Oggi vorrei parlare dei relè, iniziano dalla definizione di relè e del suo funzionamento per poi concludere la prima sezione con i parametri caratteristici che distinguono questo componente di larghissimo uso ed impiego sia nel campo dell’elettrotecnica che dell’elettronica.
Secondo le norme CEI il relè è definito come: “l’apparecchio destinato a provocare predeterminati cambiamenti di stato nei suoi circuiti elettrici di uscita, quando si verificano particolari condizioni di alimentazione nei suoi circuiti di entrata”.
Il relè è formato da due circuiti:
-il circuito di comando(circuito di ingresso), formato dalla bobina(elettromagnete); quando la bobina viene percorsa da corrente, si dice che la bobina sia “eccitata”.
-Il circuito di potenza(circuito di uscita), formato dai contatti che possono essere “normalmente aperti(NO) e significa che quando la bobina non è eccitata il contatto è aperto e non alimenta nessun circuito, e “normalmente chiusi(NC) e significa che quando la bobina non è eccitata i contatti sono chiusi e alimentano un qualche circuito.
Il circuito di comando e di potenza sono collegati l’uno all’altro tramite un asticella di metallo(collegamento meccanico) cosichè quando la bobina viene eccitata, questa asticella trasferisce la sua azione meccanica sui contatti del relè aprendoli o chiudendoli.
I due circuiti (di comando e di potenza), possono funzionare o meno, a seconda del caso, alla medesima tensione o a tensioni differenti, ed in corrente continua o alternata.
Indice
Parametri Caratteristici
Tra i parametri caratteristici dei relè, sono particolarmente importanti:
-la vita elettrica, cioè il numero massimo di manovre sotto carico,sotto tensione eseguibili.
-la vita meccanica, cioè ilnumero ,massimo di manovre eseguibili senza cario.
-la frequenza di commutazione, cioè il massimo numero di manovre eseguibili in un’unità di tempo.
La ricerca accurata dei materiali ed i sistemi sempre più sofisticati di costruzione, hanno portato ad un’affidabilità dei relè elettromeccanici tali da essere per certi aspetti preferiti al tipo elettronico, basti pensare che i moderni relè hanno una vita di milioni di manovre alla frequenza di commutazione di migliaia di operazioni ogni ora.
La caratteristica principale dei relè elettromeccanici, termici, temporizzati, da un punto di vista della sicurezza, è l’assicurazione della separazione galvanica, cioè la netta separazione elettrica tra il circuito di comando(azionato dall’operatore), ed il circuito di potenza.
Viceversa per i relè elettronici questo non avviene perchè, nessuno dei dispositivi a semiconduttore, garantisce la netta separazione galvanica.
Si ricorre quindi all’uso di optoisolatori(fotoaccoppiatori) oppure ad idonee apparecchiature elettromeccaniche poste sul circuito di potenza per sopperire a questa carenza.
Principali tipi di relè
I tipi di relè che per il momento prenderò in considerazione sono:
-i relè ausiliari elettromeccanici in cui la corrente del circuito di comando che attraversa la bobina provoca un movimento meccanico in grado di manocrare i contatti;
-i relè ausiliari elettromeccanici miniaturizzati, denominati anche IC. Il principio di funzionamento è simile ai precendenti, la differenze è che questi contengono dei dispositivi elettronici e solitamente vengono impiegati nelle schede elettroniche come, ad esempio, nei circuiti di uscita dei PLC. Sono componenti piatti che presentano eccellenti qualità anche se con dimensioni molto ridotte.
-relè ausiliari elettronici (statici) detti anche SSR, in cui il contatto meccanico viene sostituito da un semiconduttore (trasistor, Triac).
-relè termici, che sfruttano la presenza del calore al passaggio della corrente in un conduttore bimettalico.
-relè temporizzatori, cioè dei dispositivi in cui la trasmissione del segnale d’ingresso a quello d’uscita dipende da un tempo prefissato. Questi relè possono essere di vario tipo: pneumatici, elettronici, elettomeccanici, a motorino.
