Quali fusibili usare in un impianto fotovoltaico?

Quando si allestisce un sistema solare fotovoltaico, l’approccio più ideale per aggiungere sicurezza consiste nell’utilizzare fusibili o interruttori automatici. L’uso corretto di fusibili e interruttori automatici è importante per mantenere la sicurezza. Fusibili e interruttori automatici vengono utilizzati per proteggere il cablaggio dal surriscaldamento e anche per proteggere tutti i dispositivi collegati nel sistema dall’incendio o dal danneggiamento in caso di cortocircuito. Ma quali tipi di fusibili usare in un sistema fotovoltaico?

Cos’è un fusibile e come è fatto?

Un fusibile è il più semplice dispositivo di protezione da sovracorrente (OCPD) nei circuiti elettrici, ma è molto importante. Un fusibile è un dispositivo a due terminali che è posto in serie con il circuito che dovrebbe proteggere.

Svolge la sua funzione sciogliendosi quando la corrente tenta di superare il livello specificato, interrompendo così il circuito aperto. Una volta azionato (fuso) deve essere sostituito. La sostituzione non è un problema perché i fusibili sono relativamente economici.

I fusibili sono invariabilmente costituiti da un collegamento fusibile di materiale ad alta resistività tra due cappucci terminali o terminali. Il collegamento è racchiuso in vetro o altro materiale.

Alla corrente nominale, il calore dato dalla potenza dissipata, espressa dalla formula IxIxR fa fondere il collegamento e crea un circuito aperto attraverso i terminali. In questo modo si evita la sovracorrente.

Meglio fusibili rapidi o ritardati per il fotovoltaico?

I fusibili sono principalmente di due tipi. Fusibili a reazione rapida e usi ritardati o ritardati. I fusibili ordinari sono del primo tipo. Si sciolgono immediatamente quando la corrente supera il valore nominale. I fusibili ad azione rapida vengono utilizzati per proteggere i circuiti sensibili che non possono tollerare un sovraccarico anche temporaneo.

Un fusibile ritardato è simile tranne per il fatto che ha una maggiore inerzia termica. L’inerzia termica viene creata fornendo un isolante elettrico attorno al filo del fusibile con una buona capacità di diffusione del calore.

I fusibili ritardati hanno lo scopo di ignorare forti picchi di corrente, ad esempio le correnti di spunto all’avvio di un motore. Pertanto, entrambi i tipi hanno la loro funzione e devono essere scelti di conseguenza.

Lo scopo principale di un fusibile è proteggere il sistema da un’impennata, e in un sistema di pannelli solari o un sistema fotovoltaico (PV), un’impennata è un evento abbastanza raro nella maggior parte dei casi. Ciononostante, un impianto fotovoltaico è pur sempre un impianto elettrico e, come qualsiasi impianto elettrico, può provocare sovratensioni, soprattutto se i pannelli vengono colpiti da un fulmine.

Poiché un’impennata non dovrebbe verificarsi ma può, è comunque necessaria una protezione. Il miglior tipo di fusibile da utilizzare nel caso di un impianto fotovoltaico è un fusibile rapido.

I fusibili ad azione rapida si bruciano nel momento in cui la corrente che scorre raggiunge l’amperaggio del fusibile. Ciò significa che è il tipo più sicuro di fusibile da utilizzare per i sistemi di pannelli solari.

I fusibili ad azione lenta, invece, sono progettati per tollerare un maggior numero di sbalzi di avviamento e modesti sovraccarichi a breve termine senza bruciare.

Puoi vedere facilmente la differenza tra un fusibile rapido e un fusibile lento, poiché un fusibile rapido di solito utilizza un filo sottile e i fusibili lenti di solito hanno un filo a spirale più spesso.

Classificazione dei fusibili

A parte la forma, i fusibili sono classificati elettricamente in base alla tensione e alla corrente che dovrebbero gestire. Questi valori nominali sono specificati in condizioni ambientali specificate, ad esempio temperatura, e devono essere ridotti a temperature più elevate.

I dispositivi di protezione sono specificati secondo IEC 60269-6 (volume 6 di IEC 60269-6) e UL 248-19 per la protezione dei moduli fotovoltaici in condizioni di sovracorrente. IEC raccomanda un margine del 20% in tensione e 25% in corrente di sovraccarico. Le raccomandazioni UL sono quasi le stesse.

Disposizioni dei fusibili negli impianti fotovoltaici

Gli impianti fotovoltaici hanno una configurazione speciale diversa dai normali carichi domestici. Le celle sono configurate in serie per formare moduli al fine di aumentare la tensione a decine di volt, diciamo, 45V. I moduli sono collegati in serie per formare stringhe che aumentano la tensione a circa mille volt o oltre.

Gli array di stringhe parallele vengono realizzati utilizzando scatole di combinazione di stringhe per moltiplicare la corrente. Il combinatore alloggia anche un sezionatore dc. All’interno della scatola del combinatore ciascuno dei terminali positivo e negativo ha un fusibile in serie.

Ci sono tre diverse posizioni dell’impianto fotovoltaico in cui suggeriamo di installare fusibili o interruttori: il primo, tra il regolatore di carica e il banco batterie, il secondo, tra il controller di carica e i pannelli solari e il terzo sarebbe tra il banco batterie e l’inverter.

Perché è importante usare i fusibili in un sistema fotovoltaico

Un buon esempio per capire l’importanza dei fusibili nel fotovoltaico è una batteria al piombo acido da 12V.

Se si sviluppa un cortocircuito nell’inverter AC/DC, ad esempio, un fusibile tra esso e la batteria preverrà una possibile esplosione della batteria e interromperà il circuito abbastanza velocemente da evitare che i cavi prendano fuoco o si surriscaldino pericolosamente.

In questa situazione, la batteria, i cavi e l’inverter AC/DC verranno disabilitati in modo sicuro dal fusibile. Non sono necessari per il corretto funzionamento del sistema, ma consigliamo sempre di utilizzare fusibili o interruttori automatici per motivi di sicurezza.

Il dimensionamento errato dei cavi nel sistema di pannelli solari comporta una serie di rischi. È necessario selezionare la dimensione e il tipo di cavo corretti per il sistema, in quanto ciò ne ottimizzerà le prestazioni e ne prolungherà la longevità, oltre a svolgere un ruolo importante nell’aumentare l’affidabilità.

La dimensione dei cavi deve essere in grado di trasportare la corrente dai pannelli solari al banco batterie e ai carichi elettrici. È qui che entra in gioco il regolatore di carica. La dimensione dei cavi determinerà anche la dimensione dei fusibili che dovrai utilizzare.

Se i fili sono esposti a una sovracorrente, cosa che non dovrebbe ma può accadere in un impianto fotovoltaico, i rischi sono per lo più legati al surriscaldamento. Se la corrente che il filo è in grado di trasportare viene superata, potrebbe causare la rottura dell’isolamento e incendi. Un fusibile di dimensioni adeguate impedirà che ciò accada poiché interromperà il flusso di corrente, riducendo così il calore.

Il pericolo principale di una sovracorrente è che può provocare un incendio. In una casa o in un campeggio, questo non è l’ideale in quanto può causare danni significativi alla proprietà oltre a rendere inutilizzabile il sistema di pannelli solari.

Un altro rischio di un’errata installazione dei fusibili di un impianto a pannelli solari è la possibilità di cortocircuiti che possono danneggiare dispositivi ed elettrodomestici, e possono anche danneggiare irreparabilmente il vostro impianto fotovoltaico o, perlomeno, ridurne la durata.