RELAIS

RELAIS (vocabolo francese; sp. relevador o relais; ted. Relais; ingl. relay)

La parola, che indicava un tempo il cambio dei cavalli da posta, fu adottata nel linguaggio tecnico telegrafico per indicare apparecchi inseriti lungo le linee di trasmissione per rinforzare, mediante sorgenti locali di energia i segnali affievoliti dal lungo percorso. Oggi, il significato della parola, generalmente ristretto al campo dell'elettrotecnica, serve a indicare apparecchi (elettromagnetici, a induzione elettrica, a valvola termoionica, a cellula fotoelettrica) che, azionati dalla corrente elettrica, provvedono a commutare circuiti o a comandare organi di regolazione o di manovra. Gli analoghi apparecchi usati negli altri campi della tecnica ricevono più spesso denominazioni differenti (servomotori, valvole, ecc.).

I relais comprendono un circuito elettrico, nel quale agisce la corrente di eccitaziane, e un organo mobile, destinato a chiudere un altro circuito, ovvero a trasmettere il moto (direttamente, o a mezzo dì rinvii meccanici, idraulici, pneumatici) all'apparecchio da comandare. Spesso si dispongono in cascata più relais di potenza crescente: ogni relais chiude il circuito della corrente che deve azionare il successivo: si ottiene con questo dispositivo che correnti debolissime, agendo sul primo relais, provochino sforzi ingenti nell'ultimo della catena.

I relais elettromagnetici si distinguono in relais ad ancora mobile e relais a solenoide succhiante. Nei primi (fig. 1, a), un elettromagnete attrae, quando è percorso da corrente sufficientemente intensa, la sua ancora mobile A. Nei secondi (fig. 1, b), un nucleo mobile N di ferro viene attratto dal campo magnetico creato in seno a un avvolgimento solenoidale s quando questo è percorso da corrente.

I relais a induzione a bobina mobile comprendono, come gli analoghi galvanometri, una bobina, che, quando è percorsa da corrente continua, tende a disporsi trasversalmente al campo magnetico nel quale si trova immersa. Nei relais a induzione a disco (fig. 1, c), il disco di alluminio è sollecitato a ruotare da una coppia, creata dalle correnti alternate di eccitazione dell'elettromagnete, analogamente a quanto avviene negli strumenti di misura fondati sullo stesso principio. I relais a motore comprendono un ordinario motorino a corrente continua, a corrente alternata, a correnti polifasi, che viene messo in moto dalla corrente di comando.

Per quanto non vengano usualmente comprese nella denominazione di relais, si possono annoverare fra i più sensibili apparecchi della categoria la valvola termoionica (v. convertitore statico di corrente elettrica) e la cellula fotoelettrica (v. fotoelettricità). Esse sono governate rispettivamente dalla tensione di griglia e da raggi luminosi, e costituiscono spesso organi d'innesco per gli ordinarî relais, che vengono comandati dalle correnti da esse emesse.

Applicazioni dei relais. - Telecomunicazioni. - In telegrafia, le linee troppo lunghe per essere superate dai segnali senza eccessivo indebolimento si spezzano in tratti di conveniente lunghezza, accoppiati mediante combinazioni di relais. Schematicamente (fig.1, d), il segnale che giunge dalla linea L′ aziona un relais elettromagnetico, che provoca la chiusura sulla batteria locale del circuito della linea L″. La trasmissione nei due sensi è assicurata da coppie di relais costituenti i traslatori.

Nella telefonia automatica, la commutazione dei circuiti avviene a mezzo dei selettori, costituiti essenzialmente da relais elettromagnetici, che azionati mediante impulsi di corrente dall'apparecchio chiamante o dai dispositivi di centrale, provvedono a ogni impulso a far compiere un passo all'organo di commutazione.

Relais per comandi automatici e a distanza. - Si usano relais per centralizzare i comandi negl'impianti elettrici e industriali, ovvero per comandare senza sforzo meccanismi richiedenti potenze notevoli per la loro manovra. Sono usati a questo scopo relais elettromagnetici o relais a motore, che fanno spesso parte integrante degli apparecchi da comandare.

