Relé eletromagnético: dispositivo, marcação, tipos + detalhes de conexão e ajuste

Converter sinais elétricos na quantidade física correspondente - movimento, força, som, etc.etc., é realizado por meio de drives. Um drive deve ser classificado como conversor porque é um dispositivo que altera um tipo de quantidade física para outro.

O inversor geralmente é ativado ou controlado por um sinal de comando de baixa tensão. É ainda classificado como um dispositivo binário ou contínuo com base no número de estados estáveis. Assim, um relé eletromagnético é um acionamento binário, levando em consideração dois estados estáveis ​​​​disponíveis: ligado - desligado.

O artigo apresentado examina detalhadamente os princípios de funcionamento de um relé eletromagnético e o escopo de utilização dos dispositivos.

Noções básicas de design de unidade

O termo “relé” é característico de dispositivos que proporcionam uma conexão elétrica entre dois ou mais pontos através de um sinal de controle.

O tipo mais comum e amplamente utilizado de relé eletromagnético (EMR) é o projeto eletromecânico.

Esta é a aparência de um projeto de uma série de produtos chamados relés eletromagnéticos. Aqui é mostrada uma versão fechada do mecanismo usando uma tampa transparente de plexiglass

O esquema de controle fundamental de qualquer equipamento sempre oferece a possibilidade de ligá-lo e desligá-lo. A maneira mais fácil de executar essas etapas é usar interruptores de bloqueio de energia.

Chaves operadas manualmente podem ser usadas para controle, mas apresentam desvantagens. Sua desvantagem óbvia é definir os estados “ligado” ou “desligado” fisicamente, ou seja, manualmente.

Os dispositivos de comutação manual são geralmente de grande porte, de ação lenta, capazes de comutar pequenas correntes.

O mecanismo de comutação manual é um “parente distante” dos relés eletromagnéticos. Fornece a mesma funcionalidade - comutação de linhas de trabalho, mas é controlado exclusivamente manualmente

Enquanto isso, os relés eletromagnéticos são representados principalmente por interruptores controlados eletricamente. Os dispositivos possuem diferentes formatos, dimensões e são divididos de acordo com seu nível de potência nominal. As possibilidades para sua aplicação são extensas.

Tais dispositivos, equipados com um ou mais pares de contatos, podem fazer parte de um único projeto de atuadores de maior potência - contatores, que são usados ​​​​para comutação de tensão de rede ou dispositivos de alta tensão.

Princípios fundamentais da operação EMR

Tradicionalmente, os relés do tipo eletromagnético são usados ​​como parte de circuitos de controle de comutação elétrica (eletrônica). Neste caso, são instalados diretamente nas placas de circuito impresso ou em posição livre.

Estrutura geral do dispositivo

As correntes de carga dos produtos utilizados são geralmente medidas desde frações de ampere até 20 A ou mais. Os circuitos de relé são amplamente difundidos na prática eletrônica.

Dispositivos de diversas configurações, projetados para instalação em placas de circuito eletrônico ou diretamente como dispositivo instalado separadamente

O projeto de um relé eletromagnético converte o fluxo magnético gerado pela tensão CA/CC aplicada em força mecânica. Graças à força mecânica resultante, o grupo de contato é controlado.

O design mais comum é um formato de produto que inclui os seguintes componentes:

• bobina emocionante;
• núcleo de aço;
• chassi de suporte;
• grupo de contato.

O núcleo de aço tem uma parte fixa chamada balancim e uma parte móvel com mola chamada armadura.

Essencialmente, a armadura complementa o circuito do campo magnético fechando o entreferro entre a bobina elétrica estacionária e a armadura móvel.

Layout detalhado da estrutura: 1 – mola de liberação; 2 – núcleo metálico; 3 – âncora; 4 – contato normalmente fechado; 5 – contato normalmente aberto; 6 – contato geral; 7 – bobina de fio de cobre; 8 - balancim

A armadura se move sobre dobradiças ou gira livremente sob a influência do campo magnético gerado. Isso fecha os contatos elétricos conectados às conexões.

Normalmente, uma(s) mola(s) de retorno localizada(s) entre o balancim e a armadura retornam os contatos à sua posição original quando a bobina do relé é desenergizada.

Operação do sistema eletromagnético do relé

Um projeto EMR clássico simples possui dois conjuntos de contatos eletricamente condutores.

Com base nisso, dois estados do grupo de contato são implementados:

1. Contato normalmente aberto.
2. Contato normalmente fechado.

Assim, um par de contatos é classificado como normalmente aberto (NA) ou, em estado diferente, normalmente fechado (NF).

Para um relé com posição de contato normalmente aberta, o estado “fechado” é alcançado somente quando a corrente de campo passa pela bobina indutiva.

Uma das duas opções possíveis para definir o grupo de contatos padrão. Aqui, no estado desenergizado da bobina, a posição “padrão” é definida para a posição normalmente fechada (fechada)

Numa outra opção, a posição normalmente fechada dos contatos permanece constante quando não há corrente de excitação no circuito da bobina. Ou seja, os contatos da chave retornam à sua posição normal fechada.

