89
n.12 novembre 2013
trifase fino ad otto. Nelle applicazioni in cui la riduzione degli
ingombri sia un requisito fondamentale, è possibile utilizzare
relè a quattro poli, come le famiglie G7J o G7Z di Omron, op-
pure componenti a due poli, come il G7L-PV. Alcuni costruttori
preferiscono però usare due o più dispositivi a singolo contat-
to, quali il G8P-BG di Omron, per semplificare le fasi di col-
laudo. In ogni caso i relè utilizzati devono essere monostabili
e con contatto normalmente aperto (NO) per assicurare l’a-
pertura del circuito in caso di guasto, ovvero in mancanza di
alimentazione. Questo è un altro requisito che gli interruttori a
semiconduttore non sono in grado di soddisfare senza circuiti
aggiuntivi di controllo. Due dispositivi in serie assicurano la
ridondanza.
Consumo energetico della bobina
Un possibile svantaggio dei relè NO
è la necessità di applicare costan-
temente l’alimentazione al circuito
di comando per mantenere chiusi
i contatti. Negli inverter trifase, in
particolare, il consumo energetico
complessivo di otto relè può essere
significativo.
Per minimizzare queste perdite,
alcuni produttori di inverter han-
no scelto di utilizzare relè bistabili
(latching), che però non possono garantire la sicurezza intrin-
seca e richiedono circuiti aggiuntivi per assicurare l’apertura in
caso di guasto. In alternativa, il segnale di comando applicato
al relè NO può essere ottimizzato per ridurre il consumo. Ad
esempio, nel caso di un relè a 12 VDC, si può utilizzare un
impulso iniziale compreso tra 18 V e 22 V della durata di cir-
ca 500 millisecondi per chiudere i contatti; successivamente è
possibile ridurre la tensione fino a 4,5 V per mantenerli nella
posizione operativa. Il segnale può anche essere modulato a
impulsi per ridurre ulteriormente la dissipazione di potenza.
Grazie a una lunga esperienza nell’ottimizzazione delle carat-
teristiche di magnetizzazione delle bobine, Omron ha dotato il
relè a due poli G7L-PV, specificamente progettato per la pro-
tezione della rete elettrica, di un circuito di magnetizzazione
altamente efficiente.
Questo dispositivo è attualmente il termine di paragone per
le applicazioni fotovoltaiche, poiché la sua bobina richiede un
consumo di soli 320 mW (160 mW per contatto). Va ricordato
che i valori delle tensioni di comando dei relè sono tipicamente
riferiti a una temperatura di 20 °C. Spesso, tuttavia, gli inverter
operano in ambienti molto più caldi e l’aumento della tempera-
tura provoca una crescita lineare della resistenza della bobina
e della sua tensione di comando. Il corretto funzionamento del
relè deve pertanto essere convalidato nelle condizioni d’uso
reali.
Durata del relè e portata di corrente
Si stima che nel corso della vita di un inverter fotovoltaico sen-
za trasformatore collegato alla rete elettrica, che è compresa
tra sette e quindici anni, i relè di protezione debbano operare
in media circa 500 volte.
Il relè G7L di Omron è in grado di raggiungere 30.000 com-
mutazioni, un numero abbondantemente superiore a quanto
necessario nelle applicazioni fotovoltaiche.
I relè di protezione della rete elettrica devono inoltre avere
una portata di corrente adatti ai valori medi e di picco generati
dall’impianto fotovoltaico.
In un piccolo impianto residenziale composto di sette od otto
pannelli, con una tensione DC totale di 350 V o 400 V, e una
corrente DC compresa tra 3 A e 4 A, l’inverter potrebbe produr-
re una corrente AC di circa 3,5 A.
L’impiego di una funzione elettronica di soft start e soft stop
consente di aumentare molto significativamente la vita elet-
trica, poiché il relè - oltre a condurre la corrente del carico
Tabella 1 - Una distanza di 3,0 mm tra i contatti del relè consente
di utilizzare l’inverter in sicurezza anche a quote molto alte
Altezza rispetto al
livello del mare
Pressione
barometrica
normale
Fattore di moltiplicazione
per la distanza in aria
Distanza minima tra
i contatti
0-2.000 m
80,0 kPa
1,0
1,8 mm
3.000 m
70,0 kPa
1,14
2,052 mm
4.000 m
62.0 kPa
1,29
2,33 mm
5.000 m
54,0 kPa
1,48
2,664 mm
Figura 1 - Schema a blocchi funzionale di un moderno inverter connesso alla
rete elettrica.
