I relè per auto agiscono fondamentalmente come interruttori elettromagnetici che permettono a segnali di bassa potenza di gestire in sicurezza compiti elettrici impegnativi. Immagina quando qualcuno accende i fari o avvia la pompa del carburante: normalmente un segnale di soli 5-12 volt viene inviato alla bobina di rame all'interno del relè. Questo genera un campo magnetico che muove parti all'interno del relè. La parte mobile (chiamata armatura) connette o disconnette i contatti interni, completando o interrompendo il circuito che necessita di intervento. L'intelligenza di tutto il sistema sta nel fatto che permette a quei piccoli pulsanti sui cruscotti di controllare componenti molto grandi senza dover gestire direttamente tutta quella pericolosa elettricità. La maggior parte dei meccanici ti dirà che questa configurazione da decenni sta salvando le auto da incendi elettrici.
Quattro componenti chiave lavorano insieme per abilitare un'interruzione affidabile:
| Componente | Funzione |
|---|---|
| Bobina | Genera un campo magnetico quando alimentato |
| Armature | Si muove per collegare o separare i contatti |
| Contatti | Conduce corrente quando chiuso (normalmente aperto) |
| Terminali | Si connette al circuito di controllo ed al circuito di carico |
La bobina (terminali 85/86) e il set di contatti (terminali 30/87) sono elettricamente isolati, garantendo che carichi ad alta corrente non interferiscano con sistemi di controllo sensibili.
La funzione di isolamento protegge in realtà componenti elettronici importanti, tra cui le unità di controllo del motore (ECU) e i moduli di controllo del powertrain (PCM), da pericolosi picchi di tensione e da quei fastidiosi effetti di induzione che sappiamo tutti possono causare danni seri. Quando si tratta di gestire carichi di circa 40 ampere utilizzando meno di 1 ampere per le funzioni di controllo, questi relè svolgono contemporaneamente diverse operazioni molto bene. Evitano che gli interruttori producano archi elettrici quando vengono spenti improvvisamente, risparmiando denaro sui ricambi nel lungo termine. Inoltre, semplificano notevolmente l'impianto elettrico, dal momento che sono necessarie meno connessioni in tutto il sistema, il che significa anche una maggiore affidabilità complessiva. Pensiamo ad esempio ai veicoli moderni con sistemi controllati dal computer, come gli iniettori di carburante o i fari intelligenti. I relè fungono da ponte essenziale tra i delicati circuiti a bassa tensione presenti nei computer e le componenti resistenti che richiedono molta potenza per funzionare correttamente. Senza di essi, le nostre auto non funzionerebbero né in modo altrettanto fluido né sicuro come oggi.
I relè permettono fondamentalmente a circuiti a corrente ridotta, come quelli presenti sui cruscotti con interruttori, di controllare componenti ad alta potenza come i fari o i motorini di avviamento. Pensate che un ingresso di soli 0,5 ampere può effettivamente gestire l'accensione di qualcosa che assorbe oltre 30 ampere. Cosa significa questo? Beh, i produttori non devono far correre cavi di grossa sezione dall'interno dell'abitacolo fino a dove necessitano sotto il cofano. Qual è il risultato? Le auto diventano più leggere. Alcune stime indicano una riduzione del peso pari al 15% in alcune parti del veicolo dove vengono utilizzati questi relè. E indovinate un po'? Le prestazioni non ne risentono affatto nonostante tutti questi vantaggi legati al risparmio di peso.
Separando fisicamente i circuiti di controllo e di potenza, i relè proteggono l'elettronica sensibile dal rumore elettrico e dalle sovratensioni. Secondo uno studio del settore del 2023, questa separazione riduce del 62% i guasti elettrici delle pompe del carburante rispetto all'azionamento diretto. Inoltre, i box centralizzati dei relè semplificano la distribuzione dell'energia, sostituendo percorsi di cablaggio multipli e paralleli con un instradamento organizzato ed efficiente.