Portanto, os termos “normalmente aberto” e “normalmente fechado” devem referir-se ao estado dos contatos elétricos quando a bobina do relé está desenergizada, ou seja, a tensão de alimentação do relé está desligada.

Grupos de contato de relé elétrico

Os contatos do relé são geralmente elementos metálicos eletricamente condutores que se tocam e completam um circuito, agindo de forma semelhante a um simples interruptor.

Quando os contatos estão abertos, a resistência entre os contatos normalmente abertos é medida como um valor alto em megaohms. Isto cria uma condição de circuito aberto quando a passagem de corrente no circuito da bobina é eliminada.

O grupo de contato de qualquer chave eletromecânica em modo aberto tem uma resistência de várias centenas de megaohms. O valor desta resistência pode variar ligeiramente entre os diferentes modelos.

Se os contatos estiverem fechados, a resistência do contato deveria teoricamente ser zero - resultado de um curto-circuito.

Porém, esta condição nem sempre é observada.O grupo de contato de cada relé individual possui uma certa resistência de contato no estado “fechado”. Essa resistência é chamada de estável.

Características da passagem de correntes de carga

Para a prática de instalação de um novo relé eletromagnético, a resistência do contato de comutação é pequena, geralmente inferior a 0,2 Ohm.

Isto é explicado de forma simples: as novas pontas permanecem limpas por enquanto, mas com o tempo a resistência da ponta aumentará inevitavelmente.

Por exemplo, para contatos que transportam uma corrente de 10 A, a queda de tensão será de 0,2x10 = 2 volts (lei de Ohm). A partir disso, verifica-se que se a tensão de alimentação fornecida ao grupo de contato for de 12 volts, a tensão da carga será de 10 volts (12-2).

Quando as pontas de contato metálicas se desgastam sem serem devidamente protegidas contra altas cargas indutivas ou capacitivas, os danos do arco são inevitáveis.

Um arco elétrico em um dos contatos de um dispositivo de comutação eletromecânico. Este é um dos motivos de danos ao grupo de contato na ausência de medidas adequadas

Um arco elétrico – faísca nos contatos – leva a um aumento na resistência de contato das pontas e, como consequência, a danos físicos.

Se você continuar a usar o relé nesta condição, as pontas de contato poderão perder completamente suas propriedades de contato físico.

Mas há um fator mais sério quando o dano do arco acaba soldando os contatos, criando condições de curto-circuito.

Nessas situações, existe o risco de danos ao circuito controlado pelo EMR.

Portanto, se a resistência do contato aumentar devido à influência do arco elétrico em 1 Ohm, a queda de tensão nos contatos para a mesma corrente de carga aumenta para 1 × 10 = 10 volts DC.

Aqui, a magnitude da queda de tensão nos contatos pode ser inaceitável para o circuito de carga, especialmente ao trabalhar com tensões de alimentação de 12 a 24 V.

Tipo de material de contato do relé

Para reduzir a influência do arco elétrico e altas resistências, as pontas de contato dos modernos relés eletromecânicos são fabricadas ou revestidas com diversas ligas à base de prata.

Desta forma é possível prolongar significativamente a vida útil do grupo de contacto.

Pontas de placas de contato de dispositivos de comutação eletromecânicos. Aqui estão as opções de pontas folheadas a prata. Este tipo de revestimento reduz o fator de dano

Na prática, os seguintes materiais são utilizados para processar as pontas dos grupos de contato de relés eletromagnéticos (eletromecânicos):

• Ag - prata;
• AgCu - prata-cobre;
• AgCdO - óxido de prata-cádmio;
• AgW - prata-tungstênio;
• AgNi - prata-níquel;
• AgPd - prata-paládio.

O aumento da vida útil das pontas dos grupos de contato do relé, reduzindo o número de arcos elétricos, é obtido pela conexão de filtros capacitivos resistivos, também chamados de amortecedores RC.

Esses circuitos eletrônicos são conectados em paralelo com grupos de contato de relés eletromecânicos. O pico de tensão, que se nota no momento da abertura dos contatos, com esta solução parece ser seguramente curto.

A utilização de amortecedores RC permite suprimir o arco elétrico que se forma nas pontas de contato.

Projeto típico de contatos EMR

Além dos clássicos contatos normalmente abertos (NA) e normalmente fechados (NF), a mecânica de comutação de relés também envolve classificação baseada na ação.

Características de design de elementos de conexão

Os projetos de relé do tipo eletromagnético nesta modalidade permitem um ou mais contatos de comutação separados.

É assim que se parece um dispositivo tecnologicamente configurado para design SPST - unipolar e unidirecional. Existem também outras versões disponíveis

O desenho dos contactos é caracterizado pelo seguinte conjunto de abreviaturas:

• SPST (Single Pole Single Throw) - unipolar unidirecional;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - unipolar bidirecional;
• DPST (Double Pole Single Throw) – bipolar unidirecional;
• DPDT (Double Pole Double Throw) – bipolar bidirecional.

