Cablaggio Illimitato

Le 3 bobine sono collegate tra loro e creano un circuito triplo, una cosiddetta configurazione a stella. Una singola bobina (fase) ha un potenziale di 230 VCA. E fra le due bobine si crea un secondo livello di potenziale. A causa dello sfasamento di 120 °, il potenziale è di 400 VCA.

Per poter utilizzare le fasi separatamente, il punto comune (punto stella) è collegato a un conduttore detto “neutro”. Tra il neutro e una delle fasi esiste una tensione di 230 VCA. Il conduttore Neutro può essere utilizzato da tutte e 3 le fasi e in 3 circuiti separati.

Un carico trifase, come un motore elettrico trifase, utilizza l'elettricità di tutte e 3 le fasi. Il neutro non possiede alcuna funzione, giacché i 3 circuiti elettrici si terranno bilanciati tra loro. Solo se una delle fasi consuma più carico delle altre, il neutro inizierà a condurre corrente. Tale corrente è detta “corrente di compensazione o equalizzazione”.

Quando si installano inverter/caricabatterie trifase, questi devono essere configurati a stella. Devono possedere un neutro comune. Il delta non è consentito. Ma l’inverter/caricabatterie trifase può alimentare un carico configurato a “delta”.

Un carico disuguale non è un problema quando gli inverter/caricabatterie funzionano in modalità di inversione, ma potrebbe diventarlo se questi funzionano in modalità passante e sono collegati a un generatore che non possa gestire un carico sbilanciato.

Esistono vari modi per distribuire l’energia all’utenza, e diverse modalità di collegamento del sistema dell’utenza. Tutte le reti alimentano le 3 fasi, ma il modo in cui sono vincolati il neutro e la terra cambia in base al tipo di rete.

Per poter calcolare correttamente i fusibili e le dimensioni del cablaggio o dell'inverter, è necessario conoscere l'entità della corrente nel circuito CA. Per poter calcolare correttamente la corrente, è necessario spiegare un aspetto della potenza CA, ossia Watt e VA. Come indicato in precedenza, la potenza CA è alternata. La tensione e la corrente non possiedono un valore costante come per la CC, ma alternano da positive a negative, a positive e così via. Questo avviene 50 volte al secondo in un sistema a 50 Hz e 60 volte al secondo in un sistema a 60 Hz. La forma dell'onda è sinusoidale.

Tensione CC

Tensione CA

In un circuito CA non alterna solo la tensione, ma anche la corrente. In un sistema resistivo, alternano allo stesso tempo. Tuttavia, se il circuito contiene carichi non resistivi, l'onda sinusoidale della corrente può rimanere indietro rispetto all'onda sinusoidale della tensione oppure precederla. I tre diversi tipi di carico sono:

Carico resistivo

Carico induttivo - passivo

Carico capacitivo - reattivo

Il Watt è la potenza reale consumata dal dispositivo. La potenza nominale in Watt determina la vera potenza acquistata dalla società dei servizi, il diesel consumato da un generatore o il carico termico generato da un dispositivo.  

La VA è la “potenza apparente” ed è il prodotto risultante dalla moltiplicazione della tensione per la corrente assorbita dall’apparecchiatura. La VA nominale si usa per dimensionare il cablaggio, gli interruttori, gli inverter o i generatori.  

In un circuito CA puramente resistivo, le onde di tensione e di corrente sono in passo (o in fase) tra loro. Per calcolare la corrente, si può usare questa formula:  

In un sistema puramente resistivo, il fattore di potenza è 1. Quando un circuito CA contiene dei carichi, come induttori e condensatori, si verificherà una commutazione di fase tra le onde di corrente e di tensione. Tali onde non sono più in passo (in fase).

Rispetto alle onde, se si calcola la potenza, si vedrà che la Vera potenza (W) è minore rispetto alla potenza apparente (VA).  

Fattore di potenza = 1

Fattore di potenza = 0,7

Fattore di potenza = 0

Quando il fattore di potenza è noto, si può calcolare la potenza apparente.

In media, un circuito CA residenziale possiede un fattore di potenza medio di 0,8. Quindi, per i calcoli generali, si può utilizzare 0,8 come fattore di potenza.  

Carichi non lineari:

Esiste anche un altro tipo di carico, quello non lineare. In parole povere, si tratta di carichi che non caricano in modo uguale l'intera onda sinusoidale, oppure che utilizzano solo una parte dell'onda. La corrente assorbita dal carico non lineare non avrà una forma sinusoidale, sebbene il carico sia collegato a una tensione sinusoidale.  

Esempio di carico non lineare. Solo una parte della tensione viene applicata al carico.

Spesso si tratta di carichi che contengono semiconduttori, come diodi, tiristori o LED. Ne sono un esempio l'illuminazione a LED CA, i variatori di luce, le pistole termiche, i raddrizzatori e alcuni dispositivi ad avviamento progressivo.

Quando un inverter alimenta un carico non lineare, può verificarsi una situazione di sovraccarico prima del previsto in base alla potenza nominale del carico e dell'inverter.

