Tensione bobina relè: come scegliere quella giusta

Cosa fa fisicamente la bobina

La bobina è un avvolgimento di rame su un nucleo ferromagnetico. Quando le applichi la tensione nominale, scorre una corrente che genera un campo magnetico sufficiente a tirare l'ancora e chiudere (o aprire) i contatti. Tre cose contano:

• Tensione nominale (Un) — la tensione per cui la bobina è progettata.
• Campo di funzionamento — intervallo in cui la bobina lavora correttamente, tipicamente 0,8–1,1 × Un per le bobine in continua e 0,85–1,1 × Un per quelle in alternata.
• Tensione di tenuta (sealing) — la tensione minima sotto cui la bobina non riesce più a tenere chiusi i contatti già attivati. Sempre inferiore alla tensione di eccitazione (pickup).

Sotto la tensione di pickup la bobina non chiude. Sopra il limite massimo si scalda e in pochi secondi/minuti l'isolamento del rame cede.

Tensioni commerciali standardizzate

Le bobine commerciali rientrano in pochi valori normalizzati. Conoscerli a memoria evita ordini sbagliati.

Le bobine in continua hanno polarità in genere indifferente (salvo siano dotate di diodo di ricircolo, allora la polarità conta). Quelle in alternata non hanno polarità ma assorbono di più allo spunto (picco di spunto, in inglese inrush, 5–10 volte il valore a regime per qualche decina di ms).

Cosa succede se sbagli tensione

Tre scenari, tutti reali nelle installazioni.

Bobina 24 V alimentata a 230 V

La corrente schizza di 10 volte oltre il nominale. La potenza dissipata sul filo è proporzionale al quadrato della corrente: 100 volte il normale. Il rame raggiunge i 200 °C in qualche secondo, l'isolante si squaglia, fumo bianco, cortocircuito interno e — se non c'è protezione a monte — anche danno al cablaggio. In rete continua è ancora peggio perché non c'è impedenza induttiva a limitare. Tempo dal serraggio al guasto: 5–30 secondi tipici.

Bobina 230 V alimentata a 24 V

Niente succede al passaggio in batteria: il relè rimane diseccitato anche con i 24 V presenti, lo scambio non avviene, le utenze di emergenza restano spente. È il classico guasto silenzioso che salta fuori solo al primo blackout reale, sei mesi dopo il collaudo.

Bobina DC alimentata in AC

Una bobina puramente in continua non ha lo statore laminato e non ha l'anello in cortocircuito (shading ring) che le bobine AC usano per evitare il ronzio a 100 Hz. Se la alimenti in alternata, due cose succedono: assorbe corrente molto più alta del previsto (la sola resistenza ohmica limita, niente reattanza induttiva utile alla frequenza giusta) e ronza/vibra. In poche decine di secondi si surriscalda.

Bobina AC alimentata in DC

All'inverso: una bobina AC alimentata in continua vede solo la resistenza ohmica del rame (tipicamente molto bassa, decine di ohm), quindi la corrente diventa enorme. Una bobina AC 230 V che a regime in alternata assorbe ~10 mA (perché l'induttanza limita), alimentata a 230 Vdc assorbirebbe corrente da pochi ampere e fonderebbe in secondi.

Regola pratica: bobine AC e DC non sono mai intercambiabili anche a parità di tensione nominale.

Come leggere la targhetta

Il codice di catalogo dice tutto, basta saperlo decifrare. Tre esempi diffusi.

Finder — esempio 40.52.8.230.0000

• 40 = serie (relè industriale miniatura)
• 52 = configurazione contatti (2 scambi, 8 A)
• 8 = tensione bobina AC 50/60 Hz
• 230 = valore numerico (230 V)
• 0000 = opzioni (LED, varistore, ecc.)

La cifra che conta è la terza posizione: 7 = DC, 8 = AC. Quindi 40.52.7.024 è 24 Vdc, 40.52.8.024 è 24 Vac, stessa carcassa, bobine diverse.

Schneider Electric — esempio RXM4AB1BD (relè Zelio RXM)

• RXM4 = 4 scambi
• AB1 = morsetti viti
• B = LED + pulsante test
• D = tensione bobina; D = DC, F = AC. Il valore numerico chiarisce.

Su Schneider la lettera finale è il discriminante AC/DC e il valore tensione viene stampato in chiaro sull'etichetta laterale.

