I relè sono dispositivi elettromeccanici che funzionano come interruttori, operando sul principio dell'attrazione elettromagnetica per controllare i circuiti elettrici e consentire ai segnali a bassa potenza di gestire sistemi ad alta potenza in modo sicuro ed efficiente.
Struttura e simboli dei relè
Credito a OMRON
I relè elettromagnetici sono costituiti da tre componenti principali: una bobina elettromagnetica, un'armatura mobile e i contatti. La bobina, tipicamente costituita da un filo isolato avvolto intorno a un nucleo di ferro, genera un campo magnetico quando viene eccitata. L'armatura, una parte mobile in ferro, viene attratta da questo campo magnetico, cambiando lo stato del relè.
I simboli dei relè negli schemi elettrici rappresentano questi componenti e le loro funzioni:
- Simboli della bobina: Spesso rappresentato come un cerchio o un ovale con due terminali.
- Simboli di contatto: Sono indicate come linee che possono essere aperte (normalmente aperte, NO) o chiuse (normalmente chiuse, NC).
- Armatura: Rappresentato da una linea che collega la bobina ai contatti.
I simboli comuni dei relè includono:
- SPST (Single Pole Single Throw): Un contatto commutabile.
- SPDT (Single Pole Double Throw): Un contatto commutabile con due posizioni possibili.
- DPST/DPDT: Versioni bipolari con due serie di contatti.
Questi simboli standardizzati consentono agli ingegneri di comprendere rapidamente le configurazioni dei relè negli schemi elettrici, facilitando la progettazione e la risoluzione dei problemi dei sistemi elettrici.
Principio di funzionamento del relè
Il principio di funzionamento di un relè ruota attorno all'interazione tra campi elettrici e magnetici. Quando la corrente scorre attraverso la bobina del relè, genera un campo magnetico che attrae un'armatura mobile. Questa armatura è collegata a uno o più contatti, che aprono o chiudono i circuiti elettrici a seconda della configurazione del relè. Il processo prevede:
- Eccitazione della bobina con un segnale elettrico
- Creazione di un campo magnetico intorno alla bobina
- Movimento dell'armatura dovuto all'attrazione magnetica
- Commutazione dei contatti per il controllo del circuito
- La diseccitazione della bobina provoca il ritorno dell'indotto alla sua posizione originale, spesso assistito da un meccanismo a molla.
Questo meccanismo semplice ma efficace consente ai relè di fungere da intermediari tra i circuiti di controllo a bassa potenza e i circuiti di carico ad alta potenza, rendendoli preziosi in diverse applicazioni elettriche ed elettroniche.
Meccanismo di attrazione elettromagnetica
Il cuore del funzionamento di un relè è l'attrazione elettromagnetica, che costituisce la base del suo meccanismo di commutazione. Quando una corrente elettrica attraversa la bobina del relè, genera un campo magnetico che esercita una forza su un'armatura mobile. Questa armatura è collegata meccanicamente ai contatti del relè, che si aprono o si chiudono a seconda della configurazione del relè. L'intensità del campo magnetico, e di conseguenza la forza che agisce sull'armatura, è direttamente proporzionale alla corrente che attraversa la bobina. Quando la bobina viene diseccitata, un meccanismo a molla riporta l'armatura e i contatti nella loro posizione originale, ripristinando il relè. Questa elegante interazione di componenti elettrici e meccanici consente ai relè di controllare efficacemente circuiti ad alta potenza utilizzando segnali a bassa potenza, rendendoli essenziali in varie applicazioni in cui la sicurezza e l'automazione sono fondamentali.
Contatti normalmente aperti o chiusi
I relè possono essere configurati con diversi tipi di contatti, principalmente normalmente aperti (NO) e normalmente chiusi (NC). Nelle configurazioni NO, il circuito rimane aperto quando il relè non è eccitato e si chiude quando viene eccitato. Al contrario, le configurazioni NC mantengono un circuito chiuso quando il relè non è eccitato e aperto quando è eccitato. Questa versatilità consente di adattare i relè a diverse applicazioni, come il controllo di circuiti ad alta potenza o l'implementazione di meccanismi di sicurezza. La scelta tra contatti NA e NC dipende dai requisiti specifici del sistema, consentendo agli ingegneri di progettare circuiti che rispondano in modo appropriato sia alle normali condizioni di funzionamento che a potenziali guasti.
Funzioni principali dei relè
I relè svolgono molteplici funzioni critiche nei sistemi elettrici, migliorando la sicurezza e consentendo sofisticati meccanismi di controllo. Agiscono come controllori di circuiti, consentendo l'automazione di vari dispositivi mediante l'accensione e lo spegnimento di circuiti in base a segnali di controllo. Inoltre, i relè forniscono una protezione cruciale scollegando l'alimentazione quando vengono rilevate condizioni non sicure, salvaguardando i circuiti dai sovraccarichi.
Questi dispositivi versatili facilitano anche l'isolamento dei segnali, impedendo le interferenze tra le diverse sezioni del circuito, e consentono ai dispositivi a bassa potenza, come i microcontrollori, di controllare carichi ad alta potenza come motori o riscaldatori senza un collegamento elettrico diretto. Nei sistemi complessi, i relè possono integrare più segnali di controllo, consentendo schemi di automazione e controllo avanzati in varie applicazioni.
Tipi di relè
I relè sono di diversi tipi, ciascuno progettato per applicazioni e condizioni operative specifiche. Alcuni tipi comuni sono:
- Relè elettromagnetici: Il tipo più semplice e diffuso, che funziona secondo il principio dell'attrazione elettromagnetica.
- Relè a stato solido (SSR): Utilizzano semiconduttori per la commutazione, che offrono un funzionamento più rapido e una maggiore durata rispetto ai relè elettromagnetici.
- Relè Reed: Utilizza un interruttore reed racchiuso in un tubo di vetro, noto per la velocità di commutazione e la bassa resistenza di contatto.
- Relè a tempo: Incorporano un meccanismo di ritardo prima di attivare o disattivare i contatti, utile per il controllo di sequenze e processi.
- Relè a ritenuta: Mantengono la loro posizione dopo la rimozione dell'alimentazione di controllo, ideale per le applicazioni a risparmio energetico.
I relè sono classificati anche in base alla configurazione dei contatti, come SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw) e DPDT (Double Pole Double Throw), ognuno dei quali offre diverse capacità di commutazione. La scelta del tipo di relè dipende da fattori quali la velocità di commutazione, i requisiti di potenza, le condizioni ambientali e le esigenze specifiche dell'applicazione.
