La corrente di cortocircuito in uscita sopportabile dall'UPS è diventata un tema di attualità dal 14 febbraio 2016, quando è entrata in vigore la modifica A1:2013 allo standard internazionale IEC 62040-1:2008, che riguarda i requisiti generali e di sicurezza per l'UPS.
Questo emendamento introduce requisiti specifici per la corrente di resistenza ai cortocircuiti in uscita. In particolare, costringe i produttori di UPS a garantire un valore minimo a seconda del rating dell'UPS per la vendita dell'UPS. A parte le implicazioni pratiche introdotte con questo emendamento, cerchiamo di capire che cos’è una corrente di cortocircuito e perché è così significativa.
La corrente di cortocircuito potenziale è un dato fondamentale per progettare sistemi elettrici in grado di garantire la sicurezza anche nelle condizioni di guasto peggiori. Pertanto, per garantire la sicurezza dell'intero sistema, i progettisti dovranno assicurarsi che la corrente di cortocircuito dell'UPS sia superiore al livello di corrente di guasto del sito. Per raggiungere il livello di sicurezza richiesto, è necessario prendere in considerazione tutti i componenti.
Considerare solo la potenziale corrente di cortocircuito della sorgente può essere penalizzante perché l'azione di ammorbidimento eseguita dall'impedenza del collegamento tra sorgente e ingresso di bypass verrebbe esclusa. In tutto il percorso della corrente, tra l'ingresso di bypass e l'uscita dell'UPS, sono presenti vari componenti e dispositivi che vengono fatti passare dalla corrente di cortocircuito. Il loro design imposta indirettamente il limite della massima corrente di cortocircuito della prospettiva della sorgente.
Tra questi possiamo citare i cavi, i dispositivi di sezionamento, i dispositivi statici (denominati SCR dall'acronimo Silicon Controlled Rectifiers) e i possibili fusibili.
Gli effetti della corrente di cortocircuito possono essere elettrodinamici o termici. Gli effetti termici consistono nella dissipazione del calore sui conduttori mediante effetto Joule e, poiché le correnti di cortocircuito sono molto più alte della corrente nominale, il componente si surriscalda e si degrada.
D’altro canto, gli effetti elettrodinamici sono azioni meccaniche attraenti o ripulsive tra i componenti e sono funzioni della quadratura del picco di corrente. Quando serve la massima protezione del dispositivo, è necessario l'uso di fusibili ad alta velocità. Questo tipo di fusibile è in grado di limitare il potenziale picco di corrente di cortocircuito ogni volta che supera un certo livello.
Una soluzione valida per ottenere un livello di corrente di cortocircuito più elevato è aumentare le dimensioni del fusibile a spese della protezione SCR. In questo scenario, nel raro caso di un cortocircuito che si verifica proprio all'uscita dell'UPS, sarà necessario sostituire sia l'SCR che i fusibili.
A questo punto, abbiamo considerato tutti i componenti in uno scenario con un singolo UPS. Quando il sistema elettrico è invece composto da più di un UPS collegati in parallelo, rimane necessario considerare la corrente di cortocircuito sopportabile nello scenario di uscita dell'UPS, e in questo caso la corrente di cortocircuito massima prevista è pari all'80% del valore del singolo UPS moltiplicato per il numero di UPS nel sistema parallelo (senza considerare alcuna ridondanza). L'80% è un margine di sicurezza che tiene conto del fatto che può esserci una distribuzione imperfetta della corrente di cortocircuito dovuta ad asimmetrie nei collegamenti delle apparecchiature.
Leggendo la breve spiegazione di cui sopra, è chiaro che la corrente di cortocircuito sopportabile da un UPS è un tema complesso, ma è anche delicata allo stesso tempo.
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