Relè: applicazioni.

In questa esposizione proverò a considerare gli aspetti prettamente pratici di utilizzo e/o installazione di alcuni relè elettromagnetici.
Provò quindi ad illustrare lo schema ed il cablaggio dei relè maggiormente utilizzati in applicazioni comuni in ambito civile, ovvero il relè interruttore, il relè passo-passo o commutatore, ed il relè temporizzatore.
Ricordiamo brevemente, che il relè è un dispositivo di tipo elettromeccanico, e per il suo funzionamento utilizza la forza elettromagnetica generata da una bobina (A1 – A2) alimentata da una tensione (AC, o DC), per scambiare lo stato di uno o più contatti, che possono essere di tipo NO (normalmente aperto) o di tipo NC (normalmente chiuso), ed il simbolo utilizzato negli schemi elettrici è di seguito rappresentato:

Ovviamente il relè andrà scelto in funzione della forma (AC o DC) e dell’ampiezza della tensione (V) di alimentazione che il circuito dovrà ospitare il relè, e del tipo ed assorbimento (A) del carico che i suoi contatti dovranno controllare, e non ultimo anche del tipo di installazione (su quadro, o altro).

Il relè interruttore, che come si intuisce dal suo nome svolge la funzione di interruttore, ovvero ad ogni eccitazione della sua bobina, i contatti cambiano di stato, cioè da aperto a chiuso e viceversa. Questo tipo di relè consente di comandare un carico, ad esempio un punto luce, da diversi punti, ovvero aggiungendo per ogni punto di comando un pulsante di eccitazione del relè, quindi ad esempio nel caso di un punto luce consente di aumentare il numero di accensioni per ogni esigenza, oltre i tre o quattro consentiti utilizzando deviatori o invertitori, ed in maniera più semplice ed economica in quanto l’utilizzo di un pulsante per ogni punto di comando richiede solamente due conduttori, a differenza di un deviatore che ne richiede tre, o di un invertitore che ne richiede quattro. Pertanto l’utilizzo del relè consente un risparmio di conduttori, e semplifica notevolmente il cablaggio e lo schema di realizzazione di un sistema di accensione da più punti.
La sua struttura di funzionamento, è molto semplice, la bobina quando viene eccitata, attrae a se un’ancora che a sua volta aziona una camma che cambio lo stato di una coppia di contatti, di conseguenza si cambierà lo stato di funzionamento del carico ad essi connesso.

Prima di vedere il collegamento o schema di utilizzo di questo relè occorre fare un distinguo, in quanto in commercio è possibile avere il relè interruttore in due versioni, ovvero la versione con quattro terminali di collegamento , e la versione con tre terminali di collegamento, questo perché la versione con tre terminali ha già di suo cablato il terminale comune della bobina e del conduttore per il carico.

Il relè interruttore con quattro terminali, del tipo Finder, funzionante alla tensione di rete di 230 Vac, si presenta in un contenitore di tipo trasparente, quindi la possibilità di vedere il suo circuito all’interno, per un fissaggio con viti su supporto fisso.

Da quanto serigrafato sul relè si possono leggere le sue caratteristiche, elettriche e di collegamento; ovvero la bobina funzionante alla tensione di 230 Vac, ed il suo contatto di tipo NO, ovvero normalmente aperto a riposo, può supportare un carico che assorbe al massimo 10 A alla tensione di 250 Vac, e questo è importante ai fini di individuare correttamente il tipo di carico che si può pilotare con questo relè. Poi ci sono i quattro terminali di collegamento individuati dai rispettivi morsetti di connessione , dove i due laterali sono quelli del contatto NO (1-2) e i due centrali sono quelli della bobina di comando (A1-A2). La finder su questo tipo di relè fornisce un comodo e chiaro schema di collegamento serigrafato dietro il relè stesso, per facilitarne il suo collegamento, uno schema di questo tipo:

