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IL TELERUTTORE

Curiosità dal mondo Tecnologico - solo articoli di approfondimento - sezione moderata
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IL TELERUTTORE

Messaggioda Alvaro » lun feb 27, 2006 7:07 pm

titolo definitivo : IL TELERUTTORE

- cos'e'
- a cosa serve
- breve descrizione di come funziona
- esame di un teleruttore tipico a 3 contatti + 1 contatto ausiliario tipo NA : le parti che lo compongono ed uno sguardo ravvicinato alle sue parti principali
- contatti fissi e contatti mobili
- eventuali particolari costruttivi
- applicazioni tipiche
- schema del classico cricuito di marcia / arresto di un motore trifase tramite pulsantiera
- schema illustrativo della sequenza avviamento-marcia-stop del motore del proiettore con esclusione temporizzata delle resistenze di avviamento (sistema di avviamento classico, peraltro ancora in uso)

varie ed eventuali

ciao - alvaro
Alvaro
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IL TELERUTTORE

Messaggioda Mauro » lun feb 27, 2006 7:30 pm

Mitico Alvaro!!! ;)

Mauro
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IL TELERUTTORE

Messaggioda Alvaro » mar feb 28, 2006 10:33 pm

Esistono dei dispositivi idonei ad attuare dei contatti elettrici esattamente come farebbe un normalissimo interruttore, solo che invece di essere azionati direttamente dall’intervento manuale di una persona (si pensi all’azione di premere l’interruttore per accendere la luce) sono azionati da altre “forze” : elettriche, meccaniche, pneumatiche, ecc. Un esempio e’ il pressostato che accende e spegne il compressore quando la pressione dell’aria nel serbatoio diminuisce o raggiunge un valore preimpostato, di solito 8 bar per quelli ad uso “domestico” .

Un contatto elettrico ha due stati: aperto o chiuso. Si dice “aperto” quando non vi e’ passaggio di corrente e “chiuso” quando vi e’ passaggio. Se vogliamo: aperto=spento ; chiuso=acceso.

Immagine

Un dispositivo atto ad azionare contatti elettrici, sia chiudendoli che aprendoli, comandato elettricamente, prende il nome di rele’ o teleruttore. Invero esiste differenza tra i due termini, pur sottintendendo un dispositivo che opera sempre contatti. Il rele’ di solito e’ di piccola potenza e, soprattutto oggi, miniaturizzato e costruito con tecnologie, forme, materiali e numero di contatti diversi, lo si impiega su circuiti elettronici sia per commutare funzioni del medesimo circuito, sia per “controllare” altri circuiti o apparecchiature o, abbinato ad un rele’ di potenza superiore, piccoli macchinari. Il teleruttore invece lo si impiega quando la potenza in gioco è superiore alla portata del rele’ e/o per la realizzazione di quadri e pannelli di controllo di macchinari.

Una cosa li accomuna: sia il rele’ che il teleruttore sono fondamentalmente degli interruttori.

Vediamoli un attimo a confronto

Un rele' ed un teleruttoreImmagine
A sinistra un rele’ non miniaturizzato e a destra un teleruttore. Sono entrambi
di tipo elettromeccanico e sono entrambi degli interruttori. Le foto non sono in scala.

Forme e dimensioni a parte, questi dispositivi esistono anche allo stato solido, ovvero realizzati mediante l’impiego di appositi componenti elettronici come i triac, ma qui ci occuperemo solo del tipo elettromeccanico, e precisamente del teleruttore: quello sulla destra nella foto.

La peculiarita’ di poter essere comandato mediante impulso elettrico e che il suo tempo di risposta e’ immediato, ovvero dandogli corrente quello scatta, permette di poter controllare facilmente utilizzatori che funzionano ad energia elettrica, ed opportunamente impiegato assieme ad altri dispositivi e/o circuiterie elettroniche varie, permette di poter rendere autonomo e ripetitivo il ciclo operativo della macchina che comandano, senza bisogno della costante presenza di qualcuno che accenda e spenga qualcosa quando necessario.

