Relé electromagnètic: dispositiu, marcatge, tipus + detalls de connexió i ajust
Convertir senyals elèctrics en la magnitud física corresponent: moviment, força, so, etc.etc., es realitza mitjançant unitats. Una unitat s'ha de classificar com a convertidor perquè és un dispositiu que canvia un tipus de magnitud física a una altra.
L'accionament normalment s'activa o controla mitjançant un senyal de comandament de baixa tensió. A més, es classifica com un dispositiu binari o continu segons el nombre d'estats estables. Així, un relé electromagnètic és una unitat binària, tenint en compte dos estats estables disponibles: on - off.
L'article presentat examina en detall els principis de funcionament d'un relé electromagnètic i l'àmbit d'ús dels dispositius.
El contingut de l'article:
Conceptes bàsics del disseny de la unitat
El terme "relé" és característic dels dispositius que proporcionen una connexió elèctrica entre dos o més punts mitjançant un senyal de control.
El tipus de relé electromagnètic (EMR) més comú i utilitzat és el disseny electromecànic.
L'esquema de control fonamental per a qualsevol equip sempre ofereix la possibilitat d'encendre-lo i apagar-lo. La manera més senzilla de realitzar aquests passos és utilitzar interruptors de bloqueig d'alimentació.
Els interruptors d'accionament manual es poden utilitzar per al control, però tenen desavantatges. El seu inconvenient evident és establir els estats "activat" o "desactivat" físicament, és a dir, manualment.
Els dispositius de commutació manuals solen ser de gran mida, d'acció lenta, capaços de commutar corrents petites.
Mentrestant, els relés electromagnètics estan representats principalment per interruptors controlats elèctricament. Els dispositius tenen diferents formes, dimensions i es divideixen segons el seu nivell de potència nominal. Les possibilitats per a la seva aplicació són àmplies.
Aquests dispositius, equipats amb un o més parells de contactes, poden formar part d'un disseny únic d'actuadors de potència més gran: contactors, que s'utilitzen per canviar la tensió de la xarxa o els dispositius d'alta tensió.
Principis fonamentals del funcionament d'EMR
Tradicionalment, els relés de tipus electromagnètic s'utilitzen com a part dels circuits de control de commutació elèctrics (electrònics). En aquest cas, s'instal·len directament sobre plaques de circuit imprès o en posició lliure.
Estructura general del dispositiu
Els corrents de càrrega dels productes utilitzats solen mesurar-se des de fraccions d'un amper fins a 20 A o més. Els circuits de relés estan molt estesos a la pràctica electrònica.
El disseny d'un relé electromagnètic converteix el flux magnètic generat per la tensió CA/CC aplicada en força mecànica. Gràcies a la força mecànica resultant, es controla el grup de contacte.
El disseny més comú és una forma de producte que inclou els components següents:
- bobina excitant;
- nucli d'acer;
- xassís de suport;
- grup de contacte.
El nucli d'acer té una part fixa anomenada balancí i una part mòbil amb molla anomenada armadura.
Essencialment, l'armadura complementa el circuit del camp magnètic tancant l'espai d'aire entre la bobina elèctrica estacionària i l'armadura mòbil.
L'armadura es mou sobre frontisses o gira lliurement sota la influència del camp magnètic generat. Això tanca els contactes elèctrics connectats als accessoris.
Normalment, una o més molles de retorn situats entre el braç basculant i l'induït retornen els contactes a la seva posició original quan la bobina del relé està desactivada.
Funcionament del sistema electromagnètic de relés
Un disseny EMR clàssic senzill té dos conjunts de contactes elèctricament conductors.
A partir d'això, es realitzen dos estats del grup de contacte:
- Contacte normalment obert.
- Contacte normalment tancat.
En conseqüència, un parell de contactes es classifica com a normalment obert (NO) o, en un estat diferent, normalment tancat (NC).
Per a un relé amb una posició de contacte normalment oberta, l'estat "tancat" només s'aconsegueix quan el corrent de camp passa per la bobina inductiva.
En una altra opció, la posició normalment tancada dels contactes es manté constant quan no hi ha corrent d'excitació al circuit de la bobina. És a dir, els contactes de l'interruptor tornen a la seva posició tancada normal.
Per tant, els termes "normalment obert" i "normalment tancat" haurien de referir-se a l'estat dels contactes elèctrics quan la bobina del relé està desactivada, és a dir, la tensió d'alimentació del relé està apagada.
Grups de contactes de relés elèctrics
Els contactes de relé solen ser elements metàl·lics conductors de l'electricitat que es toquen entre si i completen un circuit, actuant de manera similar a un simple interruptor.
Quan els contactes estan oberts, la resistència entre els contactes normalment oberts es mesura com un valor elevat en megaohms. Això crea una condició de circuit obert quan s'elimina el pas de corrent al circuit de la bobina.
Si els contactes estan tancats, la resistència de contacte hauria de ser teòricament zero, el resultat d'un curtcircuit.
