Un quadro di controllo pompe potrebbe necessitare di una protezione contro le sovratensioni non solo per la sua alimentazione trifase. Sensori di livello esterni, trasmettitori di pressione, loop 4-20mA, cavi RS485 e linee di comunicazione remota possono anche trasportare sovratensioni transitorie nel PLC, nel VFD e nell'alimentazione di controllo.
Questa guida spiega come i produttori di quadri pompe, gli appaltatori per il trattamento acque, i team di progetto municipali, i team di manutenzione, i distributori e gli acquirenti OEM possano identificare i punti di protezione SPD per CA, CC e segnali richiesti.
Indice dei contenuti
Risposta Veloce
Un tipico quadro di controllo pompe potrebbe richiedere diversi SPD coordinati. Un SPD CA principale non protegge da una sovratensione che entra attraverso un sensore separato o un cavo di comunicazione.
- Utilizzare un SPD di Tipo 2 o Tipo 1+2 all'ingresso CA trifase, a seconda della posizione del quadro e del rischio del sito.
- Proteggere il VFD sul lato di alimentazione in ingresso.
- Valutare separatamente i circuiti di controllo CA ausiliari e quelli esterni a 24V CC.
- Abbinare gli SPD per segnali 4-20mA e ingressi digitali al circuito del sensore effettivo.
- Utilizzare una protezione specifica per l'interfaccia per RS485, Modbus, Ethernet o PoE.
- Installare gli SPD vicino all'ingresso del cavo e utilizzare un percorso di collegamento breve e coordinato.
La selezione finale del modello richiede informazioni su tensione di alimentazione, sistema di messa a terra, posizione del quadro, tipi di segnale e cablaggio.
Richiedi una selezione inizialePerché un quadro di controllo pompe potrebbe necessitare di diversi SPD
I quadri di comando pompe sono spesso installati in posizioni remote o elettricamente esposte.
Le applicazioni tipiche includono stazioni di sollevamento acque reflue, siti di irrigazione, pozzi, bacini idrici, sistemi di trattamento acque e stazioni di pompaggio municipali all'aperto.
Questi quadri possono contenere PLC, VFD, HMI, trasformatore di comando, alimentatore 24V DC, I/O remoto e apparecchiature di comunicazione.
Un transitorio può penetrare attraverso l'alimentazione principale. Può anche entrare tramite un sensore esterno, un cavo di controllo o di trasmissione dati.
Pertanto, una protezione completa segue ogni percorso conduttivo che entra o esce dal quadro. Gli SPD per alimentazione, dati e segnali devono inoltre utilizzare una disposizione di equipotenzialità coordinata. [4]
Percorsi di ingresso alimentazione
- Alimentazione da rete o generatore
- Circuito ATS o di commutazione
- Ingresso trifase
- Trasformatore di comando
- Alimentazione ausiliaria separata
Percorsi di ingresso dal campo
- Trasmettitori di livello e pressione
- Interruttori a galleggiante e ingressi digitali
- Misuratori di portata e I/O remoto
- Cavi RS485 e Modbus
- Connessioni Ethernet, PoE o radio
Selezione SPD CA trifase
Non selezionare l'SPD basandosi solo sulla potenza in kW o HP del motore della pompa.
La potenza della pompa influisce sul dimensionamento di interruttore, contattore, VFD e cavi. Non determina, di per sé, il valore corretto di Uc, Up, la disposizione dei poli, la modalità di protezione o la corrente di scarica.
La norma IEC 61643-11:2025 riguarda gli SPD collegati ai sistemi di alimentazione AC a bassa tensione e ne definisce prestazioni, sicurezza, valori nominali e requisiti di prova. [1]
Informazioni da confermare preliminarmente
- Tensione nominale concatenata
- Tensione fase-neutro, se il neutro è presente
- Alimentazione a tre o quattro fili
- Configurazione TN-S, TN-C-S, TT, IT o delta
- Posizione del quadro nel sistema di distribuzione
- Alimentazione in ingresso aerea o interrata
- Sistema di protezione esterno contro i fulmini
- Tipo e posizione dell'SPD a monte
- Corrente di cortocircuito presunta
- Fusibile di riserva o interruttore automatico richiesto
DOCUP di tipo 2
Un SPD di Tipo 2 viene solitamente valutato per un quadro di comando pompe a valle, dove una protezione coordinata è già installata in un quadro di distribuzione a monte.
