Il relé termico

   Il  relé  termico    Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.  1 Il relé termico    di Gianluigi Saveri       Una delle situazioni di guasto che si presentano più di frequente nei motori elettrici è il sovraccarico, condizione anomala di funzionamento che comporta un assorbimento di corrente  superiore a quella nominale del motore.  Il dispositivo maggiormente utilizzato per la protezione contro il sovraccarico dei motori è il relé termico.       1. Generalità    Una delle situazioni di guasto che si presentano più di frequente nei motori elettrici è il sovraccarico, condizione anomala di funzionamento che comporta un assorbimento di corrente superiore a quella nominale del motore.   Le principali cause che possono provocare un sovraccarico sono:   •  Tempi di avviamento troppo  lunghi;   • Variazioni elevate della  tensione e della frequenza di rete;   •  Funzionamento in bifase  per mancanza di una fase;   •  Blocco del rotore;   •  Coppia resistente troppo  elevata in relazione al tipo di motore.   Il dispositivo maggiormente utilizzato per la protezione contro il sovraccarico dei motori è il relè termico (fig.1).     Pubblicato il: 02/02/2005 Aggiornato al: 02/02/2005    Fig.1: relè termico

   Il  relé  termico    Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.  2 2. Caratteristiche costruttive     Costruttivamente si presenta costituito da un certo numero di lamine bimetalliche, una per fase, che si deformano col calore generato da un assorbimento eccessivo di corrente che permane nel circuito per un certo tempo (fig. 2).   La  deformazione, resa possibile dall’accoppiamento di due metalli che possiedono un coefficiente di dilatazione termica diverso, agendo su di un cinematismo determina lo sgancio del relè. Con lo  sgancio  si provoca  generalmente la commutazione di due contatti ausiliari di cui uno utilizzato per la diseccitazione della bobina del contattore che alimenta il circuito del motore e l’altro per una eventuale segnalazione.   I bimetalli possono essere attraversati direttamente dalla corrente assorbita dall’utilizzatore (in altri casi la corrente di sovraccarico riscalda il bimetallo tramite un conduttore avvolto sulle lamine bimetalliche stesse) oppure, nel caso di correnti elevate, dalla corrente secondaria di un trasformatore di corrente (i relè termici possono essere utilizzati anche in corrente continua ma in questo caso l’uso è limitato per impieghi in corrente alternata). In quest’ultimo caso è possibile utilizzare TA a ferro saturo che permettono di ritardare l’intervento del relè quando si devono proteggere motori con avviamento pesante (pompe, centrifughe, ventilatori, ecc..).   La caratteristica di questi TA è quella di lavorare in saturazione, facendo perdere la proporzionalità tra gli effetti provocati dalla corrente induttrice del primario e la corrente indotta sul secondario. A forti aumenti della corrente primaria fanno seguito aumenti modesti della corrente secondaria con conseguente ritardo nell’intervento del relè. Lavorando a ferro saturo occorre però porre attenzione alla frequenza di funzionamento (massimo 50-60 Hz mentre i normali relè termici possono lavorare anche con frequenze di qualche centinaio di Hz) perché anche piccole variazioni di frequenza possono determinare evidenti variazioni nella curva di intervento.   Per annullare l’influenza della temperatura ambiente ed evitare scatti intempestivi, il relè termico è generalmente dotato di un dispositivo che permette di compensare gli effetti di temperature fino a circa 55-60 °C. Particolarmente insidiosa per i motori è la marcia bifase che si può presentare ad esempio a causa di un corto circuito monofase che determina la fusione di un fusibile di linea. Il motore continua a ruotare nonostante sia sottoposto ad un campo magnetico bifase ma, in queste condizioni, dovendo fornire sempre la medesima potenza, si determina un assorbimento eccessivo di corrente sulle due fasi integre con conseguente surriscaldamento del motore. Per ovviare a questo inconveniente si ricorre a relè termici dotati di un dispositivo che permette di ridurre i tempi di sgancio al mancare di una fase.      Fig.2: Principio di funzionamento del relè termico con compensazione della temperatura ambiente 

   Il  relé  termico    Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.  3 3. Caratteristica di intervento    L’intervento dei relè di protezione dal sovraccarico è caratterizzato dalla corrente di regolazione (I R ), o meglio dal limite inferiore e superiore  dell’intervallo di regolazione, e dalla classe d’intervento (IEC 947-4), che indica i tempi massimi ammessi per l’avviamento (ad esempio un relè in classe 10 ammette tempi di avviamento di 10 s oltre i quali si avrebbe l’intervento intempestivo del relè).    Tabella 1 - Classi di intervento del relè ternmico  Tipo di intervento  Classe di  intervento  1,5 I R   (minuti)   7,2 I R   (secondi)   10A  2  2 - 10  10  4  4 - 10  20  8  6 - 20  30  12  9 - 30  Le caratteristiche di intervento tempo-corrente sono fornite dal costruttore sotto forma di curve. In ascissa vengono riportati i multipli della corrente regolata mentre in ordinata i tempi di intervento corrispondenti (fig. 3). Le curve devono mostrare come varia il tempo di intervento a freddo (curva a freddo) e, tenendo conto dell’effetto termico sul bimetallo della corrente del carico, a caldo (curva a caldo).    Fig.3: Curve di intervento dei relè termici - 1) curva media a freddo – 2) curva media a caldo 

   Il  relé  termico    Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti. Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili. Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.  4 4.  Scelta del relé termico     Il relè termico è scelto in funzione della caratteristica di avviamento del motore che si intende proteggere. Per motori asincroni con rotore a gabbia la caratteristica corrente-tempo presenta l’andamento di figura 4 dalla quale si possono rilevare i seguenti dati:   •  I avv  – valore medio della corrente assorbita in fase di avviamento variabile fra le 5-8 volte la corrente  nominale assorbita dal motore;   •  I NM  – corrente nominale assorbita in condizioni di normale funzionamento;   •  t avv  – durata dell’avviamento variabile fra 1 e 30 secondi a seconda della gravosità dell’avviamento (per  avviamenti normali da 1 a 5 secondi);   Il relè termico deve avere un campo di regolazione comprendente I NM , valore a cui deve essere  impostata la sua corrente di regolazione I R  ( I R =I NM ).  Si deve ora verificare che la caratteristica di intervento del relè sia superiore a quella di avviamento, quindi che per I avv /I R  il tempo di  intervento del termico, sia per la curva a freddo sia per la curva a caldo, sia maggiore di tavv (fig. 4).   Dalle caratteristiche di intervento si può osservare che per correnti di 15-20 volte la corrente regolata I R   ci troviamo nel campo delle correnti di cortocircuito e i tempi di intervento del relè termico sono pressoché costanti e non sono più sufficientemente brevi per garantire la protezione dell’utilizzatore e dello stesso relè. Si presenta quindi la necessità di introdurre un dispositivo di protezione contro i corto circuiti che può essere scelto indifferentemente fra un fusibile o un interruttore automatico.     Fig.4: Confronto fra la caratteristica di avviamento di un motore asincrono e la caratteristica di intervento di un relè termico