Come cablare un relè temporizzato per un avviatore motore: guida al circuito di controllo

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Un relè temporizzato va inserito nel circuito di controllo dell'avviatore motore, non nel circuito di potenza del motore. Per un avviamento ritardato, utilizzare una funzione di ritardo all'eccitazione in modo che l'uscita temporizzata normalmente aperto del timer ecciti la bobina del contattore solo dopo che il comando è rimasto presente per il tempo impostato. I contatti normalmente chiuso di arresto e di sovraccarico devono rimanere in grado di togliere l'alimentazione di controllo sia dal percorso di temporizzazione che dal percorso della bobina del contattore.

Questa guida illustra la logica di controllo e la sequenza di messa in servizio. Non sostituisce gli schemi elettrici forniti con lo specifico timer, contattore, relè di sovraccarico, macchina e quadro elettrico. Le marcature dei morsetti variano e alcuni timer si avviano con la tensione di alimentazione, mentre altri utilizzano un ingresso di controllo separato.

Per le definizioni delle funzioni di temporizzazione e la mappa degli argomenti più ampia, iniziare con la guida al principio di funzionamento e alle applicazioni del relè temporizzato.

Limite di sicurezza: Gli interventi sulle apparecchiature di controllo motore devono essere eseguiti da personale qualificato secondo la procedura di isolamento e verifica del sito. Togliere tensione a tutte le fonti di alimentazione, applicare il blocco/cartellino (lockout/tagout) ove richiesto e verificare l'assenza di tensione con uno strumento di misura adeguato prima di toccare i conduttori. Non bypassare un circuito di arresto di emergenza, un interblocco di protezione, un contatto di sovraccarico o altre funzioni di protezione per far funzionare il timer.

Il limite del circuito da stabilire per primo

Un avviatore motore contiene normalmente due percorsi elettricamente distinti:

Sentiero	Cosa trasporta	Dispositivi tipici nel percorso	Ruolo del relè temporizzato
Circuito di potenza del motore	Corrente di carico del motore	Dispositivi di sezionamento e protezione, poli principali del contattore, percorso della corrente di sovraccarico, motore	Nessuno; non posizionare qui un contatto temporizzato per uso generale
Circuito di controllo dell'avviatore	La corrente di comando e della bobina del contattore	Dispositivo di arresto, contatto ausiliario di sovraccarico, comando di avvio, contatto ausiliario di autoritenuta, timer, bobina del contattore	Ritarda il comando che eccita la bobina del contattore

L'uscita del timer è quindi un contatto di controllo. Non sostituisce il contattore, la protezione da sovraccarico, la protezione del circuito derivato, i mezzi di sezionamento, le funzioni di sicurezza o il sistema di controllo della macchina.

Se si stanno ancora identificando i morsetti di alimentazione e di contatto del timer, utilizzare la Guida al cablaggio per relè temporizzato a 8 pin, 11 pin e su guida DIN prima di applicare la sequenza di avviamento motore di seguito.

Documenti e valori nominali necessari prima del cablaggio

Non iniziare da un numero di morsetto copiato da un altro relè. Raccogliere i documenti correnti per l'apparecchiatura installata:

lo schema di collegamento del relè temporizzato e il diagramma temporale;
lo schema di controllo del contattore o dell'avviatore;
la tensione della bobina del contattore, la frequenza ove applicabile e i dati di consumo o di spunto/mantenimento della bobina;
la portata del contatto di uscita del timer per il carico di controllo pertinente;
lo schema dei contatti ausiliari del relè di sovraccarico e il comportamento di ripristino;
lo schema della macchina o del quadro, inclusi i circuiti di sicurezza e di consenso;
le norme di installazione applicabili e le istruzioni del costruttore dell'assemblaggio relative a conduttori, protezione e coppia di serraggio dei morsetti.

Utilizzare la lista di controllo sottostante per decidere se i componenti possono essere collegati direttamente.