In un impianto domestico o industriale, l'elettricità in entrata viene suddivisa in gruppi, di solito in un quadro di distribuzione. Il diametro del cablaggio elettrico per ogni circuito (gruppo) CA deve corrispondere alle dimensioni della corrente massima prevista in quel circuito. Ciò serve a proteggere i carichi collegati e il cablaggio elettrico.

La caduta di tensione e il riscaldamento dei cavi possono verificarsi anche nei circuiti CA. Le cadute di tensione possono danneggiare gli apparecchi collegati, causare il riscaldamento dei cavi e, in casi estremi, possono provocare incendi.

È inoltre essenziale effettuare buoni collegamenti dei cavi, giacché anche le cattive connessioni possono provocare cadute di tensione e surriscaldamento. Utilizzare le indicazioni descritte in precedenza.

Non utilizzare cavi CA rigidi:

Evitare di collegare l'inverter/caricabatterie a cavi con trefoli rigidi (come mostrato nell'immagine a destra).

I cavi con trefoli rigidi non sono adatti ai connettori CA dell'inverter/caricabatterie, in quanto possono causare un contatto insufficiente e il rischio di disconnessione. Piuttosto utilizzare cavi con trefoli sottili e flessibili.

Dimensionamento del cablaggio:

L'app Victron Energy Toolkit dispone anche di una funzione di calcolo del cablaggio CA per i sistemi a 120, 240 e 400 VCA. Quando si utilizza l'app, l'obiettivo è quello di selezionare le dimensioni del cavo in modo che la caduta di tensione rimanga al di sotto del 2,5 %.

Per il calcolo del cablaggio, si possono utilizzare calcoli simili a quelli del cablaggio CC, come già spiegato. Tenere presente, tuttavia, che non si può utilizzare la regola empirica summenzionata. Per il cablaggio di tensioni comprese tra 200 e 400 VCA, utilizzare questa regola empirica:

I fusibili si trovano generalmente nel quadro di distribuzione. I fusibili si installano in ogni circuito (gruppo) CA separatamente. Il fusibile corrisponde alle dimensioni del carico previsto e allo spessore del cablaggio.  

Il fusibile protegge da:

Tradizionalmente, un fusibile contiene un filo che si scioglie quando viene attraversato da una corrente inaccettabile. Quando il filo del fusibile si scioglie, il circuito elettrico si rompe e non passa altra corrente.  

Più comunemente si utilizzano interruttori automatici per proteggere dalle sovracorrenti. Questi sono detti Interruttori di Circuito Miniaturizzati (MCB). Tali dispositivi possiedono due trigger per attivare il loro meccanismo di spegnimento. Un trigger termico per le piccole correnti di sovraccarico a lungo termine e un trigger magnetico per le grandi correnti di breve durata, come quelle di cortocircuito.  

Esistono tre tipi di MCB: B, C e D. Possiedono tutti le stesse caratteristiche termiche, ma hanno differenti livelli di cortocircuito.

Quando si verifica un cortocircuito, con una corrente sufficiente, l'MCB (B, C o D) si spegne entro 100 ms.

È raccomandabile aggiungere un bypass manuale al sistema inverter/caricabatterie. È particolarmente utile nei sistemi a importanza critica. Consente di bypassare l’inverter/caricabatterie e collegare l’ingresso CA (rete o generatore) direttamente ai carichi. Si rivelerà prezioso nel caso in cui l'inverter/caricabatterie richieda una modifica della configurazione o se qualcosa dovesse andare storto con l'inverter/caricabatterie e collegherà direttamente l'ingresso CA (rete o generatore), se deve essere rimosso per la manutenzione.  

La funzionalità di un interruttore di bypass.

Per creare il bypass, è necessario interrompere i percorsi CA da e verso l'inverter/caricabatterie e creare un circuito di bypass separato. Il bypass deve essere dimensionato per l'intero carico CA del sistema.

Il bypass manuale può essere effettuato utilizzando due interruttori di commutazione. Un esempio di interruttore di commutazione adatto è l’Hager SF263 bipolare con posizione centrale di spegnimento.

Gli schemi a continuazione mostrano il cablaggio degli interruttori di commutazione nel sistema e le 3 possibilità di commutazione.

L'inverter/caricabatterie è collegato e il bypass è scollegato.

L'inverter/caricabatterie e il bypass sono entrambi scollegati.

L'inverter/caricabatterie è scollegato e il bypass è collegato.

Se si utilizza un inverter/caricabatterie a bassa potenza, come il MultiPlus Compact o il Multiplus 500-2000 VA, è facile bypassare manualmente l'inverter/caricabatterie. È sufficiente estrarre le spine nere di ingresso e uscita CA dall'inverter/caricabatterie e inserirle l'una nell'altra.

