Relè elettrico: comprendere i diversi tipi di relè

1. Che cos'è un relè e come funziona?

Un relè è un interruttore azionato elettricamente che utilizza un elettromagnete per azionare meccanicamente un interruttore. In sostanza, un relè viene utilizzato per controllare un circuito tramite un segnale separato a bassa potenza oppure quando più circuiti devono essere controllati da un unico segnale.

I relè furono usati per la prima volta nei circuiti telegrafici a lunga distanza come amplificatori: ripetevano il segnale in arrivo da un circuito e lo ritrasmettevano su un altro circuito. I relè furono usati ampiamente nelle centrali telefoniche e nei primi computer per eseguire operazioni logiche.

Quando il relè è inattivo, non c'è corrente che fluisce verso la bobina del relè. Quando il relè è attivato, un segnale elettrico viene inviato alla bobina del relè, che genera un campo magnetico che muove l'indotto. L'indotto quindi stabilisce o interrompe il contatto con l'interruttore, completando o interrompendo il circuito.

Il funzionamento di base di un relè prevede un circuito di ingresso e un circuito di uscita. Il circuito di ingresso è costituito da una bobina di filo avvolta attorno a un nucleo di ferro dolce.

Quando una corrente elettrica scorre attraverso la bobina, crea un campo magnetico. Questo campo magnetico attrae un'armatura mobile, che è collegata a un set di contatti. Quando l'armatura si muove, apre o chiude i contatti nel circuito di uscita, controllando così il flusso di elettricità in quel circuito.

Un relè è un interruttore elettrico che si apre e si chiude sotto il controllo di un altro circuito elettrico. Un relè è in genere costituito da una bobina di filo (l'elettromagnete), un'armatura, una molla e un set di contatti elettrici. La bobina è avvolta attorno a un nucleo, solitamente fatto di ferro.

Quando una corrente scorre attraverso la bobina, crea un campo magnetico che attrae l'indotto. L'indotto è una parte mobile del relè che è collegata ai contatti. La molla mantiene l'indotto nella sua posizione predefinita quando non scorre corrente attraverso la bobina.

2. Perché i relè sono importanti nell'automazione industriale?

Nell'automazione industriale, i relè sono componenti essenziali per il controllo di circuiti ad alta tensione o ad alta corrente con un segnale di controllo a bassa tensione.

Garantiscono l'isolamento elettrico tra il circuito di controllo e il circuito di carico, migliorando la sicurezza e prevenendo danni ai componenti elettronici sensibili.

In qualità di fornitore esperto in questo campo, ho visto in prima persona come i relè possano migliorare la sicurezza e l'efficienza dei processi industriali. I relè sono particolarmente cruciali in applicazioni quali controllo motore, sistemi di illuminazione e distribuzione di energia.

I relè consentono anche l'automazione di sequenze e processi complessi. Ad esempio, in una fabbrica di macchinari e attrezzature, i relè possono essere utilizzati per avviare e arrestare motori, attivare allarmi e controllare il movimento di bracci robotici.

Questo livello di controllo è essenziale per mantenere la produttività e garantire una qualità costante del prodotto. Sono fondamentali per accendere e spegnere i dispositivi e sono parte integrante dei sistemi di protezione per rilevare i guasti. I relè forniscono un aspetto di sicurezza cruciale isolando il circuito di controllo dal circuito di carico.

I relè possono anche essere utilizzati per implementare funzioni logiche, simili alle porte logiche digitali. Ad esempio, un relè può essere configurato per agire come una porta AND, in cui il circuito di uscita viene attivato solo se tutti i circuiti di ingresso sono attivati.

Questa capacità è preziosa per creare sistemi di controllo sofisticati per applicazioni industriali. L'uso di relè nell'automazione industriale non solo aumenta l'efficienza, ma estende anche la durata di un relè e di altre apparecchiature grazie a precisi meccanismi di controllo.

3. Quali sono i principali tipi di relè?

Esistono numerosi tipi di relè utilizzati in varie applicazioni. Alcuni dei tipi di relè più comuni includono relè elettromeccanici (EMR), relè allo stato solido (SSR), relè reed, relè a ritenuta e relè a ritardo.

Ogni tipo di relè ha caratteristiche uniche ed è adatto per applicazioni specifiche. La scelta del tipo di relè appropriato è fondamentale per il funzionamento affidabile di qualsiasi sistema elettrico.

Ogni tipo ha i suoi vantaggi ed è progettato per applicazioni particolari. Le applicazioni dei relè variano ampiamente, da semplici attività di commutazione a complessi sistemi di controllo.

