relè
Indice
Definizione
sm. inv. [sec. XX; dal francese relais]. Apparecchio elettrico costituito da due sistemi, il primo dei quali sensibile a una grandezza elettrica (di solito tensione o corrente), il secondo che scatta quando la grandezza elettrica raggiunge (entro il primo) un valore prefissato, e agisce su uno o più circuiti esterni all'apparecchio. Il termine viene esteso nel linguaggio comune a innumerevoli tipi di apparecchi elettrici nei quali, eccitando la bobina di chiusura, si ha l'attrazione di un'ancora mobile che a sua volta provoca la chiusura o l'apertura di un certo numero di contatti elettrici.
Funzionamento e struttura
I relè vengono contraddistinti comunemente in base alla grandezza elettrica applicata al relativo sistema primario (relè di tensione, relè di corrente ecc.) o alla loro funzione tipica, la quale ne determina le caratteristiche costruttive (relè differenziale, ritardato, a taratura variabile ecc.). Per ogni relè il costruttore definisce e garantisce dati quantitativi essenziali: valore della tensione che l'apparecchio può sopportare verso massa e tra i due sistemi che lo costituiscono; valore massimo che può assumere la grandezza che viene applicata al sistema primario; campo di taratura (sempre del sistema primario, agli effetti del suo scatto); portata e potere d'interruzione dei contatti che fanno parte del sistema secondario; velocità d'intervento (tempo che passa dall'istante in cui la grandezza applicata al sistema primario ha superato il valore di taratura all'istante in cui il secondario ha cambiato assetto in conseguenza dello scatto del sistema primario). Nel caso di relè particolari, vengono definite altre grandezze, come il massimo tempo di ritardo nei tipi a intervento differito; il valore della differenza tra correnti (o tensioni) che fa intervenire un relè differenziale; la necessità o meno, dopo lo scatto, di un ripristino manuale o telecomandato. Strutturalmente un relè consiste in un circuito magnetico formato da un'armatura fissa, solidale con un nucleo magnetico, e da un'armatura mobile. Sul nucleo è sistemata una bobina, percorsa da corrente, che genera un flusso entro il circuito magnetico. L'armatura mobile è trattenuta da una molla o dal suo stesso peso in una posizione obbligata fino a che, per opera del flusso generato dalla bobina, essa viene attratta (di solito ruotando attorno a un perno o su un giogo) e si porta in una seconda posizione obbligata. L'armatura mobile, muovendosi, fa chiudere e aprire un certo numero di contatti elettrici. Per ogni relè si indica il numero di questi contatti e il loro assetto: quanti di essi sono aperti ad armatura non attratta (normalmente aperti, sigla n.a.) e quanti sono chiusi ad armatura non attratta (normalmente chiusi, sigla n.c.). In certi tipi, l'armatura mobile del relè porta, su una base isolante, l'elemento mobile dei contatti, mentre l'elemento fisso degli stessi è portato dall'armatura fissa o dallo zoccolo (isolante) dell'apparecchio. In altri tipi, l'armatura mobile agisce, mediante un elemento isolante, sulla parte mobile dei contatti, portati, assieme alle relative parti fisse, dall'armatura fissa o dallo zoccolo. In altri ancora, i contatti sono costituiti da microinterruttori (microswitch) azionati dall'armatura mobile. I tipi di relè più impiegati, distinti secondo il principio di funzionamento, sono essenzialmente i relè elettromagnetici, quelli termici e quelli elettronici.
Classificazione: relè elettromagnetici
Nei relè elettromagnetici il circuito di ingresso eccita elettricamente un circuito magnetico, il quale, tendendo a migliorare l'intensità del campo, agisce con una data forza su di un elemento meccanico mobile e permeabile al flusso magnetico che, spostandosi nel senso delle forze del campo, aziona delle molle di contatto del circuito di uscita. Appartengono a questo tipo i relè ad ancora (largamente impiegati in campo telefonico); i relè polarizzati (che, sfruttando un flusso di preeccitazione fornito da un magnete permanente, consentono notevole sensibilità e rapidità di commutazione e sono perciò utilizzati nelle centrali telegrafiche); i relè a solenoide succhiante (che sviluppano notevoli forze dinamiche e sono quindi utilizzati nella commutazione delle forti potenze); i relè differenziali (impiegati nei circuiti di protezione, detti appunto differenziali in quanto è il prevalere di un'eccitazione elettrica, non più bilanciata da altre presenti nel circuito di ingresso, che provoca la commutazione di circuiti generalmente di allarme); i relè a induzione, realizzati secondo il principio del contatore elettrico a disco rotante oppure del motore a induzione (impiegati nei circuiti elettrici industriali).
Classificazione: relè termici
Nei relè termici il circuito di ingresso è costituito da una resistenza che, riscaldandosi per eccitazione, trasmette il calore generato a una laminetta bimetallica la cui deformazione provoca la commutazione del circuito di uscita. Questi relè sono principalmente impiegati per introdurre tempi di ritardo alla commutazione (legati alla massa termica da riscaldare) e per la protezione dei sovraccarichi dei motori elettrici.
Classificazione: relè elettronici
I relè elettronici utilizzano tubi termoionici o speciali transistori; questi relè consentono tempi di commutazione ridottissimi e per di più dimensioni fisiche contenute al minimo, tali quindi da consentire anche la commutazione dei circuiti di ingresso e uscita di apparati radioelettrici operanti su frequenze molto elevate. Alla fine del sec. XX sono stati introdotti sul mercato i microrelè, in cui il complesso formato dai contatti, dall'armatura mobile e da quella fissa è contenuto in un'ampollina di vetro, simile a una lampadina, dalla quale fuoriescono i conduttori che fanno capo ai contatti. L'interno è vuoto, onde evitare la ionizzazione d'aria o di gas tra i contatti in fase di apertura. Hanno piccole dimensioni rispetto alla capacità di rottura.
Impiego dei relè
I relè sono principalmente utilizzati: per l'azionamento di macchine a comando numerico ecc.; per telecomandi, telemisure, telecontrolli, utilizzando a volte dei circuiti cosiddetti “metrici”, tali cioè da comparare la grandezza di eccitazione rispetto a un'altra di riferimento, o “selettivi”, che vengono eccitati da uno solo dei parametri (corrente, tensione ecc.) presenti in un circuito e anche solo se viene superato un dato livello (relè di massima).