Controllo	Cosa deve corrispondere	Se non corrisponde
Alimentazione del timer	Tensione di controllo disponibile e intervallo di alimentazione dichiarato del timer, inclusi AC/DC e frequenza	Utilizzare la versione corretta del timer o un'alimentazione di controllo progettata adeguatamente
Metodo di avvio del timer	Il comportamento dell'avvio tramite alimentazione o dell'ingresso di controllo separato deve corrispondere al comando previsto	Scegliere la funzione corretta o rivedere la logica di controllo
Bobina del contattore	La tensione e il tipo di bobina devono corrispondere al circuito di controllo	Sostituire la bobina/contattore o fornire la tensione di controllo corretta
Ciclo di lavoro dell'uscita del timer	Il contatto di uscita deve essere idoneo per il carico di commutazione della bobina del contattore, non limitandosi alla corrente resistiva dichiarata	Utilizzare un'uscita idonea o un'interfaccia con relè di controllo/contattore
Disposizione dei contatti	Il contatto normalmente aperto temporizzato richiesto deve essere disponibile	Selezionare la configurazione di uscita corretta
Comportamento di ripristino	Il timer e l'avviatore devono tornare allo stato previsto dopo un comando di Stop, uno scatto per sovraccarico o un'interruzione di alimentazione	Modificare la funzione o il circuito prima della messa in servizio

La bobina di un contattore è un carico di controllo induttivo. Un valore elevato di carico resistivo sulla parte frontale del timer non è di per sé sufficiente a dimostrarne l'idoneità. Utilizzare la portata del carico di controllo o la categoria di utilizzo della documentazione del modello, laddove fornita. La guida separata per contatti del relè temporizzato su carichi induttivi spiega perché questa distinzione è importante.

Se l'alimentazione di controllo disponibile non è stata definita, utilizzare la guida alla selezione della tensione del relè temporizzato da 12 V, 24 V, 120 V e 230 V prima di scegliere una versione di timer.

Scegliere la sequenza operativa richiesta

Scrivere la sequenza negli stati prima di disegnare i conduttori. Per un avvio ritardato di base, la sequenza prevista è:

Inattivo: la bobina del contattore è diseccitata e il motore è fermo.
Comando di avvio: il timer riceve la sua condizione di avvio, ma il contattore rimane diseccitato.
Tempistica: il comando rimane valido per l'intero ritardo.
Funzionamento temporizzato: l'uscita temporizzata normalmente aperto del timer si chiude ed eccita la bobina del contattore.
Arresto o intervento: l'apertura del percorso di arresto o del contatto ausiliario di sovraccarico diseccita il contattore e ripristina il timer come richiesto dalla sua funzione.

Si tratta di un relè temporizzato all'inserzione attività. Non sostituire una modalità ritardata alla diseccitazione solo perché l'azione desiderata comporta un'impostazione temporale. Esaminare i diagrammi temporali di ritardo all'eccitazione rispetto al ritardo alla diseccitazione se gli stati di ripristino e di uscita non sono chiari.

Decidere tra controllo a tre fili e comando mantenuto

Il controllo a tre fili utilizza normalmente un dispositivo di avvio momentaneo, un percorso di arresto normalmente chiuso e un contatto ausiliario che mantiene il comando dopo il rilascio dell'avvio. Un circuito a comando mantenuto mantiene invece presente un segnale di marcia tramite un interruttore mantenuto, un pressostato, un'uscita del controllore o un altro dispositivo di controllo.

Questi tipi di comando non sono intercambiabili. In particolare, determinare cosa deve fare la macchina dopo il ritorno dell'alimentazione di controllo. Un riavvio automatico potrebbe essere inaccettabile per apparecchiature accessibili alle persone. Preservare la prevenzione del riavvio, le funzioni di sicurezza e la progettazione del controllo del rischio della macchina originale.

Circuito concettuale a tre fili con ritardo all'eccitazione

Quanto segue è un concetto funzionale a scala (ladder), non un disegno costruttivo. KT è il relè temporizzato e K1 è il contattore motore. I simboli esatti, i numeri dei morsetti, la tensione di controllo, la protezione, la disposizione del neutro/ritorno e i dispositivi di sicurezza derivano dallo schema di progetto approvato.