Il tentativo di far funzionare dispositivi molto energivori come i ventilatori di raffreddamento direttamente tramite interruttori a levetta comporta l'utilizzo di componenti grandi e pesanti, progettati per sopportare correnti elevate, che però non durano a lungo prima di iniziare a deteriorarsi. È qui che i relè si rivelano utili. Essi permettono il passaggio della corrente attraverso i loro contatti resistenti, riducendo la temperatura degli interruttori di circa 40 gradi Celsius, come indicato da alcune ricerche del Ponemon Institute del 2023. Un ulteriore vantaggio è che possiamo utilizzare cavi più sottili, di sezione compresa tra 18 e 22 gauge, per i segnali di controllo. Questo aiuta a preservare gli interruttori stessi, aumentando la durata complessiva di tutti i componenti, inclusi i cavi che attraversano l'intero sistema.
I relè permettono di gestire in modo sicuro i sistemi di illuminazione utilizzando soltanto una piccola quantità di potenza in ingresso. Questi piccoli dispositivi si occupano di tutta la parte impegnativa, come nel caso dei fari, che possono assorbire fino a circa 15 ampere, così come dei fanali di stop, evitando così il sovraccarico dei fili sottili presenti nel volante. La maggior parte dei veicoli moderni utilizza un singolo relè per controllare contemporaneamente diverse luci esterne, riducendo notevolmente la quantità di cablaggio necessario nel telaio del veicolo, tra il 30% e forse la metà delle connessioni che sarebbero altrimenti richieste. Un altro vantaggio è rappresentato dall'evitare quelle fastidiose scintille che si generano quando le frecce di direzione vengono accese e spente ripetutamente nel tempo. I meccanici sosterranno a chiunque lo chieda che questa semplice scelta progettuale fa una grande differenza sulla durata di questi componenti prima di doverli sostituire.
I sistemi che richiedono molta potenza dipendono dai relè per controllare quelle forti correnti, che variano approssimativamente tra 20 e 40 ampere. Prendiamo ad esempio i relè della pompa del carburante: entrano in funzione soltanto quando l'auto viene avviata o è in fase di accensione. Questo previene ciò che i meccanici chiamano funzionamento a secco, che, secondo alcuni studi, è responsabile di circa il 74 percento di tutti i guasti prematuri delle pompe (l'Istituto Ponemon ha riportato questa informazione già nel 2022). Per quanto riguarda i relè del ventilatore di raffreddamento, questi piccoli ma resistenti componenti reagiscono velocissimamente ai segnali provenienti dal PCM relativi ai cambiamenti di temperatura. Sono in grado di far girare i ventilatori entro soli 2 o 3 secondi, evitando che il motore si surriscaldi. E non dimentichiamo nemmeno i relè di avviamento. Questi componenti devono gestire picchi di corrente massicci durante la fase di avviamento, che possono raggiungere valori tra 150 e 200 ampere. Senza di essi, gli interruttori di accensione correrebbero un serio rischio di danneggiamento a causa di un fenomeno chiamato saldatura dei contatti, in cui le parti metalliche si fondono tra loro a causa del calore eccessivo.
I relè moderni agiscono come componenti fondamentali che eseguono le istruzioni provenienti dai sistemi PCM ed ECU, rendendo possibile ogni tipo di funzione intelligente, come lo spegnimento automatico dei fari dopo il parcheggio e il controllo della temperatura che si adatta alle condizioni ambientali. Questi dispositivi ricevono segnali digitali di 5 volt e li amplificano fino a tensioni comprese tra 12 e 48 volt, in modo da poter alimentare le più svariate componenti all'interno del veicolo. Anche il settore automobilistico ha registrato benefici tangibili grazie a questa tecnologia. I produttori riportano una riduzione del peso dei cablaggi del 12-18 percento, in particolare su veicoli ibridi ed elettrici. C'è inoltre un altro vantaggio poco menzionato ma molto importante: questi relè moderni permettono una distribuzione più prevedibile del carico elettrico attraverso i diversi sistemi del veicolo, evitando sovraccarichi e garantendo un funzionamento armonioso di tutti i componenti.
