Funcionamiento de los relés

En este artículo se explican en detalle los conceptos básicos de un relé, como el relé energizado y el relé desenergizado. También se explican en detalle el diseño, la construcción, el funcionamiento, las aplicaciones y la selección de relés.

¿Qué es un relé?

Sabemos que la mayoría de los dispositivos de aplicaciones industriales de alta gama cuentan con relés para su funcionamiento eficaz. Los relés son interruptores sencillos que se accionan tanto eléctrica como mecánicamente. Los relés constan de un electroimán y de un conjunto de contactos. El mecanismo de conmutación se lleva a cabo con la ayuda del electroimán. También existen otros principios de funcionamiento. Pero difieren según sus aplicaciones. La mayoría de los dispositivos utilizan relés.

¿Por qué se utiliza un relé?

La principal función de un relé es utilizarse en lugares donde solo se puede usar una señal de baja potencia para controlar un circuito. También se utiliza en lugares donde solo se puede usar una señal para controlar muchos circuitos. La aplicación de los relés comenzó con la invención del teléfono. Desempeñaron un papel importante en la conmutación de llamadas en las centrales telefónicas. También se utilizaron en la telegrafía de larga distancia. Se usaron para conmutar la señal que iba de una fuente a otro destino. Tras la invención de los ordenadores, también se utilizaron para realizar operaciones booleanas y otras operaciones lógicas. Las aplicaciones de alta gama de los relés requieren una gran potencia para ser accionados por motores eléctricos, entre otros. Estos relés se denominan contactores.

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Diseño del relé

Un relé consta de solo cuatro partes principales. Son

• Electroimán
• Armadura móvil
• Contactos de conmutación
• Resorte

Las figuras que se muestran a continuación ilustran el diseño real de un relé sencillo.

Se trata de un relé electromagnético con una bobina de hilo rodeada por un núcleo de hierro. Se proporciona un camino de muy baja reluctancia para el flujo magnético tanto para la armadura móvil como para los contactos de conmutación.  La armadura móvil está conectada al yugo, que está conectado mecánicamente a los contactos de conmutación. Estas piezas se mantienen firmemente en su lugar con la ayuda de un resorte. El resorte se utiliza para producir un espacio de aire en el circuito cuando el relé se desenergiza.

¿Cómo funciona el relé?

El funcionamiento de un relé se puede comprender mejor explicando el siguiente diagrama.

El diagrama muestra un diagrama de la sección interior de un relé. Un núcleo de hierro está rodeado por una bobina de control. Como se muestra, la fuente de alimentación se suministra al electroimán a través de un interruptor de control y a la carga a través de contactos. Cuando la corriente empieza a fluir por la bobina de control, el electroimán empieza a energizarse e intensifica así el campo magnético. Por lo tanto, el brazo de contacto superior empieza a atraerse hacia el brazo fijo inferior y así cierra los contactos, provocando un cortocircuito para suministrar energía a la carga. Por otro lado, si el relé ya estaba desenergizado cuando los contactos estaban cerrados, entonces el contacto se mueve en sentido contrario y crea un circuito abierto.

Tan pronto como se corta la corriente de la bobina, la armadura móvil será devuelta por una fuerza a su posición inicial. Esta fuerza será casi igual a la mitad de la fuerza magnética. Esta fuerza se proporciona principalmente por dos factores. Son el resorte y la gravedad.

Los relés están fabricados principalmente para dos operaciones básicas. Una es para aplicaciones de bajo voltaje y la otra para alto voltaje. Para las aplicaciones de bajo voltaje, se dará más preferencia a reducir el ruido de todo el circuito. Para las aplicaciones de alto voltaje, están diseñados principalmente para reducir un fenómeno llamado arco eléctrico.

Conceptos básicos de los relés

Los conceptos básicos de todos los relés son los mismos. Eche un vistazo a un relé de 4 pines que se muestra a continuación. Se muestran dos colores. El color verde representa el circuito de control y el color rojo representa el circuito de carga. Una pequeña bobina de control está conectada al circuito de control. Un interruptor está conectado a la carga. Este interruptor está controlado por la bobina del circuito de control. Ahora veamos los diferentes pasos que ocurren en un relé.

