Contattori, cosa sono e come funzionano

Un contattore è un dispositivo elettrico ampiamente utilizzato per l'accensione e lo spegnimento dei circuiti. Rappresenta dunque una sottocategoria degli interruttori elettromagnetici noti come relè.

Un relè è un dispositivo di commutazione azionato elettricamente che utilizza una bobina elettromagnetica per aprire e chiudere una serie di contatti. Questa azione provoca l'accensione o lo spegnimento di un circuito (chiusura o apertura del circuito). Un contattore è un tipo specifico di relè, sebbene vi siano alcune differenze importanti tra le due tipologie di dispositivi.

I contattori sono progettati principalmente per l'uso in applicazioni in cui è necessario commutare una grande quantità di corrente. Una definizione concisa di contattore elettrico potrebbe essere la seguente:

un contattore è un dispositivo di commutazione controllato elettricamente, progettato per aprire e chiudere ripetutamente un circuito. I contattori sono solitamente utilizzati per applicazioni con maggiore portata di corrente rispetto ai relè standard, che svolgono un lavoro di commutazione a bassa corrente.

I contattori elettrici vengono utilizzati in un'ampia gamma di situazioni in cui è necessario commutare ripetutamente l'alimentazione su un circuito. Come i relè, sono progettati e costruiti per svolgere questo compito per molte migliaia di cicli. I contattori sono scelti principalmente per applicazioni di potenza superiore rispetto ai relè. Ciò è dovuto alla loro capacità di consentire a basse tensioni e correnti di attivare e disattivare o spegnere e riaccendere un circuito di tensione/corrente molto più elevate.

In genere, i contattori vengono utilizzati in situazioni in cui i carichi di alimentazione devono essere attivati e disattivati frequentemente o rapidamente. Tuttavia, possono anche essere configurati per accendere un circuito quando attivato (contatti normalmente aperti o NA) o per interrompere l'alimentazione a un circuito quando attivato (contatti normalmente chiusi o NC).

Le due applicazioni classiche per un contattore sono per avviamento di motori elettrici (come quelli che utilizzano connettori e contatti ausiliari per l'uso nei veicoli elettrici) e nei sistemi di controllo dell'illuminazione ad alta potenza.

Quando un contattore viene utilizzato per l'avviamento di un motore elettrico, di solito fornisce anche una serie di altre funzioni di sicurezza, come interruzione dell'alimentazione, protezione da cortocircuito, protezione da sovraccarico e protezione da sottotensione.

I contattori utilizzati per controllare gli impianti di illuminazione ad alta potenza sono spesso disposti in una configurazione stabile, per ridurre il consumo energetico complessivo. Questa disposizione prevede due bobine elettromagnetiche che lavorano in tandem. Una bobina chiuderà i contatti del circuito quando viene eccitata brevemente e li manterrà chiusi magneticamente. La seconda bobina li riaprirà una volta alimentata. Questo tipo di configurazione è particolarmente comune per l'automazione di installazioni di illuminazione commerciali, industriali e per uffici su larga scala. Il principio è come il funzionamento di un relè stabile, sebbene quest'ultimo sia più spesso utilizzato in circuiti più piccoli con carichi ridotti.

Poiché i contattori sono destinati specificamente a questo tipo di applicazioni ad alta tensione/corrente, tendono a essere fisicamente più grandi e più robusti dei dispositivi di commutazione a relè standard. Tuttavia, molti contattori elettrici sono ancora progettati per poter essere trasportati e montati facilmente e sono generalmente considerati molto adatti per l'uso sul campo.

Per capire meglio come funziona un contattore, è utile conoscere i tre componenti principali che compongono qualsiasi contattore elettrico una volta assemblato. In genere, si tratta di bobina, contatti e corpo del dispositivo.

• La bobina, o elettromagnete, è il componente più importante di un contattore. A seconda di come è impostato il dispositivo, esegue un'azione specifica sui contatti di potenza (aprendoli o chiudendoli) quando viene alimentata
• I contatti sono i componenti del dispositivo che trasportano l'energia attraverso il circuito che viene commutato. Esistono varie tipologie di contatti all'interno di un contattore, compresi i contatti di potenza e quelli a molla. Ogni tipo svolge una funzione specifica nel trasferimento di corrente e tensione
• Il corpo del contattore è un'altra parte importante del dispositivo. Si tratta dell'alloggiamento che, circondando la bobina e i contatti, aiuta a isolare i componenti chiave del contattore. La custodia protegge gli utenti dal contatto accidentale con le parti conduttive dell'interruttore, oltre a offrire una solida protezione contro rischi tra cui surriscaldamento, esplosione e rischi ambientali, come ingresso di sporco e umidità.

