Cosas que debes saber sobre los relés

La mayoría de los aparatos electrónicos y mecánicos requieren relés para convertir una pequeña entrada eléctrica en una salida de alta corriente que reciben. Tradicionalmente, los relés se usaban en circuitos telegráficos de larga distancia como repetidores de señales. Es decir, la señal que proviene de un circuito se refresca al transmitirla en otro circuito. Los relés se utilizaron ampliamente en las centrales telefónicas y en las primeras computadoras para realizar operaciones lógicas.

Existen muchos tipos de relés para satisfacer las demandas de diversas aplicaciones. Hoy conocerá la definición, funciones, aplicaciones, consideraciones de selección, componentes, diagrama, tipos y funcionamiento de un relé. También estará expuesto a sus ventajas y desventajas.

¿Qué es un relé?

Un relé es un interruptor eléctrico que funciona con electromagnetismo para convertir pequeños estímulos eléctricos en corrientes más grandes. Esta conversión tiene lugar cuando una entrada eléctrica activa electroimanes para formar o romper circuitos existentes.

Aprovechando entradas débiles para alimentar una corriente más fuerte, los relés pueden actuar efectivamente como un interruptor o un amplificador para la corriente eléctrica. Estos dependen de las aplicaciones deseadas.

También se dice que los relés son un interruptor operado magnéticamente que se activa y desactiva cuando se energiza un electroimán. El voltaje aplicado a los terminales de entrada del relé energiza el electroimán.

El relé fue inventado por el científico estadounidense Joseph Henry en 1835.

Funciones de los relés

A continuación se muestran las funciones de los relés en sus diversas aplicaciones:

• La función principal de un relé es servir como un interruptor donde los circuitos deben controlarse.
• Algunos tipos de relés usan un electroimán para cerrar y abrir contactos,
• Protege los circuitos eléctricos de sobrecargas o fallas, sirviendo como relés de protección.
• Las funciones de los relés también permiten que un sistema funcione solo durante un período de tiempo determinado o que se inicie solo después de un período de tiempo determinado, lo que se conoce como relés de retardo de tiempo.
• Otro propósito de los relés es conmutar motores eléctricos y cargas de iluminación.
• Un solo relé puede servir como conector de múltiples contactos, por lo que todos pueden moverse juntos cuando la bobina del relé se activa o desactiva. Si uno de los contactos del relé deja de moverse, el resto de contactos no podrán moverse. Los relés con este efecto también se conocen como relés de seguridad.
• Algunos tipos de relés tienen excelentes funciones donde los transmisores y receptores de radio comparten una antena. El relé sirve como transmisor-receptor, que cambia la antena del receptor al transmisor.

Aplicaciones de relés

A continuación se muestran las aplicaciones de los relés:

• Los circuitos de relé se utilizan para realizar funciones de loci, desempeñando un papel importante al ofrecer una lógica crítica de seguridad.
• Tal como se mencionó anteriormente, los relés brindan funciones de retardo de tiempo, ya que cronometran el retardo en la apertura y el retardo en el cierre de los contactos.
• Los relés se utilizan para controlar circuitos de alto voltaje con una señal de bajo voltaje. También usan señales de baja corriente para controlar circuitos de alta corriente.
• Los relés sirven como protección para los aparatos, ya que detectan la recepción y los aíslan durante la transmisión.

Un relé de sobrecarga es un dispositivo electromecánico que se utiliza para proteger los motores contra fallas de energía o sobrecargas. A menudo se usan en motores para proteger el motor de picos repentinos de corriente que pueden causar daños.

El funcionamiento de un interruptor de relé de sobrecarga es como el tiempo extra actual pero diferente de los disyuntores y fusibles, donde un disparo repentino apagará el motor. El relé de sobrecarga térmica es el tipo más utilizado, donde se utiliza una tira bimetálica para apagar el motor. Esta tira hace contacto con un contactor al doblarse con el aumento de temperatura debido al exceso de flujo de corriente.

El contacto entre la tira y el contactor hace que el contactor se desenergice y restrinja la potencia del motor, por lo tanto, apague el sistema.

