ebook I regimi anomali di funzionamento degli UPS Seguici su:

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Introduzione Questo documento ha lo scopo di fornire una guida per il corretto dimensionamento dei dispositivi di protezione, quando un sistema statico di continuità viene inserito in un impianto elettrico, prendendo in considerazione le problematiche relative al suo duplice ruolo di carico/generatore rispetto allo stato di distribuzione del neutro. Vengono di seguito evidenziate le varie condizioni operative di un sistema statico di continuità che generalmente richiedono attenzione in sede progettuale. Sovraccarico La sovraccaricabilità dell UPS è la sua capacità di alimentare il carico oltre le condizioni nominali e comunque per un tempo limitato. Se il sovraccarico è inferiore al valore del limite massimo di corrente, il gruppo di continuità alimenterà il carico per il tempo impostato dall algoritmo apposito nel controllo a microprocessore (vedi Figura 1), che tiene in considerazione sia il livello di potenza richiesta che la temperatura ambientale. Superato tale limite temporale viene comandata la commutazione dell uscita sulla rete di riserva (o di by-pass automatico). La rete di riserva dell UPS è una linea di alimentazione alternativa a quella primaria, utilizzabile nel caso in cui l inverter sia impossibilitato a sostenere il carico. Si noti comunque che la linea di riserva non è una sorgente in continuità e viene utilizzata solo per emergenza o manutenzione.

Figura 1 Capacità di sovraccarico dell inverter per UPS, a 40 C di temperatura ambiente. Se lo scambio con la linea di riserva avviene in sincronismo con l inverter, attraverso il commutatore statico interno, si evitano microinterruzioni di alimentazione al carico (con tempi di commutazione inferiori al millisecondo). Se non vi è sincronismo tra riserva e inverter, la commutazione avviene con una breve interruzione di alimentazione al carico (di solito 10 ms), per evitare danni maggiori. Dopo un tempo pre-impostato l inverter viene riacceso e, se le condizioni di sovraccarico non saranno più presenti, il carico tornerà automaticamente ad essere alimentato da inverter. Nel caso in cui siano ancora presenti le condizioni di sovraccarico, il commutatore statico si bloccherà sullo stato di funzionamento da riserva e, solo al ripristinarsi delle condizioni nominali, sarà possibile la commutazione del carico su inverter.

L interruttore statico di riserva stesso può essere comunque soggetto, essendo realizzato con elementi semiconduttori (SCR), ad una certa caratteristica di sovraccarico, come indicato da alcuni valori tipici (per il modello Chloride 80- NET TM ) in Tabella 1. E importante notare che la capacità di sovraccarico e di corto circuito dell UPS è assolutamente fondamentale per definire in modo corretto ed univoco le protezioni a valle del sistema di alimentazione, con particolare riferimento alla selettività di sistema. Tabella 1 - Capacità di sovraccarico dell interruttore statico di riserva per un UPS.

Figura 2 Scenario tipico di un UPS in caso di sovraccarico: al momento del sovraccarico, se la linea di riserva dell UPS è idonea, il controllo dell UPS fa commutare sulla linea di bypass (riserva), con valori di sovraccaricabilità fino al 1000%, in modo da far risultare l UPS il più possibile trasparente al sovraccarico. Una volta risolto il guasto, l UPS ricommuta in automatico su linea di inverter.

Corto circuito Il corto circuito è una particolare condizione di funzionamento dell UPS, limitata nel tempo, e caratterizzata da una erogazione di corrente controllata (limitata al valore massimo) associata ad un livello di tensione ridotto. In presenza di corto circuito sull impianto a valle dell UPS ed in mancanza della linea di riserva, l inverter abbassa la tensione di uscita e limita la corrente a 1,5 3I N (vedi Figura 3). Dopo un tempo impostato (10 ms @ 300%In e 5 s @ 150%), se non sono intervenute le protezioni a valle, l inverter si blocca. Se invece l UPS e dotato di commutatore statico e l alimentazione è presente sulla rete di riserva, il carico viene commutato istantaneamente su di essa, con le caratteristiche di sovraccaricabilità secondo la specifica tecnica (tipicamente: 125 % @ 10 min; 150% @ 1 min; 700% @ 600 ms; 1000% @ 100 ms). V Quando l alimentazione proviene dalla linea di riserva, la corrente di corto circuito varia in funzione della impedenza della stessa, ed assume in generale valori molto più elevati di quelli che può fornire l inverter. Questo consente il sicuro intervento delle protezioni di massima corrente poste lungo la linea di alimentazione al carico. Z n Z 0V1 In 1,5 In I CC Figura 3 Caratteristica di uscita dell inverter. Impedenza del carico: Z n : nominale Z 0V1 : di sovraccarico Z CC : di corto circuito Z CC I

Dispositivi di protezione a monte dell UPS La protezione a monte dei gruppi di continuità può essere una protezione magneto-termica in curva B o C, capace quindi di fare transitare rispettivamente un valore di corrente multiplo dalle 3 alle 5 volte la I n o dalle 5 alle 10 volte I n (come da grafico sotto esposto). Il dimensionamento della corrente nominale dell interruttore sarà valutata in base alla corrente massima dell UPS. Se il sistema di alimentazione è di tipo TN-S non è necessaria la protezione differenziale. Questa la si userà laddove non si soddisfi la relazione di protezione dai contatti indiretti per i sistemi TN (Ig V0/Zs). Nel caso si usino delle protezioni con relè differenziale, questi dovranno essere di classe B, ritardati di almeno 300 ms e tarabili in corrente. La Idn dovrà essere valutata in base alla corrente di dispersione propria dell UPS (dovuta principalmente ai filtri RFI), sommata a quella dei carichi a valle dell UPS. Figura 4 Caratteristiche di intervento degli interruttori magnetotermici.

