Introdução
Os relés são encontrados em quase todas as máquinas que possuem um sistema elétrico.
De eletrodomésticos, como máquinas de lavar e geladeiras, a aplicações industriais, como bombas de combustível, controle de motor e muito mais. Os relés são usados para controlar dispositivos de alta tensão e alta corrente.
Neste artigo, examinaremos em profundidade relés eletromagnéticos, seu princípio de operação, características e o tipo de relés que são encontrados em aplicações de automação industrial.
O que é um relé eletromagnético?
Um relé eletromagnético é um dispositivo de comutação que usa um ímã para ligar ou desligar o interruptor. Eles pertencem à categoria de dispositivos eletromecânicos.
Dispositivos eletromecânicos usam contatos físicos para alternar as saídas. Devido aos movimentos que ocorrem dentro do switch, eles têm um som característico de 'tique-taque' durante a operação.
Os relés são usados para controlar uma carga elétrica maior usando um pequeno sinal de entrada. Por exemplo, a entrada de um pequeno botão pode ativar um relé e, assim, controlar um grande motor de indução; onde o botão por si só não é suficiente para ligar / desligar o motor diretamente.
Um relé consiste basicamente em uma bobina e um conjunto de contatos móveis montados em mola. Existem vários tipos de relés com base em sua construção e modo de operação. Vejamos a funcionalidade básica de um relé eletromagnético.
Como funcionam os relés eletromagnéticos?
Existem muitos tipos de relés. Devido à simplicidade de construção, vamos dar uma olhada no tipo relé de armadura atraída e como funciona. O diagrama abaixo mostra a construção típica de tal relé, que tem uma configuração de lançamento duplo de pólo único (SPDT).
Os principais componentes de um relé são os solenóide / eletroímã, conjunto armadura-mola e os votos de contatos. Vamos discutir suas tarefas individuais e como elas funcionam juntas para atuar como um interruptor.
O solenóide (também conhecido como eletroímã) é uma bobina de cobre enrolada em torno de um material ferromagnético. Este é normalmente um núcleo de ferro sólido. Quando uma tensão é aplicada à bobina, um campo magnético é gerado ao redor da bobina.
O núcleo de ferro concentra este campo magnético para se tornar um ímã até que a tensão para a bobina seja removida.
Os solenóides são normalmente operados com corrente DC e não são compatíveis com fontes AC. No entanto, também estão disponíveis relés operados por CA.
Os relés CA possuem um componente adicional no eletroímã denominado 'anel de proteção'. Isso evita que o eletroímã se desmagnetize sempre que a alimentação CA cruzar o ponto zero. Portanto, a armadura pode permanecer atraída pelo eletroímã enquanto a bobina estiver ligada.
O conjunto armadura-mola é o componente móvel encontrado em um relé. A armadura é posicionada de forma que, quando o eletroímã é ligado, ele pode desviar a armadura em sua direção.
Há uma mola de retorno no lugar para garantir que a armadura retorne à sua posição inicial quando a bobina não estiver ligada. A armadura é condutiva, pois deve conduzir a corrente de comutação do terminal comum para os terminais de saída.
Os contatos são as próximas peças mais importantes e mais abusadas em um relé. Ao alternar uma carga, a armadura move os contatos entre os contatos estacionários. Isso faz com que faíscas sejam geradas. Se a carga comutada for uma carga altamente indutiva, como um motor, às vezes também podem ser vistos arcos.
Portanto, o material de contato é selecionado para suportar o corrosão elétrica. Normalmente, eles são feitos de níquel de prata, óxido de cádmio de prata e óxido de estanho de prata.
Assim que a bobina é energizada, o eletroímã é ativado. Isso faz com que a armadura seja atraída para o eletroímã, que por sua vez faz a conexão entre o contato comum e o contato normalmente aberto.
Ao mesmo tempo, a conexão entre o contato normalmente fechado e o contato comum é cortada.
Existem vários tipos de relés eletromagnéticos disponíveis. Alguns deles são usados para controlar cargas pesadas, enquanto outros são usados principalmente como dispositivos de proteção.
Tipos de relé eletromagnético
- Relé tipo armadura atraída
- O relé do tipo de armadura atraída é o tipo mais simples de relés eletromagnéticos. Existem dois tipos de relés de armadura atraídos: armadura articulada e tipo de êmbolo. Tipo de armadura articulada é o mais comum.
- Quando a bobina é energizada, os contatos são interrompidos / fechados dependendo do modo normalmente aberto / fechado de saída.
