In quasi ogni quadro elettrico industriale c'è almeno un contattore: è il componente che apre e chiude i circuiti di potenza in risposta a un segnale di comando. Scegliere quello giusto significa conoscere carico, tensione, corrente e frequenza di manovra, oltre a sapere come installarlo e mantenerlo. In questa guida vediamo cosa sono i contattori, come funzionano, quali tipi esistono, come dimensionarli e dove si usano.
Cosa sono i contattori
Un contattore è un dispositivo elettromeccanico che commuta carichi elettrici di potenza, comandato a distanza da un circuito a bassa potenza. Si usa per avviare e fermare motori, alimentare pompe, impianti di illuminazione, resistenze di riscaldamento e altri utilizzatori che non possono essere comandati direttamente da un pulsante o da un'uscita del PLC.
La differenza principale rispetto al relè sta nella capacità di corrente: il contattore è progettato per commutare correnti elevate, con contatti di potenza dimensionati per spegnere l'arco elettrico e per sopportare un numero elevato di manovre. I relè, di norma, gestiscono correnti più basse e servono soprattutto per segnali, interfaccia e logica di comando. Per carichi intermedi esistono anche i relè di potenza.
I vantaggi principali nell'automazione industriale sono tre:
- sicurezza: il circuito di potenza è separato da quello di comando, e l'apertura dei contatti interrompe il carico anche a distanza;
- affidabilità: i contatti sono costruiti per un numero elevato di manovre, dichiarato nelle schede tecniche come durata elettrica e meccanica;
- durata: i contatti di potenza sono parti d'usura sostituibili o controllabili, e la manutenzione può essere pianificata.
Come funzionano i contattori
Un contattore è composto da tre elementi: una bobina, un nucleo magnetico (con parte fissa e parte mobile) e un insieme di contatti.
- Attivazione: quando la bobina riceve tensione, genera un campo magnetico che attira la parte mobile del nucleo. Il movimento chiude i contatti principali e fa commutare quelli ausiliari.
- Disattivazione: quando la tensione sulla bobina viene a mancare, il campo magnetico scompare e una molla riporta il nucleo mobile nella posizione di riposo. I contatti tornano allo stato iniziale.
I contatti si distinguono in due tipi: normalmente aperti (NA), che sono aperti a bobina diseccitata e si chiudono quando viene eccitata, e normalmente chiusi (NC), che fanno il contrario. I contatti di potenza sono normalmente aperti; i contatti ausiliari, spesso disponibili sia NA sia NC, servono per segnalazioni, autoritenute e interblocchi nel circuito di comando. Sono acquistabili anche separatamente nella categoria dei contatti ausiliari.
Tipi di contattori
I contattori si classificano in base a diversi criteri. Quelli che servono per un primo orientamento sono i seguenti.
Numero di poli
I poli sono i contatti di potenza. I modelli tripolari sono i più diffusi, perché comandano carichi trifase. Esistono versioni unipolari e bipolari per carichi monofase o in corrente continua, e tetrapolari quando va commutato anche il neutro.
Tensione di alimentazione della bobina
La bobina può essere in corrente alternata (CA) o in corrente continua (CC), con tensioni nominali diverse. Per esempio, un comando a 24 V CC è tipico dei quadri pilotati da PLC, mentre i comandi a 230 V CA si trovano in impianti più tradizionali. La tensione della bobina va scelta in base al circuito di comando, non a quello di potenza.
Corrente nominale
È la massima corrente che i contatti di potenza possono commutare. Va sempre letta insieme alla categoria di utilizzo e alla tensione, perché lo stesso contattore ha valori diversi a seconda del carico.
Potenza nominale
Indicata in kW o HP, è la potenza del motore che il contattore può comandare in una data categoria, a una data tensione. È un'indicazione comoda per la scelta, ma resta riferita alle condizioni dichiarate dal costruttore.
Tipo di applicazione
La norma IEC/EN 60947-4-1 definisce le categorie di utilizzo, che descrivono le prestazioni nominali in funzione del carico. Secondo la spiegazione di Lovato Electric, le più comuni in corrente alternata sono:
- AC-1: carichi non induttivi o poco induttivi, per esempio resistenze di riscaldamento;
- AC-3: motori a gabbia di scoiattolo, per avviamento e arresto a motore in marcia;
- AC-4: motori a gabbia di scoiattolo con avviamenti frequenti, frenatura in contromarcia e funzionamento a impulsi.
Un contattore con corrente nominale AC-3 di 9 A a 400 V, per esempio, può comandare motori con corrente nominale fino a 9 A a quella tensione. Gli stessi dati in AC-4 sono più bassi.
Nel catalogo ELEXONIK trovi la categoria dei contattori, quella più ampia dei contattori e contatti ausiliari e quella degli accessori per contattori. Per la protezione termica del motore sono disponibili i contattori di sovraccarico.
