Cos'è un relè termico di sovraccarico?

Nel controllo elettrico e nell'automazione industriale, condizioni operative anomale come sovraccarico, perdita di fase e scarsa dissipazione del calore possono causare il surriscaldamento dei motori, riducendone la durata o addirittura provocandone la bruciatura. I relè termici di sovraccarico sono ampiamente utilizzati per proteggere i motori.

Questi dispositivi funzionano secondo il principio dell'effetto termico. Quando la corrente supera il valore nominale per un certo periodo, il relè si attiva e interrompe il circuito di controllo per prevenire danni al motore. Le sue prestazioni corrispondono alle effettive caratteristiche di riscaldamento dei motori.

Questo articolo introduce la definizione, il principio di funzionamento, la struttura e l'applicazione dei relè termici di sovraccarico.

Key Takeaway

• Un relè termico di sovraccarico è un dispositivo di protezione elettrica che protegge i motori dal sovraccarico sfruttando il principio dell'effetto termico.
• Previene il surriscaldamento e il danneggiamento dei motori durante il funzionamento prolungato in condizioni di sovraccarico, garantendo un funzionamento stabile e sicuro delle apparecchiature.
• Quando la corrente supera il valore impostato e persiste per un certo periodo di tempo, la striscia bimetallica interna si flette a causa del calore e aziona i contatti, interrompendo così il circuito di controllo.
• Offre caratteristiche a tempo inverso, il che significa che il tempo di intervento si riduce all'aumentare della corrente di sovraccarico, rispecchiando la reale legge di riscaldamento dei motori.
• È ampiamente utilizzato nei sistemi di controllo dei motori industriali e viene solitamente impiegato insieme ai contattori.
• Si caratterizza per la struttura semplice, il basso costo, l'elevata affidabilità e la facile manutenzione.

Che cos'è un relè di sovraccarico termico?

Un relè termico di sovraccarico è un dispositivo di protezione elettrica progettato per proteggere i motori dal funzionamento in condizioni di sovraccarico.

La sua funzione principale è che, quando la corrente del motore supera il valore nominale e si protrae per un certo periodo di tempo, i componenti interni del relè, a causa del calore generato, intervengono e interrompono automaticamente il circuito di controllo, prevenendo così danni al motore dovuti al surriscaldamento.

Qual è il principio di funzionamento di un relè termico di sovraccarico?

Quando un motore funziona normalmente, la corrente che attraversa il relè termico di sovraccarico rimane entro un intervallo consentito e il calore generato dagli elementi riscaldanti interni non è sufficiente ad attivare un intervento. Quando il motore è sovraccarico e la corrente aumenta e persiste per un certo periodo di tempo, la temperatura degli elementi riscaldanti aumenta e la striscia bimetallica interna si piega a causa del calore.

Quando la deformazione della striscia bimetallica raggiunge il valore impostato, spinge il meccanismo meccanico e fa aprire il contatto normalmente chiuso del relè o chiudere il contatto normalmente aperto, interrompendo così l'alimentazione alla bobina del contattore e arrestando il motore.

Maggiore è la corrente di sovraccarico, maggiore sarà il calore prodotto, più rapidamente aumenterà la temperatura della striscia bimetallica e più breve sarà il tempo di intervento del relè. Quanto più la corrente si avvicina al valore nominale, tanto più lungo sarà il tempo di intervento. Questa caratteristica è detta caratteristica inversa al tempo, ed è coerente con la legge di riscaldamento effettiva dei motori.

Dopo l'operazione, la striscia bimetallica deve raffreddarsi prima che il dispositivo possa essere ripristinato al suo stato di funzionamento tramite ripristino manuale o automatico.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dei relè termici di sovraccarico?

