Contattori, Relè e Temporizzatori: Struttura e Selezione nei Circuiti di Comando Elettrici

Costituzione e Funzionamento dei Circuiti di Comando Elettrici

I circuiti di comando rappresentano l'insieme di apparecchi elettrici e degli elementi di collegamento o di interruzione che trasferiscono l'energia elettrica dalla rete di alimentazione ai ricevitori.

Caratteristiche Principali dei Circuiti di Comando

• Effettuare un controllo manuale o automatico a distanza, utilizzando conduttori (piloti) di piccole sezioni.
• Utilizzare elementi di comando per l'interruzione di correnti elevate sia al momento della chiusura che dell'apertura del ricevitore.
• Assicurare un funzionamento continuo o intermittente.
• Essere in grado di ritardare (rallentare) e di avviare un'azione sul ricevitore.

Componenti Fondamentali: Circuito di Potenza (CP) e Circuito di Controllo (CM)

Un circuito di comando si compone di due parti essenziali: il Circuito di Potenza (CP) e il Circuito di Controllo (CM).

• Circuito di Potenza (CP): È responsabile di collegare o scollegare un ricevitore. L'elemento fondamentale del CP è il Contattore.
• Circuito di Controllo (CM): Ha il compito di eseguire l'azione di attivazione/disattivazione del CP a distanza. Gli elementi base del CM includono relè di comando, temporizzatori e dispositivi di controllo.

Contattori Elettromagnetici: Definizione e Classificazione

Il contattore è un dispositivo in grado di interrompere l'energia elettrica di un ricevitore o di un impianto, con la peculiarità di essere controllato a distanza. Possiede due posizioni stabili: funzionamento (eccitato) o riposo (diseccitato).

Classificazione dei Contattori in Base al Tipo di Azione

1. Elettromagnetico: Il cui funzionamento avviene tramite un elettromagnete o bobina.
2. Elettromeccanico: Sono gestiti con mezzi meccanici.
3. Pneumatico: Azionati dalla pressione di un gas.
4. Idraulico: Azionati dalla pressione di un liquido.

Costituzione di un Contattore

Le parti base di un contattore sono:

• Contatti Principali (CP): Responsabili dell'apertura e chiusura del circuito di potenza.
• Contatti Ausiliari (CA): Utilizzati nel circuito di controllo (CM) per segnalazione o interblocchi.
• Bobina (CM): Elemento che produce una forza di attrazione quando attraversato da una corrente elettrica.
• Armatura: La parte mobile del contattore che sposta i contatti principali e ausiliari sotto l'azione della bobina.
• Nucleo: La parte fissa che chiude il flusso magnetico prodotto dalla bobina.
• Molla: Incaricata di riportare i contatti nella loro posizione di riposo una volta che la forza magnetica cessa.

Funzionamento di un Contattore Elettromagnetico

Facendo circolare una corrente attraverso la bobina, si stabilisce un flusso magnetico chiuso che attraversa il nucleo e l'armatura. Il flusso magnetico produce una forza di attrazione che sposta l'armatura, commutando i contatti principali e ausiliari dal loro stato di riposo. Quando la corrente sulla bobina cessa, la forza magnetica scompare e la molla riporta il contattore al suo stato di riposo.

Scelta e Dimensionamento di un Contattore Elettromagnetico

La scelta di un contattore dipende da diversi fattori tecnici:

1. La tensione di funzionamento nominale.
2. Il consumo energetico (corrente assorbita) del carico in Ampere.
3. La natura e l'utilizzo del ricevitore (Categoria di Servizio).
4. La corrente interrotta, che dipende dalla Categoria di Servizio ed è derivata dalla corrente operativa in Ampere.

Passaggi per la Selezione di un Contattore

1. Determinare l'alimentazione e la corrente assorbita dal ricevitore.
2. Identificare la Categoria di Servizio in base al tipo di ricevitore.
3. Dalla Categoria di Servizio, determinare la corrente interrotta, che fornirà il calibro necessario del contattore.

Definizioni Chiave

Calibro: È la potenza (capacità) che il contattore è in grado di sostenere per 8 ore senza surriscaldamento.

Corrente Interrotta: La corrente massima che un contattore è in grado di interrompere senza essere distrutto da surriscaldamento.

Relè di Controllo (Contattori Ausiliari)

I relè di controllo (o relè di automazione) sono dispositivi che fanno parte del Circuito di Comando (CM) e sono responsabili di operazioni logiche, come la convalida delle combinazioni di contatti ausiliari e la gestione degli ordini esterni. Sono progettati per controllare correnti molto deboli e sono utilizzati per eseguire cicli sequenziali o combinatori, tipicamente in impianti elettrici di automazione.

Costituzione e Funzionamento di un Contattore Ausiliario

La costituzione di un contattore ausiliario è simile a quella di un contattore di potenza, con la differenza fondamentale che non possiedono contatti principali (CP). Tutti i contatti sono ausiliari e possono essere istantanei o temporizzati. Sono progettati per essere attraversati da piccole correnti e, di conseguenza, non possono innescare direttamente un Circuito di Potenza (CP).

Il loro funzionamento è identico a quello dei contattori di potenza, ma grazie al circuito magnetico più piccolo, le perdite sono ridotte. Questo permette di ottenere un dispositivo più robusto in termini di alimentazione rispetto a un contattore di potenza, supportando un maggior numero di manovre.

Temporizzatori (Timer)

I temporizzatori sono elementi del Circuito di Comando (CM) responsabili di ritardare o mantenere l'apertura o la chiusura di un contatto per un tempo programmato dall'utente, in risposta a un segnale di controllo.

Tipologie di Temporizzatori

Temporizzatore Pneumatico

È costituito da un relè ausiliario e da un blocco di contatti ausiliari temporizzati, accoppiati meccanicamente. Il ritardo è generato dall'azione del temporizzatore pneumatico, innescato dal contatto ausiliario.

Temporizzatore Elettronico

Utilizza un circuito elettronico per temporizzare l'apertura o la chiusura di un contattore. Funziona in base alla presenza o assenza di corrente nel timer stesso, e spesso non necessita di un contatto ausiliario di supporto esterno.

Classificazione dei Timer in Base alla Funzione

1. Timer per il Lavoro (Ritardo all'Eccitazione): Ritarda la chiusura o l'apertura di un contatto a partire dal segnale di attivazione del timer.
2. Timer per il Riposo (Ritardo alla Diseccitazione): Mantiene la posizione di un contatto per un tempo programmato dall'utente dopo la disattivazione del timer.
3. Timer per Lavoro/Riposo: Ritarda la chiusura o l'apertura di un contatto dall'attivazione del timer e rimane in quella posizione per un certo tempo anche dopo la sua disattivazione.

Concetti Aggiuntivi

Reattanza

La reattanza è utilizzata per alzare la tensione e mantenere l'intensità (corrente).

Principi Fondamentali dei Circuiti

• In un circuito in parallelo, le tensioni parziali sono uguali tra loro e pari alla Tensione Totale (VT).
• L'intensità (corrente) totale è pari alla somma delle intensità parziali.