Elegir el relé adecuado: Guía de todos los tipos y usos

Los relés eléctricos son uno de los componentes más básicos, pero también más versátiles, del enorme reino de la electrónica y la ingeniería eléctrica. Doug Brinton Can Stats En esencia, son un medio sencillo, pero inteligente, de controlar una carga eléctrica de alta potencia con una señal eléctrica de baja potencia, o señal luminosa, que es como se construye la espina dorsal de todos los sistemas de automatización y control en todas partes. Los relés son los héroes anónimos que hacen posible la maquinaria industrial que mueve nuestro mundo, así como la comodidad cotidiana de la electrónica del automóvil. Sin embargo, el término relé abarca una amplia familia de productos: diversos tipos de relés, cada uno de los cuales se distingue por el tipo de dispositivo de conmutación, el tipo de terminales y otros parámetros. La comprensión de estas distinciones no se limita al ámbito académico. Es esencial a la hora de formular circuitos eléctricos seguros, practicados y establecidos. Esta guía es un paseo por los principios de comprensión lógica del funcionamiento de los relés, hasta los pasos de aplicación de los relés donde podrá seleccionar el relé más adecuado a su aplicación de una manera muy confiada.

¿Qué es un relé y cómo funciona?

Un relé puede definirse simplemente como un relé electrónico o más bien electromecánico de inducción, que funciona como un interruptor que se acciona eléctricamente. Se utiliza principalmente para aislar eléctricamente una señal de entrada de control a un circuito de carga. El relé es accionado por la fuente de alimentación: normalmente baja tensión y consumo de corriente (por ejemplo, 5V alimentados por un microcontrolador). Al hacerlo, el interruptor del relé se cierra física o electrónicamente, completando un circuito eléctrico independiente de alta potencia (por ejemplo, una alimentación de 240V CA a un motor). La característica más importante de esta separación es que aísla la electrónica de control sensible a la alta tensión, la contrafase y el ruido eléctrico del circuito de alimentación.

El más conocido es el relé electromecánico (relés emr). Su modo de funcionamiento es un ejemplo puro de inducción electromagnética. Dentro de un EMR, una pequeña espira de alambre se comporta como un electroimán. Conectada a esta bobina, por el circuito de control con una tensión, hay una fuerza magnética. Se trata de una atracción magnética que tira hacia una armadura móvil que es una palanca menor. Cuando la armadura gira, fuerza un par de contactos físicos juntos cerrando el interruptor con el que una corriente eléctrica puede pasar a través de la carga eléctrica. Una vez que la tensión de control está fuera de la armadura, el campo magnético se colapsa y un muelle o imán permanente impulsa la armadura de nuevo a su estado regular y la pose de sus contactos se invierte, rompiendo de nuevo el circuito. Este es el mecanismo de relé fundamental, básico y fuerte en el que todos podemos basar todos los demás de diferentes tipos de relé.

Terminología clave sobre relés que debe conocer

Antes de hablar de los distintos tipos de relés, es importante familiarizarse con la jerga común que se aplica para describir sus características y su funcionamiento. El primer paso para hacerlo bien es dominar este vocabulario, para que sea más fácil leer las fichas técnicas y elegir el componente adecuado.

Asta y lanzamiento

Se refiere a la estructura entrelazada del interruptor del relé.

• El polo es la conexión de un relé y es el número de circuitos independientes controlados por el relé. Un relé unipolar (SPST) controla un circuito. Un relé de doble polo (DP) tiene dos circuitos independientes en el mismo relé. Se denomina tiro a la cantidad de posiciones a las que se puede acoplar el polo.
• Un relé ST (Single Throw) es un relé básico ON/OFF con una sola conexión al polo. Un Doble Tiro (relés spdt) puede cambiar el polo a otros dos contactos diferentes y así redirigir el flujo de corriente. Las formas AR más comunes son SPST (Single Pole, Single Throw), SPDT (Single Pole, Double Throw) y DPDT (Double Pole, Double Throw).

Forma de contacto (NA, NC)

Esto define el posición de contacto y estado por defecto de los contactos del relé cuando la bobina no está excitada.

