Impianto con Relè passo-passo

IL RELE' ELETTROMECCANICO

Principio di funzionamento

Si definisce relè elettromeccanico un dispositivo interruttore o commutatore azionato dalla corrente che scorre nell' avvolgimento di un elettromagnete, costituito da:

Il nucleo viene generalmente costituito di ferro dolce ad alta permeabilità e di facile lavorazione. La bobina è costituita da avvolgimenti di conduttore di rame smaltato avvolti su un rocchetto di materiale termoplastico che isola gli avvolgimenti della massa. Le molle porta contatti sono costituite da rame berillio o bronzo fosforoso e servono a portare corrente ai contatti disperdendone il calore. Le calotte sono infine costituite da materiale plastico antiurto e termoresistente.

Il funzionamento del relè è semplice e può essere così brevemente descritto: quando la corrente attraversa la bobina, il nucleo viene magnetizzato e sull'ancora agisce una forza, proporzionale al quadrato della corrente che l'attira verso il nucleo realizzando l'azionamento dei contatti. La forza di attrazione è determinata dal campo magnetico creato dalla corrente nel circuito magnetico composto dal telaio, dal nucleo, dall'ancora e dal traferro, cioè dallo spazio fra l'ancora stessa e l'estremità del nucleo.

Per rendere possibile il funzionamento dei relè alimentati in corrente alternata è necessario dotarli di spira di cortocircuito, con lo scopo di creare un sia pur limitato campo di attrazione nel momento in cui il campo magnetico principale si riduce a zero per effetto delle alternanze dell'alimentazione. Infatti, se la spiralina viene inserita per mettà del nucleo, in corrispondenza di questa derivazione il flusso principale si divide in due nelle due parti. Mettà del flusso dal lato della spira produce una f.e.m. indotta e quindi un flusso che si oppone a quello generato. Dal lato in cui non c'è la spira si ha mettà del flusso generato più il flusso prodotto dalla spira. In altre parole, poichè i due flussi risultanti sono sfasati tra di loro, quando uno si annulla l'altro permane con il risultato che la forza di attrazione rimane costante e si annulla il ronzio.

I relè possono avere diverse funzioni e di conseguenza ci sono diversi modelli di relè che possono essere così classificati:

Caratteristiche tecniche

Ogni relè può presentare caratteristiche tecniche differenti. Queste dipendono dalla funzione che il relè deve svolgere e dai materiali con cui è stato costruito. Le caratteristiche di un relè sono le seguenti:

 


Relè Omron serie MK

Le caratteristiche tecniche dei relè della serie MK possono essere un'esempio delle caratteristiche tipiche di un relè:

Esempi applicativi

I relè possono avere diverse funzioni. Quelle più comunemente utilizzate sono la separazione tra circuito di comando e circuito utilizzatore, la moltiplicazione e l'amplificazione dei segnali, la separazione fra i circuiti in continua e in alternata, la commutazione cioè di una corrente alternata mediante un segnale in continua o viceversa, e la realizzazione di sequenze, ritardi, e trasformazione di segnali. I relè a seconda delle loro funzioni possono avere diverse applicazioni: in impianti in generale di illuminazione, utensili domestici, nella costruzione di armadi e di macchine elettriche, in impianti di telecomando, segnalazione, apparecchiature ottiche, apparecchi di analisi nella tecnica medica, macchine da ufficio, mezzi di trasporto, areonautica , tecnica dell' informazione e sistemi di sorveglianza.

L'esempio più comune nelle nostre casa è quello della lavatrice; una volta scelto il programma di lavaggio, la lavatrice lo esegue da sola senza altri interventi manuali. A regolare questa sequenza di movimenti è il relè costituito da un cilindro messo in lenta rotazione da un motore elettrico dove nella sua superficie stanno piccoli denti che, uno dopo l'altro aprono e chiudono alcuni interruttori elettrici, che a loro volta comandano la pompa per l'entrata dell'acqua, il motore del cestello, le resistenze elettriche per il riscaldamento dell'acqua e così via. Questo tipo di relè è detto elettromeccanico temporizzato. Un altra applicazione del relè può essere nella scheda d'interfaccia di un cancello automatico; i relè servono per separare il circuito di controllo dal circuito di potenza.

Le immagini dei quadri comandi rappresentano un'esempio di come i relè possono essere applicati come interfaccia in un cancello.