- Os relés do tipo armadura atraída são normalmente operados por CC e, uma vez ativados, os contatos não retornam à sua posição inicial. Eles precisam ser redefinidos manualmente.
- Os relés eletromagnéticos do tipo de armadura atraída são encontrados em dispositivos de segurança como relés de proteção de sobrecorrente, sobretensão e subtensão, e às vezes também são usados como relés auxiliares.
- Relé tipo disco de indução
- Seguindo o princípio da indução eletromagnética e Princípio da ferrari, os relés de disco de indução são usados principalmente como relés de proteção em sistemas CA.
- Quando energizado, o disco dentro do relé começa a girar. O contato móvel também gira com o disco e pode entrar em contato com o contato de campo, completando o circuito. Desenergizar o relé faz com que a mola gire o disco na direção oposta e retorne ao ponto inicial.
- O relé do tipo disco de indução é especialmente projetado para funcionar com sistemas CA e não funciona com alimentações CC contínuas.
- Relé do tipo copo de indução
- Os relés do tipo copo de indução são semelhantes aos relés do tipo disco de indução. A principal diferença é que no tipo de copo de indução, o disco rotativo no relé tipo disco é substituído por um copo de alumínio em forma de C. Isso reduz a inércia do disco e permite uma operação mais rápida.
- Os relés do tipo copo de indução são usados em aplicações de alta velocidade, como aplicações direcionais ou de comparação de fases. Isso é possível devido à sua alta sensibilidade, estabilidade de vibração e baixa inércia.
- Existem dois tipos principais de relés do tipo copo de indução: reatância ou relés do tipo Mho (para medir a reatância em circuitos), relé direcional ou de potência (fornecer torque máximo para acionar contatos em condições de falha).
- Relé tipo feixe balanceado
- Os relés eletromagnéticos do tipo feixe balanceado também são um tipo de relé de armadura atraída. Eles têm uma dobradiça colocada no meio da armadura, em vez de na extremidade. As duas pontas possuem eletroímãs independentes, uma provando o torque de retenção / retenção (esquerda) e a outra fornecendo o torque operacional (direita).
- Durante a operação normal, a força de atração gerada pelo eletroímã de retenção é suficiente para que a armadura permaneça atraída por ele. Nesse ponto, o campo da bobina operacional é cancelado por ele. Em uma condição de falha onde a corrente operacional é alta, a força de atração do eletroímã operacional torna-se maior do que o eletroímã de retenção. Isso força o feixe a desviar e faz contato com os contatos do circuito de trip.
- Esses relés são geralmente mais rápidos, no entanto, quaisquer transientes DC (picos) também podem acioná-los. Portanto, esses relés não são usados comumente.
- Relé do tipo bobina móvel
- Entre a família de relés eletromagnéticos, os relés do tipo bobina móvel são os mais sensíveis. Eles são usados em aplicações de proteção de distância e diferencial devido à sua alta sensibilidade e funcionam apenas com sistemas CC. Para sistemas CA, eles podem ser adaptados usando circuitos retificadores adicionais.
- Neste tipo de relé, a bobina móvel pode ser do tipo axial ou rotativo. O tipo axial tem duas vezes mais sensibilidade do que o tipo rotativo. A bobina é enrolada em torno da parte móvel (eixo), conforme mostrado na figura acima. Aplicar corrente através da bobina faz com que ela gire devido à repulsão causada pelos pólos no ímã permanente. A rotação faz com que o contato móvel feche os contatos do circuito de trip.
- Relé tipo ferro móvel polarizado
- Os relés do tipo polarizado, como o nome sugere, possuem uma bobina polarizada. Isso implica que o relé só funcionará com uma determinada polaridade de tensão aplicada à bobina. Este tipo de relé é especialmente encontrado em aplicações de alta sensibilidade, onde os sistemas operam com alimentação CC.
- A construção desses relés é semelhante à dos relés do tipo bobina móvel, mas os relés de polarização também contêm ímãs permanentes para introduzir a polaridade na bobina.
Símbolo do Relé Eletromagnético
Os relés eletromagnéticos são representados de várias maneiras em diagramas elétricos. Alguns contêm símbolos genéricos e alguns diagramas podem ter símbolos complexos, indicando o tipo de atuação e número de pólos / saídas dos relés. Vamos dar uma olhada em alguns dos símbolos de relé mais comuns encontrados em desenhos elétricos.