• Normalmente abierto (NO): El contacto del interruptor está abierto en posición normal dejando el circuito incompleto. Cuando se aplica corriente a la bobina, el contacto se cierra y el circuito se completa.
• Normalmente cerrado (NC): El contacto del interruptor se cierra cuando descansa en la posición normal y el circuito se completa. Cuando se aplica corriente a la bobina, el contacto se abre y el circuito se interrumpe.
• Un relé unipolar de doble efecto (spdt) contendrá un terminal común, uno normalmente abierto (NO) y uno normalmente cerrado (NC).

Tensión de la bobina y capacidad de los contactos

Estas son dos de las especificaciones eléctricas más críticas.

• Tensión de la bobina: Esta es la cantidad de tensión necesaria en el circuito de control que se asegurará cuando la bobina en el relé está energizada. La tensión debe ser la misma que la de la entrada de su mando (por ejemplo, 5V, 12V, 24V CC como señal).
• Contacto: Indica la tensión nominal y la intensidad nominal más elevadas que los contactos físicos del relé pueden admitir con seguridad. Normalmente se indica en amperios (A) para una tensión y un tipo de carga eléctrica determinados (por ejemplo, 10 A a 250 V CA). Una lectura por encima de la capacidad nominal del contacto puede hacer que la resistencia del contacto aumente, genere algún tipo de calor y falle.

Principales tipos de relés por construcción

Aunque todos los relés cumplen alguna función de conmutación, la forma en que se han estructurado en su interior es el factor decisivo a la hora de definir sus parámetros de rendimiento, el requisito de baja corriente y su aplicabilidad a diversas redes eléctricas. Conocer los cinco tipos más importantes ayudará a tomar una decisión eficaz.

Relés electromagnéticos (REM)

Los más tradicionales y conocidos son los relés electromagnéticos. Funcionan por la ley de la fuerza magnética, como se ha explicado anteriormente, que mueve físicamente los contactos físicos. Abiertos tienen un verdadero entrehierro entre contactos, garantizando un muy buen aislamiento eléctrico. Esto los hace insensibles a transitorios en líneas de transmisión y disyuntores. Son capaces de conmutar electricidad de CA y CC, suelen ser baratos, pero tienen el inconveniente de que sólo son tan rápidos como el sistema de conmutación mecánico y de que tienen una vida útil finita, ya que la posición de los contactos puede desgastarse.

Relés de estado sólido (SSR)

Un relé de estado sólido es un dispositivo de conmutación más moderno, sin contactos reales. En lugar de una sola bobina, utilizan semiconductores para alternar el flujo de corriente, con la señal de entrada acoplada a través de un optoacoplador como forma de aislamiento. Los SSR consumen poca energía, no generan ruido, son rápidos y resistentes. Sin embargo, poseen su propia resistencia de contacto, pueden necesitar refrigeración debido a la temperatura ambiente y son más caros.

Relés térmicos de sobrecarga

Los relés térmicos de sobrecarga son dispositivos de relé de protección que protegen los motores contra las sobrecorrientes. Funcionan con una corriente eléctrica que calienta un trozo de tira bimetálica. Cuando la carga eléctrica es excesiva, el tipo de calor resultante hace que la tira se doble, lo que altera el lugar de contacto y la retirada de la carga. Canalización Sus características de funcionamiento de los relés temporizados les permiten pasar corrientes de irrupción cortas sin dispararse innecesariamente.

Relés Reed

Un relé reed es una forma especial de relé en la que los contactos están formados por dos reed ferromagnéticos encerrados en vidrio. Se colocan dentro de una bobina que, al activarse, arrastra las láminas magnéticamente. Está herméticamente protegido contra condiciones ambientales como la suciedad y el agua. Aplicaciones rápidas y de bajo consumo en las que se necesita una corriente baja, son pequeños, rápidos y fiables, pero tienen una corriente nominal baja.

Relés híbridos

Los relés híbridos se pueden utilizar para contener un dispositivo de relé electrónico y un EMR en una sola unidad, en la que se puede utilizar un SSR para realizar la conmutación a corto plazo y luego dejar que el EMR mantenga la corriente eléctrica. Esto minimiza las contrafrecuencias y los arcos voltaicos durante la conmutación, así como el flujo de corriente efectivo y el bajo consumo de energía.