Viene utilizzato per limitare le sovratensioni residue indotte da fulmini e i transitori di commutazione prima che raggiungano il VFD e l'elettronica di controllo.
SPD Tipo 1+2
Un SPD di Tipo 1+2 può richiedere una valutazione qualora il quadro pompe sia situato in una posizione di ingresso esposta, collegato a un'alimentazione aerea o posizionato al limite di una zona di protezione contro i fulmini.
Un contenitore per esterni da solo non richiede automaticamente un SPD di Tipo 1+2.
Non selezionare 3P, 3P+N o 4P basandosi su una fotografia
La corretta disposizione dei poli dipende dalla presenza del neutro nel quadro, da come sono collegate le utenze, dal sistema di messa a terra e dalle modalità di protezione richieste.
Protezione SPD per un quadro pompe con VFD
La posizione normale per la protezione dalle sovratensioni AC è sul lato di ingresso del VFD.
L'SPD può essere installato all'ingresso del quadro pompe, nel punto di distribuzione dell'ingresso VFD o in un quadro coordinato a monte.
L'obiettivo è limitare la sovratensione transitoria in ingresso prima che raggiunga il raddrizzatore del VFD, il bus DC e l'elettronica di controllo.
Non considerare l'uscita del VFD come una normale alimentazione di rete
L'uscita di un VFD è una forma d'onda PWM commutata. I cavi motore lunghi e le commutazioni rapide possono creare elevate sollecitazioni dU/dt ai terminali del motore.
Filtri dU/dt approvati per azionamenti, filtri sinusoidali, reattori di uscita, cavi motore idonei e motori per inverter vengono utilizzati per gestire questo tipo di sollecitazione. [5]
Non collegare un SPD standard di distribuzione CA direttamente all'uscita di un VFD, a meno che il produttore del VFD e quello dell'SPD non approvino tale specifica applicazione.
Protezione alimentazione di controllo e 24V CC
Un quadro di comando per pompe può contenere diversi livelli di tensione.
Un quadro tipico può utilizzare alimentazione trifase a 380V, 400V, 415V o 480V, alimentazione di controllo in CA a 110V o 230V e 24V CC per PLC, sensori e relè.
Questi circuiti non devono essere trattati come un unico punto di protezione.
Alimentazione di controllo CA
Laddove il trasformatore di controllo o l'alimentazione ausiliaria siano collegati a un circuito esposto, utilizzare un SPD per CA adatto alla tensione di controllo effettiva e alla configurazione del cablaggio.
Verificare se la protezione è richiesta sul primario del trasformatore, sul secondario del trasformatore o su un ingresso ausiliario separato.
Circuiti di controllo a 24V CC
Un SPD CC a bassa tensione deve tollerare la normale tensione operativa senza entrare in conduzione durante le normali variazioni di alimentazione.
Verificare la tensione CC massima, la corrente del circuito, la disposizione dei conduttori, il metodo di messa a terra e la caduta di tensione accettabile.
Non utilizzare un SPD CA di rete su un circuito da 24V CC
Un dispositivo per un'alimentazione CA trifase o monofase non sostituisce un SPD per controllo o segnali a bassa tensione.
Protezione sensori di livello e pressione
Gli strumenti di campo esterni sono tra i punti di protezione più importanti in una stazione di pompaggio.
I comuni dispositivi di campo includono trasmettitori di livello idrostatico, sensori a ultrasuoni, trasmettitori di pressione, misuratori di portata, interruttori a galleggiante e allarmi di massimo livello.
Il corretto SPD dipende dall'interfaccia elettrica, non solo dal nome dello strumento.
Trasmettitori 4–20mA
Per un loop 4–20mA, verificare se il trasmettitore è a due o quattro fili.
Verificare inoltre la tensione del loop, la resistenza serie consentita, la caduta di tensione, il numero di conduttori, il metodo di messa a terra ed eventuali requisiti HART o per aree pericolose.
Una resistenza serie eccessiva può ridurre la tensione disponibile per il trasmettitore.