Lo schema riporta il caso di accensione di una lampada. Uno schema di facile realizzazione si dovrà collegare il conduttore di neutro N, ad un lato della lampada L ( importante collegare come conduttore diretto al punto luce sempre quello del neutro !) ed anche ad un lato della bobina A1 del relè K. Poi con il pulsante P si dovrà interrompere il conduttore di fase F verso l’altro lato della bobina A2, e con il contatto del relè k si dovrà interrompere il conduttore di fase verso la lampada L.
In questo modo ad ogni pressione del pulsante P si chiude il circuito di fase verso la bobina del relè e si ottiene l’eccitazione della bobina K che attraverso la movimentazione della camma al suo interno chiuderà il contatto k, e porterà la fase F alla lampada L che si accenderà. Alla successiva pressione del pulsante P la bobina si ecciterà di nuovo e con un’altra movimentazione della camma porterà il contatto k nella posizione di riposo aprendolo, e togliendo la fase alla lampada L che si spengerà.. e cosi via.
Il cablaggio che ripete esattamente lo schema visto,risulterà essere come segue,

 

 

a differenza dello schema elettrico, si nota il ponticello in A1-1 per portare la fase F sul contatto k, e si nota l’inserimento di un secondo pulsante, esattamente in derivazione al primo, se si volessero inserire altri pulsanti sarà sufficiente inserirli in derivazione fra di loro.
Questo tipo di relè, a mio avviso grazie ai suoi quattro terminali consente un cablaggio, più “libero” nella scelta ,ed interrompere il conduttore di fase con i pulsanti.

Il relè interruttore con tre terminali sempre della Finder, è anch’esso realizzato in un contenitore trasparente di tipo plastico per fissaggio su un supporto fisso, con il suo caratteristico colore aranzione, ed anche in questo caso risultano serigrafate sullo stesso relè le sue caratteristiche elettriche, e quelle di collegamento

Dallo schema serigrafato sul corpo del relè, si può capire il suo funzionamento, ed il perché dei tre terminali, in quanto risultano in comune il terminale 1 del contatto ed il terminale A2 della bobina, pertanto lo schema di collegamento risulta essere come il seguente …

Il suo funzionamento è come il precedente, la differenza che offre questo tipo di relè a tre terminali di rendere il cablaggio più semplice, in quanto il ponticello realizzato nel precedente schema (A2-1) risulta già presente nel relè, e a differenza del precedente in questo caso con i pulsanti si dovrà interrompere il conduttore di neutro N e non quello di fase F, inoltre questo relè grazie alle sue ridotte dimensioni, offre un minore ingombro in fase di installazione.
Il cablaggio, risulterà essere di questo tipo…

Il relè passo-passo o commutatore è un tipo di relè elettromagnetico, utilizzato in applicazioni in ambito civile in genere per impianti di illuminazione, in quanto le caratteristiche di questo tipo di relè consentono di comandare ad esempio due gruppi di lampade ed avere una sequenza di accensioni diversa ogni volta che si preme il pulsante di eccitazione del relè.
Anche in questo caso come per il relè interruttore il funzionamento avviene, sfruttando la rotazione di una camme azionata dall’ancora impegnata dalla bobina energizzata del relè, ma con la differenza che la camme in questo caso comanda due contatti che in condizioni di riposo sono tutte e due normalmente aperti, e poi cambiano di stato alternativamente ad ogni impulso della bobina. Ovviamente la sequenza può variare a seconda del tipo di relè scelto, nel caso che vedremo sarà quello della Finder con quattro sequenze o quattro passi, e anche in questo caso si può avere il tipo con quattro morsetti, o tre morsetti ed alimentato alla tensione di rete come per il carico che comanda.

