Escolhendo o relé certo: Um guia para todos os tipos e usos

Os relés elétricos são um dos componentes mais básicos, mas também um dos mais versáteis, no enorme domínio da eletrônica e da engenharia elétrica. Doug Brinton Can Stats Basicamente, eles são um meio simples, mas inteligente, de controlar uma carga elétrica de alta potência com um sinal elétrico de baixa potência, ou sinal de luz, que é como a espinha dorsal de todos os sistemas de automação e controle são construídos em todos os lugares. Os relés são os heróis desconhecidos, que possibilitam o maquinário industrial que move o nosso mundo, bem como a conveniência diária da eletrônica automotiva. No entanto, o termo relé abrange uma ampla família de produtos - vários tipos de relés, cada um deles diferenciado pelo tipo de dispositivo de comutação, tipo de terminais e outros parâmetros. A compreensão dessas distinções não se limita ao ambiente acadêmico. Ela é essencial na formulação de circuitos elétricos seguros, praticados e estabelecidos. Este guia é um passeio pelos princípios de compreensão lógica da operação do relé, até as etapas de aplicação dos relés, onde você pode selecionar o relé mais adequado para a sua aplicação de maneira muito segura.

O que é um relé e como ele funciona?

Um relé pode ser definido simplesmente como um relé eletrônico, ou melhor, uma indução eletromecânica, que funciona como uma chave operada eletricamente. Ele é usado principalmente para isolar eletricamente um sinal de entrada de controle para um circuito de carga. O relé é acionado pela fonte de alimentação: normalmente baixa tensão e consumo de corrente (por exemplo, 5 V alimentados por um microcontrolador). Quando isso é feito, a chave no relé é fechada física ou eletronicamente, completando um circuito elétrico independente de alta potência (por exemplo, uma alimentação de 240 V CA para um motor). O recurso mais importante dessa separação é que ela isola os componentes eletrônicos de controle sensíveis da alta tensão, da contraflexão e do ruído elétrico do circuito de alimentação.

O mais conhecido é o relé eletromecânico (relés EMR). Seu modo de operação é um exemplo puro de indução eletromagnética. Em um EMR, uma pequena volta de fio se comporta como um eletroímã. Conectada a essa bobina, pelo circuito de controle com uma tensão, há uma força magnética. Essa é uma atração magnética que puxa em direção a uma armadura móvel que é uma alavanca menor. Quando a armadura gira, ela força um par de contatos físicos juntos, fechando a chave com a qual uma corrente elétrica pode passar pela carga elétrica. Quando a tensão de controle é desligada da armadura, o campo magnético entra em colapso e uma mola ou um ímã permanente faz com que a armadura volte ao seu estado normal e a posição de seus contatos se inverte, interrompendo novamente o circuito. Esse é o mecanismo de relé fundamental, básico e forte no qual podemos basear todos os outros tipos diferentes de relé.

Terminologia chave de relés que você deve conhecer

Antes de discutir os vários tipos de relés, é importante familiarizar-se com o jargão comum aplicado na descrição das características dos relés e de suas operações. O primeiro passo para acertar é dominar esse vocabulário, para que seja mais fácil ler as folhas de dados e escolher o componente certo.

Poste e arremesso

Isso se refere à estrutura entrelaçada da chave do relé.

• Pólo é a conexão de um relé e é o número de circuitos independentes controlados pelo relé. Há um circuito controlado por um relé de polo único (relé SPST). Um relé de polo duplo (DP) tem dois circuitos independentes no mesmo relé. O lance é referido como a quantidade de posições em que o polo pode ser fixado.
• Um relé Single Throw (ST) é um relé ON/OFF básico com apenas uma outra conexão feita ao polo. Um relé de duplo disparo (spdt) pode mudar o polo para dois outros contatos diferentes e, assim, redirecionar o fluxo de corrente. As formas comuns de AR são SPST (Single Pole, Single Throw), SPDT (Single Pole, Double Throw) e DPDT (Double Pole, Double Throw).

Forma de contato (NA, NF)

Isso define o posição de contato e o estado padrão dos contatos do relé quando a bobina não está energizada.

