Relé electromagnético: dispositivo, marcado, tipos + sutilezas de conexión y ajuste.
La conversión de señales eléctricas en la cantidad física correspondiente (movimiento, fuerza, sonido, etc.) se realiza mediante unidades. El disco debe clasificarse como un convertidor, ya que este dispositivo cambia un tipo de cantidad física a otro.
El variador generalmente se activa o controla mediante una señal de comando de bajo voltaje. Además, se clasifica como un dispositivo binario o continuo en función del número de estados estables. Entonces, el relé electromagnético es un accionamiento binario, dadas las dos condiciones estables existentes: encendido - apagado.
En el artículo presentado, se analizan en detalle los principios del funcionamiento del relé electromagnético y el alcance del uso de dispositivos.
El contenido del artículo:
Conceptos básicos de manejo
El término "relé" es característico de los dispositivos que proporcionan una conexión eléctrica entre dos o más puntos a través de una señal de control.
El tipo de relé electromagnético (EMR) más común y ampliamente utilizado es el diseño electromecánico.
El esquema de control fundamental para cualquier equipo siempre proporciona la capacidad de habilitar y deshabilitar. La forma más fácil de completar estos pasos es usar el interruptor de bloqueo de alimentación.
Los interruptores de acción manual se pueden usar para el control, pero tienen desventajas. Su inconveniente obvio es la configuración de los estados "activado" o "desactivado" físicamente, es decir, manualmente.
Los dispositivos de conmutación manual, como regla, son dispositivos de acción retardada de gran tamaño capaces de conmutar pequeñas corrientes.
Mientras tanto, los relés electromagnéticos están representados principalmente por interruptores controlados eléctricamente. Los dispositivos tienen diferentes formas, dimensiones y se dividen por el nivel de potencia nominal. Las posibilidades de su aplicación son amplias.
Dichos dispositivos, equipados con uno o más pares de contactos, se pueden incluir en un diseño único de actuadores de potencia más grandes: contactores, que se utilizan para conmutar dispositivos de alto voltaje o voltaje de red.
Principios fundamentales del trabajo de EMR
Tradicionalmente, los relés de tipo electromagnético se utilizan como parte de los circuitos de control de conmutación eléctrica (electrónica). Al mismo tiempo, se instalan directamente en las placas de circuito impreso o en la posición libre.
Estructura general del dispositivo
Las corrientes de carga de los productos utilizados generalmente se miden desde fracciones de amperios hasta 20 A o más. Los circuitos de relé están muy extendidos en la práctica electrónica.
El diseño del relé electromagnético convierte el flujo magnético generado por el voltaje CA / CC aplicado en fuerza mecánica. Gracias a la fuerza mecánica obtenida, el grupo de contacto está controlado.
El diseño más común es la forma del producto, que incluye los siguientes componentes:
- bobina excitante;
- núcleo de acero;
- chasis básico;
- grupo de contacto
El núcleo de acero tiene una parte fija llamada balancín y una parte móvil con resorte llamada ancla.
De hecho, el ancla complementa el circuito de campo magnético, cerrando el espacio de aire entre la bobina eléctrica estacionaria y la armadura móvil.
La armadura se mueve sobre bisagras o gira libremente bajo la acción del campo magnético generado. Esto cierra los contactos eléctricos unidos a la válvula.
Como regla general, los resortes de retorno ubicados entre la viga y la armadura devuelven los contactos a la posición inicial cuando la bobina del relé se desactiva.
La acción del sistema electromagnético del relé.
El diseño clásico simple de EMF tiene dos conjuntos de contactos conductores de electricidad.
En base a esto, se realizan dos estados del grupo de contacto:
- Contacto normalmente abierto.
- Contacto normalmente cerrado.
En consecuencia, un par de contactos se clasifica como normalmente abierto (NO) o, estando en un estado diferente, normalmente cerrado (NC).
Para los relés con la posición normalmente abierta de los contactos, el estado "cerrado" se logra solo cuando la corriente de excitación pasa a través de la bobina inductiva.
En otra realización, la posición normalmente cerrada de los contactos permanece constante cuando la corriente de excitación está ausente en el circuito de la bobina. Es decir, los contactos del interruptor vuelven a su posición cerrada normal.
Por lo tanto, los términos "normalmente abierto" y "normalmente cerrado" deben referirse al estado de los contactos eléctricos cuando la bobina del relé se desactiva, es decir, el voltaje del relé se desconecta.
Grupos de contacto de relés eléctricos.
Los contactos de relé generalmente están representados por elementos metálicos conductores de electricidad que están en contacto entre sí, cierran el circuito y actúan de manera similar a un simple interruptor.
Cuando los contactos están abiertos, la resistencia entre contactos normalmente abiertos se mide por un alto valor en megaohmios. Esto crea una condición de circuito abierto cuando se excluye el paso de corriente en el circuito de la bobina.
Si los contactos están cerrados, la resistencia del contacto debería ser teóricamente cero, el resultado de un cortocircuito.