Simboli UNI

Il relè passo-passo è un normalissimo relè nel normale funzionamento con la differenza che l'ancora mobile agisce meccanicamente su una ruota in teflon con la superficie intagliata in modo che ad ogni attivazione la ruota possa girare di un quarto di giro.
Su una seconda superficie di questa ruota ci sono degli incavi uno meno profondo e l'altro più profondo su cui poggia il contatto mobile che dovrà poi accendere o spegnere la lampadina.
Quando l'incavo è più profondo il contatto mobile si allontana da quello fisso e la lampadina è spenta, quando il contatto si trova in corrispondenza dell'incavo meno profondo il contatto mobile poggia sul contatto fisso e quindi chiude il circuito. Con questo meccanismo lo stato del contatto cambia ogni volta che eccitiamo la bobina del relè, cioè, lo stato permane finchè non si interviene con un altro impulso.

Gli impulsi vengono forniti attraverso una nuova apparecchiatura di manovra chiamata PULSANTE. Il Pulsante è una apparecchiatura di manovra costituita da un contatto fisso ed uno mobile ed una molla di ritorno che apre il contatto mobile quando cessa l'azione meccanica di chiusura. Di seguito rappresentiamo la struttura interna del pulsante con il due suoi simboli.

Esso è costituito da un contatto mobile azionato dall'esterno attraverso un mezzo isolante. Quando viene azionato dall'esterno, si chiude il contatto mobile il quale comprime una molla interna. Al momento che cessa l'azione esterna, la molla fa riaprire il contatto mobile ponendolo nella condizione iniziale. I Pulsanti trovano larga applicazione nell'azionamento dei relè sia ad uso civile che industriale. Solitamente sono costituiti da un solo contatto N.A. ma ciò non toglie che i contatti possano essere due: uno N.A. e uno N.C.

Sia i pulsanti per uso civile che industriale possono essere corredati di spia luminosa interna alimentata da un terzo filo conduttore e dall'altro lato il filo di fase già presente in un morsetto del pulsante stesso. Nel campo civile, i pulsanti luminosi vengono spesso usati per le luci scale dove l'utente deve immediatamente individuare il punto di accensione al buio totale.

Quì di seguito viene mostrato un relè passo-passo, il meccanismo di funzionamento e il simbolo CEI.

Ed ora vediamo come vengono disegnati i due schemi: funzionale e multifilare.

L'utilizzatore può essere comandato da n punti, i pulsanti vengono collegati in parallelo e alimentano la bobina del relè da qualsiasi punto di manovra. Il contatto interno del relè funziona da interruttore e quindi la lampada o le lampade sono collegate in serie ad esso. Il tratteggio tra il contatto interno del relè e la bobina, rappresenta un collegamento meccanico interno da non confondersi con il tratteggio della messa a terra della lampada. Come spiegato in precedenza, la chiusura e l'apertura del contatto interno avviene a passi, ovvero, ad ogni impulso dato da uno dei pulsanti. Una doverosa osservazione occorre farla a proposito di relè funzionanti con tensione nominale diversa da quella di rete. Tutte le volte che, per ragioni di sicurezza, occorre utilizzare un relè a bassa tensione, occorre utilizzare un trasformatore abbassatore di tensione che porti la tensione da 220 V a 24 V. L'unica parte circuitale che verrà alimentata a 220 V è il contatto interno e la lampada che verranno collegati tra fase e neutro della linea di rete.

Passando allo schema multipolare o meglio ancora multifilare, si può notare la collocazione del relè all'interno di una cassetta di derivazione. Infatti, il numero dei conduttori di un tratto di conduttura, dipendono molto dalla cassetta di derivazione all'interno della quale si decide di sistemare il dispositivo.

A proposito di condutture! Questi impianti vengono utilizzati in corridoi, cantine o in qualsiasi locale che necessita di comandare una lampada da almeno tre punti. Esitono in commercio relè commutatori che, funzionando con lo stesso principio, hanno la proprietà di funzionare da commutatore e cioè: con un impulso si fa accendere una lampada, con un secondo impulso si accende la seconda lampada e con il terzo si spengono contemporaneamente.

Facciamo l'esempio del corridoio, dislochiamo i pulsanti nei punti di maggiore attenzione e disegniamo lo schema unifilare legato sempre alla planimetria del locale in cui si decide di montare l'impianto.

Costruzione pratica dello schema descritto

All'interno della 1^ scatola di derivazione abbiamo il relè passo-passo a cui fanno capo i 3 conduttori di alimentazione e i 2 del primo pulsante.

Nella scatola di derivazione centrale abbiamo: La conduttura proveniente dalla 1^ scatola, la conduttura del secondo pulsante, la conduttura della lampada e la conduttura del terzo pulsante.