• Normalmente aberto (NA): O contato do interruptor está aberto na posição normal, deixando o circuito incompleto. Quando a energia é aplicada à bobina, o contato é fechado e o circuito é completado.
• Normalmente fechado (NC): O contato do interruptor fecha quando está na posição normal e o circuito está completo. Quando a energia é aplicada à bobina, o contato é aberto e o circuito é interrompido.
• Um relé spdt (Single Pole Double Throw) contém um terminal comum, um normalmente aberto (NO) ligado e um normalmente fechado (NC) ligado.

Tensão da bobina e classificação dos contatos

Essas são duas das especificações elétricas mais importantes.

• Tensão da bobina: Essa é a quantidade de tensão necessária no circuito de controle que será garantida quando a bobina do relé for energizada. A classificação deve estar na mesma tensão da entrada do seu controle (por exemplo, 5V, 12V, 24V CC como sinal).
• Classificação de contato: Indica a tensão nominal mais alta e a corrente nominal que os contatos físicos do relé podem acomodar com segurança. Normalmente é indicado em amperes (A) em uma determinada tensão e tipo de carga elétrica atendida (por exemplo, 10A a 250V CA). A leitura acima da classificação do contato pode fazer com que a resistência do contato aumente, gere algum tipo de calor e falhe.

Principais tipos de relés por construção

Embora todos os relés sirvam para alguma finalidade de comutação, a maneira como foram estruturados em seu interior é o fator decisivo na definição de seus parâmetros de desempenho, requisitos de baixa corrente e sua aplicabilidade a várias redes elétricas. Conhecer os cinco tipos mais importantes ajudará a tomar uma decisão eficaz.

Relés eletromagnéticos (EMRs)

Os mais tradicionais e amplamente conhecidos são os relés eletromagnéticos. Eles funcionam pela lei da força magnética, conforme explicado acima, que move fisicamente os contatos físicos. Abertos, eles têm um espaço de ar real entre os contatos, garantindo um isolamento elétrico muito bom. Isso os torna insensíveis a transientes em linhas de transmissão e disjuntores. Eles são capazes de comutar eletricidade CA e CC, tendem a ser baratos, mas têm a desvantagem de serem tão rápidos quanto o sistema de comutação mecânica e de terem uma vida útil finita, pois a posição do contato pode se desgastar.

Relés de estado sólido (SSRs)

Um relé de estado sólido é um dispositivo de comutação mais moderno, que não possui contatos reais. Em vez de uma única bobina, eles utilizam semicondutores para alternar o fluxo de corrente, com o sinal de entrada sendo acoplado por meio de um optoacoplador como forma de isolamento. Os SSRs consomem pouca energia, não geram ruído, são rápidos e resistentes. No entanto, eles têm sua própria resistência de contato, podem precisar de resfriamento devido à temperatura ambiente e são mais caros.

Relés de sobrecarga térmica

Os relés térmicos de sobrecarga são dispositivos de relé de proteção que protegem os motores contra sobrecarga de corrente. Eles funcionam com uma corrente elétrica que aquece um pedaço de fita bimetálica. Quando a carga elétrica é excessiva, o tipo de calor resultante faz com que a tira se dobre, o que altera o local de contato e a remoção da carga. Canalização Suas características operacionais de relé de retardo de tempo permitem que eles passem correntes de irrupção curtas sem disparar desnecessariamente.

Relés Reed

O reed relay é uma forma especial de relé em que os contatos são feitos de duas palhetas ferromagnéticas envoltas em vidro. Elas são colocadas em uma bobina que, ao ser energizada, também puxa as palhetas magneticamente. Ele é hermeticamente protegido contra condições ambientais como sujeira e água. Aplicações rápidas e de baixo consumo de energia em que é necessária baixa corrente, eles são pequenos, rápidos e confiáveis, mas têm baixa classificação de corrente.

Relés híbridos

Os relés híbridos podem ser usados para conter um dispositivo de relé eletrônico e um EMR em uma única unidade, na qual um SSR pode ser utilizado para realizar a comutação de curto prazo e, em seguida, deixar o EMR para manter a corrente elétrica. Isso minimiza a fem de retorno e o arco elétrico durante a comutação, bem como o fluxo de corrente efetivo e o baixo consumo de energia.