Lo schema di utilizzo, ripete quello del relè interruttore con la variante che in questo caso si ha un contatto in più, nel caso del relè passo-passo con sei terminali ,come del resto lo si può verificare dallo schema serigrafato sul retro del relè, e dal numero di morsetti presenti, lo schema è del tipo:

Nello schema quindi si vedono due lampade L1 ed L2, ed i rispettivi contatti k del relè K, sugli stessi contatti si notano anche i numerini di riferimento dei morsetti; e cosa importante sotto lo schema è riportata una tabella che rappresenta le quattro sequenze del relè, che andremo a vedere.
Alla sequenza 1, il relè è a riposo quindi i contatti sono tutti e due NA e quindi L1 ed L2 spente, al primo impulso del pulsante P quindi si passa alla sequenza 2 in cui i contatti si chiudono pertanto L1 ed L2 saranno accese, ora un ulteriore pressione di P porta il relè alla sequenza 3 con il primo contatto che si apre in NA ed i secondo che resta chiuso ,quindi rispettivamente si avrà L1 spenta ed L2 accesa, ora un ulteriore pressione di P porterà in una situazione inversa dei contatti con il risultato di avere L1 accesa ed L2 spenta, un ultima pressione di P ripristina le condizioni di partenza in modo che entrambi le lampade siano spente.

 

Nel caso del relè passo-passo o commutatore del tipo a quattro terminali,

lo schema sempre serigrafato sul corpo del relè utilizza un conduttore in meno per il cablaggio ed interrompe il conduttore di neutro con i pulsanti secondo lo schema che segue..

La sequenza rispecchia quella del precedente relè , la differenza sta nei collegamenti del relè come da schema e cablaggio a seguire …

in questo tipo di relè, il cablaggio risulta essere facilitato anche dalla presenza dello schema serigrafato proprio sullo stesso relè in corrispondenza dei morsetti di connessione.

Il relè temporizzatore, è un altro dispositivo utilizzato in impianti civili per diverse applicazioni, sostanzialmente per temporizzare l’evento di comando per un generico carico o un dispositivo.
Questo tipo di relè, risulta semplice da cablare, in quanto lo schema, come al solito riportato sul relè stesso o sul foglio di istruzioni del relè risulta molto chiaro e non differisce di molto dai precedenti per il lato comando, ovvero il pulsante P taglia un lato di alimentazione della bobina, ed il relativo contatto di uscita che comanda il carico. In questo relè la variante è quella di dover settare il timer al tempo necessario per l’applicazione che si vuole ottenere. Un esempio classico è quello del relè temporizzatore per le luci del vano scale di un’abitazione.

Anche in questo caso, l’esempio può essere quello tipico della Finder della serie 14., per il cablaggio ci si avvale dello schema serigrafato di lato sul relè stesso o nel relativo foglio di istruzioni, che comunque andrà letto per le specifiche di settaggio dei tempi e della funzione del relè. Il cablaggio può essere ad esempio del tipo a seguire:

 

Osservazioni finali.
I dispositivi presi in considerazione in questa esposizione, sono solo alcuni di quelli disponibili, seppur maggiormente utilizzati, come diversi sono i costruttori di relè per uso civile che per uso industriale.
Ogni tipo di relè è sempre corredato da un foglio di istruzioni con relative caratteristiche, pertanto la sua installazione può essere accuratamente valutata e cablata. Quello che è fondamentale è fare le giuste considerazioni per la scelta del tipo di relè, dapprima considerando l’utilizzo specifico del relè, quindi la funzione che dovrà svolgere e l’ambiente in cui verrà installato; poi le caratteristiche tecniche, ovvero la forma della tensione in gioco del circuito di comando e di potenza (ovvero se di tipo AC o DC) e l’ampiezza in gioco (esempio 24 Vac piuttosto che 230 Vac), senza escludere la possibilità che siano presenti diverse tensioni per il comando e per il carico.
Poi non ultimo considerare la tipologia di carico (se di tipo induttivo o capacitivo o resistivo) e l’assorbimento espresso in ampere (A) del carico che si andrà a comandare, secondo il quale si dovrà poi scegliere accuratamente la portata dei contatti del relè utilizzato.
A questo punto non resta che cablare il tutto.
Infine, ricordo che l’argomento di questa esposizione ha scopo puramente didattico, pertanto essendo i circuiti interessati da grandezze elettriche, occorre porre la giusta attenzione su la condizione di rischio elettrico presente suggerisce l’approccio a personale qualificato, che abbia le giuste conoscenze relative alla sicurezza da rischio elettrico.