ABB — esempio CR-P024DC2

• CR-P = serie relè a pin (PLC interface)
• 024 = 24 V
• DC = continua (in alternata diventa AC)
• 2 = 2 scambi

ABB scrive in chiaro DC o AC nel codice, è la marca più leggibile da questo punto di vista.

Bobine universali multi-tensione

Sono relè il cui modulo bobina contiene un piccolo alimentatore switching o un raddrizzatore con regolazione, capace di accettare un intervallo molto largo di tensioni (tipicamente 12–240 V, AC o DC indifferentemente).

• Finder 38-series — modulo relè a innesto su zoccolo, profondità 6 mm, bobina dichiarata 12...240 V AC/DC.
• Schneider Zelio RSL1 multi-tensione — formato sottile (slim, 6,2 mm), bobina 24...240 V AC/DC.
• ABB CR-P "Universal" — disponibile in versione con bobina 24...240 V AC/DC, codice CR-P024...240VUC.
• Phoenix Contact PLC-Interface PLC-RSC — versione "UC" (Universal Coil) 24...240 V AC/DC.

Quando convengono

• magazzino: un solo codice copre 12, 24, 48, 110, 230 V → meno codici a magazzino, meno errori di prelievo
• ricambi su impianti di cui non sai la tensione di comando (impianti vecchi senza schema aggiornato)
• macchine vendute in più paesi (export con tensioni ausiliarie diverse)

Limiti

• costano il 30–80 % in più della versione a tensione fissa equivalente
• il modulo elettronico interno è meno robusto in ambienti molto disturbati (forti interferenze elettromagnetiche (EMI), transitori da fulminazione)
• corrente di mantenimento più alta in DC sotto i 24 V (lo switching ha una soglia di accensione minima)
• tempi di eccitazione leggermente più lunghi (5–15 ms vs 8–10 ms del classico AC)

Errori tipici nell'installazione

Cinque casi che capitano davvero, ordinati per frequenza.

1. Magazzino con bobine miste senza etichetta visibile. Si prende dallo scaffale "il relè modulare 1NA1NC" senza guardare la terza cifra del codice. Sul quadro arriva un 230 Vac dove serviva un 24 Vdc. Contromisura: scrivere la tensione bobina con pennarello indelebile sul fronte di ogni cassetto.
2. Scambio rete/batteria con bobina sbagliata. Sistema luci di emergenza con rete 230 Vac e batteria 24 Vdc. Il relè di scambio viene preso a bobina 230 V. Quando la rete cade, la batteria sale ma il relè non commuta perché 24 V non bastano a eccitare una bobina 230. Per la trattazione completa vedi la guida Luci di emergenza con relè di scambio.
3. Bobina DC con polarità invertita dove c'è il diodo di ricircolo. Versioni con diodo di ricircolo (antifreewheeling) integrato richiedono polarità rispettata: A1 = +, A2 = −. Invertendo non si rompe nulla nell'immediato, ma la bobina non eccita e il diodo conduce in diretta sull'alimentazione del PLC.
4. Bobina 24 Vac alimentata da 24 Vdc del PLC. Errore classico nei quadri ibridi dove convivono ausiliari 24 Vdc per il PLC e un trasformatore 230/24 Vac per qualche dispositivo storico. Si confondono i due circuiti. Risultato: la bobina assorbe troppa corrente e scalda.
5. Bobina universale alimentata sotto la soglia minima. Le bobine universali "12...240 V" hanno una soglia inferiore reale intorno ai 9–10 V. Con batteria scarica al 50 % si può andare sotto la tensione di pickup garantita.

Riferimenti normativi

• CEI 64-8 art. 560 "Servizi di sicurezza" — definisce i requisiti per l'alimentazione dei servizi di sicurezza (luci di emergenza, segnalazioni, sistemi antincendio), inclusa la commutazione automatica tra sorgente ordinaria e sorgente di sicurezza.
• CEI EN 60947-5-1 "Apparecchiature a bassa tensione — Parte 5-1: Apparecchi e elementi di manovra per circuiti di comando" — definisce le prove sulle bobine dei dispositivi industriali: campo di funzionamento, tensione di pickup e di rilascio, prove di tenuta.
• IEC 61810-1 "Electromechanical elementary relays — Part 1: General and safety requirements" — norma di prodotto per i relè elettromeccanici. Definisce categorie di carico, prove di isolamento, vita meccanica ed elettrica.