Contattori CA e CC: Comprendere i loro tipi e le loro funzioni

Introduzione

Definizione di contattore

Un contattore elettrico è un dispositivo elettromeccanico utilizzato per controllare il flusso di corrente elettrica nei circuiti ad alta potenza. Funziona come un interruttore in grado di aprire o chiudere le connessioni di un circuito, consentendo il controllo a distanza di dispositivi elettrici come motori, sistemi di illuminazione e impianti di riscaldamento.

Componenti chiave di un contattore

1. Bobina elettromagnetica: È il componente centrale che genera un campo magnetico quando viene eccitato. Questo campo magnetico attrae un'armatura mobile, che a sua volta apre o chiude i contatti all'interno del contattore.
2. Contatti: Sono elementi conduttori che creano o interrompono fisicamente la connessione elettrica. I contattori hanno in genere due tipi di contatti:
   • Contatti di alimentazione principale: Responsabile del trasporto della corrente pesante al carico.
   • Contatti ausiliari: Utilizzato per scopi di controllo e segnalazione, spesso interfacciandosi con altri dispositivi.
3. Involucro: Il contattore è alloggiato in un involucro che protegge i componenti interni da fattori ambientali come polvere e umidità e garantisce la sicurezza impedendo il contatto accidentale con parti sotto tensione.
4. Meccanismo di soppressione dell'arco: Per evitare la formazione di archi elettrici quando i contatti si aprono o si chiudono, i contattori spesso includono meccanismi come scivoli d'arco progettati per estinguere rapidamente gli archi.

Sono presenti 6 terminali di alimentazione e 2 terminali della bobina (A1 e A2) per l'alimentazione CA trifase. Dei 6 terminali, 3 terminali L1, L2 e L3 sono collegati in ingresso con l'alimentazione principale, generalmente proveniente dall'MCB, e altri 3 terminali T1, T2 e T3 in uscita con il motore, l'ORL, il timer e un altro circuito di controllo.

Il blocco ausiliario è dotato di "NO" e "NC" in base all'applicazione dello strumento, come indicato nello schema dei terminali del contattore CA.

Credito a https://peacosupport.com/blog/what-is-contactor

Principio di funzionamento

Come mostrato nel diagramma, una corrente fornita sotto forma di CA o CC al terminale A1 della bobina eccita la bobina generando un campo elettromagnetico che mette in contatto la parte mobile della bobina con la parte fissa. A questo punto, la corrente inizia a fluire dal terminale di ingresso "R Y B" del contattore verso l'uscita del contattore e agisce come un interruttore. Un altro terminale della bobina A2 è collegato al neutro per completare il circuito.

Quando l'alimentazione del contattore viene interrotta, la bobina mobile del contattore ritorna nella sua posizione originale grazie alla forza esercitata dalla molla di ritorno. A questo punto, non vi sarà alcun flusso di corrente dall'ingresso all'uscita del contattore, che agirà come uno spegnimento.

Di seguito è riportato lo schema dei fili di controllo per DOL.

Tipi di contattori

• Contattori CA: Progettato per applicazioni a corrente alternata, comunemente presenti nei macchinari industriali e nei sistemi di illuminazione.
• Contattori CC: Specificamente realizzati per applicazioni in corrente continua, come i veicoli elettrici e i sistemi di energia rinnovabile.

Differenza tra contattori CA e CC

Le differenze tra Contattori CA e Contattori CC sono significative, soprattutto a causa delle loro caratteristiche di progettazione e di funzionamento. Ecco un confronto dettagliato:

Differenze chiave

Caratteristica	Contattore CA	Contattore CC
Design della bobina	Bobina sottile e lunga, realizzata in rame.	Bobina corta e grassa, spesso realizzata in ghisa o in materiale solido.
Materiale del nucleo	Realizzato con fogli di acciaio al silicio laminati per ridurre le correnti parassite.	Realizzati in ferro dolce o acciaio fuso, non richiedono laminazione.
Resistenza elettrica	La resistenza più bassa genera più calore.	Resistenza più elevata, genera meno calore.
Soppressione dell'arco elettrico	Utilizza dispositivi di spegnimento dell'arco elettrico a griglia.	Utilizza dispositivi di spegnimento dell'arco magnetico.
Frequenza operativa	In genere funziona fino a 600 volte all'ora.	Può funzionare fino a 2000 volte all'ora.
Corrente di partenza	Corrente di avviamento più elevata, non adatta a operazioni frequenti.	Corrente di avviamento ridotta, progettata per un funzionamento frequente.
Caso d'uso	Utilizzato principalmente per i circuiti in corrente alternata (ad esempio, motori, illuminazione).	Utilizzato per i circuiti in corrente continua (ad esempio, veicoli elettrici, sistemi fotovoltaici).
Configurazione del contatto	Generalmente ha più poli (ad esempio, trifase).	Di solito ha un numero inferiore di poli (ad esempio, due poli).

