Il relè termico di protezione è il dispositivo di protezione progettato per monitorare in permanenza l'intensità assorbita da un motore e attivare l'arresto del contattore non appena viene rilevato un sovraccarico lento. Il suo valore aggiunto risiede nella sensibilità alle sovracorrenti moderate ma durature e, a seconda dei modelli, alle perdite o agli squilibri di fase. È inserito nel circuito di potenza ma agisce unicamente sul circuito di comando del contattore per provocare l'arresto del motore.
Lo scatto si basa sul riscaldamento dei bimetalli per effetto Joule: la corrente assorbita dal motore attraversa elementi riscaldanti associati ai bimetalli del relè. Questi bimetalli si deformano progressivamente sotto l'effetto del calore, deformandosi tra loro grazie ai differenti coefficienti di dilatazione. L'impatto della temperatura ambiente sulla soglia di scatto è documentato dai produttori nei grafici tecnici: un relè esposto a 60 °C può abbassare la soglia di diverse percentuali rispetto al valore nominale a 20 °C.
Il relè termico di protezione trifase monitora simultaneamente le tre fasi del circuito di potenza, producendo un effetto differenziale termico tra le fasi per rilevare una perdita di fase anche se le altre due rimangono entro i parametri normali. Rispetto ai modelli monofase, i quali monitorano una sola fase, il protezione trifase è superiore perché può intercettare interferenze che causano guasti nell'alimentazione trifase.
La classe di scatto determina la curva di risposta in funzione della corrente di avviamento e della durata del sovraccarico. Classe 10A scatta tipicamente in 2-10 secondi per avviamenti rapidi a bassa inerzia (pompe centrifughe, compressori leggeri), mentre la Classe 20 scatta in 6-20 secondi ed è raccomandata per carichi ad alta inerzia (ventilatori industriali, mescolatori, frantumatori). Una classe troppo bassa genera scatti intempestivi, una classe troppo alta può permettere danni al motore.
Per una corretta protezione, l’impostazione dell’intensità si effettua tramite il potenziometro frontale, da posizionare sul valore di intensità nominale In indicato sulla targa del motore; In deve obbligatoriamente rientrare nel campo di regolazione Ir dell’apparecchio. Un esempio concreto: per un motore asincrono da 7,5 kW / 400 V con intensità nominale 15,2 A, il TeSys LRD21 (campo 12-18 A, classe 10A) è la scelta corretta, impostando 15,2 A. Un’impostazione troppo alta rende l’apparecchio insensibile ai sovraccarichi moderati.
Se la rete presenta cali di tensione, è necessario considerare il valore di tensione minimo per ricalcolare l’intensità massima assorbita dal motore. Gli scatti senza sovraccarico confermano di solito un’impostazione di intensità troppo bassa, una classe inadatta all’avviamento oppure un calo di tensione. Al contrario, un rifiuto di scattare sotto sovraccarico reale segnala impostazione troppo alta o bimetallo difettoso.
In un’architettura classica, l’apparecchio di protezione motore è associato a una protezione a monte (interruttore automatico o fusibile) che assicura l’interruzione dei cortocircuiti. Il relè di protezione motore è posizionato sistematicamente a valle del contattore, tra quest’ultimo e il motore, e viene installato direttamente sotto il contattore per aggancio nelle gamme compatibili. La compatibilità tra contattore e relè è fondamentale, soprattutto in caso di sostituzione su impianti esistenti.
Il principio di funzionamento del relè termico è basato sulla deformazione della piastra bimetallica: la corrente genera calore, la piastra si flette e, azionando il meccanismo di scatto, interrompe la bobina del contattore e quindi l’alimentazione al motore. Dopo raffreddamento, la piastra ritorna alla posizione originale. Alcuni modelli integrano anche una lega eutettica che fonde durante un sovraccarico per fornire ritardo nell’intervento. Tuttavia, la lega di fusione non prevede ripristino automatico e non consente compensazione della temperatura ambiente senza ulteriori funzioni.
La scelta di un relè di sovraccarico termico dipende da parametri quali corrente nominale del motore, classe di intervento, taglia del contattore, modalità di ripristino, requisiti di perdita di fase e contatti ausiliari. I produttori offrono gamme estese: TRP, RTL, RTT, TRN e RTI tra gli altri, con versioni monofase o trifase e con curve di intervento diverse. Il relativo schema di collegamento mostra che i contatti principali L1/T1, L2/T2, L3/T3 sono inseriti nel circuito di potenza, mentre i contatti ausiliari NO e NC gestiscono il circuito di controllo e la segnalazione.
Per una sostituzione su impianti esistenti, va verificato il riferimento del contattore installato prima di ordinare la ricambio. I test di funzionamento del relè includono la verifica della continuità dei contatti NC 95-96 e NO 97-98 a freddo e dopo lo scatto manuale, nonché il controllo dell’assenza di riscaldamento anomalo sui morsetti. Dopo uno scatto, è fondamentale identificare e trattare la causa prima di qualsiasi riarmo. Il riarmo manuale tramite Reset impone un intervento fisico sul quadro; il riarmo automatico è utile in installazioni difficilmente accessibili ma va usato con cautela per evitare riavvii su guasti non diagnosticati.
