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quadri

Quadri

Prerequisiti

  • Distribuzione AC in BT
  • fase, neutro, PE
  • interruttori automatici
  • sistema trifase e definizioni
  • carichi trifase con collegamento a stella e triangolo, presenza o meno neutro

Elenco prove

  • marcia arresto
  • teleinversione
  • timer (avviamento ritardato) con relè ausiliario

Tabella prove

Cosa c'è dentro

Le esercitazioni sugli impianti industriali si realizzano utilizzando dei quadri come quello in figura.

quadro per le esercitazioni

All'interno del quadro si realizzano i circuiti delle esercitazioni cablando correttamente altri dispositivi (teleruttori, relè, temporizzatori)1) poi si procede al collaudo collegando:

  • alimentazione trifase
  • motore asincrono trifase
  • pulsantiera di comando

Il quadro per le esercitazioni può essere rappresentato schematicamente così:

Quadro per le esercitazioni

Come si vede sono già installati alcuni componenti essenziali che non vanno mai smontati, cioè:

  • connettore a baionetta per l'alimentazione (in alto)
  • connettore a baionetta per il motore (in mezzo)
  • connettore per pulsantiera (verde, in alto)
  • morsettiera motore e alimentazione (a sinistra)
  • morsettiera comando (a destra)
  • interruttore rotativo generale con blocco porta 2)
  • trasformatore 380V/24V

All'interno del quadro troviamo anche:

  • le barre omega, sulle quali si innestano dispositivi e morsettiere
  • canaline per la posa dei cavi
  • messa a terra (PE collegato telaio del quadro)

Nello schema le sigle utilizzate per i conduttori e le morsettiere sono:

L1, L2, L33), N alimentazione dall'esterno all'interruttore generale
T1, T2, T3, N alimentazione lato interno
N neutro
U, V, W linea motore
COM, PALT, PM1, PM2 comune , arresto, marcia1 e marcia2 per la pulsantiera

Tensione dei circuiti ausiliari

Negli impianti industriali, insieme alla bassa tensione industriale (380/400V trifase) destinata ai circuiti di potenza è presente un secondo sistema di alimentazione, a tensione più bassa, per l'alimentazione dei circuiti ausiliari. I principali utilizzi sono:

  • circuiti di comando
  • segnalazione (lampade, suonerie)
  • consenso
  • apriporta

Un valore tipico per la tensione di alimentazione dei circuiti ausiliari è 24V AC4)(non pericolosa perché inferiore a 50V). Naturalmente i dispositivi da installare nel quadro (contattori, relè ausiliari, temporizzatori) vanno scelti tenendo conto di questo valore. I circuiti ausiliari possono essere realizzati con conduttori di piccola sezione (fino a 0,5 mm²).

Trasformatore

Per ottenere la tensione di 24V AC dalla tensione di rete (trifase o monofase) si usa un trasformatore con:

  • circuito primario (ingresso) a 400V (può essere presente una presa intermedia per la 230V)
  • circuito secondario (uscita) a 24V (può essere presente una presa intermedia per ottenere 12V + 12V)

Il trasformatore presente nel quadro ha una potenza apparente di 30VA sufficiente ad alimentare i vari dispositivi montati nei circuiti ausiliari.

Particolarità:

  • affidabile ed economico
  • funziona solo in AC
  • garantisce l'isolamento galvanico tra i circuiti di potenza e ausiliari
  • non spreca energia

Contattori

I contattori funzionano come i relé ma per tensioni/correnti/potenze elevate. Sono sempre NA (normalmente aperti, NO in inglese) e hanno bisogno di un circuito di autoritenuta per mantenere la bobina alimentata dopo la pressione del pulsante.

Relè

I relè industriali sono utilizzati nei circuiti ausiliari e svolgono le stesse funzioni dei contatti ausiliari dei contattori - autoritenuta, interblocchi, segnalazione e in generale le varie funzioni di comando - ma su un apparecchio separato.

Sono disponibili anche per installazione su zoccolo - che facilità l'installazione e la sostituzione - in due tipologie:

  • octal con 8 morsetti (2 per la bobina e 2 ausiliari con comune|NO|NC)
  • undecal con 11 morsetti (2 per la bobina e 3 ausiliari con comune|NO|NC)

Prendendo ad esempio il relè finder (modello 60.12.8.024.0040) in dotazione al nostro laboratorio, ed esaminando il suo fascicolo tecnico osserviamo che:

  • si tratta di un relè octal con 2 contatti di scambio (NA e NC con un morsetto in comune)
  • i contatti di scambio sono individuati dal morsetti 1-3-4 (a cui corrispondono le sigle 11-12-14) e 8-5-6 (sigle 21-22-24)
  • i due contatti si muovono insieme quando è alimentata la bobina tramite i morsetti 2-7 (sigle A1-A2)
  • la bobina è in AC a 24V
  • i contatti sono a 240V e sopportano 10A