Un'analisi del parco veicoli del 2023 ha rivelato che il 61% degli incidenti di surriscaldamento delle berline derivava da relè del ventilatore difettosi. I contatti bloccati in apertura impedivano l'attivazione del ventilatore alla soglia dei 90°C, causando un aumento della temperatura del liquido di raffreddamento di 8–12°C entro quattro minuti. Questo stress termico prolungato ha aumentato del 300% il tasso di guasto delle guarnizioni della testata rispetto ai motori correttamente raffreddati.
I relè per auto sono disponibili in diverse configurazioni, a seconda delle loro funzionalità. Il tipo SPST (Single-Pole Single-Throw) offre un semplice controllo di accensione e spegnimento, per cui è comunemente utilizzato per comandare componenti come i fari e le pompe del carburante nella maggior parte dei veicoli. Esiste poi il modello SPDT (Single-Pole Double-Throw), che presenta un terminale aggiuntivo contrassegnato con 87a. Questo permette di commutare tra due circuiti diversi contemporaneamente, risultando ideale per il passaggio tra luci abbaglianti e anabbaglianti durante la guida notturna. Per i sistemi che richiedono più azioni da attivare insieme, i relè dual-make sono in grado di attivare due circuiti simultaneamente. Infine, i relè con ritardo temporizzato introducono pause programmabili nelle operazioni. Questi supportano funzioni utili come l'attenuazione graduale delle luci dopo aver lasciato l'auto o il movimento intermittente dei tergicristalli durante leggere piogge, invece di un funzionamento continuo.
I relè elettromeccanici funzionano con componenti mobili reali e contatti metallici. Sono anche abbastanza economici, con prezzi che oscillano tra i cinque e i quindici dollari, ma non durano per sempre poiché la maggior parte riesce a gestire solo circa cinquantamila a centomila operazioni prima di logorarsi. I relè a stato solido adottano un approccio diverso, utilizzando semiconduttori al posto di componenti meccaniche. Questi offrono risposte molto più rapide, sotto un millisecondo, durano molto di più rispetto ai loro equivalenti elettromeccanici (tipicamente oltre mezzo milione di cicli) e funzionano in completo silenzio, senza alcun rumore di scatto. Lo svantaggio? Hanno un costo iniziale tre a cinque volte superiore e spesso richiedono soluzioni aggiuntive di raffreddamento quando gestiscono carichi elettrici elevati. Anche se i modelli tradizionali elettromeccanici continuano a dominare molte progettazioni dei costruttori originali, si osserva una rapida crescita dell'adozione di alternative a stato solido, in particolare in applicazioni all'avanguardia come la gestione delle batterie nei veicoli elettrici, dove affidabilità e funzionamento silenzioso sono fattori prioritari.
La numerazione standardizzata dei terminali garantisce un'installazione coerente:
Un cablaggio corretto è essenziale per sicurezza e funzionalità. Ad esempio, collegare il terminale 30 direttamente alla linea della batteria protetta da fusibile assicura una fornitura di energia stabile, mentre il terminale 85 è generalmente collegato a un interruttore con massa attraverso il cruscotto. Connessioni errate possono causare cortocircuiti, componenti fusi o malfunzionamento del relè.
Come utilizzano gli elettromagneti i relè automobilistici?
I relè automobilistici sfruttano gli elettromagneti per controllare circuiti elettrici, permettendo a segnali di potenza ridotta di gestire in sicurezza componenti elettrici di maggiore potenza grazie al campo magnetico generato dalla bobina in rame del relè.
Quali sono i componenti principali di un relè automobilistico?
I componenti principali includono la bobina, l'armatura, i contatti e i terminali, ciascuno dei quali svolge un ruolo fondamentale nell'interruzione elettrica affidabile all'interno dei sistemi del veicolo.
Perché i relè per auto sono cruciali nei veicoli moderni?
I relè per auto permettono il controllo a bassa potenza di sistemi veicolari ad alta corrente, fornendo l'isolamento del circuito, proteggendo interruttori e cablaggi, e integrandosi con la distribuzione dell'energia e l'automazione controllata dal computer per un funzionamento del veicolo efficiente e sicuro.
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