Qual è la funzione del relè di protezione di fase?

Cos'è un relè di protezione di fase?

A relè di protezione di fase è un piccolo ma importante dispositivo utilizzato negli impianti elettrici trifase. Controlla ogni fase dell'alimentazione. Quando qualcosa va storto, interrompe l'alimentazione per proteggere le apparecchiature collegate.

L'alimentazione trifase è il modo standard per far funzionare macchine pesanti nelle fabbriche e negli edifici di grandi dimensioni. Se una fase si interrompe, va fuori servizio o diventa irregolare, le cose brutte accadono rapidamente. I motori si surriscaldano. Le macchine vibrano troppo. L'attrezzatura può bruciarsi completamente. Un relè di protezione di fase rileva tempestivamente questi problemi e arresta il danno prima che diventi serio.

Cosa fa effettivamente un relè di protezione di fase?

Un relè di protezione di fase svolge diversi compiti chiave. Ognuno prende di mira un diverso tipo di problema di potere. Ecco una chiara suddivisione di ciascuna funzione.

1. Rilevamento di una fase mancante

A volte una delle tre fasi scompare. Ciò può accadere a causa di un fusibile bruciato o di un filo rotto. Quando un motore perde una fase, tenta comunque di funzionare con le altre due. Ciò pone un enorme stress su queste due fasi. Il motore può tirare fino al doppio del suo normale livello di corrente. L'avvolgimento all'interno del motore si riscalda molto velocemente. Il relè rileva immediatamente la fase mancante e spegne tutto prima che il motore si bruci.

2. Rilevamento di tensioni irregolari tra le fasi

Le tre fasi dovrebbero portare lo stesso livello di tensione. Ma a volte no. Anche un piccolo divario è importante. Un intervallo di tensione di appena il 2% tra le fasi può aumentare il divario di corrente fino al 6–10%. Quella corrente extra accumula calore all'interno del motore. Nel tempo, ciò riduce la vita dell'apparecchiatura. Il relè continua a controllare la tensione su tutte e tre le fasi. Fa scattare il sistema quando il divario diventa troppo grande.

3. Prendere l'ordine di fase sbagliato

I motori trifase girano in una direzione prestabilita. Questa direzione dipende dall'ordine delle tre fasi. Se qualcuno collega le fasi nell'ordine sbagliato, il motore gira al contrario. Sembra una cosa da poco, ma può distruggere pompe, ventilatori e ascensori in pochi secondi. Il relè controlla l'ordine delle fasi prima dell'avvio del motore. Blocca la partenza se l'ordine è sbagliato.

4. Osservazione dei livelli di tensione

Una tensione troppo bassa rende i motori deboli e lenti. Una tensione troppo elevata consuma più velocemente l'isolamento all'interno del motore. Far funzionare un motore ad appena il 10% al di sotto della sua tensione nominale può ridurne la potenza di trazione di circa il 19%. Il relè tiene d'occhio i livelli di tensione. Disconnette il carico quando la tensione scende troppo al di sopra o al di sotto dell'intervallo di sicurezza.

5. Controllo della frequenza

Si suppone che le reti elettriche funzionino a una frequenza fissa: 50 Hz o 60 Hz a seconda del paese. I generatori e le reti deboli a volte si allontanano da questo obiettivo. Quando la frequenza cambia troppo, i motori funzionano alla velocità sbagliata. Alcuni relè possono tracciare la frequenza. Interrompono l'alimentazione se la frequenza esce dall'intervallo di sicurezza.

Tipi di relè di protezione di fase

Esistono diversi tipi di relè di protezione di fase. Ogni tipo è costruito per un diverso livello di protezione. La tabella seguente mostra i principali tipi e dove vengono utilizzati.

Come funziona un relè di protezione di fase: passo dopo passo

Il relè segue un processo chiaro ogni volta che rileva un problema. Ecco come funziona dall'inizio alla fine.

