Una guida completa ai relè di controllo

I relè di controllo sono dispositivi di commutazione elettromagnetici che svolgono un ruolo critico nei sistemi elettrici controllando carichi di tensione e corrente più elevati da circuiti di potenza inferiore. Consentono a una piccola quantità di potenza di accendere e spegnere da remoto carichi molto più grandi. 

• I relè controllano carichi pesanti con piccoli segnali di commutazione
• Forniscono protezione da sovraccarico e amplificazione del segnale
• Le configurazioni a più poli si adattano a varie applicazioni

Comprensione relè di controllo basics aiuta i facility manager, i produttori e chiunque lavori con apparecchiature elettriche a utilizzare al meglio questi componenti versatili.

Relè di controllo – Una panoramica

I relè di controllo potrebbero sembrare misteriosamente nascosti all'interno dei pannelli delle apparecchiature. Ma il loro principio di funzionamento è semplice: quando un piccolo circuito di controllo viene attivato, attiva elettromagneti interni per aprire o chiudere contatti ad alta corrente. Questa funzionalità semplice ma inestimabile rende possibili le moderne applicazioni elettriche.

Questo elegante isolamento tra trigger e carico consente un'automazione sfumata, schermando al contempo i componenti sensibili. I relè trasformano i segnali binari on/off di base in lavoro reale. Prolungando la durata delle apparecchiature e prevenendo i tempi di inattività, la loro affidabilità assicura processi continui.

Inoltre, diverse disposizioni di contatto facilitano il sequenziamento complesso, che altrimenti richiederebbe circuiti intricati. Mentre i design robusti resistono agli ambienti operativi più difficili con una resilienza incrollabile. 

Che si misurino in secoli per i tipi elettromeccanici o miliardi di operazioni per lo stato solido, i cicli di vita superano di gran lunga altri controlli. Un cavallo di battaglia trascurato dietro le quinte, i relè forniscono la forza versatile ai delicati cervelli dei sistemi di controllo in ogni settore.

Funzioni dei relè di controllo

Ecco alcune delle funzioni principali dei relè di controllo:

1. Commutazione di carichi pesanti

La funzione più elementare del relè è quella di accendere o spegnere un grande carico elettrico con un segnale di commutazione leggero. Ad esempio, un circuito CC a bassa tensione con un interruttore a pulsante può essere instradato attraverso un relè automobilistico da 12 V o industriale da 24 V. 

Questo piccolo segnale di potenza può quindi aprire robusti contatti di relè per attivare un pesante motore da 240 V CA che assorbe tonnellate di corrente, molto più di quella che il piccolo circuito potrebbe gestire da solo.

2. Protezione dei circuiti delicati

I relè proteggono anche i delicati componenti elettronici dal sovraccarico. Computer, PLC e altri microprocessori non possono gestire o commutare tensioni e potenze sostanziali. Ma utilizzare un relè significa che non devono farlo: i contatti sopportano tutta quella commutazione ad alta corrente. Quindi, piccoli segnali possono attivare una grande potenza senza il rischio di ustioni o incendi.

3. Amplificazione dei segnali

Inoltre, i relè replicano e amplificano segnali di commutazione deboli per controllare più uscite da un ingresso. Un pulsante o un sensore collegato a vari relè potrebbe attivare luci, clacson, valvole, motori e altro ancora in tutta una grande struttura. 

Senza relè, far passare cavi separati su lunghe distanze sarebbe ingombrante e costoso. La loro flessibilità riduce al minimo il cablaggio, pur continuando a collegare carichi elettrici distanti.

Tipi di relè di controllo – Configurazioni dei poli

Mentre la bobina è ciò che li aziona, il vero scopo di un relè di controllo è nei suoi contatti: quale carico viene collegato o scollegato quando il relè scatta. I poli di contatto multipli con varie disposizioni di lancio si adattano a tutti i tipi di schemi di controllo. 