Consideraciones de selección de un relé

A continuación se presentan los factores a considerar al seleccionar un relé para un sistema:

• Protección:al seleccionar un relé para un proyecto específico, se debe considerar cómo el relé protegerá el sistema de sobrecargas o picos repentinos de energía. Se debe considerar alguna otra protección, como la protección de contacto y la protección de bobina. La protección de contacto ayudará a reducir la formación de arcos en los circuitos que utilizan inductores. Mientras que la protección de la bobina ayuda a reducir la sobretensión producida durante la conmutación.
• Deben tenerse en cuenta los relés estándar con todas las aprobaciones reglamentarias.
• Los relés de conmutación de alta velocidad son vitales para el tiempo de conmutación, es posible que necesite uno.
• Deben tenerse en cuenta los valores nominales de tensión y corriente de los relés. Las clasificaciones de corriente varían desde unos pocos amperios hasta aproximadamente 300 amperios, mientras que las clasificaciones de voltaje varían de 300 voltios CA a 600 voltios CA. También están disponibles algunos relés de alto voltaje de unos 15.000 voltios.
• También se debe considerar el aislamiento entre un circuito de bobina y los contactos.
• Conoce los tipos de contacto que lleva, ya sea NC o NO o contacto cerrado.
• Sepa si el contacto "Hacer antes de romper" o "Romper antes de hacer" es la mejor opción para su sistema.

Componentes de un sistema de relés

A continuación se muestran los componentes de los distintos tipos de sistemas de relés y sus funciones:

Marco – es un contenedor o marco resistente que contiene y soporta las distintas partes del relé.

Bobina – es un alambre enrollado alrededor de un núcleo de metal. Es la parte que provoca un campo electromagnético

Armadura – es una parte móvil que abre y cierra los contactos. Hay un resorte adjunto que devuelve la armadura a su posición original.

Contactos – es la parte conductora que hace que el relé haga (cierre) o interrumpa (abra) un circuito.

Los relés tienen dos circuitos; circuito de energización y circuito de contacto. El lado de activación tiene la bobina mientras que los contactos de relé tienen el lado de contacto. Una bobina de relé se energiza cuando la corriente fluye a través de la bobina y crea un campo magnético. En una unidad de CA, la polaridad cambia 120 veces por segundo, la polaridad también es fija en un sistema de CC.

Una bobina magnética atrae una placa ferrosa, una parte de la armadura. Una parte de esta armadura está unida al marco de metal, que está formado de manera que la armadura pueda pivotar. El otro extremo abre y cierra los contactos que vienen en diferentes configuraciones.

Estas configuraciones dependen del número de roturas, polos y lanzamientos del relé. es decir, un relé puede denominarse unipolar, unidireccional (SPST) o bipolar, unidireccional (DPST).

Descanso:

Una interrupción es el número de lugares o contactos separados que utiliza un relé para abrir o cerrar un solo circuito eléctrico. Estos contactos son de ruptura simple o doble; El contacto de ruptura simple (SB) rompe un circuito eléctrico en un lugar. mientras que un contacto de doble ruptura (DB) lo rompe en dos lugares.

Normalmente se utiliza un contacto de apertura simple cuando se conmutan dispositivos de menor potencia, como luces indicadoras. Mientras que un contacto de doble apertura se usa cuando se conmutan dispositivos de alta potencia como solenoides.

Polo:

Polo es un número de un circuito aislado que un relé puede pasar a través de un interruptor. Un contacto unipolar (SP) puede transportar corriente a través de un solo circuito a la vez. Mientras que un contacto de doble polo (DP) puede tomar corriente a través de dos circuitos aislados simultáneamente. Bueno, el número máximo de polos que puede llevar un relé es de 12, dependiendo de su diseño.

Lanzar:

Un tiro es el número de posiciones de contacto cerrado por polo que están disponibles en un interruptor. Un interruptor de un solo paso puede controlar solo un circuito, mientras que un interruptor de dos pasos puede controlar dos.