Relè Ausiliari
vengono classificati tali, tutti i relè elettromeccanici ed elettronici, con funzione mono e bistabile.
Mediante le combinazioni dei loro contatti in apertura e chiusura, realizzano la logica desiderata di un automatismo (logica elettromeccanica cablata o logica su circuito stampato).
Possono venire montati in un quadro elettrico, su profilato DIN (relè di tipo modulare), su zoccolo, oppure saldati direttamente su circuito stampato.
Prima dell’avvento dei PLC, erano largamente usati per la realizzazione di automatismi complessi; l’uso del PLC ne ha ridotto notevolmente l’impiego, che resta relegato a semplici automatismi dove non è conveniente l’uso del controllore a logica programmabile (PLC).
Per contro è aumentato l’uso dei relè su circuito stampato che hanno la funzione di interfaccia ta logica programmabile del PLC e i dispositivi di potenza
Relè termici elettromeccanici
Questi particolari relè sono costituiti da un dispositivo di una o più lamine bimetalliche, e da un contatto in scambio, che andrà ad agire su un circuito di comando e di segnalazione esterno.
Il contatto viene comandato tramite la deformazione del bimetallo, prodotta per effetto termico dal passaggio di una corrente superiore a quella di taratura;
il comando avviene tramite un’azione meccanica su una leva che muove il contatto.
L’apparecchio non è dotato di segnalazione di intervento, che deve essere attuata tramite un circuito separato, utilizzando una sezione del contatto di scambio.
L’effetto termico può essere ottenuto in tre modi
-diretto, quando il bimetallo è percorso da una corrente
-indiretto, quando la corrente percorre un elemento separato che a sua volta trasmette calore al bimetallo
misto
La funzione di questi relè quindi, è l’interruzione di un circuito quando si verificano pericolosi sovraccarichi, che potrebbero danneggiare le apparecchiature che costituiscono l’impianto.
Data la loro specifica funzione, i relè termici sono denominati anche relè di sovraccarico.
Il contatto una volta azionato, permane in quella posizione, fino a quando non interviene un comando dall’esterno che opera il reset(quindi è l’operatore, la persona che agisce manualmente sul comando di reset), ma detto comando comunque può essere anche automatico, quindi senza intervento esterno manuale.
Sul relè è installato un tasto manuale di test per il controllo preventivo.
Il campo di intervento del relè termico è regolabile per un range di valori che dipendono dalle particolarità costruttive.
L’intervento del relè è regolato da una curva caratteristica, denominata a tempo inverso; cioè il tempo di intervento diminuisce al crescere della corrente.
Lo sgancio può essere anche del tipo differenziato: rileva cioè la mancanza di una fase del sistema.
I relè termici di tipo industriale vengono di solito accoppiati con i contattori di potenza per comando motori, ma esistono delle versioni che possono essere montate singolarmente si profilato DIN.
Relè Temporizzatori
Oggi in in questa quarta parte vedremo i relè temporizzatori e le loro caratteristiche.
Nel relè temporizzatore, il dispositivo di temporizzazione può essere di varia natura, pneumatica, elettronica ed elettrica.
La funzione logica è classificata in tre modi
-ritardo alla caduta: quando la bobina del temporizzatore viene eccitata, i contatti relativi communtano istantaneamente e ritornano nella posizione iniziale dopo il tempo prefissato.
-ritardo all’attrazione: quando la bobina del temporizzatore viene eccitata, i contatti relativi commutano dopo il tempo prefissato e restano in quella posizione fino a che la bobina rimane eccitata; alla mancanza di eccitazione ritornano nella posizione iniziale.
-ritardo alla caduta e all’attrazione: quando nel temporizzatore sono presenti entrambe le funzioni.
Costruttivamente le versioni in uso sono quelle per fissaggio su zoccolo e profilato DIN.
Le caratteristiche, come per tutti i relè, sono espresse in numero di milioni di manovre.
La temporizzazione può anche essere realizzata aggiungendo ad un normale relè, un “cubetto temporizzato” zoccolato, inserito tra relè ed il suo zoccolo, anche se una soluzione di questo tipo viene utilizzata poco.