RELÈ VELOCI, DI SCATTO E DI TRIP: TEMPI DI COMMUTAZIONE E AFFIDABILITÀ

I tempi di intervento di un relè elettromeccanico sono un parametro fondamentale per selezionare il componente che meglio si adatta a uno specifico campo applicativo.

Un relè veloce (chiamato anche relè di scatto o di trip) viene generalmente utilizzato a valle delle protezioni delle linee in alta tensione, dove è necessario minimizzare i tempi complessivi della catena di comando degli apparati di stazione.

Dal punto di vista della velocità di azionamento e della conseguente commutazione dei contatti, possiamo distinguere due macro-categorie:

• Relè elettromeccanici standard
• Relè veloci (di trip o di scatto)

Sebbene non esista un'unica norma quadro che definisca un limite universale in millisecondi per differenziare un relè tradizionale da uno veloce, la prassi industriale e i capitolati tecnici dei principali utilizzatori considerano "veloce" un relè in grado di commutare i contatti in un tempo inferiore ai 10ms.

Definizioni:

Contatto di lavoro (normalmente aperto)

contatto che si chiude quando il relè è nello stato di intervento e che è aperto quando il relè è nello stato di rilascio.

Contatto di riposo (normalmente chiuso)

contatto che si apre quando il relè è nello stato di intervento e che è chiuso quando il relè è nello stato di rilascio.

Contatto di scambio

combinazione di due circuiti di contatto con tre elementi di contatto, uno dei quali è comune ai due circuiti di contatto; tale che quando uno di questi circuiti di contatto è aperto, l’altro sia chiuso.

Quando si cerca di velocizzare l’operazione di commutazione di un relè bisogna innanzitutto definire cosa si intende per commutazione. Definire quando l’operazione di un relè può dirsi completata permetterà al progettista di comprendere il tempo effettivo di intervento del relè e fissare con maggior precisione i tempi delle operazioni e delle logiche a valle.

La prima cosa da stabilire quindi è se si intende utilizzare il relè veloce all’eccitazione (al lancio) oppure alla diseccitazione (a sgancio). Esistono infatti modelli di relè veloci progettati per garantire un’elevata velocità di commutazione dei contatti durante la fase di eccitazione e altri invece per garantire un’elevata velocità di commutazione dei contatti durante la fase di rilascio.

Un’altra differenza importante risiede nella tipologia di contatti. Un relè veloce o di scatto infatti può avere i contatti normalmente chiusi (NC), normalmente aperti (NA) oppure di scambio (SPDT).

In assenza di arco elettrico per esempio, l’apertura dei contatti NC è completa non appena i poli mobili dei contatti NC si saranno separati anche solo di poche frazioni di millimetro dal polo fisso. Questo tipo di operatività permette di ottenere i tempi di intervento più rapidi anche perché non è soggetta al fenomeno dei rimbalzi del contatto.

Più lunga invece è la commutazione in caso di contatti NA dove un’operazione può dirsi completata quando il polo mobile del contatto percorre tutta la “corsa” che lo separa dal polo fisso. La chiusura di un contatto NA inoltre è soggetta ad un allungamento dei tempi dovuto proprio al fenomeno definito come rimbalzo.

Quando un relè veloce è equipaggiato con contatti di scambio (SPDT), tutto dipende da come il progettista sceglie di utilizzare i poli NA e NC dei contatti, e gestire la logica di sistema.

In un relè onostabile istantaneo, la chiusura di un contatto NA avviene normalmente tra i 15 e 40ms, in funzione delle caratteristiche del prodotto. Un relè veloce è invece in grado di completare la manovra tra i 2,5 e 10ms. Il tempo di commutazione viene rilevato dall’istante di alimentazione/disalimentazione della bobina alla stabilizzazione del cambio di stato del contatto, includendo quindi i rimbalzi.

Il rimbalzo è uno stato di posizione intermedia del contatto caratterizzato da una forte dinamicità che va esaurendosi quando lo stesso si stabilizza nella sua posizione finale.

Considerare i tempi di rimbalzo quando si analizzano le performance di velocità di un relè di scatto è fondamentale per dimensionare i REALI tempi di esecuzione del comando.

Generalmente espressi in millisecondi (ms), i tempi di rimbalzo di un relè veloce si riferiscono all’intermittenza di contatto che si verifica a causa della collisione tra le parti metalliche mobili (o poli mobili dei contatti), quando il relè viene alimentato o disalimentato.