En resumen, un relé electromagnético consta de una bobina de alambre envuelta alrededor de un núcleo blando (un solenoide), un yugo de hierro que proporciona una ruta de baja reluctancia para el flujo magnético, una “armazón” de hierro móvil y uno o más conjuntos de contactos. Todo esto se explica arriba, espero que lo haya entendido.

 Esquema de un relé:

Tipos de relés

A continuación se muestran los diversos tipos de relés utilizados y adecuados para diferentes aplicaciones:

Relés de enclavamiento:

Los tipos de relés de enclavamiento mantienen su estado después de ser activados. Esta es la razón por la que también se denominan relés de impulso, relés de mantenimiento o relés de estancia. Se utiliza en la mayoría de las aplicaciones para limitar el consumo y la disipación de energía.

Los tipos de relés de enclavamiento consisten en imanes internos, de modo que cuando se suministra corriente a la bobina, el imán interno mantiene la posición de contacto. Con esto, el sistema no requiere energía para mantener su posición. Por eso, después de ser accionado, logra mantener la última posición de contacto incluso si se quita la corriente de la bobina.

Relés de estado sólido (SSR)

Los tipos de relés de estado sólido utilizan componentes como BJT, tiristores, IGBT, MOSFET y TRIAC. Estos componentes realizan operaciones de conmutación. En comparación con los relés electromecánicos, la potencia obtenida en los relés de estado sólido es mucho mayor debido a que la potencia necesaria para controlar el circuito es mucho menor. Estos relés pueden funcionar tanto para alimentación de CA como de CC.

Los tipos de relés de estado sólido tienen altas velocidades de conmutación ya que no hay contactos mecánicos. Hay un sensor en un relé de estado sólido que también es un dispositivo electrónico. Este sensor ayuda a encender o apagar la carga después de responder a una señal de control.

Relés de láminas:

Al igual que los tipos de relés electromecánicos, los relés de láminas también funcionan con la activación mecánica de contactos físicos para abrir o cerrar la ruta de un circuito. Sin embargo, los relés de lengüeta tienen una masa baja y contactos mucho más pequeños en comparación con los tipos electromecánicos.

El interruptor de láminas está herido ya que actúa como una armadura. Es un tubo o cápsula de vidrio lleno de un gas inerte contenido en dos lengüetas superpuestas o láminas ferromagnéticas, el cual está sellado herméticamente.

Relés diferenciales:

Los tipos diferenciales de relés comienzan a funcionar cuando la diferencia de fasores de dos o más cantidades eléctricas similares excede un valor predeterminado. Los relés diferenciales de corriente funcionan cuando el sistema experimenta una comparación entre la magnitud y la diferencia de fase de las corrientes que entran y salen del sistema a proteger.

si el sistema está funcionando en condiciones normales de funcionamiento, las corrientes que entran y salen son iguales en magnitud y fase. Esto hace que el relé esté inactivo. Pero si ocurre una falla en el sistema, las corrientes ya no son iguales en magnitud y fase.

Relé polarizado:

Tal como se denomina, los tipos de relés polarizados son muy sensibles a la dirección de la corriente por la que se energiza. Es un relé electromagnético de CC provisto de una fuente adicional de un campo magnético permanente para mover la armadura en el relé.

En los relés polarizados, los circuitos magnéticos se construyen con imanes permanentes, electroimanes y una armadura. En lugar de la fuerza del resorte, estos tipos de relés utilizan la fuerza magnética para atraer o repeler la armadura. Esta armadura es un imán permanente, colocado entre las caras polares formadas por un electroimán.

Relés de Buchholz:

Los tipos de relés Buchholz son relés activados o accionados por gas. Son ampliamente utilizados para detectar fallas incipientes o fallas internas que inicialmente son menores pero que pueden causar fallas mayores con el tiempo. Estos relés se utilizan principalmente para la protección de transformadores y se montan en una cámara entre el tanque del transformador y el conservador.

Estos tipos de relés solo se utilizan para un relé sumergido en aceite que se utiliza específicamente para sistemas de transmisión y distribución de energía. La siguiente figura muestra el funcionamiento de un relé Buchholz.