Cada um desses elementos de conexão é designado como “pólo”. Qualquer um deles pode ser conectado ou reinicializado, ativando simultaneamente a bobina do relé.

Sutilezas do uso de dispositivos

Apesar da simplicidade do projeto das chaves eletromagnéticas, existem algumas sutilezas na prática de utilização desses dispositivos.

Assim, os especialistas não recomendam categoricamente conectar todos os contatos do relé em paralelo para comutar um circuito de carga de alta corrente dessa forma.

Por exemplo, conecte uma carga de 10 A conectando dois contatos em paralelo, cada um deles classificado para uma corrente de 5 A.

Essas sutilezas de instalação se devem ao fato dos contatos dos relés mecânicos nunca fecharem ou abrirem ao mesmo tempo.

Como resultado, um dos contatos ficará sobrecarregado de qualquer maneira.E mesmo levando em conta uma sobrecarga de curto prazo, a falha prematura do dispositivo em tal conexão é inevitável.

A operação incorreta, bem como a conexão do relé fora das regras de instalação estabelecidas, geralmente termina com este resultado. Quase todo o conteúdo interno foi queimado

Os produtos eletromagnéticos podem ser utilizados como parte de circuitos elétricos ou eletrônicos com baixo consumo de energia, como interruptores de correntes e tensões relativamente altas.

No entanto, não é estritamente recomendado passar diferentes tensões de carga através de contatos adjacentes do mesmo dispositivo.

Por exemplo, alterne entre 220 V CA e 24 V CC. Produtos separados devem sempre ser usados ​​para cada opção para garantir a segurança.

Técnicas de proteção contra tensão reversa

Uma parte significativa de qualquer relé eletromecânico é a bobina. Esta peça é classificada como uma carga de alta indutância porque é enrolada em fio.

Qualquer bobina enrolada em fio tem alguma impedância, consistindo na indutância L e na resistência R, formando assim um circuito em série LR.

À medida que a corrente flui através da bobina, um campo magnético externo é criado. Quando o fluxo de corrente na bobina é interrompido no modo "desligado", o fluxo magnético aumenta (teoria da transformação) e uma alta tensão EMF reversa (força eletromotriz) é gerada.

Este valor de tensão reversa induzida pode ser várias vezes maior que a tensão de comutação.

Conseqüentemente, existe o risco de danos a quaisquer componentes semicondutores localizados próximos ao relé. Por exemplo, um transistor bipolar ou de efeito de campo usado para aplicar tensão a uma bobina de relé.

Opções de circuito que fornecem proteção para elementos de controle semicondutores - transistores bipolares e de efeito de campo, microcircuitos, microcontroladores

Uma maneira de evitar danos a um transistor ou a qualquer dispositivo semicondutor de comutação, incluindo microcontroladores, é conectar um diodo de polarização reversa ao circuito da bobina do relé.

Quando a corrente que flui através da bobina imediatamente após o desligamento gera um EMF induzido, essa tensão reversa abre o diodo polarizado reversamente.

Através do semicondutor, a energia acumulada é dissipada, o que evita danos ao semicondutor de controle - transistor, tiristor, microcontrolador.

O semicondutor frequentemente incluído no circuito da bobina também é chamado:

• diodo de volante;
• diodo de desvio;
• diodo invertido.

No entanto, não há muita diferença entre os elementos. Todos eles desempenham uma função. Além do uso de diodos de polarização reversa, outros dispositivos são usados ​​para proteger componentes semicondutores.

As mesmas cadeias de amortecedores RC, varistores de óxido metálico (MOVs), diodos zener.

Marcação de dispositivos de relé eletromagnéticos

As designações técnicas que contêm informações parciais sobre os dispositivos são geralmente indicadas diretamente no chassi do dispositivo de comutação eletromagnética.

Esta designação parece uma abreviatura e um conjunto de números.

Cada dispositivo de comutação eletromecânico é tradicionalmente rotulado. Aproximadamente o seguinte conjunto de símbolos e números é aplicado à carroceria ou chassi, indicando certos parâmetros

Exemplo de marcação de caixa de relés eletromecânicos:

RES32 RF4.500.335-01

Esta entrada é decifrada da seguinte forma: relé eletromagnético de baixa corrente, série 32, correspondente ao projeto conforme passaporte RF 4.500.335-01.

No entanto, tais designações são raras. Mais frequentemente existem versões abreviadas sem indicação explícita de GOST:

RES32 335-01

Além disso, a data de fabricação e o número do lote estão marcados no chassi (no corpo) do dispositivo. Informações detalhadas estão contidas na ficha técnica do produto. Cada dispositivo ou lote é fornecido com um passaporte.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo explica popularmente como funcionam os componentes eletrônicos de comutação eletromecânica. As sutilezas dos designs, recursos de conexão e outros detalhes são claramente observados:

Relés eletromecânicos têm sido usados ​​como componentes eletrônicos há algum tempo. No entanto, este tipo de dispositivos de comutação pode ser considerado obsoleto. Os dispositivos mecânicos estão sendo cada vez mais substituídos por dispositivos mais modernos - puramente eletrônicos. Um exemplo é relés de estado sólido.

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