Tanmateix, aquesta condició no sempre s'observa.El grup de contactes de cada relé individual té una certa resistència de contacte en estat "tancat". Aquesta resistència s'anomena estable.
Característiques del pas dels corrents de càrrega
Per a la pràctica d'instal·lar un nou relé electromagnètic, es nota que la resistència de contacte de commutació és petita, normalment inferior a 0,2 ohms.
Això s'explica simplement: les puntes noves romanen netes de moment, però amb el temps la resistència de la punta augmentarà inevitablement.
Per exemple, per als contactes que porten un corrent de 10 A, la caiguda de tensió serà de 0,2x10 = 2 volts (llei d'Ohm). D'això resulta que si la tensió d'alimentació subministrada al grup de contactes és de 12 volts, la tensió de la càrrega serà de 10 volts (12-2).
Quan les puntes de contacte metàl·liques es desgasten sense estar degudament protegides de càrregues inductives o capacitives elevades, el dany de l'arc és inevitable.
Un arc elèctric —espurna als contactes— provoca un augment de la resistència de contacte de les puntes i, com a conseqüència, un dany físic.
Si continueu utilitzant el relé en aquesta condició, les puntes de contacte poden perdre completament les seves propietats de contacte físic.
Però hi ha un factor més greu quan el dany de l'arc acaba soldant els contactes, creant condicions de curtcircuit.
En aquestes situacions, hi ha el risc de danyar el circuit controlat per l'EMR.
Així, si la resistència de contacte augmenta a causa de la influència de l'arc elèctric en 1 ohm, la caiguda de tensió entre els contactes per al mateix corrent de càrrega augmenta a 1 × 10 = 10 volts DC.
Aquí, la magnitud de la caiguda de tensió als contactes pot ser inacceptable per al circuit de càrrega, especialment quan es treballa amb tensions d'alimentació de 12-24 V.
Tipus de material de contacte de relé
Per tal de reduir la influència de l'arc elèctric i les altes resistències, les puntes de contacte dels relés electromecànics moderns estan fetes o recobertes amb diversos aliatges a base de plata.
D'aquesta manera és possible allargar significativament la vida útil del grup de contacte.
A la pràctica, els materials següents s'utilitzen per processar les puntes dels grups de contacte dels relés electromagnètics (electromecànics):
- Ag - plata;
- AgCu - plata-coure;
- AgCdO - òxid de plata-cadmi;
- AgW - plata-tungstè;
- AgNi - plata-níquel;
- AgPd - plata-pal·ladi.
L'augment de la vida útil de les puntes dels grups de contactes de relé mitjançant la reducció del nombre d'arcs elèctrics s'aconsegueix connectant filtres de condensadors resistius, també anomenats amortidors RC.
Aquests circuits electrònics estan connectats en paral·lel amb grups de contactes de relés electromecànics. El pic de tensió, que s'observa en el moment d'obrir els contactes, amb aquesta solució sembla ser curt amb seguretat.
L'ús d'amortidors RC permet suprimir l'arc elèctric que es forma a les puntes de contacte.
Disseny típic de contactes EMR
A més dels clàssics contactes normalment oberts (NO) i normalment tancats (NC), la mecànica de la commutació dels relés també implica una classificació basada en l'acció.
Característiques del disseny dels elements de connexió
Els dissenys de relés de tipus electromagnètic en aquesta realització permeten un o més contactes d'interruptor separats.
El disseny dels contactes es caracteritza pel següent conjunt d'abreviatures:
- SPST (Single Pole Single Throw) - unidireccional unidireccional;
- SPDT (Single Pole Double Throw) - bidireccional d'un sol pol;
- DPST (Double Pole Single Throw) - bipolar unidireccional;
- DPDT (Double Pole Double Throw) - bipolar bidireccional.
Cada element de connexió es designa com a "pol". Qualsevol d'ells es pot connectar o restablir, activant simultàniament la bobina del relé.
Subtileses de l'ús de dispositius
Malgrat la senzillesa del disseny dels interruptors electromagnètics, hi ha algunes subtileses en la pràctica d'utilitzar aquests dispositius.
Per tant, els experts no recomanen categòricament connectar tots els contactes del relé en paral·lel per canviar d'aquesta manera un circuit de càrrega d'alta intensitat.
Per exemple, connecteu una càrrega de 10 A connectant dos contactes en paral·lel, cadascun dels quals està classificat per a un corrent de 5 A.
Aquestes subtileses d'instal·lació es deuen al fet que els contactes dels relés mecànics mai es tanquen ni s'obren al mateix temps.
Com a resultat, un dels contactes es sobrecarregarà en qualsevol cas.I fins i tot tenint en compte una sobrecàrrega a curt termini, la fallada prematura del dispositiu en aquesta connexió és inevitable.
Els productes electromagnètics es poden utilitzar com a part de circuits elèctrics o electrònics amb baix consum d'energia com a interruptors de corrents i voltatges relativament elevats.
Tanmateix, no es recomana fer passar diferents tensions de càrrega a través dels contactes adjacents del mateix dispositiu.