ALIMENTAZIONE CONTROLLO                                             RITORNO

Rung 1:  ──[ STOP NC ]──[ OL NC ]──┬──[ START NO ]──┬──( KT timer )──
                                    │                │
                                    └──[ K1 AUX NO ]─┘

Rung 2:  ──[ STOP NC ]──[ OL NC ]────[ KT TIMED NO ]──( K1 coil )──

La sequenza è:

La pressione di Start eccita KT, il che avvia il periodo di ritardo all'eccitazione.
Allo scadere del ritardo, KT TIMED NO si chiude ed eccita la K1 bobina del contattore.
Il K1 AUX NO il contatto mantiene quindi il comando del timer dopo il rilascio del dispositivo di Start momentaneo.
Premendo Stop o facendo scattare il sovraccarico si apre la catena di sicurezza a monte, rimuovendo il comando da entrambi i pioli in modo che K1 si disinserisce e KT si ripristina secondo la sua funzione documentata.

Questa disposizione è solo uno schema funzionale valido. Un timer con alimentazione e ingresso di controllo separati potrebbe richiedere alimentazione continua ai suoi morsetti di alimentazione e un segnale di avvio separato. Un avviatore controllato da PLC potrebbe utilizzare l'uscita del timer come ingresso anziché commutare direttamente la bobina del contattore. Seguire l'esatto diagramma temporale del timer e lo schema approvato della macchina.

Procedura di cablaggio passo dopo passo

1. Isolare e verificare che il circuito sia diseccitato

Identificare ogni fonte di alimentazione in grado di eccitare il quadro, inclusi alimentatori di controllo separati e segnali di controllo alimentati esternamente. Isolarli secondo la procedura del sito e verificare lo stato di diseccitazione. Fermarsi se l'apparecchiatura non può essere resa sicura o se il circuito non può essere identificato con certezza.

2. Contrassegnare i percorsi di potenza e controllo esistenti

Tracciare i poli principali del contattore e i conduttori del motore separatamente dal circuito della bobina del contattore. Confermare che il contatto del timer proposto agirà solo nel circuito di controllo. Se il disegno esistente e il cablaggio fisico non coincidono, risolvere la discrepanza prima di modificare il circuito.

3. Confermare la funzione del timer e il metodo di avvio

Utilizzando il diagramma temporale del timer, selezionare il funzionamento ritardato all'eccitazione (on-delay) e identificare:

i morsetti di alimentazione;
qualsiasi ingresso di controllo o trigger separato;
i contatti di uscita temporizzata comune, normalmente aperto e normalmente chiuso;
lo stato di ciascuna uscita prima, durante e dopo la temporizzazione;
il comportamento di reset quando il segnale di avvio o l'alimentazione vengono rimossi.

Etichette come A1/A2 e i numeri di commutazione come 15/16/18 sono convenzioni comuni, non istruzioni universali. Collegare solo in base allo schema del modello esatto.

4. Verificare la commutazione diretta della bobina o specificare un'interfaccia

Confrontare il carico della bobina del contattore con la portata nominale dell'uscita del timer. Se la documentazione del timer non stabilisce che l'uscita può commutare tale bobina con la tensione di controllo e il carico effettivi, utilizzare un dispositivo di interposizione adeguatamente selezionato o un'altra interfaccia approvata. Non dedurre l'idoneità basandosi solo sulla portata nominale per carico resistivo.

5. Cablare prima la catena di arresto e sovraccarico

Mantenere la funzione di arresto normalmente chiuso e il contatto di sgancio normalmente chiuso del relè di sovraccarico nel percorso di controllo a monte dei rami del timer e della bobina del contattore. I dispositivi di arresto di emergenza e di sicurezza esistenti devono rimanere nel loro circuito di sicurezza progettato; questo articolo non riprogetta tale circuito.

Prima di procedere, verificare la continuità o l'indicazione di stato secondo il metodo di prova del progetto:

il percorso di arresto è chiuso nel suo stato normale e si apre quando azionato;
il contatto ausiliario di sovraccarico è chiuso quando è resettato e si apre quando interviene il sovraccarico;
nessuna delle due funzioni è bypassata dal collegamento del relè temporizzato.

6. Cablare l'alimentazione o il percorso di attivazione del relè temporizzato

Collegare il relè temporizzato esattamente come richiesto dal suo schema:

Per un relè temporizzato ad alimentazione diretta, il comando di controllo applica e rimuove l'alimentazione del relè temporizzato.
Per un relè temporizzato a comando separato, la sua alimentazione può rimanere presente mentre un ingresso di controllo dedicato avvia o resetta la temporizzazione.

