Il contattore è un dispositivo elettromeccanico di manovra, costruito per un numero elevato di operazioni e una sola posizione di riposo. Il dispositivo viene azionato dai dispositivi visti prima a bassa tensione ed è capace di sopportare ed interrompere correnti in condizioni di sovraccarico. La posizione di riposo corrisponde ordinariamente alla posizione di apertura dei contatti principali
Contattore elettromagnetico: "Contattore è anche il dispositivo i cui gli elementi mobili abbandonano la posizione di riposo quando si alimenta la sua bobina.
Il contattore è quindi destinato, in generale, alla manovra di circuiti elettrici "sani",cioè, in assenza di correnti di cortocircuito, ma unicamente di correnti e sovracorrenti legate al funzionamento dell'utilizzatore finale.
Per meglio evidenziare le caratteristiche del contattore è opportuno un suo confronto con l'interruttore.
Le caratteristiche peculiari richieste ad un INTERRUTTORE sono:
Dal CONTATTORE si esige invece generalmente:
Altre caratteristiche peculiari dei contattori sono:
ELEMENTI COSTRUTTIVI DI UN CONTATTORE E PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
4 - Contatti fissi 5 - Contatti mobili 6 - Cursore 7 - Molla di rimando (di apertura) 8 - Molla di pressione dei contatti principali 9 - Molla del sistema ammortizzante 10 - Struttura di sostegno e di contenimentoFig. 1 - Schema costruttivo semplificato di un contattore
a) schema di principio - b) apparecchio
Nucleo magnetico
dei contatti normalmente aperti e l'apertura di quelli normalmente chiusi (fig. 2).
Il circuito ferromagnetico del contattore ha delle caratteristiche particolari che vengono apportate per il funzionamento in corrente alternata. Un relè funzionante in corrente continua ha il supporto ferromagnetico compatto a differenza del relè in corrente alternata che ha il nucleo costituito da una serie di lamelle isolate fra di loro. Il fatto che queste lamelle siano isolate elettricaente, serve a ridurre le cosidette correnti di Focault. Infatti, una bobina attraversata da una corrente alternata, induce nel supporto ferromagnetico una corrente indotta che fa riscaldare il nucleo per effetto Joule. Per ridurre l'effetto termico dovuto a queste correnti, si suddivide il nucleo in tante lamelle per dividere la corrente a valori molto più bassi in ciascuna lamella.
Un secondo elemento che distingue un contattore funzionante in corrente continua da quello in corrente alternata, è la spiralina incastrata ai due lati del nucleo in corrispondenza del traferro. Questa strategia viene utilizzata affinchè il relè mantenga la forza di attrazione nell'istante in cui la corrente è zero. Infatti la spiralina diventa sede di una corrente indotta a causa del flusso generatore. A sua volta la corrente indotta nella spiralina, produce un flusso secondario sfasato di 90° rispetto al flusso primario.
Nell'istante in cui la corrente della bobina del contattore è zero, si annulla anche il flusso primario ma non il flusso secondario della spiralina. Pertanto, grazie allo sfasamento dei due flussi magnetici, rimane costante la forza di attrazione tra la parte fissa e la parte mobile.
3-CARATTERISTICHE DEL CIRCUITO PRINCIPALE (contatti principale )
Le grandezze nominali principali del contattore sono:
Tensione nominale d'isolamento (Ui) è il valore della tensione al quale sono riferite le prove dielettriche. Per i circuiti polifasi si esprime con la tensione fra le fasi.
A meno che non sia diversamente specificato la tensione nominale d'isolamento coincide con la più elevata tensione nominale d'impiego". (art. 2.3.02)
Tensione nominale d'impiego (Ue)è il valore che, unitamente alla corrente nominale d'impiego, determina l'uso del contattore e al quale si riferiscono i poteri di chiusura e di interruzione. Per i circuiti polifasi si esprime con la tensione fra le fasi.
