Proteggersi dai fulmini

Una “normale” serata di pioggia dal mio QTH.

A volte può accadere che le nostre apparecchiature elettroniche possano subire danni durante un temporale. La fulminazione, per dirla sinteticamente, può essere diretta o indiretta: nel primo caso è complicato (ma non impossibile) evitare danni, l’energia di un fulmine è davvero tanta, nel secondo qualcosa si può fare perche l’energia in arrivo è sicuramente minore. Occupiamoci di questo caso, ovvero di quando un fulmine cade in prossimità della linea elettrica che alimenta le nostre apparecchiature o della linea telefonica che ci collega col resto del mondo.

Utilizzando degli appositi dispositivi (SPD – Surge Protection Devices) si può ridurre l’energia che si andrà a dissipare sui nostri circuiti elettronici producendo danni. Ciò che si verifica quando siamo colpiti da un fulmine è un eccesso di cariche sulla linea, ovvero un eccesso di corrente che si manifesta in un picco di tensione (ricordate che V=Z·I e Z è pressoché costante, dipende da tutte le apparecchiature collegate e dalla rete che le collega).

Quindi appare chiaro che proteggersi richieda la capacità di limitare la corrente in transito, di dissiparla in qualche modo. Questo si può fare in con diverse tecniche, per esempio con dei dispositivi a scarica in un gas (spinterometri – SPD a commutazione o innesco) e/o allo stato solido (varistori – SPD a limitazione di tensione). Fondamentalmente questi oggetti entrano in uno stato di bassa impedenza quando ai loro due terminali la differenza di potenziale supera una certa soglia (variabile a seconda del dispositivo). In sintesi tali componenti creano un corto circuito dissipando su di loro l’eccesso di energia. Lo schema applicativo di base è il seguente.

Dal documento ” Scaricatori di sovratensioni ” di ABB
Dal documento ” Scaricatori di sovratensioni ” di ABB

Come si collegano all’impianto elettrico?

In generale si collegano in parallelo come mostrato dallo schema seguente. Alcuni dispositi si possono invece inserire in serie, dipende da come realizzati.

Per le linee dati (ex. linea telefonica o reti Ethernet, RS485, ..) la modalità è pressoché analoga, cambiano ovviamente il dispositivo da impiegare ed il numero delle linee da proteggere.

Dal documento ” Scaricatori di sovratensione ” di Finder.

Come si può vedere dallo schema elettrico qui sopra (relativo ad una rete RS485), sostanzialmente sono presenti 3 varistori: uno tra la linea A1 e B1, uno tra la A1 ed il terminale di terra (PE), uno tra la linea B1 ed il terminale di terra (PE). In aggiunta è presente uno scaricatore a gas tra le linee A1 e B1.

Analogamente in applicazioni monofase il circuito è praticamente lo stesso e i terminali prendono nome L (A1) e N (B1) e PE.

Appare scontato il motivo per cui sia necessario impiegare 3 varistori: possiamo avere una sovratensione tra le linee A1 e B1, tra le A1 e PE e tra B1 e PE.

Quale scegliere?

In commercio sono presenti tanti dispositivi realizzati per rispondere ad esigenze diverse a seconda delle necessità. Dare un consiglio su quale scegliere diventa quindi difficile. Nella scelta dell’SPD è importante tenere in considerazione la tenuta all’impulso delle apparecchiature da proteggere. Tale livello viene stabilito dalla norma IEC 60664-1 che, per un impianto 230/400 V, prescrive:

  • cat. 1 – 1.5 kV per apparecchi “particolarmente sensibili” (ad esempio apparecchiature elettroniche come PC o TV);
  • cat. 2 – 2.5 kV per apparecchi “utilizzatori” dalla tenuta ad impulso “normale” (ad esempio, apparecchi elettrodomestici);
  • cat. 3 – 4 kV per apparecchi facenti parte dell’impianto fisso (ad esempio, quadri di distribuzione, interruttori);
Da https://www.zotup.com/it/classificazione-degli-spd.html

L’immagine qui sopra mostra il livello di proteziona offerto dai diversi dispositivi: come si può notare un cat. 1 deve rispondere a dei requisiti di assorbimento di energia ben più elevati degli altri.

La scelta quindi va fatta in base al rischio che si corre e alla possibile applicazione da proteggere. Uno schema riassuntivo che può semplificare la scelta è mostrato nella seguente immagine.

Da https://www.zotup.com/it/selezione-e-ubicazione.html

Considerazioni finali

Ovviamente quanto qui sopra riportato non è assolutamente una guida alla scelta ed all’installazione degli SPD ma solo una piccola introduzione alla problematica della protezione da sovratensione.

Ogni radioamatore, ad esempio, dovrebbe prevedere simili protezione per l’impianto di alimentazione delle sue radio. Adeguate protezioni dovrebbero essere installate anche lungo le linee di antenna, ma in questo caso i dispositivi da utilizzare sono “leggermente” diversi.

Proteggersi ovviamente ha un costo, anche non trascurabile, ma tutto è poi da comparare ai possibili danni a cui si può essere soggetti (prevenire in genere è meglio che curare). Se volete farvi un’idea di un possibile SPD di categoria 2 da utilizzare fate click qui. Ovviamente un categoria 1 costerà qualcosa in più.

Per un’ulteriore protezione si potrebbero usare anche delle prese multiple filtrate tipo quella che vedete qui: proteggono sia dal lato alimentazione che quello comunicazione (sono da utilizzarsi come protezione aggiuntiva).

Per ora è tutto.

Buona protezione da IZ0ABD Francesco.

2 pensieri su “Proteggersi dai fulmini

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