1. Unipolare, monodirezionale (SPST)

Il tipo di contatto SPST più elementare fornisce un singolo set di terminali per aprire o chiudere un percorso elettrico. I terminali includono: comune (C), normalmente aperto (NO) e pin bobina. SPST collega o scollega solo il circuito NO quando azionato. La semplice commutazione on/off per piccoli carichi fino a 15 A si adatta alle applicazioni di controllo di base.

2. Unipolare, doppio lancio (SPDT)

SPDT aggiunge un set extra di contatti normalmente chiusi (NC) che operano di fronte ai terminali NO. Ciò fornisce due opzioni commutabili dallo stesso trigger della bobina. I circuiti NC statici collegano i carichi quando il relè è spento, i circuiti NO dinamici si attivano quando sono eccitati. SPDT funziona bene per commutare tra backup ridondanti o allarmi di notifica.

3. Doppio palo, singolo lancio (DPST)

DPST presenta due set di contatti SPST indipendenti in parallelo, moltiplicando i carichi commutabili. Le coppie di contatti NO doppi si attivano insieme quando vengono attivate, consentendo a un singolo piccolo segnale di controllo di impegnare due carichi più grandi. DPST è adatto ad applicazioni che necessitano di valori nominali di corrente di contatto migliorati oltre ai singoli interruttori.

4. Doppio palo, doppio lancio (DPDT)

Combinando coppie SPDT doppie, DPDT offre quattro opzioni di commutazione di potenza da un relè. Due set di contatti NO e due NC commutano tutti lo stato simultaneamente quando vengono attivati. Questa disposizione flessibile si adatta a schemi di controllo avanzati come l'inversione del motore a ponte H che richiedono una rapida commutazione on/off su più carichi.

Letture correlate: Selezione e installazione dei relè di controllo

Applicazioni dei relè di controllo in tutti i settori

Ecco alcuni settori che traggono il massimo vantaggio dai relè di controllo:

1. Produzione industriale

L'automazione di fabbrica si basa ampiamente sui relè di controllo per il sequenziamento delle macchine, il controllo dei processi e il monitoraggio dei circuiti di arresto di sicurezza. Attivano motori trasportatori, compressori, alimentatori vibranti e saldatrici robotizzate o rivettatrici in base ai segnali dei sensori. I relè controllano anche stroboscopi di avvertimento, indicatori del pannello e allarmi. I design robusti resistono a condizioni di impianto difficili.

2. Energia e servizi di pubblica utilità

Le centrali elettriche impiegano relè di controllo per la gestione del generatore, la sincronizzazione della sequenza di rete, la commutazione delle prese del trasformatore e l'isolamento dei guasti. La solida immunità al rumore elettrico e la protezione da sovratensione si adattano agli ambienti di servizi ad alta tensione. Le funzioni di ritardo temporale facilitano anche le procedure di accensione fluide. Inoltre, i relè controllano le valvole e gli interruttori delle condotte di petrolio e gas.

3. Edifici commerciali

Negli uffici, nei negozi, negli ospedali e nei condomini, i relè azionano componenti HVAC, scale mobili, cancelli di accesso al parcheggio, circuiti di illuminazione e sistemi di sicurezza. Integrano sensori di presenza, rilevatori di fumo e monitoraggio del clima per ottimizzare l'efficienza energetica, la sicurezza e il comfort. I relè sono adatti al funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 in strutture critiche.

4. Infrastruttura di trasporto

Segnali stradali, barriere di attraversamento ferroviario, hangar per aeromobili, parcheggi automatizzati, ricarica di veicoli elettrici e altre applicazioni di trasporto pubblico utilizzano relè specializzati, resistenti alle intemperie e classificati per veicoli. Gestiscono le vibrazioni massimizzando al contempo la protezione dal rumore elettrico. I contatti di commutazione sono adatti a schemi di alimentazione di backup.

Conclusione

Dai minuscoli relè di segnale montati su PCB ai massicci contattori industriali, questi dispositivi spesso trascurati costituiscono la spina dorsale dei sistemi di automazione elettrica e di sicurezza. Sia che un operatore debba commutare piccoli circuiti di sensori o attivare apparecchiature ad alta tensione da remoto, i relè lo consentono in modo affidabile ed efficiente. 

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