E’ fondamentale considerare questo fenomeno perché il tempo di rimbalzo dei contatti nella maggior parte dei casi, raddoppia la quantità di millisecondi necessaria per completare un’operazione.

Un relè la cui operatività viene definita in 8ms, se non comprensiva dei tempi di rimbalzo, indica implicitamente una reale velocità di commutazione pari a circa 16ms. Un valore non certo trascurabile pari ad un aumento del 100% dei tempi di esecuzione del comando.

All’interno della documentazione tecnica di prodotto, se non diversamente specificato, i tempi di commutazione dei relè veloci AMRA includono SEMPRE i tempi di rimbalzo.

I relè veloci AMRA vengono assemblati con apposite bobine dimensionate per ottenere, all’alimentazione, un flusso magnetico di intensità molto elevata. L’ottimizzazione del circuito ferromagnetico permette così una velocissima commutazione dei contatti.

Le procedure costruttive dei relè veloci AMRA e l’accurata scelta dei materiali conferiscono a questa gamma di relè rapidi notevoli doti di longevità e robustezza che li rendono idonei per l’impiego nei settori più esigenti come, per esempio, funzioni di controllo e segnalazione nelle centrali di produzione elettrica e sottostazioni elettriche.

I relè veloci AMRA inoltre sono immuni agli elevati disturbi elettromagnetici tipici proprio delle stazioni elettriche di trasporto dell’energia in alta tensione dove gli stessi sono generalmente collegati alle protezioni digitali ed impiegati per proteggere le linee di alta tensione in caso di guasto. La velocità di commutazione in queste applicazioni critiche è una caratteristica imprescindibile per i progettisti elettrici e per gli utilizzatori finali dell’impianto.

Infine, la capacità di gestire in modo efficiente l’apertura di carichi in corrente continua, unitamente agli altri parametri elettrici e meccanici che ne determinano l’affidabilità, hanno permesso la la loro omologazione presso TERNA, ENEL e altri importanti TSO e DSO a livello nazionale ed internazionale.

Come tutti i relè AMRA, anche i relè veloci vengono assemblati all’interno di un processo produttivo controllato dove ogni fase costruttiva viene verificata dalla successiva. Ogni relè, infatti, viene tarato e collaudato singolarmente in modo manuale per garantirne la massima affidabilità.

Per comprendere quale relè di scatto si adatta meglio al compito che dovrà svolgere in impianto è necessario comprendere quali sono i vantaggi di un relè veloce di tipo tradizionale e quali sono quelli di un relè veloce con contatti REED.

Le due tecnologie offrono prestazioni differenti sia in termini di velocità sia in termini di immunità ai disturbi e potere di interruzione.

Un relè veloce di tipo REED opera generalmente in un tempo minore in quanto i poli dei contatti sono molto più vicini (poche frazioni di millimetro). Un relè veloce tradizionale invece può avere una distanza tra i poli di un singolo contatto pari a qualche millimetro, ovvero decine di volte superiore rispetto ad un relè con contatti REED.

Per contro un relè veloce con contatti REED, che può commutare in 2-3ms, ha un potere di interruzione decisamente più basso, arrivando a gestire al massimo 250mA.

Il relè REED è infatti adatto alla sola commutazione di segnali in ambienti non gravosi e poco perturbati in quanto, la massa complessiva dei contatti REED è di molte volte inferiore rispetto alla massa di un gruppo contatti elettromeccanico, e questo influisce negativamente sull’ immunità ai disturbi di campo tipici delle stazioni elettriche.

Scegliere di aggiungere dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni da associare ad un relè veloce, può letteralmente azzerare le performance di velocità riportando un relè di scatto ai tempi di commutazione di un relè tradizionale.

Un diodo per esempio, quando il relè passa dallo stato di lavoro allo stato di riposo può far aumentare i tempi di commutazione fino a 20ms. Per questo motivo generalmente i relè elettromeccanici veloci non prevedono la possibilità di montare questo tipo di componenti.

All’interno della gamma di relè veloci esistono diversi modelli, specifici per essere utilizzati come lock-out relays, relè di scatto o relè di trip.

In questa pagina abbiamo raccolto tutti i modelli di relè AMRA ad azionamento rapido per permetterti una rapida consultazione delle principali caratteristiche oltre che avere una visione di insieme sulla nostra gamma di relè veloci.

Nel caso tu abbia bisogno di supporto durante la scelta puoi contattarci attraverso il webform dedicato.