Diferentes tipos de relé: Una comparación

Para elegir entre los dos tipos hay que comprender bien las ventajas y desventajas. La siguiente tabla muestra una comparación directa de los tipos de relé más populares según los indicadores de rendimiento más importantes.

Y repitiendo en resumen, querrá utilizar un SSR con preferencia incluso al coste, cuando su aplicación requiera baja pérdida de potencia, velocidad de conmutación y larga vida útil. Los EMR son rentables en aplicaciones generales de alta potencia. Un interruptor de láminas es bueno en equipos sensibles donde el espacio es un bien escaso.

Cómo elegir el relé adecuado: Guía en 4 pasos

Con una buena base sobre el tipo de relé y sus parámetros, ahora puede confiar en el procedimiento sistemático de elección de un componente ideal.

Paso 1: Defina su carga (CA/CC, tensión, corriente)

Describa la carga eléctrica que desea conmutar. Averigüe si la carga es de corriente continua o alterna, su tensión nominal y su intensidad nominal. Un relé debe ser siempre de una potencia que supere con holgura la de la carga, con un margen de seguridad, sobre todo cuando la carga son líneas de transmisión inductivas o disyuntores.

Paso 2: Determine su señal de control

Examine su entrada en control. ¿Cuál es la disponibilidad de tensión de la fuente de alimentación para energizar el relé? Asegúrese de que la corriente eléctrica disponible para energizar la bobina del relé o el semiconductor es la adecuada en su circuito de control.

Paso 3: Considerar la frecuencia de conmutación y la vida útil

¿Cuál es la frecuencia de conmutación del relé? Un diseño de estado sólido o un relé de enclavamiento pueden ser más adecuados para un funcionamiento continuo o frecuente. Si la conmutación no debe realizarse con frecuencia, puede utilizarse un relé emr.

Paso 4: Evaluar las limitaciones físicas y medioambientales

Piense en términos de temperatura ambiente, ruido, vibración, necesidades de relés de retardo y espacio en la placa. Seleccione el tipo que satisfaga estas necesidades desde el punto de vista ambiental y mecánico, sin mucha resistencia de contacto ni generación de mucho tipo de calor.

Aplicación práctica y esquema eléctrico

Pongamos esto en práctica con un proyecto de hobby: Controlar una lámpara con un Arduino y un módulo de relés.

Circuito de control:

• Módulo VCC → Arduino 5V
• GND del módulo → GND del Arduino
• Módulo IN → Pin digital Arduino (por ejemplo, Pin 7).

Circuito de alimentación:

• Corte el cable de CA con corriente.
• Un extremo → terminal COM del relé.
• Otro extremo → borne NO del relé.

Cuando el Arduino envía un HIGH señal de entrada, se activa el relé, cerrando la contactos físicos y completar el circuito de carga, encendiendo la lámpara. Cuando la señal pasa a BAJA, el relé vuelve a su posición normal, abriendo el circuito.

Relés de calidad para su aplicación

Una vez establecidas sus necesidades, es el momento de buscar piezas originales de alta calidad. Fíjese en otros atributos además del precio, como la reputación del fabricante, las piezas originales y las hojas de datos elaboradas. Cuando se trata de un uso industrial en el que se desea una calidad regular y una amplia selección, proveedores como OMCH en omch.com, no tienen precio. Tanto los EMR de uso general como los avanzados, de estado sólido, relés, relés de enclavamiento y relés de protección requieren un proveedor especializado en el que se pueda confiar para garantizar su rendimiento.

Reflexión final

En resumen, el relé, en sus diversas formas, destaca como ejemplo de gran estética de ingeniería. Familiarizarse con sus principios, aprender su terminología y ser consciente de las ventajas únicas de cada tipo, lo convierte en una gran herramienta de diseño. Contar con un enfoque sistemático para la selección de una pieza garantiza que no sólo acabe teniendo una pieza que funcione, sino también el diseño de su producto con el mejor rendimiento, seguro y duradero. No importa si se dedica a fabricar complejos circuitos eléctricos en una industria o si es un aficionado haciendo algunos experimentos, el relé correcto sigue siendo la base de un proyecto de éxito.