Definizione e Nozioni di Base dei Relè Elettronici
Definizione: Un relè elettronico è un interruttore elettronico che opera per aprire o chiudere i contatti del circuito utilizzando componenti elettronici, eliminando la necessità di qualsiasi movimento meccanico. Nei sistemi elettrici, lo schema di rilievo del pilota portante corrente è comunemente impiegato in questi relè per la protezione delle linee di trasmissione. Questo approccio consente una rilevazione efficiente e precisa dei guasti, garantendo la sicurezza e l'affidabilità della rete elettrica.
I relè elettronici utilizzano valvole elettroniche come unità di misura, che svolgono un ruolo cruciale nel monitoraggio dei parametri elettrici. Esistono due configurazioni fondamentali di relè elettronici, come illustrato di seguito. Una configurazione si basa su un comparatore di ampiezza, mentre l'altra si fonda su un comparatore di fase. Ogni configurazione ha i suoi vantaggi unici ed è progettata per soddisfare diversi requisiti di protezione all'interno dei sistemi elettrici.
Relè Elettronico Comparatore di Ampiezza
La figura che rappresenta il relè elettronico comparatore di ampiezza è mostrata di seguito. Questo relè riceve due quantità di corrente alternata (CA) in ingresso. Queste quantità vengono prima confrontate e poi rettificate attraverso un circuito ponte rettificatore. L'ingresso CA viene applicato alla griglia di controllo del ponte, che elabora i segnali elettrici. Il relè, connesso in serie con il circuito del ponte, si attiva quando l'ampiezza di una quantità in ingresso supera quella dell'altra. Questo meccanismo permette al relè di rispondere prontamente alle variazioni delle ampiezze elettriche, rendendolo un componente efficace per la rilevazione dei guasti e la protezione del circuito.
Funzionamento del Relè Elettronico Comparatore di Fase
In un relè elettronico comparatore di fase, le due quantità di corrente alternata (CA) vengono elaborate in modo distinto. Una quantità CA viene alimentata nella griglia di controllo della valvola elettronica, mentre l'altra è collegata direttamente allo schermo della valvola. Questa configurazione unica forma la base per l'analisi dei segnali basata sulla fase all'interno del relè.
Il meccanismo di attivazione del relè dipende dalla relazione di fase tra queste due quantità CA. In particolare, il relè inizia la sua operazione esattamente quando le due quantità CA sono in fase tra loro. Quando ciò accade, indica una condizione elettrica specifica, alla quale il relè è progettato per rilevare e rispondere. Questa operazione sensibile alla fase rende il relè elettronico comparatore di fase altamente efficace per applicazioni in cui l'identificazione accurata delle condizioni in fase è cruciale, come in determinati scenari di protezione e monitoraggio dei sistemi di potenza.
Vantaggi e Svantaggi dei Relè Elettronici
Vantaggi dei Relè Elettronici
I relè elettronici offrono diversi notevoli benefici che contribuiscono alla loro utilità in varie applicazioni elettriche:
Esigenze di Manutenzione Ridotte: A differenza dei tradizionali relè meccanici, i relè elettronici non hanno parti mobili. Questa assenza di componenti fisici soggetti a usura riduce significativamente la necessità di manutenzione frequente. Di conseguenza, i relè elettronici possono operare per periodi prolungati con minima manutenzione, abbassando i costi di manutenzione e migliorando l'affidabilità del sistema.
Tempi di Risposta Rapidi: I relè elettronici sono progettati per rispondere agli stimoli elettrici con eccezionale velocità. I loro meccanismi di commutazione basati su elettronica consentono di rilevare le variazioni dei segnali elettrici e di attivare o disattivare i contatti del circuito in una frazione di secondo. Questo tempo di risposta rapido è cruciale nelle applicazioni in cui è richiesta un'azione rapida per proteggere l'equipaggiamento elettrico o mantenere la stabilità del sistema.
Carico Ridotto sui Trasformatori di Misura: Per virtù del loro design, i relè elettronici prelevano meno corrente rispetto ad altri tipi di relè. Questo minor prelievo di corrente riduce il carico sui trasformatori di misura, consentendo a questi ultimi di operare più efficientemente e potenzialmente prolungando la loro vita utile. Questo vantaggio è particolarmente prezioso nei sistemi di potenza dove l'ottimizzazione delle prestazioni dei trasformatori di misura è essenziale per la misurazione accurata e la protezione affidabile.
Svantaggi dei Relè Elettronici
Nonostante i loro vantaggi, i relè elettronici presentano anche alcune limitazioni che ne limitano l'uso diffuso:
Necessità di Alimentazione a Tensione Elevata: I relè elettronici solitamente richiedono un'energia a tensione elevata per il funzionamento. Questo bisogno di ingresso a alta tensione può comportare sfide in termini di integrazione del sistema e sicurezza. Potrebbe essere necessaria un'infrastruttura elettrica specializzata e misure di sicurezza per fornire l'alimentazione a tensione elevata, aumentando la complessità e il costo dell'implementazione dei relè elettronici in alcune applicazioni.
Elevato Consumo di Energia: Rispetto ad alcune tecnologie alternative di relè, i relè elettronici spesso consumano una quantità relativamente elevata di energia elettrica. Questo consumo elevato può essere un grave svantaggio, soprattutto in applicazioni consapevoli dell'energia o in sistemi dove la minimizzazione del consumo di energia è prioritaria. Il maggior consumo di energia non solo aumenta i costi operativi, ma può anche contribuire alla generazione di calore, potenzialmente influendo sulle prestazioni e sulla durata dei relè.
Durata Limitata: Anche se i relè elettronici sono privi di usura meccanica, sono comunque soggetti a degradazione dei componenti nel tempo a causa di fattori come lo stress elettrico, le fluttuazioni di temperatura e l'invecchiamento dei componenti elettronici. Di conseguenza, i relè elettronici generalmente hanno una durata inferiore rispetto ad alcune tecnologie di relè più robuste. Questa durata limitata può portare a sostituzioni più frequenti, aumentando i costi di manutenzione e potenzialmente causando interruzioni del sistema.
Limitazioni Pratiche nei Sistemi di Potenza: A causa della combinazione di requisiti di alimentazione a tensione elevata, elevato consumo di energia e durata limitata, i relè elettronici non hanno trovato un uso diffuso nei sistemi di potenza. Queste limitazioni li rendono spesso meno attraenti rispetto ad altri tipi di relè che offrono migliori prestazioni, affidabilità e convenienza in termini di costi nell'ambiente esigente della protezione e del controllo dei sistemi di potenza.