Mantenere la polarità richiesta per le apparecchiature DC e la disposizione linea/ritorno specificata per le apparecchiature AC. Interrompere se il diagramma delle funzioni del timer non mostra il comportamento previsto.

7. Cablare l'uscita temporizzata al percorso della bobina del contattore

Posizionare l'uscita temporizzata normalmente aperto del timer nel percorso che alimenta K1, oppure instradarla verso l'ingresso del controller/interfaccia approvato. L'altro lato della bobina del contattore ritorna attraverso il circuito di controllo come mostrato nello schema di progetto.

Non spostare il contatto di sovraccarico dal percorso di sgancio. Non utilizzare il contatto del timer come dispositivo di commutazione principale del motore.

8. Completare la logica di autoritenuta dove richiesto

Per il controllo a tre fili, collegare il corretto contatto ausiliario normalmente aperto del contattore in modo che mantenga il comando del timer dopo che il contattore si è eccitato. Verificare che il funzionamento di Stop e di sovraccarico rimuova comunque il comando mantenuto.

Per un sistema a comando mantenuto, non aggiungere un ramo di autoritenuta a meno che la filosofia di controllo approvata non lo richieda. Il segnale mantenuto esterno potrebbe già fornire la condizione di mantenimento.

9. Ispezionare prima di rialimentare

Verificare il lavoro completato confrontandolo sia con lo schema approvato che con le etichette fisiche dei morsetti:

corrette destinazioni e identificazione dei conduttori;
assenza di trefoli allentati, ponti non intenzionali o rame esposto;
polarità e tensione di controllo corrette;
funzioni di protezione e di sovraccarico mantenute;
modalità e intervallo del relè temporizzato impostati su un valore iniziale conservativo adatto al processo;
morsetti serrati secondo le istruzioni del produttore dell'apparecchiatura.;
coperture, barriere e canaline di cablaggio ripristinate.

Se un qualsiasi collegamento dipende da un numero di morsetto presunto, interrompere e procurarsi il documento corretto.

Mettere in servizio la sequenza di avvio ritardato

I controlli funzionali iniziali devono essere eseguiti nello stato di test più sicuro consentito dalla procedura della macchina; ad esempio, con il processo azionato isolato o altrimenti impedito dal creare movimento, laddove il piano di messa in servizio approvato lo consenta. Non improvvisare un test con motore scollegato se ciò dovesse escludere il monitoraggio o la protezione integrati nel sistema.

Stato di test	Stato previsto del timer	Stato previsto del contattore/motore	Condizione di arresto
Alimentazione di controllo applicata, nessun comando di avvio	Reset; uscita temporizzata nel suo stato normale	Contattore diseccitato; motore arrestato	Il contattore si eccita inaspettatamente
Comando di avvio applicato	L'indicazione di temporizzazione segue la tabella dei modelli	Il contattore rimane diseccitato durante il ritardo impostato	Il contattore si eccita immediatamente quando è richiesto un ritardo
Ritardo completato	L'uscita normalmente aperto temporizzata cambia stato	Il contattore si eccita e il motore si avvia se tutti i consensi sono integri	Vibrazioni, rumore anomalo, tensione instabile o sequenza imprevista
Dispositivo di avvio rilasciato nel comando a tre fili	Il comando del timer rimane mantenuto dal percorso ausiliario previsto	Il contattore rimane eccitato	Il circuito si apre quando dovrebbe autoritenersi, o non può essere arrestato
Arresto azionato	Il timer si resetta o cambia stato come documentato	Il contattore si apre senza ritardo intenzionale	Il contattore rimane eccitato
Test/intervento per sovraccarico eseguito secondo la procedura approvata	Il comando del timer viene rimosso o inibito come previsto dal progetto	Il contattore si apre e il riavvio è impedito fino al ripristino richiesto	Il cablaggio del timer esclude il percorso di intervento per sovraccarico
Alimentazione di controllo interrotta e ripristinata	Ritorna allo stato di ripristino/riavvio sicuro documentato	Nessun riavvio imprevisto	Il motore si avvia senza il nuovo comando richiesto

Misurare il ritardo effettivo dall'evento di avvio definito all'eccitazione del contattore e confrontarlo con i requisiti di processo e la tolleranza del temporizzatore indicata dal produttore. Se la sequenza misurata differisce dal diagramma temporale, isolare il sistema prima di modificare collegamenti o impostazioni. La separata procedura di test a banco del relè temporizzato può aiutare a determinare se il temporizzatore stesso funziona correttamente al di fuori della logica di controllo installata.