I relais permettono il funzionamento automatico degl'interruttori e dei regolatori: le stesse variazioni della grandezza sotto controllo provocano l'eccitazione dei relais che comandano l'interruttore o presiedono alla regolazione (v. interruttore; regolatore: Regolatori elettrici).

La fig. 2 mostra un interruttore di corrente, fornito di volantino per il comando manuale e di relais R per il comando automatico. La fig. 3 rappresenta il gruppo di comando di un interruttore, fornito anch'esso di volantino e di relais a motore.

Relais per la protezione degl'impianti elettrici. - I relais, che negl'impianti elettrici comandano automaticamente l'apertura degl'interruttori o la manovra dei regolatori di tensione, provvedono alla protezione dell'impianto e delle macchine dagli effetti dannosi delle sovracorrenti e delle sovratensioni. Per le origini di queste (corti circuiti nelle linee o nelle macchine, scariche atmosferiche, ecc.) e i guasti, che esse possono provocare per effetto termico o elettrodinamico, v. elettrica, energia.

I relais di protezione contro le sovracorrenti sono inseriti, nel circuito in cui circola la corrente da controllare, in serie come amperometri (relais ampermetrici: fig. 1, b). Per la protezione contro le variazioni anormali di tensione, i relativi relais vengono derivati come voltmetri fra i punti la cui differenza di potenziale si vuole controllare (relais voltmetrici: fig. 1, a). Analogamente, per evitare sovraccarichi nelle macchine, si adottano relais wattmetrici, di costituzione analoga ai contatori a induzione, e come questi inseriti nel circuito (fig. 1, e). Si hanno anche, più di rado, relais tachimetrici, frequenzimetrici, fasometrici, termometrici, ecc.

I relais possono, secondo la loro inserzione, funzionare quando la grandezza da controllare supera un certo limite (relais a massima), scende sotto un certo valore (relais a minima), o s'inverte di segno (relais direzionali). In fig.1, a è rappresentato un relais voltmetrico, a minima tensione; la fig.1, b mostra un relais ampermetrico, a massima corrente. In fig.1, f è illustrato un relais direzionale per corrente continua, che in funzionamento normale dell'impianto risulta diseccitato, perché le spirali volmetrica e ampermetrica sono avvolte in modo da produrre effetti elettromagnetici contrarî; il contatto si chiude quando, invertendosi la corrente, gli effetti elettromagnetici dei due avvolgimenti vengono a concordare. Un relais direzionale per corrente alternata (relais a ritorno di energia) può essere costituito dallo stesso relais wattmetrico illustrato in fig.1, e quando esso sia disposto per entrare in funzione solo quando la coppia elettromagnetica abbia un determinato segno.

Per la protezione delle macchine si adottano relais differenziali, i quali si eccitano quando si verifica una differenza fra le correnti che entrano e quelle che escono da un circuito (avvolgimenti di una macchina, di un trasformatore, ecc.), a causa di un guasto interno. In questi relais, la corrente di entrata e quella di uscita agiscono in senso inverso sull'organo mobile: la differenziazione può essere ottenuta per via meccanica (fig.1, g), magnetica (fig.1, h), o elettrica (fig.1, i). In quest'ultimo caso, il relais viene attraversato dalla differenza fra le correnti che percorrono i secondarî dei due trasformatori schematicamente indicati.

I relais di protezione degl'impianti possono essere, oltre che ad azione istantanea, come quelli descritti, ad azione differita. I relais ad azione differita a tempo indipendente entrano in azione dopo un intervallo fisso di tempo all'inizio della perturbazione che li ha stimolati: essi permettono il regolare funzionamento dell'impianto anche durante perturbazioni transitorie, che, per la brevità della loro durata, non possano giungere a produrre guasti. I relais ad azione differita a tempo dipendente provocano un effetto tanto più rapido, quanto più grave è la perturbazione verificatasi.