1. Lettura delle fasi: Il relè legge in ogni momento la tensione su tutte e tre le fasi attraverso i suoi cavi di ingresso.
2. Controllo dei dati: Il suo circuito interno o chip esamina la dimensione della tensione, l'ordine delle fasi, il bilanciamento e la frequenza.
3. Confronto con i limiti di sicurezza: Il relè controlla se le letture rientrano nell'intervallo di sicurezza impostato.
4. Individuazione del guasto: Se una qualsiasi lettura non rientra nell'intervallo di sicurezza, il relè la contrassegna come guasto.
5. Aspettando un attimo (facoltativo): Molti relè aspettano poco tempo prima di agire. Ciò impedisce i falsi allarmi causati da brevi segnali di alimentazione.
6. Agire: Il relè apre o chiude il suo contatto di uscita. Questo indica a un contattore o un interruttore automatico di interrompere l'alimentazione.
7. Mostrare l'errore: Una luce o un display sul relè mostra cosa è andato storto in modo che l'operatore sappia cosa riparare.

Cosa controllare prima di acquistare un relè di protezione di fase

Scegliere il relè giusto è importante. La scelta sbagliata può lasciare le apparecchiature non protette o causare falsi arresti. Ecco le cose fondamentali da controllare.

• Tensione di alimentazione: Il relè deve corrispondere alla tensione del sistema, ad esempio 380 V, 400 V o 480 V.
• Frequenza: Controlla se la tua rete funziona a 50 Hz o 60 Hz e assicurati che il relè lo supporti.
• Funzionalità di protezione: Decidi da quali guasti devi proteggerti: perdita di fase, ordine errato, tensione irregolare o tutti quanti.
• Limiti regolabili: Un relè con punti di intervento regolabili offre un maggiore controllo sulla sensibilità della protezione.
• Quanto velocemente reagisce: Alcune apparecchiature necessitano che il relè agisca in meno di 200 millisecondi. Altri possono aspettare un po’ più a lungo per evitare falsi viaggi.
• Portata del contatto di uscita: L'uscita del relè deve essere sufficientemente potente da controllare il contattore o l'interruttore a cui si collega.
• Stile di montaggio: La maggior parte dei relè si aggancia ad una guida DIN standard all'interno di una scatola del pannello. Controlla che le dimensioni siano adatte al tuo spazio.
• Standard di sicurezza: Cerca relè che soddisfino lo standard IEC 60255 o uno standard simile. Ciò conferma prestazioni affidabili.

Dove vengono utilizzati i relè di protezione di fase

I relè di protezione di fase sono presenti in molti settori. Sono particolarmente importanti laddove un guasto improvviso della macchina sarebbe pericoloso o molto costoso.

Motori di fabbrica

La maggior parte delle fabbriche utilizza motori trifase per far funzionare le proprie macchine. I guasti ai motori causano un’ampia percentuale di arresti imprevisti delle fabbriche. I guasti di fase sono uno dei principali motivi per cui i motori si guastano. I relè di protezione di fase sono montati nei quadri di controllo del motore per proteggere ciascun motore uno per uno.

Sistemi di condizionamento e raffreddamento

I compressori negli impianti di condizionamento e raffreddamento sono molto sensibili ai problemi di fase. Un ordine di fase errato in un compressore scroll può romperlo in pochi secondi. Per questo motivo i relè di protezione di fase sono una parte standard di questi sistemi.

Stazioni di pompaggio dell'acqua

Le pompe dell'acqua devono girare nella giusta direzione. Un ordine di fase invertito fa sì che la pompa spinga l'acqua nella direzione sbagliata. Questo può drenare velocemente un sistema idrico. I relè di protezione di fase impediscono l'avvio della pompa se l'ordine delle fasi è errato.

Ascensori e macchine di sollevamento

Un motore invertito in un ascensore rappresenta un serio rischio per la sicurezza. Molti paesi richiedono per legge la protezione della sequenza di fase per tutti gli impianti di ascensori. Il relè assicura che il motore funzioni sempre nella direzione corretta.