Vediamo quali sono i fili che passano nelle due scatole di derivazione:

E' chiaro che, sia in questo impianto che in tutti gli altri, occorre rispettare le più elementari normative CEI come per esempio il colore dei cavi unipolari e la sezione dei fili conduttori. Teniamo presente che la sezione minima dei conduttori in un impianto a 220 V è di 1.5 mmq mentre il conduttore di terra deve avere la sezione pari alla massima sezione dei fili adoperati nell'impianto. Riassumiamo nella tabella seguente la sezione ed il colore dei cavi per ogni tratto di conduttura.

 CONDUTTURA  sezione mm²  colore cavi diametro della conduttura
 tratto 1^ scatola-1° pulsante  1.5
 1.5
 nero
 nero
 16 mm
 tratto 1^ scatola-2^ scatola  1.5
 1.5
 1.5
 1.5
 1.5
 nero
 nero
 blù
 giallo-verde
 nero
 20 mm
 tratto 2^ scatola-lampada  1.5
 1.5
 1.5
 nero
 blù
 giallo-verde
 16 mm
 tratto 2^ scatola-2° pulsante  1.5
 1.5
 nero
 nero
 16 mm
 tratto 2^ scatola-3° pulsante  1.5
 1.5
 nero
 nero
 16 mm

Occorre ora preventivare i componenti che occorre acquistare per la realizzazione di questo impianto. Attraverso la tabella seguente elenchiamo il materiale occorrente, le quantità e il relativo prezzo. Si tenga presente che i prezzi sono orientativi e quindi nessun riferimento può essere attribuito.

 QUANTITA'  COMPONENTE  PREZZO UNITARIO PREZZO TOTALE
 2  SCATOLA DI DERIVAZIONE
 2 EURO  4 EURO
 3 SCATOLA PORTA FRUTTI  2 EURO  6 EURO
 3  PULSANTE 220 V-10 A  3 EURO  9 EURO
 1  RELE' PASSO-PASSO  4 EURO  4 EURO
 3  MASCHERINE PORTA FRUTTI
 1,5 EURO  4,5 EURO
 3 PLACCA ESTERNA  7 EURO  21 EURO
 10.90 m  TUBO FLESSIBILE DA 16 mm  0,2 EURO  2,18 EURO
 1  PORTA LAMPADA
 1,8 EURO  1,8 EURO
 1 LAMPADA AD INCANDESCENZA  1 EURO  1 EURO
 24.50 m  CAVO UNIPOLARE NERO 1.5 mmq  0,40 EURO  9,80 EURO
 4.00 m  CAVO UNIPOLARE BLU' 1.5 mmq  0,40 EURO  1,60 EURO
 4.00 m CAVO UNIPOLARE GIALLO-VERDE 1.5 mmq  0,40 EURO  1,60 EURO
 66,48 EURO

Al costo dei materiali occorre aggiungere il lavoro di installazione che può comprendere anche la parte in muratura. L'installatore dovrà eseguire le tracce a parete, la collocazione dei tubi, la loro copertura e il fissaggio delle scatole porta frutti e di derivazione. Il lavoro in muratura può riassumersi come segue:
- 3 ore per le tracce a parete
- 3 ore per fissaggio scatole, tubi e loro copertura
Considerando una paga oraria di 30 Euro, il lavoro di muratura è di: 180 Euro.
E' chiaro che i prezzi dipendono molto dalla grandezza del locale come dipende dal locale il lavoro prettamente elettrico da parte dell'installatore. Per il locale del nostro esempio si possono considerare 4 ore lavorative a 30 Euro/ora per un totale di 120 Euro.
Perciò, il costo definitivo viene così definito:

 COSTO MATERIALI  OPERE IN MURATURA  INSTALLAZIONI ELETTRICHE PREZZO TOTALE CON IVA
66,48 EURO  180 EURO  110 EURO  427,77 EURO

Per i preventivi oggi si usano i capitolati d'appalto dove è previsto il conteggio calcolato in queste pagine. Il calcolo viene fatto solo per appartamenti ad uso residenziale dove le superfici sono quasi standard. Il capitolato è suddiviso in varie voci come ad esempio:
- installazione presa. E' considerato fino alla scatola di derivazione dove è presente la tensione 220 V.
- punto luce interrotto. Comprendente l'interruttore unipolare e la lampada considerato a partire dalla scatola di derivazione dove è presente la tensione 220 V.

Normative applicate