Un esempio chiarificatore: l’ascensore. Senza entrare in merito a come funziona e quanti e quali dispositivi lo controllano, ci basti sapere molto semplicisticamente che, quando pigiamo il pulsante del piano che vogliamo raggiungere, scatta un teleruttore che da’ corrente al motore e l’ascensore si mette in movimento. Raggiunto il piano voluto scatta di nuovo il solito teleruttore che toglie corrente al motore e l’ascensore si ferma. E il ciclo è ripetitivo. Guasti a parte nessuno controlla l’ascensore: non c’e’ una persona che aziona l’interruttore di salita o di discesa: lo fanno i teleruttori.

Appurato che e’ un interruttore comandato elettricamente e che serve ad accendere e spegnere qualcosa, cominciamo a vederlo piu’ da vicino. Il teleruttore preso in esame e’ il modello DSL 17-10 della METZENAUER & JUNG in grado di reggere un carico di 11 Kw a 660V . Monta una bobina attuatrice a 220V 50Hz. (Le bobine sono intercambiabili e i “tagli” classici di tensioni di funzionamento sono 24 – 48 – 110 – 220 – 380 V). Ha quattro contatti : 3 principali (di potenza) ed uno ausiliario e sono tutti del tipo NO (Normaly Open) o, all’italiana, NA (Normalmente Aperto). Parlando dello stato dei contatti di un rele’ o teleruttore, si specifica come sono rispetto alla posizione “normale”, ossia in condizioni di riposo o, se preferite, quando la bobina che lo fa scattare non riceve alimentazione elettrica. A parte qualche diversita’ nella forma e in qualche particolare interno, i teleruttori si somigliano tutti. Il concetto descrittivo quindi e’ generalizzabile.

Prima di andare a vedere come funziona e com’e’ fatto, chiariamo subito una cosa: i contatti hanno una stato (normale) quando il rele’ e’ disalimentato e puo’ essere NO (Normaly Open) o NC (Normaly Close), all’italiana NA (Normalmente Aperto) o NC (Normalmente Chiuso). Quando la bobina azionatrice riceve corrente si defisce il rele’ o teleruttore ECCITATO, al contrario quando la bobina azionatrice non riceve corrente il rele’ o teleruttore si definisce NON ECCITATO o DISECCITATO. Quando il rele’ o teleruttore e’ eccitato la posizione dei contatti si inverte.

Prima di passare a vedere com’e’ fatto e cosa c’e’ dentro vediamo come funziona senza ricorrere a formule,
dato che il suo funzionamento e’ molto semplice ed intuitivo: viene azionato da una elettrocalamita.

La bobina (elettrica, ovviamente) e’ costituita da un avvolgimento in spire sovrapposte di filo di rame conduttore, dello stesso tipo impiegato per realizzare gli avvolgimenti di un trasformatore o di un motore. Il numero delle spire e’ calcolato in base alla tensione cui deve funzionare. Inoltre e’ sistemata in un circuito magnetico di tipo aperto la cui forma ricorda la lettera maiuscola E ed il tutto è tenuto fermo e solidale con la base. Applicando una d.d.p. ai capi dell’avvolgimento, esso stesso e’ percorso da corrente elettrica e genera campo magnetico. Questo circuito magnetico aperto diviene una “elettrocalamita” temporanea in grado di attrarre una massa metallica posta ad una certa distanza dalle sue espansioni polari. In questo caso l’altra parte metallica e’ anch’essa a forma di E. Queste parti metalliche si chiamano “ancorette”. Quando questa seconda meta’ del circuito magnetico (ancoretta mobile) viene attratta, produce acusticamente il classico “clak” dello scatto del teleruttore in quanto batte meccanicamente sull’altra parte (ancoretta fissa) che e’ fissa e forma il circuito magnetico completo.

L’ancoretta mobile a sua volta e’ solidale con un castelletto di materiale isolante entro cui e’ sistemato il gruppo di lamelle conduttrici costituenti i contatti mobili. Abbassandosi verso l’ancoretta fissa da cui viene attratta, oltre a comprime una molla interposta tra essa e la parte superiore della bobina stessa, trascina con se l’incastellatura e preme con forza i contatti mobili contro i contatti fissi. Questa unione tra lamelle fisse e lamelle mobili provoca la chiusura dei contatti stessi e la corrente li attraversa giungendo all’utilizzatore.

