegati alla rete.

Il nuovo dispositivo blocca le fulminazioni di tipo indiretto caratterizzate da un impulso di prova 8/20us che costituiscono la maggioranza dei casi a cui sono sottoposti le apparecchiature e i dispositivi elettrici ed elettronici collegati alla rete.

Impulso di Prova 8/20

LO STATO ATTUALE

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I dispositivi normalmente utilizzati sulla linea di alimentazione come protezione secondaria utilizzano i varistori a base di ZnO con resistenza non lineare al variare della corrente che li attraversa. Pur capaci di assorbire notevoli energie, non risultano però in grado di assorbire interamente l’energia della fulminazione e la tensione residua che si propaga verso il carico, in funzione dell’impulso applicato, può risultare pericolosa per i dispositivi collegati.

Uno dei parametri significativi che definiscono quanto i carichi collegati a valle sono protetti è proprio la sovraelongazione residua della fulminazione dopo aver attraversato la protezione. Per questo motivo, nei sistemi elettronici e sulle reti LAN, vengono inseriti dispositivi allo stato solido (transil) per abbattere il residuo di sovraelongazione.

Un altro parametro caratteristico delle protezioni sulle linee di alimentazione è la corrente di dispersione, cioè la corrente che attraversa il dispositivo inserito in linea, in condizioni normali di alimentazione (non sottoposto a fulminazioni).
Il dimensionamento del varistore è rivolto a ridurre al minimo questa corrente per evitare il surriscaldamento del componente nel caso sia collegato tra fase-fase o fase-neutro e/o, nel caso di collegamento verso Terra di Protezione, di avere una corrente eccessiva sulla Terra di Protezione stessa. La controindicazione è che un dimensionamento della tensione elevata per contenere le perdite sul varistore, ne riduce drasticamente l’efficacia come barriera alle fulminazioni.

IL NUOVO SISTEMA DI PROTEZIONE

Il nuovo sistema di protezione sfrutta un meccanismo innovativo di protezione ed è in grado di offrire i seguenti vantaggi:

  1. Protezione di modo comune (L/N-PE) e differenziale (L-N) sulla linea di alimentazione contro le fulminazioni, conservando la sovraelongazione (Up) residua inferiore a 540V per correnti nominali di 5kA contro 1kV delle soluzioni a varistori
  2. Correnti di dispersione di pochi uA limitando al minimo la dissipazione interna anche alle prove di temporary overvoltage a 50Hz
  3. Bassissime perdite di inserzione che permettono l’impiego del dispositivo anche a medie frequenze

APPLICAZIONI

Protezione contro disturbi a bassa ed alta energia propagatesi sulla linea elettrica di alimentazione e in particolare l’utilizzo è efficace per:

  • Sistemi elettrici ed elettronici alimentati da rete
  • Apparecchiature stand alone.
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