In contesti industriali, i relè termici convivono spesso con un dispositivo di protezione contro cortocircuiti e con contattori, formando una protezione motore affidabile contro sovraccarico e perdita di fase. Il modello di protezione deve tenere conto di condizioni operative quali cicli di avviamento frequenti, variazioni termiche ambientali e condizioni di carico. I sistemi moderni includono anche versioni elettroniche come TeSys LR9G, che offrono regolazioni più precise e minore sensibilità alle variazioni di temperatura ambiente.
Schema di principio: il relè termico di protezione è inserito tra il contattore e il motore nel circuito di potenza; sui circuiti, i morsetti di potenza sono contrassegnati 1L1, 3L2, 5L3 in entrata e 2T1, 4T2, 6T3 in uscita; i due contatti ausiliari costituiscono elementi chiave del circuito di comando e di segnalazione.
Tipi principali e requisiti di scelta
Relè termico bimetallico: il tipo più utilizzato, basato su una lamina bicomposta che si deforma al riscaldamento causato dalla corrente. È robusto, semplice e adatto a molte applicazioni industriali come pompe, compressori, trasportatori e macchine utensili. La scelta si basa su potenza del motore, corrente nominale In, classe di intervento e condizioni ambientali.
Relè termico magnetico o elettronico: offrono risposte diverse rispetto ai modelli bimetallici, con vantaggi quali maggiore velocità di intervento (nel caso magnetico) o regolazioni più precise e ripetibili (nel caso elettronico). Per cicli di avviamento frequenti o ambienti termici instabili, è consigliabile optare per relè elettronico.
Relè di protezione elettronico TeSys LR9G: sostituisce i bimetalli con dispositivi elettronici che offrono una regolazione di maggiore precisione e una migliore ripetibilità, con minore sensibilità alle variazioni di temperatura ambiente.
Secondo la norma IEC 60947-4-1, le curve di scatto e le classi di intervento definiscono la risposta del relè in funzione della corrente di avviamento e della durata. La scelta deve anche tenere conto della compatibilità tra contattore e relè, soprattutto in caso di sostituzioni su impianti esistenti, e della necessità di coordinare l’avviatore con protezione da cortocircuito a monte.
Schema di cablaggio tipico e controllo: il relè di protezione è montato sotto il contattore con collegamenti di potenza e contatti ausiliari per il controllo; prima di interventi sull’impianto, consultare lo schema di cablaggio della documentazione tecnica del produttore.
Test pratici di manutenzione prevedono la verifica della continuità dei contatti NC 95-96 e NO 97-98, controlli a freddo e a caldo, e il controllo di assenza di riscaldamento anomalo sui morsetti. Dopo uno scatto, occorre analizzare la causa e assicurarsi che il riarmo sia adeguato al contesto operativo.
Integrazione in sistemi complessi
Nei sistemi dove il motore è soggetto a elevati carichi di spunto o a lunghi tempi di avviamento, si può ricorrere all’uso di trasformatori di corrente abbinati al relè termico per estendere la gamma di protezione oltre la capacità di una singola unità. In ambienti con temperature particolarmente alte o grandi escursioni termiche, la compensazione della temperatura è importante per evitare scatti prematuri o ritardi non desiderati.
In ambito di installazione, è frequente utilizzare relè termici insieme a contattori e interruttori automatici per formare il circuito di protezione motore più elementare. I terminali di ingresso e uscita, i contatti principali e i contatti ausiliari definiscono la logica di protezione e segnalazione, con un controllo accurato delle condizioni di lavoro e della possibilità di riarmo dopo lo spegnimento.
Come funziona il RELÉ? - Elettromagnetico - Stato Solido - singolo polo doppio contatto
Conclusioni operative e raccomandazioni pratiche
Il relè termico è un componente indispensabile in qualsiasi sistema di protezione elettrica industriale. Correttamente dimensionato, regolato e testato regolarmente, garantisce la continuità del processo evitando fermate non pianificate e prolungando la vita delle apparecchiature. Per una protezione affidabile, bisogna abbinare il relè al carico utile (corrente a pieno carico In), scegliere la classe di intervento adeguata, definire la modalità di ripristino e coordinare la protezione da cortocircuito a monte. Parimenti, è essenziale adeguare la protezione in presenza di variazioni di temperatura ambiente e di condizioni operative mutevoli, evitando impostazioni troppo rigide o troppo aggressive che compromettano la protezione o la disponibilità dell’impianto.
LO SAPEVI? Integra un test di scatto manuale nei tuoi giri di manutenzione preventiva: è un controllo semplice che può prevenire arresti imprevisti. I relè termici di sovraccarico, se scelti e mantenuti correttamente, restano componenti chiave del sistema di protezione motore, offrendo protezione da sovraccarico prolungato, e in alcuni modelli anche protezione da perdita di fase, oltre a permettere un’ampia flessibilità di applicazione in molti contesti industriali.
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