Il principio di funzionamento di un contattore elettrico è semplice. Quando la bobina elettromagnetica viene attraversata da una corrente, si crea un campo magnetico. Ciò fa sì che l'indotto all'interno del contattore si muova in un certo modo rispetto ai contatti elettrici.

A seconda di come è stato progettato il dispositivo specifico e del ruolo a cui è destinato, generalmente esso aprirà o chiuderà i contatti.

• Se il contattore è progettato come normalmente aperto (NA), l'eccitazione della bobina spinge insieme i contatti, stabilisce il circuito e consente all'energia di fluire nei terminali. Quando la bobina è diseccitata, i contatti sono aperti e il circuito è spento. La maggior parte dei contattori è progettata in questo modo
• Un contattore normalmente chiuso (NC) funziona nel modo opposto. Il circuito è completo (contatti chiusi) mentre il contattore viene diseccitato ma interrotto (contatti aperti) ogni volta che viene fornita corrente all'elettromagnete. Questa è una configurazione meno comune per i contattori, sebbene sia una configurazione alternativa relativamente comune per i relè standard

I contattori possono eseguire rapidamente questo compito di commutazione su molte migliaia (o addirittura milioni) di cicli durante la loro intera vita lavorativa.

Come si collega un contattore

Un esempio comune di schema elettrico di un contattore potrebbe essere il seguente. Questo diagramma esemplificativo si riferisce a un contattore a tre poli con un contatto di base NA.

Abbiamo già detto che i contattori vengono utilizzati per applicazioni di potenza superiore rispetto ai relè, ma comprendere tutte le differenze tecniche tra questi due tipi di dispositivi è leggermente più complesso.

Ecco un elenco più completo delle differenze:

• Capacità di carico.

   I contattori sono progettati e costruiti per gestire applicazioni di commutazione di potenza molto più elevate rispetto ai relè. In genere, i relè sono indicati per l'uso con carichi di circa 5 A - 15 A e sono spesso classificati per 10 A o meno

• Standard di contatto.

   I contattori sono quasi sempre impostati in una configurazione normalmente aperta (NA). Ciò significa che il circuito viene stabilito solo mentre l'elettromagnete nel contattore riceve corrente. I relè hanno spesso contatti NA e NC

• Protezioni e caratteristiche di sicurezza.

   In genere, i contattori offrono una gamma molto più ampia di interruzioni e protezioni di sicurezza e ciò è legato al fatto che siano progettati per applicazioni di potenza più elevata. In effetti, un tipo specifico di interruttore noto come relè di sovraccarico per contattori è specificamente progettato per prevenire il surriscaldamento di macchinari e circuiti di alimentazione

In altri ambiti, esempi comuni di caratteristiche di sicurezza del contattore standard includono:

• Contatti a molla, per interrompere un circuito elettrico se il contattore è spento
• Protezione da sovraccarico che entra in azione se il circuito riceve un picco di corrente per un periodo definito
• Soppressione magnetica dell'arco che costringe gli archi di corrente a percorrere una distanza maggiore di quella che può essere sostenuta dall'energia che trasportano

Poiché i contattori sono destinati ad applicazioni gravose e di potenza superiore, tendono a essere fisicamente più grandi e più pesanti dei relè e la loro velocità di commutazione è notevolmente più lenta. Nella maggior parte dei casi sono anche più costosi dei relè e consumano più energia a causa delle loro bobine elettromagnetiche più grandi.

È possibile acquistare online numerosi tipi di contattori, compresi quelli monofase e trifase.

La scelta del miglior contattore elettrico per una determinata applicazione comporta un'attenta valutazione di varie metriche, caratteristiche e specifiche importanti. I requisiti di carico e le potenze nominali (tensione e corrente) sono alcuni degli aspetti più importanti da valutare.

Tipi di contattori

Contattore magnetico

Un contattore magnetico funziona interamente tramite elettromagnetismo e quindi non necessita di alcun intervento diretto. Per questo è uno dei modelli più efficienti e affidabili: la commutazione elettromagnetica richiede infatti solo una piccola quantità di energia. Consente inoltre il completo funzionamento a distanza del contattore. Oggi quasi tutti i contattori elettrici funzionano in questo modo.