Vantaggi dei relè di sovraccarico termico

• Le caratteristiche di protezione sono simili alla legge di riscaldamento dei motori.
• Struttura semplice e alta affidabilità
• Basso costo e ottimo rapporto prestazioni-prezzo
• Facile da usare e mantenere
• Ampia gamma di applicazioni

Svantaggi dei relè termici di sovraccarico

• Velocità di risposta lenta
• Fortemente influenzato dalla temperatura ambiente.
• Funzione di protezione relativamente singola
• Precisione inferiore rispetto ai dispositivi di protezione elettronici.

Quali sono i componenti di un relè termico di sovraccarico?

Solitamente sono costituiti da resistori o bobine riscaldanti e sono collegati in serie nel circuito del motore per rilevare il livello di corrente. Una corrente maggiore genera più calore. Come componente principale di un relè termico di sovraccarico, è composto da due metalli con diversi coefficienti di dilatazione termica. Si flette quando riscaldato e fornisce uno spostamento meccanico per l'azionamento del relè.

In genere comprende un gruppo di contatti normalmente chiusi per l'interruzione della bobina del contattore e un gruppo di contatti normalmente aperti per la segnalazione di segnale o allarme. Trasferisce lo spostamento della striscia bimetallica ai contatti e fa sì che questi agiscano in modo rapido e affidabile in caso di sovraccarico.

Regola la corrente di intervento del relè tramite una manopola o una vite di regolazione, in modo che corrisponda alla corrente nominale del motore protetto. Viene utilizzato per il ripristino dopo un intervento di sovraccarico e può essere suddiviso in ripristino manuale e ripristino automatico.

Componente	Descrizione
Elementi di riscaldamento	Rileva la corrente del motore e genera calore proporzionale al carico.
Striscia bimetallica	Si piega quando riscaldato per attivare il meccanismo a relè.
Sistema di contatto	Apre il circuito della bobina del contattore e genera segnali di allarme.
Meccanismo di azionamento	Trasferisce il movimento bimetallico per azionare i contatti.
Dispositivo di impostazione corrente	Regola la corrente di intervento in base alla potenza nominale del motore.
Meccanismo di ripristino	Ripristina il relè dopo l'intervento, sia esso manuale o automatico.

Quali tipi di relè termici di sovraccarico esistono?

Tipo di protezione generale del motore

Progettato principalmente per la protezione da sovraccarico di motori asincroni trifase in apparecchiature industriali generiche come ventilatori, pompe dell'acqua e nastri trasportatori. Questo tipo si caratterizza per una struttura semplice e prestazioni economiche.

Avviamento per impieghi gravosi

Adatto per apparecchiature con elevata corrente di spunto e lunghi tempi di avviamento, tra cui frantoi, compressori e miscelatori. Il relè consente una durata di avviamento prolungata per evitare scatti intempestivi.

Tipo a carico leggero o ad avviamenti frequenti

Comunemente utilizzato per apparecchiature con piccole variazioni di carico o frequenti operazioni di avvio e arresto, come macchine utensili e piccoli sistemi di trasmissione. L'elevata sensibilità garantisce una protezione precisa.

Tipo di protezione dalla perdita di fase

Fornisce protezione da sovraccarico e da perdita di fase per sistemi di alimentazione trifase. Viene spesso utilizzato in applicazioni che richiedono un'elevata affidabilità operativa.

Tipo di protezione completa multifunzionale

Integra molteplici funzioni di protezione, tra cui protezione da sovraccarico, perdita di fase, squilibrio e blocco del rotore. Viene spesso scelto per sistemi automatizzati o apparecchiature critiche.

Tipo di applicazione per ambienti speciali

Progettato per ambienti ad alta temperatura, elevata umidità, polverosi o a rischio di esplosione, come quelli delle industrie minerarie, chimiche e metallurgiche. La progettazione strutturale ottimizzata e la selezione dei materiali garantiscono un'elevata adattabilità ambientale.

Quali sono le applicazioni pratiche dei relè termici di sovraccarico?