Se il circuito non funziona come previsto

Sintomo	Verifica preliminare	Cosa può significare il risultato	Azione successiva
Il temporizzatore non si avvia mai	Tensione o stato del trigger al temporizzatore, misurati secondo lo schema esatto	Percorso di arresto/sovraccarico aperto, alimentazione errata, logica di trigger errata o errore di cablaggio	Isolare e tracciare il percorso di comando
Il relè temporizzato indica la temporizzazione ma il contattore non si eccita mai	Stato dell'uscita temporizzata e tensione sulla bobina del contattore	Contatto di uscita errato, interfaccia non idonea, percorso della bobina aperto o disadattamento della bobina	Confrontare entrambi gli schemi dei dispositivi; testare separatamente l'uscita e la bobina secondo una procedura approvata
Il contattore si eccita immediatamente	Modalità di temporizzazione selezionata e utilizzo del contatto istantaneo rispetto a quello temporizzato	Funzione errata o contatto di uscita errato	Isolare, correggere la funzione/contatto e rimettere in servizio
Il contattore si diseccita quando viene rilasciato lo Start	Stato del contatto di autoritenuta e percorso di mantenimento	Contatto ausiliario di mantenimento mancante, errato o non disponibile	Correggere la logica di mantenimento a tre fili o utilizzare il comando mantenuto approvato
Lo Stop non rimuove il comando di marcia	Posizione del contatto di Stop rispetto ai rami del timer e della bobina	Bypass non sicuro o alimentazione alternativa non intenzionale	Isolare immediatamente e ripristinare il percorso di arresto prima di ulteriori test
Il contattore vibra o il relè temporizzato si resetta	Tensione di controllo al relè temporizzato e alla bobina durante l'eccitazione	Caduta di alimentazione, connessione allentata, bobina errata, problema di carico in uscita o comando instabile	Interrompere i test; correggere il problema di alimentazione/interfaccia prima di ripetere
Il motore si riavvia dopo il ripristino dell'alimentazione	Tipo di comando, memoria/comportamento di reset del relè temporizzato e logica di mantenimento	Segnale mantenuto o design di riavvio non idoneo	Revisionare la filosofia di controllo approvata; non fare affidamento esclusivamente sul ritardo del relè temporizzato per la prevenzione del riavvio

Dove termina questa guida

Questa procedura copre un contattore controllato da un relè temporizzato per una sequenza di avvio ritardato. Non riguarda la progettazione di sistemi di inversione, frenatura in controcorrente, marcia a impulsi, velocità multipla, sicurezza, soft-starter, azionamenti a frequenza variabile o sistemi stella-triangolo. Un avviatore stella-triangolo richiede contattori di linea, stella e triangolo coordinati, oltre a interblocchi elettrici/meccanici e logica di transizione; utilizzare la dedicata guida alla selezione e al cablaggio dell'avviatore stella-triangolo per tale attività separata.

Per la valutazione del prodotto una volta noti la sequenza di controllo e i valori nominali, confrontare i dispositivi disponibili Gamma di relè temporizzati per guida DIN in base alla tensione di alimentazione, alla funzione di temporizzazione, all'intervallo di tempo, alla configurazione delle uscite e al carico dei contatti documentato.

Fonti e riferimenti

ABB, Catalogo relè e controlli elettronici — Relè temporizzati: diagrammi funzionali, schemi di collegamento e circuiti applicativi per timer elettronici.
Rockwell Automation, Relè temporizzati plug-in Bulletin 700-HR: diagrammi temporali e schemi di cablaggio specifici per modello.
Schneider Electric, Soluzioni di controllo motore per il mercato nordamericano: costruzione dell'avviatore motore, circuiti di controllo e contesto della documentazione di cablaggio.
Schneider Electric, Come si aziona un avviatore stella-triangolo con controllo a 2 fili?: spiegazione del comportamento del comando a due e tre fili e considerazioni sul riavvio.

Come cablare un relè temporizzato per un avviatore motore