L'SPD deve proteggere il loop senza impedire il normale funzionamento.
Interruttori a galleggiante e ingressi digitali
Un interruttore a galleggiante può utilizzare un contatto pulito, un ingresso a 24V CC, un circuito di controllo CA o un collegamento a un controller proprietario.
Verificare la tensione del circuito prima di scegliere l'SPD per il segnale.
Un prodotto per un ingresso PLC a bassa tensione potrebbe non essere adatto per un circuito di interruttore a galleggiante da 110V o 230V CA.
Protezione RS485, Modbus, Ethernet e PoE
Le stazioni di pompaggio utilizzano spesso RS485 o Modbus RTU per collegare VFD, I/O remoti, misuratori di portata, controller di livello e gateway SCADA.
L'SPD di segnale deve corrispondere alla tensione dell'interfaccia, alla disposizione dei conduttori, alla velocità dei dati, alla capacità, alla schermatura e al metodo di messa a terra.
La norma IEC 61643-21:2025 si applica agli SPD collegati a reti di telecomunicazione e segnalazione.
Copre anche le linee che trasmettono energia e dati insieme, incluse le applicazioni PoE. [2]
| Circuito | Direzione iniziale SPD | Confermare prima della selezione | Rischio comune |
|---|---|---|---|
| AC trifase | Tipo 2 o Tipo 1+2 SPD AC | Tensione, sistema di messa a terra, poli, Uc, Up, In, Imax, Iimp e protezione di backup | Selezione basata solo su kW della pompa o Imax |
| Controllo 24V CC | SPD per linea di controllo CC a bassa tensione | Tensione CC massima, corrente, conduttori, messa a terra e caduta di tensione | Utilizzo di un SPD CA di rete |
| Sensore 4–20mA | SPD per segnale analogico abbinato all'applicazione | Loop a due o quattro fili, tensione, resistenza, messa a terra e HART | Ignorare la tensione del loop disponibile |
| Interruttore a galleggiante | SPD per ingresso digitale o linea di controllo | Contatto pulito o alimentato, tensione CA o CC, corrente e conduttori | Utilizzo di un SPD a bassa tensione su un circuito di controllo CA |
| RS485 / Modbus | SPD per RS485 o dati industriali | Tensione di esercizio, due o quattro fili, velocità dati, riferimento e schermatura | Capacità o messa a terra incompatibili |
| Ethernet / PoE | SPD compatibile RJ45 o PoE | 100M o Gigabit, standard PoE, alimentazione, utilizzo coppie e schermatura | Presumere che tutti gli SPD RJ45 supportino ogni modalità PoE |
Sui dispositivi mobili, ogni riga della tabella viene convertita automaticamente in una scheda verticale.
Installare gli SPD di segnale all'ingresso dei cavi
Posizionare un SPD di segnale vicino al punto in cui il cavo esterno entra nel quadro.
Evitare di far passare il cavo protetto parallelamente al cavo di ingresso non protetto per un lungo tratto.
Installazione e messa a terra di stazioni di pompaggio esterne
Un involucro con grado di protezione IP protegge dall'ingresso di agenti esterni come polvere e acqua.
Non impedisce però l'ingresso di sovratensioni transitorie attraverso un conduttore elettrico.
Le prestazioni installate dell'SPD dipendono anche dalla sua posizione, dalla lunghezza del conduttore di collegamento, dal percorso dei cavi e dal collegamento equipotenziale.
Pratiche raccomandate
- Installare l'SPD vicino al punto di ingresso del cavo.
- Utilizzare un collegamento breve e diretto alla barra di terra (PE) o di equipotenzialità.
- Mantenere il cablaggio non protetto lontano da quello protetto.
- Separare il cablaggio di alimentazione del motore, del segnale analogico e della comunicazione.
- Utilizzare ingressi cavi sigillati e organizzati.
- Controllare condensa, corrosione e temperatura del quadro.
- Garantire l'accesso per la sostituzione dei moduli e l'ispezione.