Spiegazione dettagliata

1. Design e resistenza della bobinaI contattori in c.a. hanno bobine con meno spire e una resistenza inferiore rispetto ai contattori in c.c., che hanno un numero maggiore di spire e una resistenza superiore a causa della necessità di un campo magnetico più forte per funzionare efficacemente nei circuiti in c.c..
2. Materiale del nucleo: Il nucleo di un contattore CA è costituito da fogli di acciaio al silicio laminati per ridurre al minimo le perdite dovute alle correnti parassite quando la corrente alternata lo attraversa. I contattori in corrente continua, invece, possono utilizzare materiali solidi, poiché non subiscono le stesse perdite.
3. Meccanismo di soppressione dell'arcoI contattori in c.a. utilizzano in genere dispositivi di spegnimento dell'arco di griglia, mentre i contattori in c.c. impiegano meccanismi di soffiaggio magnetico per spegnere gli archi che si verificano all'apertura o alla chiusura dei contatti.
4. Frequenza operativa e gestione della corrente: I contattori in c.a. sono limitati a circa 600 operazioni all'ora a causa dei loro vincoli di progettazione, mentre i contattori in c.c. possono gestire fino a 2000 operazioni all'ora, rendendoli adatti ad applicazioni che richiedono commutazioni frequenti.
5. Idoneità all'applicazione: I contattori in c.a. sono ideali per il controllo di carichi in c.a. come motori e sistemi di illuminazione, mentre i contattori in c.c. sono essenziali nelle applicazioni che prevedono l'uso della corrente continua, come i veicoli elettrici e i sistemi di energia rinnovabile.

Come scegliere il giusto contattore

La scelta del contattore giusto per la vostra applicazione comporta diverse considerazioni critiche per garantire prestazioni e sicurezza ottimali. Ecco un approccio strutturato per guidarvi nel processo di selezione:

Considerazioni chiave per la scelta di un contattore

1. Caratteristiche del carico:
   • Valutazione attuale: Determinare la corrente di esercizio (le) del carico. Il contattore deve essere dimensionato per gestire questa corrente senza surriscaldarsi.
   • Tensione nominale: Assicurarsi che la tensione nominale del contattore (Ue) corrisponda o superi la tensione di alimentazione dell'applicazione.
   • Tipo di carico: Identificare se il carico è resistivo, induttivo o capacitivo, in quanto ciò influisce sulla scelta del tipo di contattore e dei suoi valori nominali.
2. Dimensione del contattore:
   • Considerare le dimensioni del contattore in base alla potenza del motore e al suo ciclo di funzionamento. Le operazioni di accensione e spegnimento frequenti possono richiedere un contattore più grande a causa di correnti di spunto più elevate durante l'avvio.
3. Specifiche della bobina:
   • Verificare i valori di tensione della bobina per assicurarne la compatibilità con il circuito di controllo. La tensione nominale della bobina deve corrispondere alla tensione fornita per eccitare la bobina.
   • Comprendete le tensioni di pick-up e drop-out, che indicano le soglie operative per l'innesto e il disinnesto dei contatti.
4. Configurazione del contatto:
   • Valutare il numero di contatti principali necessari (normalmente aperti o normalmente chiusi) in base ai requisiti del circuito.
   • Considerare i contatti ausiliari per ulteriori funzioni di controllo e segnalazione, che potrebbero non trasportare la stessa corrente dei contatti principali.
5. Condizioni ambientali:
   • Valutare la temperatura ambiente, l'umidità e la potenziale esposizione a polvere o sostanze chimiche. Scegliere un contattore con classificazioni ambientali e custodie adeguate per resistere a queste condizioni.
6. Tipo di applicazione:
   • Applicazioni diverse possono richiedere tipi specifici di contattori (ad esempio, contattori per usi specifici per sistemi HVAC). Assicuratevi di scegliere un contattore adatto alle vostre specifiche esigenze applicative.
7. Caratteristiche di sicurezza:
   • Cercate le funzioni di sicurezza integrate, come i meccanismi di soppressione dell'arco, la protezione da sovraccarico e gli eventuali relè termici. Queste caratteristiche aumentano l'affidabilità e prevengono i danni in caso di guasto.
8. Reputazione del produttore:
   • Scegliete un produttore rinomato, noto per la qualità e l'affidabilità dei suoi prodotti. Questo può avere un impatto significativo sulla durata e sui costi di manutenzione nel tempo.

Come testare un contattore

Il test di un contattore CA è essenziale per garantirne il corretto funzionamento e l'affidabilità negli impianti elettrici. Ecco una guida passo passo su come testare efficacemente un contattore CA:

Strumenti necessari

• Multimetro: Per misurare tensione, resistenza e continuità.
• Cacciavite: Per accedere al contattore.
• Guanti e occhiali di sicurezza: Per la protezione personale durante i test.

Procedura di test

Fase 1: Spegnere l'alimentazione

Prima di iniziare qualsiasi test, assicurarsi che l'alimentazione dell'unità CA sia disattivata. Individuare l'interruttore automatico o il sezionatore e spegnerlo per evitare rischi elettrici.