Come scegliere il contattore giusto
La scelta parte dall'applicazione. I parametri da considerare sono questi:
- tipo di carico e categoria di utilizzo: motore, resistenza, illuminazione o carico capacitivo;
- corrente nominale: quella del carico, con margine adeguato per correnti di spunto e sovraccarichi di breve durata;
- tensione di rete e tensione della bobina: CA o CC, valore nominale e tolleranza;
- numero di poli e contatti ausiliari: in funzione del circuito di potenza e di comando;
- frequenza di manovra: un motore avviato più volte all'ora richiede un dimensionamento diverso rispetto a uno che lavora in continuo;
- protezione a monte e a valle: fusibili o interruttori magnetotermici contro il corto circuito, relè termico o protezione motore contro il sovraccarico;
- condizioni ambientali: temperatura nel quadro, polvere, vibrazioni, altitudine.
Per dimensionare correttamente un contattore e non incorrere in sovraccarichi, è consigliabile partire dalla corrente nominale del motore indicata in targa e confrontarla con il valore AC-3 della scheda tecnica, verificando poi il coordinamento con le protezioni. Un sottodimensionamento accorcia la vita dei contatti e può portare a incollamento e surriscaldamento.
| Criterio | Cosa verificare | Dove si legge |
|---|---|---|
| Categoria di utilizzo | AC-1, AC-3, AC-4 (o categorie DC) coerenti con il carico | Scheda tecnica, targa |
| Corrente nominale | Valore alla tensione e nella categoria di utilizzo scelte | Scheda tecnica |
| Bobina | CA o CC, tensione e tolleranza, assorbimento | Scheda tecnica, etichetta bobina |
| Poli e ausiliari | Numero di poli di potenza, contatti NA/NC disponibili | Scheda tecnica |
| Protezioni | Coordinamento con fusibili, magnetotermici e protezione motore | Indicazioni del costruttore |
| Durata | Durata elettrica e meccanica in manovre | Scheda tecnica |
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Applicazioni tipiche dei contattori
Avviamento e controllo di motori elettrici
È l'applicazione più comune. Un contattore comanda l'avviamento diretto di un motore trifase, spesso insieme a un relè termico o a un salvamotore. Con due contattori interbloccati si realizza l'inversione di marcia, mentre con tre si ottiene l'avviamento stella-triangolo. Le soluzioni complete sono disponibili anche come starter motori, mentre i motori in corrente alternata e i dispositivi di protezione motori completano la catena di comando.
Comando di pompe e sistemi idraulici
Le pompe di circolazione, di sollevamento o di pressurizzazione sono avviate e fermate da contattori, spesso comandati da pressostati, galleggianti o dal PLC. Il vantaggio è il comando remoto di un carico di potenza, con possibilità di inserire protezioni contro la marcia a secco o i sovraccarichi.
Gestione di sistemi di illuminazione
Nei capannoni, nei parcheggi e negli impianti esterni un contattore permette di accendere e spegnere interi gruppi di lampade con un solo comando, per esempio da un crepuscolare o da un temporizzatore. Con carichi di illuminazione le correnti di inserzione possono essere elevate, quindi va verificato il valore dichiarato dal costruttore.
Controllo di carichi resistivi
Forni, riscaldatori e resistenze sono carichi tipicamente in categoria AC-1. Qui la corrente di spunto è bassa, ma le manovre possono essere molto frequenti: in questi casi vanno valutati sia il contattore elettromeccanico sia, per cicli molto rapidi, i relè a stato solido.
Installazione e manutenzione dei contattori
Collegamenti elettrici
I contattori hanno due circuiti distinti. I contatti di potenza si collegano tra rete e carico, di norma con morsetti contrassegnati 1/L1, 3/L2, 5/L3 in ingresso e 2/T1, 4/T2, 6/T3 in uscita. La bobina si collega ai morsetti A1 e A2 e al circuito di comando, in genere attraverso pulsanti, contatti ausiliari e uscite del PLC. I contatti ausiliari usano numerazioni come 13-14 (NA) e 21-22 (NC). Segui sempre lo schema e le coppie di serraggio indicati dal costruttore.
Montaggio
I contattori si montano di norma su guida DIN o a pannello con viti. Il montaggio su guida è il più rapido e semplifica le sostituzioni. Vanno rispettate le distanze minime e il posizionamento indicato dal costruttore, per consentire la dissipazione del calore e lo scarico dell'arco. Per i collegamenti ordinati in quadro possono servire le morsettiere per guida DIN.
Manutenzione
Prima di ogni intervento il circuito va messo fuori tensione, bloccato e verificato. Durante i controlli periodici conviene:
- pulire la polvere dal contattore e dal quadro, senza usare solventi aggressivi;
- controllare lo stato dei contatti: usura, annerimento o segni di surriscaldamento sono segnali di sostituzione;
- verificare il serraggio dei morsetti, perché un collegamento allentato scalda e danneggia la morsettiera;
- prestare attenzione a rumori anomali (ronzio) della bobina o a manovre incerte;
- sostituire le parti usurate, come i contatti, o l'intero contattore, secondo le istruzioni del costruttore.
Se un contattore è fuori produzione o difficile da reperire, la pagina sui ricambi e componenti industriali è il punto di partenza; per un componente da verificare è disponibile il servizio di riparazioni e assistenza tecnica.
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