Per exemple, canvieu entre 220 V CA i 24 V CC. Sempre s'han d'utilitzar productes separats per a cada opció per garantir la seguretat.
Tècniques de protecció de voltatge invers
Una part important de qualsevol relé electromecànic és la bobina. Aquesta peça es classifica com una càrrega d'alta inductància perquè està bobinada amb fil.
Qualsevol bobina de filferro té una certa impedància, que consisteix en la inductància L i la resistència R, formant així un circuit en sèrie LR.
Quan el corrent flueix per la bobina, es crea un camp magnètic extern. Quan el flux de corrent a la bobina s'atura en el mode "apagat", el flux magnètic augmenta (teoria de transformació) i es genera un alt voltatge EMF inversa (força electromotriu).
Aquest valor de tensió inversa induïda pot ser diverses vegades més gran que la tensió de commutació.
En conseqüència, hi ha el risc de danyar qualsevol component semiconductor situat a prop del relé. Per exemple, un transistor bipolar o d'efecte de camp utilitzat per aplicar tensió a una bobina de relé.
Una manera d'evitar danys a un transistor o qualsevol dispositiu semiconductor de commutació, inclosos els microcontroladors, és connectar un díode polaritzat inversament al circuit de la bobina del relé.
Quan el corrent que flueix per la bobina immediatament després d'apagar-se genera una EMF inversa induïda, aquesta tensió inversa obre el díode polaritzat inversament.
A través del semiconductor, l'energia acumulada es dissipa, la qual cosa evita danys al semiconductor de control: transistor, tiristor, microcontrolador.
El semiconductor que s'inclou sovint al circuit de la bobina també s'anomena:
- díode volant;
- díode de bypass;
- díode invertit.
Tanmateix, no hi ha molta diferència entre els elements. Tots fan una funció. A més de l'ús de díodes de polarització inversa, s'utilitzen altres dispositius per protegir els components semiconductors.
Les mateixes cadenes d'amortidors RC, varistors d'òxid metàl·lic (MOV), díodes zener.
Marcatge de dispositius de relé electromagnètic
Les designacions tècniques que porten informació parcial sobre els dispositius solen indicar-se directament al xassís del dispositiu de commutació electromagnètica.
Aquesta designació sembla una abreviatura i un conjunt de números.
Exemple de marcatge de caixa de relés electromecànics:
RES32 RF4.500.335-01
Aquesta entrada es desxifra de la següent manera: relé electromagnètic de baixa intensitat, sèrie 32, corresponent al disseny segons el passaport RF 4.500.335-01.
Tanmateix, aquestes designacions són rares. Més sovint hi ha versions abreujades sense indicació explícita de GOST:
RES32 335-01
A més, la data de fabricació i el número de lot estan marcats al xassís (al cos) del dispositiu. La informació detallada es troba a la fitxa tècnica del producte. Cada dispositiu o lot es subministra amb un passaport.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
El vídeo explica popularment com funciona l'electrònica de commutació electromecànica. Les subtileses dels dissenys, les característiques de connexió i altres detalls es noten clarament:
Els relés electromecànics s'han utilitzat com a components electrònics des de fa força temps. Tanmateix, aquest tipus de dispositius de commutació es poden considerar obsolets. Els dispositius mecànics estan sent substituïts cada cop més per dispositius més moderns, purament electrònics. Un d'aquests exemples és relés d'estat sòlid.
Teniu preguntes, heu trobat errors o teniu dades interessants sobre el tema que podeu compartir amb els visitants del nostre lloc? Si us plau, deixeu els vostres comentaris, feu preguntes i compartiu la vostra experiència al bloc de contactes a sota de l'article.
Bona tarda. Em pots dir quins mètodes existeixen per suprimir les interferències del funcionament del relé?
Bona tarda, Roma. La lluita contra les ingerències és una història a part, pràcticament no afectada pel PUE.
El relé genera ones electromagnètiques quan els contactes estan tancats/oberts. Les ones de propagació indueixen EMF en cables i estructures metàl·liques per on passen.Permeteu-me recordar que un relé activat inicia una cadena d'"esdeveniments" que acaba amb la posada en marxa d'equips de potència, corrents d'arrencada, que també són generades per ones electromagnètiques.
Podeu protegir-vos i suprimir interferències d'aquesta naturalesa concentrant els relés en blindatges separats, allunyats dels dispositius i equips que les ones poden danyar. Les carcasses dels panells han d'estar connectades a terra. Els cables de control i els cables de circuits operatius que corren risc d'interferència han de tenir una funda protectora, una trena o una armadura que estiguin connectades a terra. Els cables d'alimentació i de control col·locats als edificis es separen.
Les organitzacions de disseny implicades en el subministrament d'energia tenen departaments que treballen en temes de compatibilitat electromagnètica de xarxes elèctriques, xarxes de comunicació, automatització, etc.
S'adjunta una captura de pantalla dels punts PUE relacionats amb la interferència i una llista de GOST que contenen problemes per combatre la interferència.