Valori nominali degli interruttori e della bobina (tensione e corrente di contatto)

I valori nominali dei contatti di potenza sono generalmente indicati come due misure separate: tensione di commutazione massima e corrente di commutazione massima. I limiti superiori di tensione e corrente che un progetto, una marca o un modello di interruttore può gestire devono sempre essere valutati direttamente in termini di requisiti per il circuito o il motore in cui viene utilizzato l'interruttore.

Sebbene un prodotto possa essere descritto come contattore da 230 V, 240 V o 1000 V cc, le specifiche più dettagliate del produttore di solito fanno riferimento alla tensione massima della bobina, alla corrente nominale di contatto, alla tensione di contatto e alla potenza complessiva di un dispositivo. Vengono anche riportati il numero di contatti ausiliari, il tipo di terminale, la configurazione dello stato normale e le temperature di esercizio minime e massime. I contattori generano più calore dei relè: ciò va tenuto in considerazione nella scelta del dispositivo più adatto all'installazione.

Diversi valori nominali elettrici per i contattori vengono spesso indicati come resistivi o induttivi, a seconda dell'uso previsto del modulo. I valori nominali resistivi sono più comuni per i contattori utilizzati con elementi riscaldanti o installazioni di controllo dell'illuminazione, mentre i valori nominali di carico induttivo tendono a essere più comuni per motori, trasformatori e solenoidi.

Va anche ricordato che la tensione della bobina del contattore (tensione del circuito di controllo) non deve necessariamente essere la stessa della tensione di carico in fase di inserimento e disinserimento. Ad esempio, la tensione della bobina potrebbe essere di 24 Vcc, ma la tensione del motore collegato potrebbe essere di 400 Vca. Qui di seguito alcune tensioni tipiche della bobina: 12, 24, 48, 110, 230 e 400 V.

Marche di contattori

Molti marchi leader sono rinomati per la produzione di contattori elettrici affidabili e di alta qualità. Tra i fornitori più ricercati con cui collaboriamo per fornire la nostra vasta gamma di interruttori e accessori per contattori vi sono ABB, Allen Bradley, Eaton, Lovato, Schneider Electric, Siemens, TE Connectivity e WEG.

Schneider Electric

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Siemens

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ABB

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Qual è il motivo più comune di guasto dei contattori?

Esistono diversi motivi per cui un contattore elettrico potrebbe subire un guasto che renda necessaria una riparazione o sostituzione. Il più comune è la saldatura dei contatti o l'incollaggio dei contatti: i contatti del dispositivo si bloccano o si fondono e rimangono così fissi in una posizione.

In genere, le cause sono correnti di spunto eccessive, tensioni di controllo instabili, tempi di transizione troppo bassi tra correnti di picco elevate o semplicemente la normale usura. Quest'ultima solitamente comporta una graduale combustione delle leghe che rivestono i terminali di contatto, provocando la saldatura del rame esposto sottostante.

Un altro motivo di guasto dei contattori, seppure meno frequente, è la bruciatura della bobina, il più delle volte causata da una tensione eccessiva (o insufficiente) alle due estremità della bobina stessa. Anche l'ingresso di sporco, polvere o umidità nel traferro attorno alla bobina può contribuire a questo tipo di guasto.

Cosa significano A1 e A2 su un contattore?

A1 e A2 su un contattore si riferiscono solitamente alle estremità del gruppo bobina elettromagnetica. La maggior parte dei produttori di contattori utilizza A1 e A2 per indicare i due terminali che collegano l'alimentazione elettrica alla bobina magnetica del contattore.

Cosa significano 13 e 14 su un contattore?

Sui contattori, anche 13 e 14 sono denominazioni date dal produttore, utilizzate per etichettare i terminali sui contatti normalmente aperti del dispositivo.

Quanto assorbe bobina contattore?

L'assorbimento della bobina dipende dal tipo di contattore: ad esempio una bobina da 5 V può assorbire fino a 100 mA mentre una bobina da 12 V può assorbire fino a 40 mA. Nelle specifiche tecniche del costruttore sono riportati tutti i valori.

A cosa serve contatto ausiliario?

I contatti ausiliari sono componenti secondari di commutazione che lavorano in sinergia con i contattori, essendo essi stessi collegati al sistema primario di commutazione.

Ecco perché si usano i contatti ausiliari: sono caratterizzati da una corrente nominale inferiore rispetto quella dei contatti di potenza standard e quindi servono a diseccitare i contattori.

Come si collega un contatore monofase?

I primo luogo i fili di fase vanno connessi ai terminali numero 1 e 2, il neutro viene invece collegato ai 3 e 4.