Installazione corretta
- Conduttore SPD-PE breve
- Punto di collegamento comune
- Cablaggio di alimentazione e segnale separati
- Cablaggio protetto tenuto lontano dal cablaggio in ingresso
- Stato accessibile e moduli sostituibili
Errori di installazione comuni
- Conduttore di terra lungo o avvolto
- SPD montato lontano dall'ingresso del cavo
- Cavi protetti e non protetti posati insieme
- Cavo di segnale posato accanto al cavo di alimentazione del motore
- Terminali allentati, corrosi o scarsamente manutenuti
Allarme remoto e manutenzione
Molte stazioni di pompaggio sono remote o non presidiate.
Una finestra di stato visiva all'interno del quadro potrebbe non essere sufficiente per il team di manutenzione.
Laddove l'SPD selezionato fornisca un contatto pulito, il suo stato può essere collegato a un ingresso digitale PLC, a un sistema SCADA o a un allarme remoto.
Verificare la logica dei contatti normalmente aperti, normalmente chiusi e comuni, la portata dei contatti e la tensione di ingresso del PLC prima di cablare l'allarme.
Controlli di manutenzione suggeriti
- Ispezionare l'indicatore di stato visivo.
- Testare l'ingresso dell'allarme remoto.
- Controllare che i terminali non siano allentati o surriscaldati.
- Ispezionare per rilevare corrosione e condensa.
- Rivedere l'installazione dopo un evento di fulminazione importante.
- Registrare le date di sostituzione dei moduli.
Direttive prodotto LEEYEE ed evidenze fornitore
Le seguenti famiglie di prodotti LEEYEE possono essere utilizzate come direzioni di valutazione iniziale.
Non si tratta di selezioni universali per ogni quadro di pompaggio.
Il valore finale di Uc, la configurazione dei poli, il modo di protezione, la versione del segnale e la protezione di backup devono corrispondere al progetto reale.
La serie multipolare LEEYEE LY1-C40 può essere valutata per un ingresso del quadro di pompaggio trifase a valle, laddove tensione, poli, modi di protezione e condizioni di cortocircuito corrispondano al sistema.
La serie multipolare LEEYEE LY1-12.5 può essere valutata laddove il progetto richieda un SPD di Tipo 1+2 e la versione selezionata corrisponda al circuito in ingresso.
La famiglia di SPD per segnali LEEYEE LY10 può essere valutata per circuiti compatibili RS485, telemetria e segnali industriali a bassa tensione.
È necessaria una revisione specifica dell'applicazione per i loop 4–20mA.
Non dare per scontato che un modello RS485 sia automaticamente adatto a ogni trasmettitore analogico.
Gli acquirenti B2B dovrebbero esaminare le schede tecniche dei prodotti, l'ambito di certificazione, i documenti di cablaggio e i risultati dei campioni prima dell'approvazione di ordini massivi.
LEEYEE può fornire supporto per la conferma del modello, etichettatura OEM, documenti tecnici, file di certificazione e valutazione dei campioni per i progetti idonei.
Checklist per l'approvvigionamento di SPD per quadri di controllo pompe
Prima di richiedere un modello a un fornitore, preparare le seguenti informazioni.
| Informazioni | Perché è importante | Dettagli di esempio |
|---|---|---|
| Alimentazione principale | Determina la configurazione di tensione e poli | 400V, 415V o 480V; trifase o quadrifase |
| Sistema di messa a terra | Determina le modalità di protezione e la connessione | TN-S, TN-C-S, TT, IT o triangolo |
| Posizione del quadro | Aiuta a determinare la valutazione Tipo 2 o Tipo 1+2 | Ingresso di servizio, quadro a valle o sito esterno |
| Controllo motore | Definisce la disposizione del VFD o dell'avviatore | DOL, stella-triangolo, soft starter o VFD |
| Tensione di controllo | Determina la protezione ausiliaria AC o DC | 230V AC, 110V AC or 24V DC |
| Interfacce sensore | Determina il tipo di SPD per segnale | 4–20mA, 0–10V, contatto pulito o ingresso impulsi |
| Comunicazione | Determina la tensione dati e i requisiti di trasmissione | RS485, Modbus RTU, Ethernet o PoE |
| Requisiti di progetto | Influisce sull'approvazione tecnica e commerciale | Certificati, allarme remoto, quantità ed etichetta OEM |
Una fotografia del quadro è utile, ma non sufficiente
Una fotografia può mostrare il layout e lo spazio disponibile sulla guida DIN.