I relè elettromeccanici sono il tipo di relè più comune e sono ampiamente utilizzati nell'automazione industriale. Sono costituiti da una bobina, un'armatura e un set di contatti.

Quando la bobina è energizzata, l'indotto si muove e apre o chiude i contatti. I relè allo stato solido, d'altro canto, utilizzano semiconduttori per commutare il circuito di carico. Non hanno parti mobili, il che li rende più affidabili e meno inclini all'usura.

I relè reed sono un altro tipo di relè comunemente utilizzato in applicazioni che richiedono alta velocità e lunga durata. Sono costituiti da due o più interruttori reed racchiusi in un tubo di vetro.

Gli interruttori reed sono attivati da un campo magnetico, che può essere generato da una bobina o da un magnete permanente. I relè di bloccaggio sono progettati per rimanere nel loro ultimo stato commutato anche dopo la rimozione del segnale di controllo.

Sono utili in applicazioni in cui il consumo di energia deve essere ridotto al minimo. In conclusione, è fondamentale comprendere i diversi tipi di relè. Il relè non utilizza parti mobili per commutare il circuito. È importante comprendere i diversi tipi di contatto del relè per garantire il corretto funzionamento.

4. Come funzionano i relè elettromeccanici (EMR)?

I relè elettromeccanici funzionano in base al principio dell'elettromagnetismo. Quando una corrente scorre attraverso la bobina del relè, genera un campo magnetico che attrae l'indotto. L'indotto è collegato a uno o più set di contatti.

A seconda del design del relè, i contatti possono essere normalmente aperti (NO) o normalmente chiusi (NC). Un relè è un interruttore elettrico che si apre e si chiude sotto il controllo di un altro circuito elettrico.

Quando la bobina del relè viene eccitata, l'indotto si muove, provocando la chiusura o l'apertura dei contatti, completando o interrompendo così il circuito.

I relè EMR sono comunemente utilizzati in applicazioni in cui un segnale di controllo a bassa tensione deve commutare un circuito di carico ad alta tensione o ad alta corrente.

Forniscono un eccellente isolamento elettrico tra il circuito di controllo e il circuito di carico, rendendoli adatti all'uso in ambienti industriali difficili. Il relè viene attivato quando la corrente scorre attraverso la bobina.

Ad esempio, in un'applicazione di controllo motore, un relè EMR può essere utilizzato per accendere o spegnere un motore in base a un segnale da un PLC o da un altro dispositivo di controllo. Il relè è eccitato, i contatti cambiano stato. Il relè diventa un componente cruciale nel sistema.

Uno dei principali vantaggi dei relè elettromeccanici è la loro capacità di gestire correnti e tensioni elevate. Sono anche relativamente poco costosi e facili da sostituire.

Tuttavia, presentano alcune limitazioni, come velocità di commutazione più lente rispetto ai relè a stato solido e suscettibilità all'usura meccanica. Un relè è progettato per resistere a varie condizioni ambientali.

Il relè richiede un'attenta considerazione quando si seleziona il tipo giusto. Il relè si attiva quando il circuito di controllo è energizzato.

5. Che cos'è un relè a stato solido (SSR) e in che modo differisce dall'EMR?

Un relè a stato solido (SSR) è un dispositivo di commutazione elettronico che utilizza semiconduttori, come tiristori o transistor, per accendere o spegnere un circuito di carico. A differenza dei relè elettromeccanici, gli SSR non hanno parti mobili.

Ciò li rende più affidabili, più veloci e più silenziosi. Hanno anche una durata maggiore poiché non ci sono componenti meccanici che si usurano. All'interno del relè, ci sono vari componenti che lavorano insieme. Il relè commuta tra stati acceso e spento. Quando il relè viene disattivato, i contatti tornano al loro stato originale.

Gli SSR sono particolarmente utili in applicazioni che richiedono commutazioni frequenti, funzionamento ad alta velocità o funzionamento in ambienti in cui rumore o vibrazioni sono un problema. Sono comunemente utilizzati in applicazioni di controllo dell'illuminazione, controllo del motore e controllo del riscaldamento. 

I relè a stato solido spesso incorporano caratteristiche come commutazione a tensione zero e isolamento ottico per migliorare le prestazioni e la sicurezza. Il relè è costituito da una bobina e un set di contatti. I relè sono spesso utilizzati in progetti di circuiti complessi.

Tuttavia, gli SSR hanno alcune limitazioni rispetto agli EMR. In genere hanno una caduta di tensione in stato di accensione più elevata, che può portare a una maggiore dissipazione di potenza e generazione di calore.

Sono anche più suscettibili ai danni causati da picchi di tensione e condizioni di sovracorrente. Nonostante queste limitazioni, i relè allo stato solido sono una scelta eccellente per molte applicazioni di automazione industriale grazie alle loro caratteristiche di affidabilità e prestazioni.