La figura seguente mostra la piedinatura e lo schema interno del relè.

piedinatura e schema di un relè

Timer

Quando è necessario ritardare l'inserzione o la disinserzione di un carico si usa un temporizzatore o timer. Il suo funzionamento è simile a quello di un relè ma l'apertura (o chiusura) dei contatti non avviene appena si alimenta il timer ma solo dopo che è trascorso un tempo impostato. In commercio esistono diverse tipologie di temporizzatori:

  • elettronici o elettromeccanici
  • con ritardo alla eccitazione o alla diseccitazione
  • con o senza contatti istantanei (come quelli di un normale relè)
  • su zoccolo octal o undecal

Le caratteristiche del temporizzatore finder che utilizziamo in laboratorio (modello 88.12) sono riportate nel relativo fascicolo tecnico. Come si vede si tratta di un temporizzatore:

  • su zoccolo octal
  • con due contatti ritardati o uno ritardato e uno istantaneo (utilizzabile ad esempio per l'autoritenuta); il modo di funzionamento è impostabile con un selettore
  • tempo ritardo impostabile da 0,05s a 100 ore
  • contatti da 250V e 8A
  • quadro frontale con segnalazione (alimentazione e temporizzazione in corso) ghiera e selettori per la regolazione

La figura seguente mostra la piedinatura e i contatti, simile a quella di un relè.

morsetti e contatti del temporizzatore

La temporizzazione nella modalità AIb (un contatto ritardato e uno istantaneo) è invece illustrata da questa figura.

temporizzazione con un contatto ritardato e uno istantaneo

Schemi

Spesso negli schemi il circuito di comando e quello di potenza sono disegnati separatamente. Il circuito di potenza è rappresentato con uno schema ordinario, quello di comando e segnalazione con uno schema funzionale.

Si ricorda che negli schemi funzionali:

  • l'alimentazione è indicata da due linee orizzontali, una in alto (24V) e una in basso
  • i dispositivi si inseriscono in segmenti verticali tra le linee dell'alimentazione
  • l'ordine con cui si rappresentano i vari segmenti da sinistra a destra è: comando → ausiliari → segnalazione
  • le sigle identificative vanno poste a sinistra o sopra i simboli dei dispositivi

Nelle sigle dei dispositivi la prima lettera indica:

  • F protezione
  • H segnalazione
  • K relè/contattore
  • M motore
  • Q manovra
  • S comando

seguita da un numero che serve a distinguere dispositivi dello stesso tipo.

Negli schemi possono comparire altre sigle per facilitare il montaggio del circuito, ad esempio:

  • numeri progressivo o sigle dei morsetti dei componenti
  • numero o sigle che identificano i conduttori

Motore asincrono

Premessa: una breve introduzione al motore asincrono è disponibile negli appunti di quinta di elettronica.

I circuiti delle varie prove azionano motori asincroni trifase5). Questi motori sono i più utilizzati in campo industriale perché:

  • sono semplici ed economici
  • si collegano direttamente alla rete
  • vanno a velocità quasi costante

tuttavia presentano alcuni difetti:

  • assorbono correnti molto elevate allo spunto (cioè in partenza)
  • hanno prestazioni scadenti allo spunto (coppia bassa)
  • sono difficili da controllare (per regolare la velocità serve un inverter)

Nell'industria vengono utilizzati per le movimentazioni più semplici, dove non servono prestazioni elevate allo spunto o non è richiesto un controllo preciso della velocità.

L'alimentazione del motore trifase avviene con un cavo multipolare con i tre conduttori di fase e il PE (il neutro non serve perché è un carico equilibrato). I tre conduttori di fase sono collegati alla morsettiera del motore opportunamente predisposta in base alla tensione disponibile e alla tipologia del motore. Con dei ponti metallici è possibile collegare i sei morsetti (dei avvolgimenti del motore) a stella o a triangolo, come mostrato in figura.

morsettiera con collegamento a stella (Y) o a triangolo (Δ)

Il collegamento va scelto in base alle indicazioni presenti sulla targa (ad esempio se è previsto il collegamento a triangolo con una tensione concatenata di 400V sarà indicato Δ 400V) e rispettando le sigle sui morsetti. Per l'inversione di marcia occorre scambiare due fasi.

senso di marcia linea morsetti motore
orarioL1 L2 L3U V W
antiorarioL1 L3 L2U V W

La targa di un motore asincrono trifase riporta i dati principali del motore e le tensioni riferite ai due collegamenti a stella o triangolo.

targa di un MAT

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1)
generalmente i circuiti di potenza vanno in alto e quelli di comando in basso
2)
è un sezionatore di manovra; non è automatico e non è in grado di interrompe correnti di guasto
3)
a volte indicati con le lettere R, S, T
4)
si usa anche la 24V CC e sempre più raramente 48V AC e 110V AC
5)
detti anche motori a induzione
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quadri.txt · Ultima modifica: 2018/10/13 10:03 da admin