Generatori e sistemi di energia solare

I generatori di backup e i sistemi solari che alimentano energia trifase possono talvolta produrre un output instabile. I relè di protezione di fase controllano la qualità dell'alimentazione. Proteggono le apparecchiature collegate a questi sistemi da cattive condizioni di alimentazione.

Come installare correttamente un relè di protezione di fase

Anche il miglior relè non aiuta se collegato in modo errato. Seguire questi passaggi fondamentali per una corretta installazione.

• Collegare i fili di ingresso fase del relè direttamente alle tre linee di alimentazione (L1, L2, L3) prima dell'interruttore del carico.
• Cablare l'uscita normalmente chiusa del relè in serie con la bobina del contattore. In questo modo un guasto interromperà automaticamente l'alimentazione al contattore.
• Assicurati che la tensione nominale del relè corrisponda alla tensione di alimentazione. Una mancata corrispondenza causerà letture errate o danni al relè.
• Collegare l'uscita allarme ad una spia o ad un pannello di controllo. Ciò consente agli operatori di sapere che c'è qualcosa che non va senza spegnere sempre l'intero sistema.
• Controllare l'ordine delle fasi con uno strumento di rotazione delle fasi durante la prima configurazione. Fatelo prima di accendere l'apparecchiatura collegata.
• Montare il relè su una guida DIN all'interno di una scatola a pannello chiusa adatta alle condizioni dello spazio.

Perché vale la pena utilizzare un relè di protezione di fase

I relè di protezione di fase non sono costosi. Ma la risoluzione dei problemi che prevengono può costare molto denaro. Ecco un rapido sguardo ai principali vantaggi.

Domande frequenti

Q1: Qual è il compito principale di un relè di protezione di fase?

Il suo compito principale è monitorare costantemente l'alimentazione trifase. Interrompe l'alimentazione quando rileva un problema, ad esempio una fase mancante, un ordine delle fasi errato o una tensione non uniforme. Ciò protegge i motori e le altre apparecchiature collegate da eventuali danni.

Q2: Cosa succede a un motore se non è presente un relè di protezione di fase?

Senza relè, il motore continua a funzionare anche in caso di problemi di alimentazione. Assorbe troppa corrente. Fa troppo caldo. Il cablaggio interno si rompe. In molti casi il motore si brucia completamente entro pochi minuti dall'inizio del guasto.

Q3: Un relè di protezione di fase può sostituire un relè di sovraccarico termico?

No. Questi due relè fanno cose diverse. Un relè di sovraccarico termico protegge il motore da un'eccessiva corrente causata da un carico pesante o da un albero in stallo. Un relè di protezione di fase controlla la qualità dell'alimentazione. Una configurazione di protezione completa richiede che entrambi i relè funzionino insieme.

Q4: In che modo il relè misura lo squilibrio di tensione?

Il relè legge la tensione su ciascuna delle tre fasi. Quindi trova la media delle tre letture. Controlla la distanza di ciascuna fase da quella media. Se una fase è troppo lontana, il relè lo rileva come uno squilibrio e fa scattare il sistema. La maggior parte dei relè scatta quando il divario supera un determinato livello, solitamente tra il 3% e l'8%.

Q5: È possibile utilizzare un relè di protezione di fase su un sistema monofase?

No. Un relè di protezione di fase necessita che tutte e tre le fasi funzionino correttamente. È costruito solo per sistemi trifase. Se hai bisogno di protezione per un sistema monofase, dovresti utilizzare un tipo diverso di relè, ad esempio un relè di monitoraggio della tensione.

D6: Quanto velocemente reagisce un relè di protezione di fase a un guasto?

Dipende dal tipo di guasto e dal modello di relè. Per una fase completamente mancante, all'interno agiscono molti relè Da 0,1 a 0,5 secondi . In caso di squilibrio di tensione o guasti di sovra/sottotensione, il relè spesso attende prima un breve periodo, solitamente tra 0,1 e 10 secondi. Questa breve attesa aiuta a evitare falsi spegnimenti causati da brevi interruzioni di corrente.