Fase 2: ispezione visiva

Ispezionare il contattore per verificare che non vi siano segni visibili di danni, come ad esempio:

• Contatti bruciati o fusi
• Decolorazione o vaiolatura sulle superfici di contatto
• Collegamenti allentati o eccessiva sporcizia

Se si riscontrano danni, potrebbe essere necessario sostituire il contattore.

Fase 3: Prova della resistenza della bobina

1. Impostare il multimetro sulla resistenza (Ω).
2. Misurare la resistenza tra i terminali della bobina del contattore.
   • Una lettura di 0 Ω indica un cortocircuito.
   • Una lettura di infinito (OL) indica un circuito aperto.
   • Una lettura normale dovrebbe rientrare nell'intervallo specificato dal produttore.

Fase 4: Test di tensione

1. Dopo aver riacceso l'alimentazione, impostare il multimetro per misurare la tensione CA.
2. Posizionare le sonde sui terminali di ingresso del contattore.
3. Verificare che la tensione corrisponda alle specifiche indicate sul contattore. Se è significativamente inferiore o superiore, potrebbe esserci un problema con l'alimentazione.

Fase 5: controllo della continuità

1. Impostare il multimetro in modalità continuità (se disponibile).
2. Con l'alimentazione disattivata, collegare le sonde ai terminali di uscita del contattore.
3. All'accensione, attivare il contattore (manualmente o tramite il suo circuito di controllo).
4. Il multimetro deve indicare la continuità (una lettura di bassa resistenza) quando i contatti sono chiusi.

Fase 6: Ispezione dei contatti

Mentre è attivato, ispezionare visivamente i contatti per verificare che:

• Segni di arco o vaiolatura
• Funzionamento fluido senza esitazioni

Se si notano irregolarità, ciò può indicare che i contatti sono usurati e devono essere sostituiti.

Fase 7: Esecuzione di una prova di carico (facoltativa)

1. Scollegare i fili dal lato di carico del contattore.
2. Misurare la resistenza tra il lato linea e il lato carico in posizione aperta e chiusa.
3. Le letture dovrebbero mostrare differenze significative; in caso contrario, ciò indica un contattore difettoso.

Per una guida visiva, è possibile consultare questo video

Marche e modelli comuni di contattori

VIOX Elettrico

Vantaggio del marchio: Un marchio cinese riconosciuto per i prezzi competitivi, l'affidabilità e la gamma completa di prodotti.

Modelli consigliati:

• Contattore CA VIOX CJX2-2510
• Contattore CA VIOX CJX2-3211

EATON

Eaton Corporation plc è un'azienda globale di gestione dell'energia con sede a Dublino, Irlanda, specializzata in soluzioni di potenza elettrica, idraulica e meccanica ad alta efficienza energetica per diversi settori industriali in tutto il mondo.

Modelli consigliati:

• XTCE015B01B: Contattore magnetico EATON IEC: Non reversibile, 3 poli, 15 A, bobina 240 V CA, 1NC, dimensione telaio B
• CE15DNS3AB: Contattore IEC Eaton serie Freedom
• W+201K5CF: contattore Eaton W+201K5CF Contattore a 3 poli con corrente nominale di 270 Ampere e tensione nominale di 600V
• XTCF200G00T: Contattore magnetico EATON IEC: Non reversibile, 4 poli, 115 A, bobina 24 V CA, dimensione telaio G

Siemens AG

Leader mondiale nel settore dell'elettrotecnica e dell'automazione, Siemens offre una gamma completa di contattori di alta qualità, sia in corrente alternata che in corrente continua, progettati per diverse applicazioni industriali, con particolare attenzione all'efficienza energetica, all'affidabilità e alle soluzioni innovative nei sistemi di distribuzione e controllo dell'energia.

Modelli consigliati:

• 3RT20181BB41: Contattore magnetico IEC SIEMENS: Non reversibile, 3 poli, 16 A, bobina 24V DC, 1NO, dimensione telaio S00
• LEN00C003120B: Contattore Siemens classe LE 3 poli 3 fasi 600V 30A 120V bobina
• 3RT2027-1AK60: Contattore FURNAS SIEMENS, 120V, 3 poli: Adatto al marchio Furnas Siemens, 3RT2027-1AK60

Conclusione

I contattori giocano un ruolo cruciale nei moderni sistemi elettrici, in quanto costituiscono la spina dorsale del controllo e della distribuzione dell'energia. Sia in corrente alternata che in corrente continua, questi dispositivi offrono vantaggi unici adatti a diverse applicazioni. Comprendere le distinzioni tra contattori CA e CC, saper scegliere quello giusto per le proprie esigenze ed essere in grado di testarli e manutenerli correttamente sono competenze essenziali per i professionisti del settore elettrico.

Con il progredire della tecnologia, marchi come VIOX Electric, EATON e Siemens continuano a innovare, fornendo soluzioni di contattori più efficienti, affidabili e versatili. Rimanendo informati sugli ultimi sviluppi e sulle migliori pratiche della tecnologia dei contattori, ingegneri e tecnici possono garantire sistemi elettrici più sicuri ed efficienti in vari settori.