È possibile collegare in parallelo vari inverter/caricabatterie per creare un inverter/caricabatterie più grande. Quando si collega un sistema in parallelo a un'alimentazione CA, è fondamentale considerare la lunghezza e lo spessore dei cavi CA. Diversamente dal cablaggio CC, nel cablaggio CA è importante non avere dei cavi troppo corti o troppo grossi. Non sovradimensionare il cablaggio CA. L’uso di cavi CA eccessivamente grossi produce effetti secondari negativi.

In un sistema in parallelo, ogni inverter/caricabatterie deve essere identico. Tuttavia, non è sempre così. Ogni inverter/caricabatterie contiene un contattore interno di ingresso CA. Questi contattori non sono sempre completamente identici, ma possono presentare una piccola differenza nella resistenza interna rispetto agli altri contattori. Questa piccola differenza di resistenza potrebbe far deviare la corrente CA da un'unità all'altra.  

Esempio di cablaggio interno di un inverter/caricabatterie.

In un sistema in parallelo, la corrente CA deve essere equamente distribuita in tutte le unità di inverter/caricabatterie in parallelo. Quando la resistenza del cablaggio è molto bassa, la leggera differenza di resistenza del contattore deriverà in una grande differenza relativa. E ciò provoca una distribuzione disuguale della corrente.

Un esempio esagerato:

L'unità A e l'unità B sono collegate in parallelo. Sono stati utilizzati cavi molto corti e molto grossi per creare una resistenza molto bassa nel cablaggio. Ma le due unità possiedono una leggera resistenza interna (contattore CA). Vedere la figura sulla destra.  

In questo scenario, la resistenza totale dell'unità A è di 0,1 mΩ e la resistenza totale dell'unità B è di 0,2 mΩ.  

Tale differenza implica che l'unità A trasporta una quantità di corrente doppia rispetto all'unità B.

Ora utilizziamo le stesse 2 unità in parallelo, ma con cavi più sottili e più lunghi. Vedere la figura sulla destra. La resistenza totale dell'unità A è di 1,5 mΩ e la resistenza totale dell'unità B è di 1,6 mΩ. Di conseguenza la corrente è distribuita molto meglio.

L’Unità A trasporterà una quantità di corrente di sole 1,066 volte superiore a quella trasportata dall’Unità B.

Prevenzione della distribuzione non uniforme delle correnti CA:

Per evitare questo problema, si consiglia di utilizzare cavi CA lunghi, ma di lunghezza simile. Rispettare sempre le lunghezze e gli spessori dei cavi raccomandati, che appaiono nel manuale del prodotto. Non aumentare la sezione trasversale dei cavi CA più di quanto raccomandato nel manuale!

Ad esempio:

La tolleranza di caduta di tensione di un contattore di retroalimentazione da 100 A è di circa 20 mV a 100 A. La resistenza totale del cavo (ingresso + uscita) deve quindi essere maggiore di R = 60 mV/100 A = 6 mΩ.

Controllo della distribuzione uniforme delle correnti CA:

Il modo migliore per verificare se questo tipo di problema di cablaggio influisce sul sistema in parallelo, è il seguente:

Le letture di queste correnti devono essere molto simili. Se ci sono grandi differenze, esiste un problema di cablaggio (o di connessione).

Come inserire fusibili AC in stringhe parallele:

Ogni unità deve avere un suo fusibile Assicurarsi di usare lo stesso tipo di fusibili in ogni unità per avere la stessa resistenza. Consigliamo l’uso di fusibili collegati meccanicamente

Ulteriori informazioni:

Per maggiori informazioni sui sistemi in parallelo e trifase, si prega di leggere il manuale Parallelo e trifase; consultare il seguente link: https://www.victronenergy.com/live/ve.bus:manual_parallel_and_three_phase_systems.

Rotazione di fase:

Le 3 fasi L1, L2 e L3 di un’alimentazione trifase devono essere collegate in ordine numerico. Prestare particolare attenzione alla rotazione di fase dell'alimentazione CA proveniente dalla rete o da un generatore. Se cablato secondo la rotazione erronea, il sistema non accetterà l’alimentazione in entrata e funzionerà solamente in modalità inverter. In tale caso, scambiare due fasi per correggerlo. Un modo rapido per correggere la rotazione di fase è quello di scambiare 2 fasi a caso e verificare se l’inverter accetta CA in ingresso.

Se il sistema è mobile, è probabile che, in qualche momento, si verifichi una connessione al generatore o alla rete con una rotazione di fase erronea, che l’inverter/caricabatterie rifiuti l’entrata e rimanga in modalità inverter, drenando le batterie. Il montaggio di un semplice interruttore di commutazione in grado di scambiare due delle fasi è una buona soluzione, che risolve immediatamente il problema della rotazione delle fasi senza bloccare l'evento. Oltre alla commutazione manuale, sono disponibili anche dei dispositivi automatici.  

Per maggiori informazioni sui sistemi in parallelo e trifase, si prega di leggere il manuale Parallelo e trifase; consultare il seguente link: https://www.victronenergy.com/live/ve.bus:manual_parallel_and_three_phase_systems.