Come i relè aiutano nella protezione contro i sovraccarichi nei sistemi di controllo industriale?
I relè sono interruttori elettromagnetici ampiamente utilizzati nei sistemi di controllo industriale per controllare l'apertura e la chiusura dei circuiti. In termini di protezione contro il sovraccarico, i relè rilevano cambiamenti nella corrente, temperatura o altri parametri e disconnettono prontamente l'alimentazione elettrica o attivano meccanismi di protezione per prevenire danni all'equipaggiamento a causa del sovraccarico. Di seguito sono riportati i principali modi in cui i relè realizzano la protezione contro il sovraccarico nei sistemi di controllo industriale:
1. Relè Termico
Il relè termico è uno dei dispositivi più comuni per la protezione contro il sovraccarico, specialmente per i motori elettrici. Opera in base al calore generato dalla corrente per attivare il meccanismo di protezione.
Principio di funzionamento:
Il relè termico contiene una lamina bimetallica composta da due metalli con diversi coefficienti di dilatazione termica.
Quando la corrente del motore supera il suo valore nominale, la corrente che passa attraverso il relè termico riscalda la lamina bimetallica, causandone la deformazione e l'apertura dei contatti, quindi interrompendo l'alimentazione del motore.
Il tempo di risposta del relè termico è inversamente proporzionale alla gravità del sovraccarico: quanto più grave è il sovraccarico, tanto più rapidamente si deforma la lamina bimetallica e tanto più velocemente si aprono i contatti.
Caratteristiche:
Simula le caratteristiche di riscaldamento del motore: il relè termico è progettato per riprodurre le caratteristiche di riscaldamento degli avvolgimenti del motore, riflettendo con precisione le condizioni operative effettive del motore.
Adatto per la protezione contro sovraccarichi a lungo termine: è altamente sensibile ai sovraccarichi leggeri ma prolungati, rendendolo ideale per proteggere i motori dall'ipertermia dovuta a sovraccarichi a lungo termine.
Ripristino automatico: dopo che la condizione di sovraccarico è stata risolta, il relè termico si raffredda e i contatti si ripristinano automaticamente, ripristinando l'alimentazione.
Applicazioni:
Ampiamente utilizzato nei processi di avviamento e funzionamento dei motori, specialmente in applicazioni con partenze e fermate frequenti o carichi variabili.
2. Relè Elettronico di Sovraccarico
Un relè elettronico di sovraccarico è un dispositivo moderno utilizzato per la protezione contro il sovraccarico nei sistemi di controllo industriale. Utilizza circuiti elettronici per monitorare parametri come corrente, temperatura e fornisce protezione in base a soglie preimpostate.
Principio di funzionamento:
Il relè elettronico di sovraccarico utilizza un trasformatore di corrente o un sensore di corrente per monitorare continuamente la corrente del motore.
Quando la corrente rilevata supera la soglia di sovraccarico preimpostata, il relè invia un segnale per interrompere l'alimentazione del motore o attivare altre misure di protezione.
I relè elettronici possono anche monitorare ulteriori parametri come la temperatura del motore, il fattore di potenza, l'imbalance di fase e fornire una protezione complessiva.
Caratteristiche:
Alta precisione e risposta rapida: i relè elettronici offrono una precisione maggiore e tempi di risposta più veloci, consentendo loro di rilevare sovraccarichi e intervenire rapidamente.
Impostazioni programmabili: gli utenti possono regolare le soglie di protezione contro il sovraccarico, i tempi di ritardo e i metodi di reset in base al tipo specifico di motore e alle condizioni di carico.
Funzioni di protezione multiple: oltre alla protezione contro il sovraccarico, i relè elettronici possono fornire protezione contro la perdita di fase, l'imbalance di fase e le condizioni di rotore bloccato.
Interfacce di comunicazione: molti relè elettronici dispongono di interfacce di comunicazione (ad esempio, Modbus, Profibus) per l'integrazione con PLC o altri sistemi di controllo, consentendo il monitoraggio e la gestione remota.
