Contattori — modulari e industriali

Come è fatto un contattore

Internamente ci sono quattro elementi: un elettromagnete (nucleo fisso + nucleo mobile + bobina) che genera la forza di attrazione, un set di contatti principali(2, 3 o 4 poli) che portano la corrente di carico, uno o più contatti ausiliari(NA normalmente aperti, NC normalmente chiusi) usati per autoritenuta, segnalazione e interblocco, e una camera spegniarco (magnetica o a lame) che estingue l'arco elettrico che si forma sui contatti principali quando si aprono sotto carico.

Quando la bobina è alimentata l'armatura viene attratta e chiude simultaneamente tutti i contatti principali + i contatti ausiliari NA (gli NC invece si aprono). Tolta l'alimentazione alla bobina, una molla di richiamo riporta i contatti nella posizione di riposo. Di qui la caratteristica sicurezza intrinseca: in caso di mancanza di tensione sulla bobina il carico si disinserisce automaticamente.

Le categorie d'uso — perché contano

La norma CEI EN 60947-4-1 definisce le categorie d'uso che stabiliscono le condizioni di prova a cui il contattore deve resistere per un certo numero di manovre. Due contattori possono avere la stessa corrente nominale ma comportarsi in modo completamente diverso: uno in AC3 dura milioni di cicli su un motore, un altro in AC1 basta per carichi resistivi. Sbagliare categoria d'uso è la causa principale di guasto precoce.

Modulari vs industriali — due mondi diversi

Sotto il nome "contattore" convivono due famiglie con prezzo, ingombro e aspettative molto diverse.

La bobina — tensione e tipo

La bobina è il punto debole del contattore: se è dimensionata male, surriscalda e si brucia. Va letta e scelta con attenzione.

• Tensione: le più comuni sono 24 V AC, 24 V DC, 48 V AC/DC, 110 V AC, 230 V AC, 400 V AC. Per comando da PLC si sceglie quasi sempre 24 V DC; per comando da pulsante di quadro da 230 V di rete la bobina è 230 V AC.
• AC vs DC: la bobina AC ha un anello di cortocircuito (spira di Frager) sul nucleo fisso che evita il ronzio a 100 Hz. La bobina DC non ronza ma ha consumi maggiori e tempi di apertura/chiusura più lenti.
• AC/DC elettroniche: nei contattori moderni (serie ABB AF, Schneider TeSys F) la bobina è a modulazione elettronica, accetta ampio range di tensione (es. 100–250 V AC/DC) e consuma 10× meno in ritenuta rispetto alle bobine tradizionali.
• Potenza assorbita: si distingue tra potenza di chiamata (inrush, 50–500 VA per pochi ms) e di ritenuta (4–20 VA costanti). Importante nel dimensionamento del trasformatore ausiliario e dei contatti di pilotaggio.

Contatti ausiliari — a cosa servono

I contatti ausiliari sono contatti a bassa portata (≤ 10 A) che si muovono in sincrono con i contatti principali. I loro usi tipici:

• Autoritenuta: un contatto NA del contattore in parallelo al pulsante di marcia mantiene il contattore eccitato anche dopo il rilascio del pulsante. È la logica base di ogni avviamento motore.
• Segnalazione: un contatto NA pilota una lampada spia "motore in marcia", un contatto NC un allarme "motore fermo".
• Interblocco: in una coppia di contattori per inversione di marcia, un contatto NC di K1 alimenta la bobina di K2 e viceversa, impedendo la chiusura contemporanea (che provocherebbe cortocircuito tra fasi).
• Sequenze / passi: contatore a passi stella-triangolo, salita/discesa ascensore, avvolgimenti trasformatori.

I contattori industriali accettano blocchi ausiliari aggiuntivi frontali o laterali (tipicamente 2NA+2NC, 4NA, 4NC) e blocchi ritardati (ritardo all'inserzione o alla diseccitazione).

Coordinamento con magnetotermico e salvamotore

Il contattore da solo non protegge il motore — manovra e basta. A monte deve essere coordinato con un dispositivo di protezione contro cortocircuiti e sovraccarichi, secondo le classi di coordinamento "1", "2" della IEC 60947-4-1.

Schema classico del motore trifase protetto: sezionatore + fusibili aM (o salvamotore MMS) a monte, contattore di manovra al centro, relè termico a valle per sovraccarichi, motore. I cataloghi di ABB, Schneider, Siemens, Lovato pubblicano tabelle di coordinamento per ogni combinazione sezionatore/salvamotore + contattore + relè termico: vanno consultate per garantire il tipo 2.

Durata meccanica ed elettrica

I cataloghi indicano due cifre distinte:

• Durata meccanica: numero di manovre a vuoto che i parti meccaniche (armatura, molla, camma) sopportano. Tipicamente 10⁷ – 30 × 10⁶ manovre per un modulare, fino a 10⁸ per un contattore industriale di alta gamma.
• Durata elettrica: numero di manovre sotto carico nella categoria d'uso dichiarata. Per un motore AC3 a corrente nominale è tipicamente 10⁶ manovre; scende a 10⁵ per AC4; sale a 3 × 10⁶ per AC1.

Per applicazioni ad alta frequenza di manovra (es. pompe a ciclo breve, 20 manovre/ora, 8 h/giorno = 60 000 manovre/anno) bisogna dimensionare con margine abbondante, oppure usare soluzioni contactless — relè statici (SSR) o avviatori soft-start.

Applicazioni tipiche

Alternative: relè statici e avviatori

I contattori elettromeccanici non sono l'unica soluzione per il comando di potenza. Le alternative che convivono nel quadro moderno:

• Relè statici (SSR / SCR): nessun contatto meccanico, durata virtualmente illimitata, tempi di commutazione < 10 ms, silenziosi. Costi 3–5× superiori a un contattore equivalente, richiedono dissipatore di calore e fusibile rapido (gR o aR) per la protezione. Tipici in forni, riscaldamento a resistenza con regolazione PWM.
• Soft-starter: avviatore elettronico che rampa la tensione all'avviamento del motore, riducendo lo spunto da 7 × In a 2–3 × In. Si mette in serie al contattore (che serve solo per bypass e sezionamento). Costo 5–10× contattore equivalente.
• Inverter (VFD): regola velocità e coppia modulando frequenza e tensione. A valle dell'inverter non serve un contattore di comando sul motore, ma a monte dell'inverter il sezionatore con fusibili è comunque obbligatorio.