Al cessare della d.d.p. ai capi dell’avvolgimento cessa anche il campo magnetico e l’ancoretta mobile non e’ piu’ attratta dalla corrispettiva fissa. La molla ,compressa dall’ancoretta mobile nello scendere, si espande provocando il distacco delle due ancorette e fa risalire ancoretta mobile e castelletto provocando il distacco tra lamelle fisse e mobili e di conseguenza l’apertura dei contatti. La corrente viene interrotta e non giunge piu’ all’utilizzatore. A termine della sua corsa di risalita, i riscontri meccanici di blocco (altrimenti salterebbe via) battono assieme, provocando acusticamente un altro “clak” di scatto.


Questo e’ il funzionamento elettromeccanico del teleruttore. Il disegno sotto chiarisce il concetto.

Immagine

Tuttavia il chiudersi – o completarsi – del circuito magnetico ha risvolti non solo meccanici permettendo il funzionamento del teleruttore, ma anche elettrici in quanto il suo completarsi apporta variazione di reattanza. Cio’ significa che nell’istante in cui la bobina riceve tensione viene percorsa, per pochi istanti, da una intensità di corrente superiore a quella che poi serve al funzionamento regolare: questa corrente si chiama “di spunto” mentre, a circuito magnetico chiuso tale corrente si abbassa di valore e permane costante per tutto il tempo che il teleruttore rimane in funzione. Questa corrente si chiama di mantenimento.


Ed ora cominciamo a vedre il teleruttore in questione come e’ fatto fuori e dentro.

Immagine
La parte A e’ quella che contiene la bobina e l’ancoretta fissa. La parte B e’ quella che contiene l’ancoretta mobile, il castelletto dei contatti mobili, i contatti fissi, i contati mobili, le molle di pressione dei contatti mobili, gli smorzatori d’arco e i morsetti di collegamento elettrico. Tra le due parti e’ interposta la molla antagonista. Questo teleruttore e’ apribile nelle due parti proprio nella sua mezzeria.

Immagine
Parte superiore del teleruttore. Le due guide laterali servono per l’inserimento di moduli aggiuntivi ad azionamento meccanico quali, ad esempio, ritardatori di apertura o chiusura. La parte azzurra e’ situata sulla parte superiore del castelletto e si muove con esso. Il “nottolino” rettangolare al centro e’ in realta’ l’aggacio meccanico su cui si incastra la parte meccanica del modulo aggiuntivo e tramite esso riceve movimento venendo cosi’ attivata.
Le viti sono i morsetti di collegamento. I numeri dispari solitamente identificano l’entrata mentre quelli pari l’uscita. I numeri da 1 a 6 sono i contatti principali – o di potenza – mentre i numeri 13;14 identificano il contatto ausiliario di piccola potenza.

La sequenza di chiusura e’ la seguente: 1-2 ; 3-4 ; 5-6 ; 13-14 ed e’ simultanea.

Le parti costituenti il teleruttore in oggettoImmagine
1: parte superiore e sede dei contatti fissi – 2: parte inferiore sede dell’ancoretta fissa (4b) e della bobina (6) – 3: coperchio di protezione dei contatti – 4a: ancoretta mobile – 4b: ancoretta fissa - 5: molla antagonista – 6 bobina – 7: rinvio movimento ai moduli supplementari – 8: attenuatori d’urto in gommaschiuma sintetica – 9: smorzatori di arco e blocchi meccanici dei contatti principali – 10: molle di pressione dei contatti mobili – 11 contatti mobili – 12: contatti fissi – 13 castelletto – 14: viti serracavi

Parte inferioreImmagine
in essa sono alloggiati l’ancoretta fissa e al centro la bobina. Ai lati i morsetti elettrici della bobina
A = espansione polare ; B = nucleo

Ancoretta fissaImmagine

Ancoretta mobileImmagine

La bobina vista dall'altoImmagine

La bobina vista di latoImmagine

Parte superiore del teleruttoreImmagine
sono visibili i ganci di blocco per fissare assieme la parte supriore e la parte inferiore che costituiscono il corpo del telruttore; l’ancoretta mobile e la molla antagonista. A questa molla e’ demandato il compito di provvedere, mediate la sua espansione, al distacco delle ancorette e di conseguenza all’apertura dei contatti.

Protezione dei contattiImmagine
Oltre a portare serigrafati i numeri identificativi dei contatti, esso serve ad impedire un accidentale contatto con essi e ad impedire che corpi estranei possano entrare all’interno del teleruttore ed infilarsi tra i contatti, impedendo un regolare funzionamento del teleruttore con il rischio che, oltre a mettere fuori uso il teleruttore, possano verificarsi danni all’utilizzatore. Se ad un utilizzatore trifase come un motore, per difetto del teleruttore che lo controlla, arrivano due fasi invece di tre e non e’ presente il salvamotore (interruttore termico) oltre a non girare puo’ bruciare.