Diferentes tipos de relés: Uma comparação

A escolha entre os dois tipos requer uma boa compreensão das vantagens e desvantagens. A tabela abaixo mostra a comparação direta dos tipos de relés mais populares de acordo com os indicadores de desempenho mais importantes.

E repetindo em resumo, você vai querer usar um SSR de preferência até mesmo ao custo, quando sua aplicação exigir baixa perda de potência, velocidade de comutação e longa vida útil. Os EMRs são econômicos em aplicações gerais de alta potência. Um reed switch é bom em equipamentos sensíveis em que o espaço é escasso.

Como escolher o relé certo: Um guia em quatro etapas

Com uma boa base sobre o tipo de relé e seus parâmetros, você pode agora confiar no procedimento sistemático de escolha do componente ideal.

Etapa 1: Defina sua carga (CA/CC, tensão, corrente)

Descreva a carga elétrica que você deseja comutar. Descubra se a carga é CC ou CA, sua tensão nominal e sua corrente nominal. Um relé deve sempre ter uma classificação que exceda confortavelmente a da carga, com uma margem de segurança, especialmente quando a carga for linhas de transmissão indutivas ou disjuntores.

Etapa 2: Determine seu sinal de controle

Examine sua entrada no controle. Qual é a disponibilidade de tensão da fonte de alimentação para energizar o relé? Certifique-se de que a corrente elétrica disponível para energizar a bobina ou o semicondutor do relé seja adequada ao seu circuito de controle.

Etapa 3: Considere a frequência de troca e a vida útil

Qual é a frequência de comutação do relé? Um projeto de estado sólido ou um relé de travamento pode ser mais adequado para operação contínua ou frequente. Quando a comutação não precisa ser realizada com frequência, pode ser usado um relé EMR.

Etapa 4: Avalie as restrições ambientais e físicas

Pense em termos de temperatura ambiente, ruído, vibração, necessidades do relé de retardo de tempo e espaço na placa. Selecione o tipo que atenda a essas necessidades em termos de ambiente e mecânica, sem muita resistência de contato ou geração de muito calor.

Aplicação prática e diagrama de fiação

Vamos colocar isso em prática com um projeto de hobby: Controle de uma lâmpada com um Arduino e um módulo de relé.

Circuito de controle:

• VCC do módulo → Arduino 5V
• GND do módulo → GND do Arduino
• Module IN → Pino digital do Arduino (por exemplo, pino 7)

Circuito de alimentação:

• Corte o fio CA energizado.
• Uma extremidade → terminal COM do relé.
• Outra extremidade → terminal NO do relé.

Quando o Arduino envia uma mensagem HIGH sinal de entrada, ele energiza o relé, fechando o contatos físicos e concluir o circuito de carga, acendendo a lâmpada. Quando o sinal fica BAIXO, o relé retorna à sua posição inicial. posição normal, abrindo o circuito.

Fornecimento de relés de qualidade para sua aplicação

Quando tiver estabelecido suas necessidades, é hora de encontrar peças genuínas de alta qualidade. Observe outros atributos além do preço, que incluem a reputação do fabricante, peças genuínas e planilhas de dados elaboradas. Quando se trata de uso industrial, em que a qualidade regular e a ampla seleção são desejadas, os fornecedores, como OMCH em omch.com, não têm preço. Os EMRs de uso geral, bem como os avançados relés de estado sólido, relés de travamento e relés de proteção, exigem um fornecedor dedicado do qual se possa depender para garantir seu desempenho.

Pensamento final

Em resumo, o relé, em suas várias formas, destaca-se como exemplo de grande estética de engenharia. Familiarizando-se com seus princípios, aprendendo sua terminologia e conhecendo os benefícios exclusivos de cada tipo, você o torna uma excelente ferramenta de projeto. Ter uma abordagem sistemática para a seleção de uma peça garante que você não só terá uma peça funcional, mas também o design de melhor desempenho, segurança e durabilidade do seu produto. Não importa se você está no ramo de fabricação de circuitos elétricos complexos em um setor industrial ou se é um amador fazendo alguns experimentos, o relé correto ainda é a base de um projeto bem-sucedido.