In qualunque impianto elettrico esistono correnti di dispersione ed è estremamente importante, per un corretto dimensionamento dei dispositivi differenziali, conoscerne il valore in quanto queste correnti possono raggiungere valori elevati anche non in presenza di guasti a terra. Va ricordato inoltre che, per quanto riguarda il gruppo statico di continuità, la massima corrente dispersa a terra ammessa può raggiungere un valore pari al 5% della corrente nominale di ingresso (CEI EN 62040-1-1 articolo 4.5.13 e articolo 5.2.2 dell RD CEI EN 60950). Per quanto detto nelle definizioni precedenti, per non avere scatti intempestivi delle protezioni differenziali, la somma vettoriale dell insieme delle correnti di dispersione di un impianto, o di una porzione dello stesso, non dovrebbe mai superare il valore I dn /2 del dispositivo preposto alla protezione dell impianto o della sua porzione. È inoltre doveroso ricordare che i dispositivi di protezione a corrente differenziale sono richiesti di tipo A (per correnti impulsive monodirezionali) per circuiti elettrici monofase e di tipo B per circuiti elettrici trifase (CEI EN 62040-1-1 articolo 4.5.12; CEI 64-8 Parte 5 articolo 531.2.1.4 commento). Cosa dicono le Norme? CEI EN 62040-1-1 par. 4.5.12 - Protezione dell impianto elettrico dell edificio: Se la protezione dei conduttori esterni di un apparecchiatura di tipo B con spina o di un apparecchiatura installata in modo permanente è affidata a dispositivi di protezione dell impianto elettrico dell edificio, le istruzioni per l installazione dell apparecchiatura devono indicarlo e specificare anche le prescrizioni necessarie per la protezione di cortocircuito o di sovracorrente o, dove necessario, di entrambi.

Se la protezione contro la scossa elettrica dell UPS si basa su dispositivi a corrente differenziale dell impianto dell edificio e il progetto dell UPS prevede che sia possibile una corrente di guasto verso terra con componenti in c.c. sia in condizioni di funzionamento normali che anormali, le istruzioni di installazione devono precisare che i dispositivi a corrente differenziale dell edificio siano di tipo B (IEC/TR 60755/A2) per gli UPS trifase e di tipo A (IEC 61008-1 o IEC 61009-1) per gli UPS monofase. CEI 64-8 par. 531.2.1.4: Apparecchi utilizzatori monofase di Classe I, come per esempio i gruppi statici di continuità (UPS), personal computer, stampanti, registratori di cassa, apparecchiature elettromedicali ecc. incorporanti circuiti elettronici che funzionano in corrente continua, danno luogo, in caso di guasto a terra, a correnti con componenti continue tali da poter compromettere il funzionamento dei dispositivi differenziali posti a protezione dei relativi circuiti d alimentazione. Apparecchi utilizzatori trifase di Classe I, come per esempio i gruppi statici di continuità (UPS), apparecchi per tomografia assiale computerizzata (TAC), per risonanza magnetica (RM), azionamenti a velocità variabile, convertitori AC/DC ecc. incorporanti circuiti elettronici che funzionano in corrente continua, danno luogo, in caso di guasto a terra, a correnti continue tali da poter compromettere il funzionamento dei dispositivi differenziali posti a protezione dei relativi circuiti di alimentazione. In questi casi, poiché correnti di guasto a terra non sono necessariamente rilevate dal trasformatore toroidale degli interruttori differenziali di tipo AC, che sono costruiti per funzionare solo in presenza di correnti di guasto alternate, si raccomanda di prendere adeguati provvedimenti allo scopo di assicurare la protezione contro i contatti indiretti, ricorrendo

alla protezione mediante separazione elettrica o, nell ambito della protezione per interruzione automatica dell alimentazione, a dispositivi differenziali di tipo A per apparecchi utilizzatori monofase di tipo I (secondo norme IEC 61008-1 e CEI EN 61009-1). Per apparecchi utilizzatori trifase di classe I può essere necessario il ricorso ad interruttori differenziali di tipo B (secondo la Pubblicazione IEC 60755 e la Norma CEI EN 60947-2), in base a l tipo di corrente di guasto verso terra. Nessun provvedimento è richiesto invece per la protezione addizionale contro i contatti diretti. Gli interruttori differenziali di tipo A sono adatti anche a funzionare con correnti di guasto a terra pulsanti unidirezionali (Ig), applicate istantaneamente o lentamente crescenti e i differenziali di tipo B sono adatti a funzionare anche con correnti di guasto a terra continue (Ig) applicate istantaneamente o lentamente crescenti. Hai trovato interessante questo ebook? Condividilo! Hai bisogno di una Consulenza Tecnica? Scrivi a Consulting.Italy@Emerson.com Per maggiori informazioni visita: www.emersonnetworkpower.it