Il gruppo contatti vero e proprio del teleruttoreImmagine

SmorzatoriImmagine
questi elementi metallici hanno il duplice scopo di tenere fermi i contatti principali impedendo che possano fuoriuscire dalla loro sede arretrando e di impedire che lo scintillio che si produce alla chiusura, ma e soprattutto all’apertura, dei contatti possa danneggiare la sede isolante in cui sono inseriti. Lo scintillio e’ tipico dei contatti del teleruttore e d e’ dovuto in massima parte dalle extracorrenti che si generano quando un utilizzatore, specialmente di tipo induttivo come un motore e/o un trasformatore, viene disalimentato “di colpo”.

Contatti fissiImmagine
Ecco le lammelle costituenti i contatti fissi. Sono in rame e il punto di contatto, all’estremita’ della punta, e’ realizzato in lega d’argento dato che questo metallo e’ unottimo conduttore elettrico avente una resistivita’ specifica assai bassa. La coppia sulla sinistra sono gli ausiliari, gli altri i principali

Contatti mobiliImmagine
sono questi che vanno a chiudere il contatto elettrico facendo ponte sulla rispettiva coppia di contatti fissi.
I tre contatti principali e, sulla destra, l’ausiliare.

Il gruppo mobile completoImmagine
La foto purtroppo e’ un po’ sfuocata a causa di un difetto in macro del mio obiettivo. Ve ne chiedo scusa.
A=ancoretta mobile – B=castelletto – C=contatti mobili

Il gruppo contatti mobiliImmagine 19,94 KB
Le molle servono sia a tenere in sede i contatti che ad esercitare su di essi una pressione costante quando il teleruttore chiude i contati. Pressione necessaria sia per assicurare un perfetto contatto elettrico che a garantire una certa elasticita’ necessaria al corretto posizionamento dei contatti veri e propri.

N.B. GLI SCHEMI SEGUENTI, PUR ESSENDO FUNZIONANTI E REALIZZABILI PRATICAMENTE, DEVONO ESSERE INTESI UNICAMENTE COME ESEMPLIFICATIVI. LA LORO EVENTUALE REALIZZAZIONE PRATICA DIPENDE UNICAMENTE DALLE VOSTRE CONOSCENZE E CAPACITA’ PERSONALI

Applicazione classica e tipica del teleruttore e’ l’accensione e spegnimento di motori elettrici mediante la pulsantiera marcia-arresto. Vediamo lo schema elettrico base di tale sistema di comando, realizzato direttamente con il teleruttore in esame.

schema Marcia / ArrestoImmagine
Premendo il pulsante MARCIA (di tipo NO) la tensione 220V formata con neutro e fase S eccita il teleruttore, i contatti vengono chiusi ed il motore gira. Il contatto ausiliario 13-14 chiudendosi cortocircuita il pulsante di marcia. Rilasciando il pulsante di marcia il teleruttore rimane eccitato in quanto l’ausialiario 13-14 chiude il circuito di autoalimentazione. Premendo il pulsante ARRESTO (di tipo NC) la fase S in entrata al circuito di alimentazione della bobina si interrompe e il teleruttore si diseccita aprendo i contatti ed il motore smette di girare. Rilasciando questo pulsante il teleruttore rimane diseccitato in quanto il pulsante di marcia e’ al suo stato nomale di aperto come l’ausialiario 13-14.

Ed ora, per chiudere, vediamo la tipica applicazione del teleruttore nella cabina di proiezione: la messa in marcia del proiettore.