Il relè viene utilizzato per controllare circuiti ad alta potenza. Il relè è anche una parte cruciale di molti sistemi di sicurezza.

6. Cosa sono i relè Reed e le loro applicazioni specifiche?

I relè reed sono un tipo specializzato di relè che utilizza interruttori reed come elementi di commutazione. Un interruttore reed è costituito da due sottili lamelle ferromagnetiche racchiuse in un tubo di vetro sigillato ermeticamente.

Quando un campo magnetico viene applicato all'interruttore, le lamelle vengono attratte l'una dall'altra e stabiliscono un contatto, completando il circuito. I relè a lamella sono noti per le loro elevate velocità di commutazione, la bassa resistenza di contatto e la lunga durata. Questi relè rimangono nella loro ultima posizione anche quando l'alimentazione viene rimossa. I relè sono costruiti per essere durevoli e affidabili.

Sono comunemente utilizzati in applicazioni che richiedono elevata affidabilità e durata, come in apparecchiature di test e misurazione, sistemi di telecomunicazioni e dispositivi medici. I relè Reed sono adatti anche per commutare segnali di basso livello grazie alla loro bassa resistenza di contatto e alla minima distorsione del segnale.

Un vantaggio significativo dei relè reed è la loro capacità di funzionare in ambienti difficili. Sono resistenti agli urti, alle vibrazioni e all'umidità, il che li rende ideali per l'uso in applicazioni automobilistiche, aerospaziali e industriali.

Tuttavia, i relè reed presentano alcune limitazioni. In genere non sono adatti per commutare correnti o tensioni elevate, poiché le sottili lamelle possono essere facilmente danneggiate da un flusso di corrente eccessivo.

Sono anche più costosi di altri tipi di relè, come i relè elettromeccanici. Nonostante queste limitazioni, i relè reed offrono eccellenti prestazioni e affidabilità in molte applicazioni specializzate. Sono anche utilizzati per testare un relè in varie applicazioni.

7. Come scegliere il relè giusto per la tua applicazione?

La scelta del relè più adatto a un'applicazione specifica richiede un'attenta valutazione di diversi fattori, tra cui i requisiti di tensione e corrente del circuito di carico, le caratteristiche del circuito di controllo, l'ambiente operativo, nonché la velocità di commutazione e la durata desiderate.

Come esperto di automazione industriale, consiglio sempre ai miei clienti di iniziare definendo le loro esigenze e limitazioni specifiche. I relè sono solitamente utilizzati in circuiti che richiedono isolamento.

Ad esempio, se è necessario commutare un motore CA ad alta tensione utilizzando un segnale di controllo CC a bassa tensione, sarebbe opportuno un relè elettromeccanico o un relè a stato solido con una tensione e una corrente adeguate.

Se l'applicazione richiede commutazione ad alta velocità o funzionamento in un ambiente rumoroso, un relè a stato solido sarebbe la scelta migliore. Al contrario, se il costo è una preoccupazione primaria e la velocità di commutazione non è critica, un relè elettromeccanico potrebbe essere più appropriato.

Quando si sceglie un relè, è essenziale considerare fattori quali la tensione della bobina, la portata dei contatti e la velocità di commutazione.

È anche importante considerare l'ambiente operativo. Se il relè sarà esposto a temperature elevate, umidità o sostanze corrosive, dovrai scegliere un relè progettato per resistere a tali condizioni. 

In tali ambienti vengono spesso utilizzati relè reed o relè elettromeccanici ermeticamente sigillati. Inoltre, considerare la durata prevista del relè e la frequenza di commutazione.

Per applicazioni con cicli di commutazione elevati, i relè a stato solido o i relè reed possono essere più adatti grazie alla loro maggiore durata e resistenza all'usura meccanica.

8. Che cos'è un contatto relè e quali sono i diversi tipi di contatto?

Un contatto relè è la parte del relè che stabilisce o interrompe la connessione elettrica nel circuito di carico. I contatti sono in genere realizzati in un materiale conduttivo, come la lega d'argento, che può resistere alle sollecitazioni elettriche e meccaniche della commutazione.

Esistono diversi tipi di contatti relè, ognuno con caratteristiche e applicazioni proprie.

I tipi di contatto più comuni sono normalmente aperti (NO) e normalmente chiusi (NC). I contatti NO sono aperti quando il relè non è eccitato e chiusi quando il relè è eccitato. I contatti NC sono chiusi quando il relè non è eccitato e aperti quando il relè è eccitato.