Sin embargo, esta condición no siempre se observa. El grupo de contacto de cada relé individual tiene una cierta resistencia de contacto en el estado "cerrado". Tal resistencia se llama sostenible.
Características del paso de corrientes de carga.
Para la práctica de instalar un nuevo relé electromagnético, se observa que la resistencia de contacto de la inclusión es pequeña, generalmente inferior a 0.2 ohmios.
La razón es simple: las nuevas puntas permanecen limpias hasta ahora, pero con el tiempo, la resistencia de la punta aumentará inevitablemente.
Por ejemplo, para contactos bajo una corriente de 10 A, la caída de voltaje será 0.2x10 = 2 voltios (ley de Ohm). Resulta que si la tensión de alimentación suministrada al grupo de contacto es de 12 voltios, la tensión de la carga será de 10 voltios (12-2).
Cuando las puntas de metal de contacto se desgastan, al no estar protegidas adecuadamente de altas cargas inductivas o capacitivas, el daño por el efecto de un arco eléctrico se vuelve inevitable.
Un arco eléctrico (chispas en los contactos) conduce a un aumento en la resistencia de contacto de las puntas y, como resultado, a daños físicos.
Si continúa utilizando el relé en este estado, las puntas de contacto pueden perder por completo la propiedad física del contacto.
Pero hay un factor más serio cuando, como resultado del daño por un arco, los contactos eventualmente se sueldan, creando una condición de cortocircuito.
En tales situaciones, no se excluye el riesgo de daños al circuito controlado por el EMI.
Entonces, si la resistencia de contacto aumentó en 1 ohm por la influencia del arco eléctrico, la caída de voltaje a través de los contactos para la misma corriente de carga aumenta a 1 × 10 = 10 voltios CC.
Aquí, la magnitud de la caída de voltaje a través de los contactos puede no ser aceptable para el circuito de carga, especialmente cuando se trabaja con voltajes de suministro de 12-24 V.
Tipo de material de contacto de relé
Para reducir la influencia del arco eléctrico y las altas resistencias, las puntas de contacto de los relés electromecánicos modernos están hechas o recubiertas con varias aleaciones a base de plata.
De esta manera, es posible extender significativamente la vida del grupo de contacto.
En la práctica, se observa el uso de los siguientes materiales, con los que se procesan las puntas de los grupos de contacto de los relés electromagnéticos (electromecánicos):
- Ag es plata;
- AgCu - plata-cobre;
- AgCdO - óxido de plata-cadmio;
- AgW - tungsteno plateado;
- AgNi - plata-níquel;
- AgPd - plata-paladio.
El aumento de la vida útil de las puntas de los grupos de contacto del relé al reducir el número de formaciones del arco eléctrico se logra mediante la conexión de filtros de condensador resistivo, también llamados amortiguadores RC.
Estos circuitos electrónicos están conectados en paralelo con los grupos de contacto de los relés electromecánicos. El pico de voltaje, que se observa en el momento de abrir los contactos, con esta solución se ve con seguridad corto.
Usando amortiguadores RC, es posible suprimir el arco eléctrico que se forma en las puntas de contacto.
Diseño típico de contacto EMR
Además de los contactos clásicos normalmente abiertos (NO) y normalmente cerrados (NC), la mecánica de la conmutación de relés también requiere una clasificación basada en la acción.
Características de la ejecución de los elementos de conexión.
Los diseños de relé electromagnético en esta realización permiten uno o más contactos de interruptor separados.
La ejecución de contactos se caracteriza por el siguiente conjunto de abreviaturas:
- SPST (Single Pole Single Throw) - unipolar unidireccional;
- SPDT (Single Pole Double Throw) - bidireccional unipolar;
- DPST (doble tiro de un solo polo) - bipolar unidireccional;
- DPDT (doble polo, doble tiro): bipolar bidireccional.
Cada uno de estos elementos de conexión se denomina "polo". Cualquiera de ellos se puede conectar o reiniciar, mientras se activa simultáneamente la bobina del relé.
Sutilezas del uso de dispositivos
A pesar de la simplicidad del diseño de los interruptores electromagnéticos, existen algunas sutilezas en la práctica del uso de estos dispositivos.
Por lo tanto, los expertos categóricamente no recomiendan conectar todos los contactos de relé en paralelo para conmutar el circuito de carga con alta corriente de esta manera.
Por ejemplo, conecte una carga de 10 A mediante la conexión en paralelo de dos contactos, cada uno de los cuales está diseñado para una corriente de 5 A.
Estas sutilezas de instalación se deben al hecho de que los contactos de los relés mecánicos nunca se cierran o abren en un solo punto en el tiempo.
Como resultado, uno de los contactos se sobrecargará en cualquier caso. E incluso teniendo en cuenta la sobrecarga a corto plazo, la falla prematura del dispositivo en tal conexión es inevitable.
Los productos electromagnéticos pueden usarse como parte de circuitos eléctricos o electrónicos con bajo consumo de energía como interruptores para corrientes y voltajes relativamente altos.