Non può confermare il sistema di messa a terra, la tensione nominale, l'interfaccia di segnale o la protezione a monte.
Domande frequenti
Quale SPD dovrebbe essere utilizzato in un pannello di controllo per pompe trifase?
Un SPD di Tipo 2 viene solitamente valutato presso un quadro a valle.
Un SPD di Tipo 1+2 potrebbe richiedere una valutazione in una posizione di ingresso più esposta.
Il modello esatto dipende dalla tensione, dal sistema di messa a terra, dalla disposizione del neutro e dalla protezione a monte.
Può essere selezionato il SPD dalla potenza in kilowatt della pompa?
N.
La potenza del motore influisce sulle apparecchiature di commutazione e sovracorrente, ma non determina la tensione dell'SPD, i poli, i modi di protezione o la categoria di installazione.
Il SPD principale del AC protegge il sensore di livello?
N.
Una sovratensione che entra attraverso il cavo del sensore può bypassare l'SPD di alimentazione principale e raggiungere l'ingresso del PLC.
Utilizzare un SPD per segnali compatibile con l'interfaccia del sensore.
È possibile installare un SPD AC normale sull'uscita del VFD?
Non come soluzione predefinita.
L'uscita del VFD è una forma d'onda PWM.
Lo stress di tensione lato motore richiede normalmente filtri, reattori, cavi e motori approvati per azionamenti.
Un cabinet per pompe IP65 da esterno ha ancora bisogno di un SPD?
Il grado IP65 protegge dall'ingresso di polvere e acqua.
Non protegge contro la tensione transitoria che entra attraverso i conduttori di alimentazione, del sensore o di comunicazione.
Dovrebbero essere protetti entrambi i lati di un lungo cavo del sensore?
La protezione su entrambe le estremità può essere appropriata quando un lungo cavo esterno collega apparecchiature di valore o attraversa diverse zone di protezione.
Anche la schermatura e il collegamento equipotenziale dei cavi devono essere revisionati.
Dovrebbe l'SPD includere un contatto per allerta remota?
Lo stato remoto è utile per stazioni di pompaggio non presidiate e siti che non vengono ispezionati regolarmente.
Confermare la logica dei contatti, la classificazione e l'ingresso PLC o SCADA.
Questa guida copre i controllori delle pompe antincendio?
N.
I progetti di quadri di controllo per pompe antincendio richiedono una revisione separata dell'elenco dei controller applicabili, delle specifiche di progetto e dei requisiti di conformità.
Ti serve una configurazione SPD per un quadro pompe?
Inviare la tensione principale, il sistema di messa a terra, il tipo di avviatore o VFD, la tensione di controllo, le interfacce dei sensori, le linee di comunicazione e il disegno del quadro.
LEEYEE può aiutare a revisionare i punti di protezione AC, DC e segnale richiesti.
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Riferimenti
Il progetto finale del sistema deve essere conforme alle normative nazionali applicabili, alle specifiche di progetto e alle istruzioni fornite con l'SPD selezionato e le apparecchiature collegate.
- Commissione Elettrotecnica Internazionale, IEC 61643-11:2025 — Dispositivi di protezione contro le sovratensioni a bassa tensione collegati ai sistemi di alimentazione elettrica in AC a bassa tensione .
- Commissione Elettrotecnica Internazionale, IEC 61643-21:2025 — Dispositivi di protezione contro le sovratensioni collegati a reti di telecomunicazione e segnalazione .
- Commissione Elettrotecnica Internazionale, IEC 61643-01:2024 — Requisiti comuni per i dispositivi di protezione contro le sovratensioni a bassa tensione .
- Weidmüller, Principi tecnici di protezione contro fulmini e sovratensioni .
- Danfoss, Opzioni di potenza VLT — Filtri d'uscita sinusoidali e dU/dt .
- Schneider Electric, Protezione da sovratensioni per l'intera struttura idrica/acque reflue, Nota applicativa AG-22020 .
- CITEL, Protezione da sovratensioni per stazioni di sollevamento e quadri pompe .
- LEEYEE, Certificato di prodotto e informazioni sulla portata del certificato .