Un contattore può essere caratterizzato da diverse combinazioni di tensioni nominali d'impiego e di correnti nominali d'impiego per differenti tipi di servizio e categorie d'impiego.
In ogni caso la massima tensione nominale d'impiego non può essere superiore alla tensione nominale d'isolamento Ui". (art. 2.3.03)
Corrente nominale termica (Ith) ...È la massima corrente indicata dal costruttore che il contattore a giorno è in grado di sopportare per la durata di 8 ore.....senza che la sovratemperatura delle sue diverse parti superi i limiti fissati...". (art. 2.3.05)
Correnti nominali d'impiego (Ie): "Sono valori di corrente dichiarati dal costruttore che servono a specificare il contattore in funzione delle condizioni d'impiego....
Nel caso di contattori per motori l'indicazione della corrente nominale d'impiego può essere sostituita dall'indicazione della potenza del motore...". (art. 2.3.06)
Frequenza nominale:"...È la frequenza d'impiego per la quale il contattore è previsto ed alla quale sono riferiti gli altri valori nominali dell'apparecchio". (art. 2.3.07)
Categorie d'impiego Definiscono le prestazioni dei contattori nelle diverse condizioni di lavoro.Vengono identificate tramite una sigla composta da due elementi:
Le categorie d'impiego sono fissate dalle Norme CEI 17-3 all'art. 2.3.18 (Tab. 1).
Tab. 1 - CATEGORIE D’IMPIEGO
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Alimentazione in corrente Alternata | |
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Categoria d’impiego |
Applicazioni
tipiche |
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AC1 |
“Inserzione o disinserzione di carichi non induttivi o debolmente induttivi, forni a resistenza” Utilizzatori con fattore di potenza superiore a 0,95 |
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AC2 |
“Avviamento e frenatura in controcorrente di motori ad anelli” In questo impiego l’interruzione è difficile in quanto il contattore stabilisce ed interrompe la corrente di avviamento che è prossima a 2,5 volte la corrente nominale del motore. |
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AC3 |
“Avviamento e arresto con interruzione dell’alimentazione di rotori a gabbia” L’interruzione dell’alimentazione avviene a motore avviato per cui è agevole anche in considerazione del fatto che per effetto della f.c.e.m. la tensione ai morsetti dei poli è pari al 15÷30% della tensione nominale. Da notare che in fase di avviamento il contattore stabilisce una corrente pari a 5÷7 volte la corrente nominale. |
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AC4 |
“Avviamento e frenatura in controcorrente, manovra a impulsi di motori a gabbia” Il contattore, in condizioni estreme, stabilisce ed interrompe una corrente pari a 5÷7 volte la corrente nominale. |
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Alimentazione in corrente continua | ||
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Categoria DC1 |
“Inserzione o disinserzione di carichi non induttivi o debolmente induttivi, forni a resistenza” Costante di tempo massima di 1 ms. | |
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DC2 |
“Avviamento e frenatura in controcorrente di motori in derivazione dopo il periodo di avviamento” In questo impiego il contattore stabilisce una corrente pari a 2,5 volte la corrente nominale del motore e prossima alla tensione nominale. | |
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DC4 |
“Avviamento e arresto di motori in serie” La costante di tempo è sui 10 ms. DC5 |
“Avviamento, manovra a impulsi, frenatura in controcorrente di motori in serie” L’interruzione è gravosa in quanto deve essere interrotta la stessa corrente di avviamento (2,5 volte la corrente nominale) ad una tensione prossima a quella di rete. |
Nota: Per frenatura in controcorrente si intende l’arresto o l’inversione rapida del motore ottenuti invertendo le connessioni dell’alimentazione mentre il motore sta girando.
Per manovra ad impulsi si intende un comando caratterizzato da una o più chiusure brevi e frequenti del circuito di alimentazione del motore, effettuate con l’intento di ottenere piccoli movimenti del motore stesso.
