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Bene iniziamo con la soluzione dell’esercizio!
1 Testo dell’esercizio
In un impianto elettrico viene utilizzato un relè elettromeccanico di tipo HF3FA, come indicato nel relativo datasheet del costruttore. Il relè ha il compito di comandare l’accensione e lo spegnimento di un carico elettrico di tipo resistivo collegato alla rete in corrente alternata.
Quando la bobina del relè viene alimentata, il contatto normalmente aperto si chiude e consente il passaggio di corrente verso il carico. In condizioni di funzionamento normale, sui contatti del relè sono presenti circa 230 V in corrente alternata e il carico assorbe una corrente di circa 8 A.
Il relè viene utilizzato in modo ciclico: il contatto si apre e si chiude all’incirca una volta ogni 10 secondi, in modo regolare e continuativo. Questa modalità di funzionamento resta invariata per circa un anno.
Dopo questo periodo l’impianto inizia a presentare anomalie. Quando la bobina del relè viene alimentata, si sente chiaramente lo scatto meccanico, ma il carico non viene sempre alimentato correttamente e il funzionamento risulta intermittente.
Utilizzando le curve caratteristiche del datasheet HF3FA, stabilire se il relè può essere considerato ancora funzionante oppure se il comportamento osservato è compatibile con un relè arrivato a fine vita.
2 Teoria necessaria per risolvere l’esercizio
Un relè elettromeccanico è formato da due parti concettualmente distinte: la bobina, che è il circuito di comando, e i contatti, che costituiscono il circuito di potenza. Quando la bobina viene alimentata, genera un campo magnetico che provoca il movimento meccanico dei contatti.
È importante comprendere che il funzionamento della bobina e quello dei contatti non coincidono necessariamente. Un relè può scattare regolarmente, producendo il classico rumore meccanico, ma avere contatti ormai deteriorati che non garantiscono più una buona conduzione elettrica.
Il datasheet del relè HF3FA fornisce informazioni fondamentali proprio per evitare valutazioni intuitive. In particolare, attraverso le curve caratteristiche, il costruttore indica:
- quali valori di tensione e corrente possono essere commutati senza danni immediati;
- per quante operazioni di apertura e chiusura i contatti sono garantiti;
- come varia la temperatura della bobina al variare della tensione applicata.
3 Consigli di problem solving ed errori comuni
Un errore tipico è pensare che un relè sia “a posto” solo perché lavora sotto la corrente nominale. In realtà, la corrente influisce direttamente sulla durata dei contatti, non solo sulla sicurezza istantanea.
Un altro errore molto frequente è associare il rumore di scatto al corretto funzionamento complessivo del relè. Lo scatto indica soltanto che la bobina è ancora attiva, ma non dice nulla sullo stato elettrico dei contatti.
Per risolvere correttamente l’esercizio è quindi necessario seguire un percorso logico: prima verificare se il relè è elettricamente adatto, poi valutare quante volte ha lavorato, infine confrontare questo dato con la vita utile indicata dal datasheet.
4 Soluzione svolta passo per passo
Si inizia analizzando la curva di massima potenza di commutazione. Questa curva mette in relazione la tensione ai contatti e la corrente commutata. Il punto di lavoro del relè, pari a 230 V AC e 8 A, ricade all’interno dell’area ammessa per la commutazione in corrente alternata del contatto normalmente aperto.
Questo significa che ogni singola manovra avviene in condizioni corrette dal punto di vista elettrico. Il relè non è sottoposto a sovratensione né a sovracorrente, quindi non è soggetto a danneggiamenti immediati.
Il passo successivo consiste nel valutare quante operazioni di commutazione ha realmente effettuato il relè nel periodo di funzionamento.
Il relè commuta una volta ogni 10 secondi, quindi il numero di manovre al minuto è:
\( \frac{60}{10}=6 \) manovre/minuto
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