Alcuni relè hanno contatti sia NO che NC, consentendo configurazioni di commutazione più complesse. Ad esempio, un relè bipolare a due vie (DPDT) ha due set di contatti NO e NC, consentendogli di commutare due circuiti separati simultaneamente.

Altri tipi di contatto includono i contatti make-before-break (MBB) e break-before-make (BBM). I contatti MBB assicurano che la nuova connessione venga stabilita prima che la vecchia connessione venga interrotta, impedendo qualsiasi interruzione nel circuito.

I contatti BBM, d'altro canto, interrompono la connessione esistente prima di effettuare la nuova connessione. La scelta del tipo di contatto dipende dai requisiti specifici dell'applicazione. I contatti NO sono comunemente utilizzati per accendere e spegnere carichi, mentre i contatti NC sono spesso utilizzati per interblocchi di sicurezza o circuiti di allarme.

9. Come testare un relè?

Testare un relè implica verificarne il corretto funzionamento controllando la continuità dei contatti e la resistenza della bobina. Come persona che ha lavorato con innumerevoli relè, posso condividere un metodo semplice ma efficace.

È possibile utilizzare un multimetro o un tester di relè dedicato per eseguire questi test. Per testare un relè elettromeccanico, scollegarlo prima dal circuito e utilizzare il multimetro per misurare la resistenza della bobina. La resistenza deve corrispondere al valore specificato nella scheda tecnica del relè.

Quindi, usa il multimetro per controllare la continuità dei contatti. Per i contatti NO, non dovrebbe esserci continuità quando il relè non è eccitato e continuità quando il relè è eccitato. Per i contatti NC, dovrebbe essere l'opposto.

Puoi energizzare il relè applicando la tensione appropriata ai terminali della bobina. Ascolta un clic, che indica che l'armatura si sta muovendo e i contatti stanno cambiando stato. Testare un relè a stato solido è leggermente diverso, poiché non ha una bobina o contatti meccanici. Invece, dovrai controllare i circuiti di ingresso e uscita.

Utilizzare il multimetro per misurare la caduta di tensione attraverso i terminali di ingresso quando viene applicato il segnale di controllo. La caduta di tensione deve corrispondere al valore specificato nella scheda tecnica. Quindi, verificare la continuità del circuito di uscita.

Per un SSR, il circuito di uscita dovrebbe avere una bassa resistenza quando viene applicato il segnale di controllo e una resistenza elevata quando non lo è. Un contatto relè è aperto finché non vengono soddisfatte le condizioni appropriate.

10. Quali sono le applicazioni comuni dei relè in ambito industriale?

I relè vengono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni industriali, tra cui il controllo dei motori, il controllo dell'illuminazione, la distribuzione di energia, il controllo dei processi e i sistemi di sicurezza.

In una fabbrica di macchinari e attrezzature, i relè sono comunemente utilizzati per controllare l'avvio e l'arresto dei motori, attivare e disattivare i nastri trasportatori e gestire il funzionamento dei bracci robotici. Sono inoltre utilizzati nei circuiti di sicurezza per spegnere le attrezzature in caso di emergenza.

Negli impianti di produzione, i relè svolgono un ruolo cruciale nell'automazione di vari processi, come il controllo della temperatura, il controllo del livello e il controllo del flusso. Ad esempio, un relè può essere utilizzato per accendere o spegnere un elemento riscaldante in base a un segnale da un sensore di temperatura.

Allo stesso modo, un relè può controllare una pompa per mantenere un certo livello di liquido in un serbatoio. I relè possono anche essere utilizzati per implementare una logica di controllo complessa, come operazioni di sequenziamento o interblocco di diverse parti di una macchina.

Le aziende di soluzioni di fabbrica spesso utilizzano i relè per integrare sistemi diversi e creare soluzioni di automazione personalizzate per i loro clienti. I relè forniscono un modo semplice e affidabile per interfacciare diversi sistemi di controllo, sensori e attuatori.

Possono anche essere utilizzati per creare sistemi di sicurezza che proteggono il personale e le attrezzature dai pericoli. Ad esempio, un relè di sicurezza può essere utilizzato per monitorare pulsanti di arresto di emergenza, barriere fotoelettriche e altri dispositivi di sicurezza e spegnere i macchinari se uno di questi dispositivi viene attivato.

• Scopri di più sul nostro Linea di prodotti Omron.
• Scopri la nostra gamma di Soluzioni di automazione Mitsubishi.
• Esplora il nostro Offerte Schneider.
• Scopri come il nostro Interfaccia utente Proface può migliorare le tue operazioni.
• Dai un'occhiata al nostro soluzioni PLC complete.
• Guarda il nostro relè selezione.