- Relé - Operado por Solenóide - SPST
- Este relé tem apenas um contato de fechamento ou fechamento. A parte esquerda representa a bobina, enquanto a parte direita representa os dois contatos da chave. Às vezes, a bobina é representada conforme mostrado na imagem certa. Os relés SPST possuem 4 pinos.
- Relé - SPDT - Lançamento Duplo de Pólo Único
- Este relé é semelhante ao modelo SPST, mas possui duas saídas. Enquanto não estiver ativa, a entrada COM é conectada à saída NC. Quando energizado, o relé interrompe o contato com o NF e fecha o contato com a saída NA. Possui 5 pinos no total.
- Relé - DPST - Lançamento Duplo Pólo Único
- Este relé possui dois interruptores isolados que podem ser usados para duas tarefas diferentes. Possui 6 pinos incluindo os 2 pinos para a bobina.
Dependendo da contagem de pinos, número de postes / lançamentos e tecnologia, existem vários outros símbolos padrão sendo usados em desenhos elétricos. Os símbolos elétricos têm um guia completo sobre esses símbolos em seus site do Network Development Group.
Aplicações de relé eletromagnético
Os relés eletromagnéticos são usados onde grandes cargas elétricas precisam ser comutadas usando um pequeno sinal. Os relés também são usados para fornecer isolamento elétrico entre os sistemas de alta e baixa tensão para fornecer proteção aos sistemas de baixa tensão e aos usuários.
Os relés encontram suas aplicações em,
- Automobiles
- Bomba de combustível, buzinas, motores de arranque, víboras de pára-brisa
- Automação predial
- Sistemas de controle de acesso, elevadores, painéis de controle
- Automação industrial
- Controladores de motor, controladores de luz, distribuição de fonte de alimentação e comutação
- Eletrodomésticos
- Fornos, máquinas de lavar, unidades AC internas / externas
E muitos mais.
Quanto tempo dura um relé eletromagnético?
Como os relés contêm peças móveis e estão sujeitos a conexão / desconexão constante, eles têm uma expectativa de vida relativamente menor do que seus equivalentes de estado sólido.
Normalmente, a primeira parte de um relé a falhar são os contatos. De acordo com Certificação, os relés têm uma expectativa de vida de 100,000 operações para seus contatos e 10 milhões de operações no total.
No entanto, se os relés estiverem constantemente sob carga pesada, sua expectativa de vida pode ser muito menor. Por exemplo, se um relé for usado para comutar cargas muito maiores do que seu valor nominal, os contatos podem degradar mais rapidamente e podem, por fim, fundir-se, criando uma situação perigosa.
Como testar um relé eletromagnético
Os relés eletromagnéticos podem ser testados usando uma carga ou um multímetro. O procedimento para verificar um relé usando o multímetro é o seguinte:
- Defina o modo do multímetro para continuidade / campainha modo. Conecte as pontas de prova aos terminais da bobina do relé. Se a campainha tocar, a bobina está OK e funcional.
O teste da bobina também pode ser feito usando o modo de medição de resistência. Uma bobina funcional terá uma resistência em torno de 10-500 Ohms.
- Conecte as sondas aos terminais NO e COM. Neste ponto, a campainha não deve tocar. Se a campainha tocar, o relé está com defeito.
- Da mesma forma, conecte as sondas aos terminais NC e COM. A campainha agora deve tocar (se o medidor estiver no modo de resistência, deve indicar 0 Ohms.). Do contrário, significa que o relé está com defeito.
Quantos pinos um relé eletromagnético possui?
Os relés eletromagnéticos estão disponíveis em todas as formas e tamanhos diferentes. Dependendo da configuração, os relés podem ter uma contagem de pinos de 4, 5, 8 e às vezes até mais. Existem algumas configurações de relés amplamente disponíveis:
- SPST - Single Pole Single Throw
- SPDT - Lançamento Duplo de Pólo Único
- DPST - Double Pole Single Throw
- DPDT - Lançamento Duplo Pólo Duplo
Além dos terminais de contato, existem dois terminais adicionais que são conectados à bobina.
Conclusão
Os relés eletromagnéticos são um dos tipos mais comuns de elementos de comutação encontrados em sistemas de automação. Eles são usados para controlar cargas de alta tensão e alta corrente usando sinais de baixa tensão.
Os relés são usados como interruptores e dispositivos de segurança. Como alternativa, existem relés de estado sólido que podem substituir os relés eletromecânicos, que são mais robustos e duráveis.