Circuiti di controllo del motore

Nei vari quadri di distribuzione di bassa tensione e nei quadri di controllo motori, i relè termici di sovraccarico vengono solitamente utilizzati insieme a contattori e interruttori automatici per formare il circuito di protezione più elementare per i motori. Quando la corrente del motore aumenta continuamente a causa di un carico eccessivo o di un funzionamento anomalo, il relè interviene interrompendo l'alimentazione di controllo, disinnestando il contattore e arrestando il motore, prevenendo così il surriscaldamento e il danneggiamento degli avvolgimenti.

Sistemi di ventilazione e pompa dell'acqua

Nei sistemi di ventilazione, condizionamento dell'aria e di approvvigionamento e drenaggio dell'acqua, ventilatori e pompe idrauliche sono spesso soggetti a sovraccarichi causati da ostruzioni nelle tubazioni, funzionamento errato delle valvole o variazioni delle condizioni operative. I relè termici di sovraccarico possono interrompere tempestivamente l'alimentazione elettrica quando i motori funzionano a regime di sovraccarico per un periodo prolungato, proteggendo così le apparecchiature e riducendo i costi di manutenzione.

Apparecchiature di trasporto e trasmissione

Nei nastri trasportatori, nei trasportatori a catena, nei paranchi e in altre apparecchiature, l'accumulo di materiale o il blocco meccanico possono facilmente causare un aumento della corrente del motore. I relè termici di sovraccarico possono proteggere da tali sovraccarichi continui e impedire che i motori funzionino in condizioni anomale per lunghi periodi, riducendo il rischio di danni alle apparecchiature.

Macchine utensili e attrezzature di lavorazione

Nei torni, nelle fresatrici, nelle trapani e in altre macchine utensili, i motori possono sovraccaricarsi se il carico di taglio è eccessivo o se gli utensili sono molto usurati. I relè termici di sovraccarico possono disconnettere tempestivamente il circuito di controllo del motore, migliorando la sicurezza e la stabilità del funzionamento delle apparecchiature.

Compressori e pompe

Nei compressori d'aria, nelle pompe idrauliche e in altre apparecchiature a funzionamento continuo, i motori spesso lavorano sotto carico elevato. I relè termici di sovraccarico possono fornire protezione prima che i motori si surriscaldino, prevenendo così l'invecchiamento dell'isolamento e i danni alle apparecchiature.

Sistemi di controllo automatizzati

Nelle linee di produzione automatizzate e nei sistemi di controllo industriale, i relè termici di sovraccarico fungono da componenti di protezione di base e lavorano in sinergia con PLC, contattori e altre apparecchiature per formare un sistema completo di protezione del motore, che conserva tuttora un elevato valore nei sistemi intelligenti.

Tipo di relè termico di sovraccarico	Applicazioni
Tipo di protezione generale del motore	Ventilatori, pompe dell'acqua, nastri trasportatori e altre attrezzature industriali generiche
Tipo di avviamento per impieghi gravosi	Frantumatori, compressori e altre apparecchiature con elevata corrente di avviamento
Tipo a carico leggero/avviamento frequente	Macchine utensili, piccoli trasmettitori e altre apparecchiature con piccole variazioni di carico
Tipo di protezione dalla perdita di fase	Occasioni che richiedono un'elevata affidabilità operativa
Tipo di protezione completa multifunzionale	Sistemi ad alta automazione e apparecchiature importanti
Tipo di applicazione per ambienti speciali	Ambienti minerari, chimici, metallurgici e altri ambienti ostili

Come scegliere un relè termico di sovraccarico?