Potere di chiusura nominale: valore più elevato della corrente che il contattore è in grado di stabilire ad una data tensione e in condizioni specificate del circuito, d’uso e di funzionamento.
Potere d'interruzione nominale: valore della corrente che il contattore è in grado di interrompere ad una data tensione e in condizioni specificate del circuito, d’uso e di funzionamento.
I poteri di chiusura e d'interruzione nominali dipendono dalle categorie d'impiego elencate nella tab.1 e sono riferiti alla tensione nominale d'impiego e alla corrente nominale d'impiego (tab. 2).
Tab.2 - POTERI NOMINALI DI CHIUSURA E INTERRUZIONE
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Categoria di impiego |
Valore della corrente nominale di impiego |
Chiusura |
Interruzione | ||||||||
| I/Ie | U/Ue | cos j | I/Ie | U/Ue | cos valori | 4 | 1,1 | 0,65 | 4 | 1,1 | 0,65 |
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AC3 |
>Ie <= 17 A
17 A < Ie <= 100 A
>Ie > 100 A |
10 10 8 |
1,1 1,1 |
0,65 0,35 0,35 |
8 8 6 |
1,1 1,1 1,1 |
0,65 0,35 0,35> | ||||
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AC4 |
Ie < 17 A 17 A < Ie <= 100 A Ie > 100 A |
12
12
10 |
1,1
1,1
1,1 |
0,65
0,35
0,35 |
10
10
8 |
1,1
1,1
1,1 |
0,65
0,35
0,35 | ||||
Quando i contattori sono impiegati per il comando di motori asincroni trifasi la durata elettrica è rilevabile da appositi diagrammi forniti Fig. 4 - Determinazione della durata elettrica dei contatti
Per l'utilizzazione del diagramma si procede nel seguente modo:a) Utilizzazione in categoria AC1 e AC3
Si porta in ascissa il valore della corrente assorbita dal carico e si legge la durata sulla corrispondente ordinata relativa al contattore, oppure si sceglie il tipo di contattore qualora sia stata prefissata la durata.
b) Utilizzazione in categoria AC2 e AC4
Vale quanto detto in a) purché in ascissa si riporti una corrente equivalente pari a 2,5 volte la corrente assorbita dal carico (in categoria AC2), oppure pari a 6 volte la corrente assorbita dal carico (in categoria AC4), in accordo ai valori riportati in tab. 3.
4 - CARATTERISTICHE DEL CIRCUITO DI COMANDO (bobina)
Il circuito di comand orrente (alternata o continua).
Se la tensione del circuito di comando è differente dalla tensione nominale d'impiego del contattore il suo valore va preferibilmente scelto fra uno dei seguenti:
AC 24 - 48 - 110/127 - 220 V
DC 24 - 48 - 110/125 - 220/250 V
In fase di chiusura, quando la tensione di alimentazione è inferiore all' 85% della nominale, possono verificarsi delle condizioni critiche, in particolare il contattore può accostare i contatti senza raggiungere la posizione finale stabile di chiusura. In questa posizione si può pertanto avere il danneggiamento dei contatti e la bruciatura della bobina.
In tab. 4 sono riportati, a titolo d'esempio D rowSpan=2>Tipo contattore
Le caratteristiche più significative dei circuiti ausiliari sono:
Per ciascuno dei circuiti ausiliari sono inoltre definiti:
6 - INDIVIDUAZIONE DEI TERMINALI
I terminali dei contattori sono contraddistinti con delle sigle (fig. 5).
Quelli della bobina di comando sono contrassegnati con A1 e A2.
Quelli relativi ai contatti principali riportano i numeri da 1 a 6 (dispari da un lato, pari dall'altro).
I terminali dei contatti ausiliari sono siglati con numeri a due cifre: la prima individua il numero d'ordine del contatto, la seconda ne indica la funzione (1 e 2 per contatti NC, 3 e 4 per contatti NA).
Fig. 5 - Individuazione dei terminali di un contattore