Sin embargo, categóricamente no se recomienda pasar diferentes voltajes de carga a través de los contactos adyacentes del mismo dispositivo.
Por ejemplo, cambie el voltaje de CA de 220 V y CC de 24 V. Utilice siempre productos separados para cada opción para garantizar la seguridad.
Técnicas de protección de voltaje inverso
Una parte importante de cualquier relé electromecánico es una bobina. Esta parte se refiere a una categoría de carga de alta inductancia porque tiene bobinado de alambre.
Cualquier bobina de alambre tiene cierta impedancia que consiste en la inductancia L y la resistencia R, formando así un circuito en serie LR.
A medida que la corriente fluye a través de la bobina, se crea un campo magnético externo. Cuando el flujo de corriente en la bobina se detiene en el modo "apagado", el flujo magnético (teoría de la transformación) aumenta y se produce un alto voltaje inverso EMF (fuerza electromotriz).
Este valor inducido del voltaje inverso puede ser varias veces mayor que el voltaje de conmutación.
En consecuencia, existe el riesgo de daños a los componentes semiconductores ubicados al lado del relé. Por ejemplo, un transistor bipolar o de efecto de campo utilizado para suministrar voltaje a una bobina de relé.
Una forma de evitar daños a un transistor o cualquier dispositivo semiconductor de conmutación, incluidos los microcontroladores, es conectar un diodo polarizado al circuito de la bobina del relé.
Cuando una corriente que fluye a través de la bobina inmediatamente después de un disparo genera una fem de retorno inducida, este voltaje inverso abre el diodo polarizado inverso.
La energía acumulada se disipa a través del semiconductor, lo que evita daños al semiconductor de control: transistor, tiristor, microcontrolador.
Un semiconductor a menudo incluido en un circuito de bobina también se llama:
- diodo de volante;
- diodo de derivación;
- diodo inverso.
Sin embargo, no hay mucha diferencia entre los elementos. Todos ellos realizan una función. Además de usar diodos con polarización inversa, también se usan otros dispositivos para proteger los componentes semiconductores.
Las mismas cadenas de amortiguadores RC, varistores de óxido de metal (MOV), diodos zener.
Marcado de dispositivos de relé electromagnético.
Las designaciones técnicas que contienen información parcial sobre los dispositivos generalmente se indican directamente en el chasis del dispositivo de conmutación electromagnética.
Esta designación parece una abreviatura abreviada y un conjunto numérico.
Un ejemplo de marcado corporal de relés electromecánicos:
RES32 RF4.500.335-01
Este registro se descifra de la siguiente manera: relé electromagnético de baja corriente, serie 32, correspondiente a la ejecución de acuerdo con el pasaporte de la Federación de Rusia 4.500.335-01.
Sin embargo, tales designaciones son raras. Opciones abreviadas más comunes sin una indicación explícita de GOST:
RES 32 335-01
Además, no el chasis (en la caja) del dispositivo es la fecha de producción y el número de lote. Para obtener más información, consulte la hoja de datos del producto. Cada dispositivo o lote se completa con un pasaporte.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El video habla popularmente sobre cómo funciona la electrónica de conmutación electromecánica. Se notan claramente las sutilezas de las estructuras, las características de las conexiones y otros detalles:
Los relés electromecánicos se han utilizado como componentes electrónicos durante bastante tiempo. Sin embargo, este tipo de dispositivos de conmutación puede considerarse obsoleto. Los dispositivos mecánicos están siendo reemplazados cada vez más por dispositivos más modernos, puramente electrónicos. Uno de esos ejemplos es relés de estado sólido.
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Buenas tardes ¿Puede decirme cuáles son las formas de suprimir la interferencia del funcionamiento del relé?
Buenas tardes, Roma. La lucha contra la interferencia es una historia separada que prácticamente no se ve afectada por el PUE.
El relé genera ondas electromagnéticas al cerrar / abrir contactos. Las ondas de propagación inducen EMF en los cables, estructuras metálicas a través de las cuales pasan. Permítame recordarle que un relé activado inicia una cadena de "eventos" que termina con el inicio de los equipos de energía, las corrientes de arranque, que también generan ondas electromagnéticas.
Es posible protegerse y suprimir la interferencia de esta naturaleza al concentrar el relé en paneles separados, alejados de los dispositivos, equipos, a los que las ondas pueden dañar. Los cerramientos protectores deben estar conectados a tierra. Los cables de control, cables de circuitos operativos, que están amenazados por interferencia, deben tener una funda protectora, trenza, armadura, que estén conectados a tierra. Los cables de alimentación y control colocados en los edificios se extienden.
Las organizaciones de diseño involucradas en el suministro de energía tienen departamentos que estudian los problemas de compatibilidad electromagnética de redes eléctricas, redes de comunicación, automatización, etc.
Se adjunta una captura de pantalla de los elementos EMP asociados con las pastillas y una lista de GOST que contienen problemas para combatir la interferencia.