Relés de tiempo mínimo definido inverso (Relés IDMT):

Los relés de tiempo mínimo definido inverso son tipos de relé que ofrecen características de corriente de tiempo definido de una corriente de falla a un valor más alto. Y también, una característica inversa de tiempo-corriente de una corriente de falla en un valor más bajo.

Estos relés IDMT se utilizan ampliamente para proteger las líneas de distribución y ayudan a establecer límites para la configuración de corriente y tiempo. En este tipo de relés, su tiempo de operación es aproximadamente inversamente proporcional a la corriente de falla cerca del valor de arranque.

Relés de protección contra sobrecarga:

Los tipos de relés de protección contra sobrecarga están diseñados a propósito para ofrecer protección contra sobrecorriente a motores y circuitos eléctricos. Estos relés de sobrecarga son de diferentes tipos como bimetálicos fijos de tiras, bimetálicos electrónicos o calentadores intercambiables, etc.

Siempre que un motor eléctrico esté sobrecargado, dicho motor requerirá estos tipos de relés para proteger el sistema de sobrecorriente. Por esta razón, se debe emplear un equipo de detección de sobrecarga, como un relé operado por calor. Este relé operado por calor contiene una bobina que calienta una tira bimetálica o un crisol de soldadura, que luego se derrite.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de un relé depende de su tipo y para qué está diseñado. Sin embargo, un relé electromagnético simple consta de una bobina de alambre envuelta alrededor de un núcleo de hierro dulce (un núcleo de hierro dulce). También contiene un yugo de hierro que proporciona una ruta de baja reluctancia para el flujo magnético, una armadura de hierro móvil y uno o más conjuntos de contactos.

Esta armadura está articulada al yugo y conectada mecánicamente a uno o más conjuntos de contactos móviles. Un resorte ayuda a mantener la armadura en su lugar, de modo que cuando el relé se desactiva, hay un espacio de aire en el circuito magnético. En algún tipo de relé, uno de los dos conjuntos de contactos está cerrado y el otro conjunto está abierto.

Algunos relés pueden tener más o menos juegos de contactos dependiendo de su propósito de uso. Hay un cable que conecta la armadura al yugo, lo que asegura la continuidad del circuito entre los contactos móviles de la armadura. cuando una corriente eléctrica pasa a través de la bobina, genera un campo magnético que activa la armadura y el consiguiente movimiento de los contactos móviles establece o interrumpe una conexión con un contacto fijo.

Si el conjunto de contactos estaba cerrado cuando los relés están desenergizados, entonces el movimiento abre los contactos y rompe la conexión, y viceversa si los contactos estaban abiertos. Cuando la corriente a la bobina no está energizada, la armadura regresa por una fuerza, aproximadamente la mitad de fuerte que la fuerza magnética, a su posición relajada. La fuerza generalmente la proporciona un resorte, la gravedad también se usa en arrancadores de motores industriales.

Vea el video para obtener más información sobre el funcionamiento de los relés:

Ventajas y desventajas de un relé

Ventajas:

A continuación se muestran las ventajas de varios tipos de relés:

• Permite controlar un dispositivo remoto.
• Los contactos cambian fácilmente.
• Aísla la activación de una parte de una parte actuadora.
• Funciona bien a altas temperaturas.
• Se puede activar con poca corriente y puede activar grandes máquinas de gran potencia.
• Se puede usar una sola señal para controlar varios contactos a la vez.
• La corriente continua o la corriente alterna pueden ser un interruptor.

Desventajas:

A pesar de los buenos beneficios de los relés, aún existen algunas limitaciones. a continuación se presentan las desventajas de los relés en sus diversas aplicaciones:

• Los contactos del sistema se dañan con el tiempo. A menudo experimenta desgaste, oxidación, etc.
• El tiempo de cambio es alto
• Los sonidos de activación y desactivación de los contactos pueden resultar molestos.

Conclusión

Los relés son excelentes componentes que sirven para una variedad de propósitos en los aparatos, según el efecto de relé necesario. En este artículo detallado, hemos cubierto la definición, las funciones, las aplicaciones, las consideraciones de selección, los tipos y el funcionamiento de los relés. También hemos visto sus ventajas y desventajas.

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