Applicazioni:
Adatti per applicazioni che richiedono livelli elevati di protezione, come linee di produzione automatizzate, grandi macchinari industriali e sistemi di pompaggio.
3. Combinazione di Fusibili e Relè per la Protezione contro il Sovraccarico
I fusibili sono dispositivi di protezione contro il sovracorrente semplici che fondono rapidamente quando la corrente supera il loro valore nominale, interrompendo il circuito. Sebbene i fusibili forniscono una protezione rapida contro i cortocircuiti, non possono distinguere tra correnti di inrush normali e correnti di sovraccarico, quindi vengono spesso utilizzati in combinazione con i relè per una protezione complessiva.
Principio di funzionamento:
I fusibili proteggono il circuito dai cortocircuiti e dalle correnti istantanee elevate, mentre i relè monitorano i sovraccarichi a lungo termine.
In caso di cortocircuito, il fusibile si fonde immediatamente e interrompe l'alimentazione; in caso di sovraccarico, il relè interrompe l'alimentazione in base alla soglia e al tempo di ritardo impostati.
Questa combinazione assicura una protezione efficace sia contro i cortocircuiti che contro i sovraccarichi.
Caratteristiche:
Doppia protezione: i fusibili forniscono una protezione rapida contro i cortocircuiti, mentre i relè offrono una protezione a lungo termine contro i sovraccarichi, formando un meccanismo di doppia protezione.
Costo-efficienza: i fusibili sono semplici ed economici, rendendoli adatti per piccoli dispositivi o applicazioni sensibili al costo.
Applicazioni:
Adatti per motori di piccole e medie dimensioni, elettrodomestici, sistemi di illuminazione e altre applicazioni a bassa potenza.
4. Protezione Coordinata con Contattori e Relè
Un contattore è un interruttore elettromagnetico ad alta potenza utilizzato per controllare l'avviamento e la fermata dei motori elettrici. I contattori vengono spesso utilizzati in combinazione con i relè per formare un sistema di protezione completo contro il sovraccarico.
Principio di funzionamento:
Il contattore controlla il circuito principale del motore, mentre il relè monitora le condizioni di sovraccarico.
Quando il relè rileva un sovraccarico, invia un segnale per disinserire la bobina del contattore, interrompendo l'alimentazione del motore.
L'operazione coordinata di contattori e relè assicura che l'alimentazione venga rapidamente interrotta in caso di sovraccarico, proteggendo il motore e altri dispositivi.
Caratteristiche:
Capacità di gestione di correnti elevate: i contattori possono gestire correnti elevate, rendendoli adatti per motori ad alta potenza.
Controllo remoto: i contattori possono essere controllati remotamente tramite PLC o altri sistemi di controllo, facilitando le operazioni automatizzate.
Sicuro e affidabile: la combinazione di contattori e relè fornisce una protezione affidabile contro il sovraccarico, garantendo un funzionamento sicuro dell'equipaggiamento.
Applicazioni:
Adatti per grandi macchinari industriali, linee di produzione automatizzate, sistemi di ascensori e altre applicazioni ad alta potenza.
Riepilogo
I relè contribuiscono alla protezione contro il sovraccarico nei sistemi di controllo industriale attraverso vari metodi, inclusi:
Relè Termici: simulando le caratteristiche di riscaldamento del motore, forniscono protezione a lungo termine contro il sovraccarico, specialmente per i processi di avviamento e funzionamento dei motori.
Relè Elettronici di Sovraccarico: utilizzando circuiti elettronici per monitorare corrente, temperatura e altri parametri, offrono protezione contro il sovraccarico ad alta precisione e risposta rapida, con funzioni di protezione aggiuntive multiple.
Combinazione di Fusibili e Relè: i fusibili forniscono una protezione rapida contro i cortocircuiti, mentre i relè offrono protezione a lungo termine contro il sovraccarico, formando un meccanismo di doppia protezione.
Operazione Coordinata di Contattori e Relè: i contattori gestiscono correnti elevate, mentre i relè monitorano i sovraccarichi, assicurando una rapida interruzione dell'alimentazione in caso di sovraccarico.