A parte gli innovativi inverter che permettono di avviare dolcemente un motore asincrono ad induzione mediante la generazione di una rampa o i sistemi di proiezione automatici, il sistema tradizionalmente adottato – ed ancora oggi largamente diffuso ed utilizzato – prevede l’impiego di resistenze. A parte coloro che hanno gia’ la pulsantiera, solitamente l’avvio del proiettore, o meglio del suo motore, avviene tramite un commutatore rotante a piu’ posizioni (di solito tre: spento, avviamento, marcia) e la sequenza e’ questa:

il Proiezionsta fa compiere il primo scatto a questo commutatore ed il motore del proiettore riceve alimentazione tramite resistenze. Alimentazione a tensione minore necessaria per far prendere giri gradualmente al motore che deve far muovere tutti i ruotismi del proiettore (una partenza brusca ed immediata provocherebbe danni al proiettore). Dopo pochi secondi il motore raggiunge una velocita’ inferiore a quella di marcia regolare ma sufficientemente elevata ed il proiettore funziona quasi regolarmente. A questo punto il Proiezionista fa compiere il secondo scatto al commutatore che esclude le resistenze ed il motore riceve alimentazione diretta. Il motore si porta a regime di giri definivo ed il proiettore e’ in funzione regolarmente. Quindi compie altre manovre atte ad iniziare la proiezione, ma esulano dall’argomento teleruttore. Per fermare il proiettore il Proiezionista fa compiere un ulteriore scatto al commutatore che torna nella posizione iniziale di spento ed il motore non riceve piu’ alimentazione, fermandosi.
E’ possibile automatizzzare questa sequenza mediante l’impiego di teleruttori ed altri pochi dispositivi, facendo in modo che il Proiezionista per avviare e fermare il proiettore abbia solo a pigiare due pulsanti: Marcia e Arresto. Ecco un modo:

Immagine

Vediamo come funziona:

Il trasformatore TR fornisce la tensione di sicurezza ad esempio a 24v, di conseguenza anche le bobine dei teleruttori saranno a 24v. RA sono le resistenze di avviamento del motore. MR e’ un modulo aggiuntivo e precisamente un ritardatore temporizzato di aggancio, azionato direttamente dal teleruttore TLR1.

Premendo il pulsante MARCIA si eccita TLR1 che chiude i contatti ed attiva il modulo MR che inzia il conteggio fino a raggiungere il tempo impostato: ad esempio 5 secondi. Fino allo scadere di tale tempo il suo contatto rimane aperto. In questa condizione il motore riceve alimentazione tramite le resistenze RA di avviamento e acquista velocita’ gradualmente. Entro 5 secondi e’ gia’ prossimo alla velocita’ di marcia ed il proiettore funziona quasi regolarmente. TLR2 non riceve ancora alimentazione e le resistenze rimangono inserite.

Trascorsi 5 secondi il modulo MR chiude il contatto e TLR2 viene eccitato, chiudendo i contatti. L’intervento di TLR2 effettua il by-pass delle resistenze che vengono disinserite dal circuito ed il motore riceve alimentazione diretta, girando alla velocita’ regolare di marcia ed il proiettore funziona regolarmente. Per fermare il proiettore e’ sufficiente premere il pulsante ARRESTO e TLR1 viene diseccitato, aprendo i contatti ed interrompendo alimentazione al motore. MR si ripristina aprendo il contatto che diseccita TLR2 che, tornando a riposo inserisce nuovamente le resistenze di avviamento. Il tutto e’ pronto per un nuovo ciclo.

NOTA : In questo schema non sono volutamente contemplati gli ulteriori consensi necessari per l’avviamento del proiettore, derivanti dai vari sensori presenti sul proiettore, lanterna, ecc.


ciao - alvaro
Alvaro
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Messaggioda Mauro » mer mar 01, 2006 8:30 am

Il teleruttore è presente anche nei raddrizzatori vero Alvaro?


Mauro
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Messaggioda Alvaro » mer mar 01, 2006 8:18 pm

In genere si, e' dentro al raddrizzatore stesso. Ci puo' stare che non sia dentro al raddrizzatore, ma comunque e' sulla sulla sua linea di alimentazione.

Dico in genere perche' non me sento di escludere la possibilita' che ci siano raddrizzatori vecchi su vecchi impianti in cui si manovra ancora tutto con interruttori manuali.

Se il raddrizzatore lo accendi mediante pulsantiera o viene acceso dal sistema automatico, stai sicuro che c'e'.

ciao - alvaro
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Re: IL TELERUTTORE

Messaggioda domy » sab gen 30, 2010 8:36 pm

grazie moltissimo per le utilissime ed eccellenti spiegazioni
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Re: IL TELERUTTORE

Messaggioda domy » sab gen 30, 2010 8:38 pm

eccellente spiegazione........grazie infiniteeeeeee..........................
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