• L'intervallo di corrente di intervento del relè deve coprire la corrente nominale del motore e il valore di intervento è solitamente impostato a circa 1.0-1.1 volte la corrente nominale del motore.
• Per le apparecchiature con tempi di avviamento lunghi e correnti di avviamento elevate, è consigliabile scegliere modelli adatti ad avviamenti gravosi. Per le apparecchiature con carico leggero o avviamenti frequenti, è preferibile optare per modelli ad azione sensibile.
• A seconda della struttura del quadro elettrico, è possibile scegliere tra il tipo a componenti separati o quello combinato; il tipo combinato risulta più pratico per l'installazione e il cablaggio.
• In ambienti con temperature elevate o grandi escursioni termiche, è opportuno selezionare modelli con compensazione della temperatura. Per ambienti particolari, è possibile scegliere prodotti con prestazioni di protezione superiori.
• Per le applicazioni ordinarie è possibile scegliere il tipo standard. Per le applicazioni con elevati requisiti di sicurezza, si può optare per il tipo multifunzionale con funzioni di rilevamento di perdita di fase e squilibrio o con relè elettronici.

Come effettuare la manutenzione di un relè termico di sovraccarico?

Assicurarsi che il valore di impostazione corrisponda alla corrente nominale del motore per evitare malfunzionamenti o guasti ai dispositivi di protezione. Prevenire la generazione di calore eccessivo o la compromissione dell'affidabilità del funzionamento causate da un contatto scadente. Verificare la presenza di ablazione, ossidazione o inceppamenti meccanici e sostituire i contatti se necessario.

Rimuovere polvere e detriti e intensificare i controlli, soprattutto in ambienti polverosi o umidi. Dopo l'intervento del relè, verificare innanzitutto la causa del sovraccarico del motore e ripristinare il relè solo dopo aver individuato il problema, evitando così ripetuti sovraccarichi.

Conclusione

I relè termici di sovraccarico sono componenti comunemente utilizzati per la protezione dei motori e possono prevenire efficacemente il surriscaldamento e i danni ai motori causati da sovraccarichi prolungati. Sono caratterizzati da una struttura semplice, un costo contenuto e un'elevata affidabilità e trovano ampio impiego in diversi sistemi di controllo elettrico.

Nell'uso pratico, una selezione adeguata, una corretta impostazione e una manutenzione regolare possono garantire una protezione da sovraccarico stabile e affidabile per i motori, rendendoli un componente fondamentale del sistema di protezione dei motori. KRIPAL offre un'ampia gamma di relè termici di sovraccarico in grado di fornire soluzioni perfette per le vostre esigenze in questo ambito. Contattate i nostri tecnici, che saranno lieti di aiutarvi a risolvere il problema.

DOMANDE FREQUENTI

D: I relè termici di sovraccarico possono essere utilizzati per la protezione dai cortocircuiti?

No. I relè termici di sovraccarico sono utilizzati principalmente per la protezione a lungo termine dei motori dai sovraccarichi e reagiscono lentamente ai guasti ad alta corrente, come i cortocircuiti. Di solito devono essere utilizzati insieme a interruttori automatici o fusibili.

D: È possibile ripristinare un relè termico di sovraccarico immediatamente dopo il suo intervento?

Non è consigliabile ripristinarlo immediatamente. È necessario individuare ed eliminare prima la causa del sovraccarico del motore, e solo successivamente ripristinare il relè dopo che si è raffreddato, per evitare ripetuti sovraccarichi del motore.

D: Come si imposta solitamente la corrente di intervento di un relè termico di sovraccarico?

Solitamente viene impostato in base alla corrente nominale del motore, generalmente da 1.0 a 1.1 volte il valore nominale, e può essere regolato opportunamente in base alle caratteristiche del carico.

D: La temperatura ambiente influisce sul funzionamento di un relè termico di sovraccarico?

Sì. Temperature ambiente eccessivamente alte o basse possono influire sulle caratteristiche di funzionamento, pertanto, in presenza di ampie variazioni di temperatura, è consigliabile scegliere modelli con compensazione della temperatura.

D: Un relè termico di sovraccarico può sostituire un dispositivo di protezione elettronico del motore?

Può soddisfare le esigenze di base di protezione da sovraccarico nelle applicazioni generiche, ma i protettori elettronici per motori sono più adatti per situazioni che richiedono elevata precisione e funzionalità di protezione.