Introduzione
Un relè lo si può considerare un interruttore capace di isolare due circuiti , il quale viene pilotato elettricamente. Può controllare un circuito con correnti o tensioni diverse isolando i due circuiti senza che ci sia una correlazione elettrica tra i due. Il relè sostanzialmente è formato da un interruttore o un deviatore azionato da una elettrocalamita (per creare un’elettrocalamita è sufficiente avvolgere un filo attorno a un nucleo metallico).
Nella sua versione classica, elettromeccanico, il principio di funzionamento di un relè è il seguente: applicando una corrente alla bobina, si formerà un campo elettromagnetico che farà scattare i contatti elettrici all’interno del relè chiudendo o aprendo il circuito stesso.
L’apertura o chiusura dei contatti permette di aprire o chiudere parti del circuito consentendo di far circolare o meno corrente in successive parti dello stesso.
Le elettrocalamite richiedono parecchia corrente per funzionare e provocano effetti indesiderati causando in alcuni casi danni circuitali determinate da correnti parassite quando non sono più alimentate ed il relè torna nella sua condizione di riposo.
Per le sue caratteristiche costruttive esso ha un funzionamento analogo a quello del contattore.
Ci sono relè che scattano in poche decine o centinaia di millisecondi, al loro interno non hanno un semplice interruttore, ma gruppi di contatti e deviatori. Possono commutare tensioni di centinaia di volt, con correnti elevate di decine di ampere.
Vediamo l’interno del relè nel dettaglio:
Relé ciclico (relé interruttore)
Il relè ciclico, altrimenti conosciuto anche come relè interruttore, dispone di una ruota sagomata chiamata “camme” che ruotando a scatti provoca con il suo particolare profilo isolante, l’apertura o la chiusura di un contatto.
La camme viene fatta ruotare di uno scatto dall’àncora ogni volta che la bobina la attira verso di se. Il comando di un relè ciclico deve quindi essere ad impulsi, cioè realizzato tramite pulsanti di tipo NO.
Generalmente i relè ciclici posseggono due contatti azionati da due camme sfalsate ma solidali meccanicamente tra loro in modo da dar luogo ad una sequenza ciclica tipica delle applicazioni civili che si ripete ogni quattro scatti.
I relè possono essere classificati in base al tipo di commutazione e si hanno:
- RELÈ NEUTRI O NORMALI
Il passaggio dei contatti da aperti a chiusi e viceversa, risulta indipendente dal verso della grandezza di eccitazione della bobina;
- RELÈ POLARIZZATI
Il passaggio dei contatti da aperti a chiusi e viceversa, dipendente dal verso della grandezza di eccitazione della bobina;
- RELÈ MONOSTABILI O A RILASCIO
La posizione assunta dai contatti, a seguito dell’alimentazione della bobina di eccitazione, si mantiene solamente finché l’alimentazione sussiste.
- RELÈ BISTABILI O A RITENUTA
La posizione assunta dai contatti, a seguito dell’alimentazione della bobina di eccitazione, si mantiene anche quando cessa l’alimentazione, occorre perciò una nuova eccitazione per far tornare i contatti nella posizione di partenza.
Quest’ultimo detto anche relè interruttore è caratterizzato da due possibili stati di riposo; grazie alla presenza di due bobine di comando per cui, quando arriva un impulso esterno il circuito elettrico commuta mentre quando cessa l’impulso esterno, il circuito resta nello stato determinato dall’impulso precedente e i contatti restano attivati anche se l’alimentazione della bobina è assente. In questo caso, il mantenimento dei contatti nella posizione di lavoro (quella in cui il contatto è chiuso e c’è il passaggio della corrente), anche al cessare dell’alimentazione, è garantito da un sistema di ritenuta di natura meccanica. L’esempio più semplice che utilizza un relè bistabile e l’accensione di una lampada da più punti.
Il mantenimento dei contatti nella posizione di lavoro, anche al cessare dell’alimentazione, è assicurato da un sistema di ritenuta di natura meccanica.
A questa categoria appartengono i relè a impulsi o passo-passo, detti anche relè ciclici o ad impulso, caratterizzati da una bobina che agisce su di un meccanismo che aziona tramite una camma, uno o più contatti. L’esempio più semplice di un relè passo-passo, è quello di poter permettere di comandare l’accensione o lo spegnimento di un gruppo di lampade, in modo alternato.
- RELÈ A TEMPO (TEMPORIZZATORI)
Relè che effettuano automaticamente una determinata manovra elettrica (apertura e/o chiusura di uno o più contatti) dopo un certo intervallo di tempo dall’istante in cui è stata alimentata la bobina . I tempi di intervento si ottengono mediante un circuiti elettronico che funge da meccanismo ad orologeria. Un esempio che riguarda l’utilizzo di un relè temporizzato è quello della luce delle scale, dove alla pressione di un pulsante, si accendono le lampade, quest’ultime rimangono accese per un tempo prestabilito e successivamente si spengono senza nessun intervento da parte dell’utente.
Riepilogando possiamo distinguere:
- A bobina semplice (hanno un solo avvolgimento che pilota più contatti);
- A bobina multipla (hanno tre avvolgimenti comandati dallo stesso segnale o da segnali diversi);
- Ad un solo contatto;
- A più contatti.
Riguarda gli impianti elettrici negli edifici civili, i relè più utilizzati sono:
- Relè monostabili,
- Relè bistabili,
- Relè passo-passo,
- Relè temporizzatori.
Alimentazione di un relè
Esistono relè in grado di funzionare a 5V, 12V, 24V, 220V, in corrente alternata o continua (AC e DC).
Supporti di connessione per relè
Per gli impianti elettrici civili nella maggior parte dei casi si utilizzano relè che vanno inseriti all’interno delle cassette di derivazione oppure relè che vanno montati su “Guide DIN” in acciaio e in alluminio, standardizzate secondo norme europee, che consentono il montaggio di apparecchiature elettriche modulari e non, all’interno di quadri elettrici.
Tempi caratteristici di un relè
Molto importante in un relè è l’inerzia che il dispositivo presenta in fase di eccitazione (a) o di rilascio (r).
Il relè presenta dei tempi caratteristici:
a = tempo di attrazione: è il tempo che intercorre tra l’inizio dell’eccitazione e la prima chiusura del contatto;
r = tempo di rilascio: è il tempo che intercorre tra la fine dell’eccitazione e la condizione di riposo;
p = tempo di rimbalzo: è presente sia all’inizio che alla fine dell’eccitazione, si tratta di cambiamenti di stato transitori dovuti al fatto che la forza di attrazione dell’ancora è proporzionale a \( I^2 \) (quadrato della corrente di eccitazione) rendendo instabili i contatti e aumentando la loro usura.