• Relé energizado (ENCENDIDO)

Como se muestra en el circuito, la corriente que fluye a través de las bobinas representadas por los pines 1 y 3 provoca la generación de un campo magnético. Este campo magnético provoca el cierre de los pines 2 y 4. Así, el interruptor desempeña un papel importante en el funcionamiento del relé. Como es parte del circuito de carga, se utiliza para controlar un circuito eléctrico que está conectado a él. Por lo tanto, cuando el relé está energizado, la corriente fluirá a través de los pines 2 y 4.

• Relé desenergizado (APAGADO)

Tan pronto como el flujo de corriente se detiene a través de los pines 1 y 3, el interruptor se abre y así el circuito abierto impide el flujo de corriente a través de los pines 2 y 4. Por lo tanto, el relé se desenergiza y queda en posición de apagado.

En resumen, cuando se aplica un voltaje al pin 1, el electroimán se activa, provocando la generación de un campo magnético, que procede a cerrar los pines 2 y 4, provocando un circuito cerrado. Cuando no hay voltaje en el pin 1, no habrá fuerza electromagnética y, por lo tanto, no habrá campo magnético. Así, los interruptores permanecen abiertos.

Polo y conmutación

Los relés tienen exactamente el mismo funcionamiento que un interruptor. Por lo tanto, también se aplica el mismo concepto. Se dice que un relé conmuta uno o más polos. Cada polo tiene contactos que pueden conmutarse principalmente de tres maneras. Son

• Contacto normalmente abierto (NO) – El contacto NO también se llama contacto de cierre. Cierra el circuito cuando el relé se activa. Desconecta el circuito cuando el relé está inactivo.
• Contacto normalmente cerrado (NC) – El contacto NC también se conoce como contacto de apertura. Esto es lo opuesto al contacto NO. Cuando el relé se activa, el circuito se desconecta. Cuando el relé se desactiva, el circuito se conecta.
• Contactos de conmutación (CO) / Doble conmutación (DT) – Este tipo de contactos se utiliza para controlar dos tipos de circuitos. Se utilizan para controlar un contacto NO y también un contacto NC con un terminal común. Según su tipo, se denominan contactos abrir antes de cerrar y cerrar antes de abrir.

Los relés también se denominan con designaciones como

• Un solo polo, un solo contacto (SPST) – Este tipo de relé tiene un total de cuatro terminales. De estos, dos terminales pueden conectarse o desconectarse. Los otros dos terminales son necesarios para la bobina.
• Un solo polo, doble contacto (SPDT) – Este tipo de relé tiene un total de cinco terminales. De estos, dos son los terminales de la bobina. También se incluye un terminal común que se conecta a cualquiera de los otros dos.
• Doble polo, un solo contacto (DPST) – Este relé tiene un total de seis terminales. Estos terminales se dividen en dos pares. Así, pueden actuar como dos SPST que son accionados por una sola bobina. De los seis terminales, dos de ellos son terminales de la bobina.
• Doble polo, doble contacto (DPDT) – Este es el más grande de todos. Tiene principalmente ocho terminales de relé. De estos, dos filas están diseñadas para ser terminales de conmutación. Están diseñados para actuar como dos relés SPDT que son accionados por una sola bobina.

Aplicaciones de los relés

• Los relés se utilizan para realizar funciones lógicas. Desempeñan un papel muy importante en la provisión de lógica de seguridad crítica.
• Los relés se utilizan para proporcionar funciones de retardo de tiempo. Se utilizan para temporizar el retardo de apertura y el retardo de cierre de los contactos.
• Los relés se utilizan para controlar circuitos de alto voltaje con la ayuda de señales de bajo voltaje. Del mismo modo, se utilizan para controlar circuitos de alta corriente con la ayuda de señales de baja corriente.
• También se utilizan como relés de protección. Con esta función, se pueden detectar y aislar todas las fallas durante la transmisión y recepción.

Selección de relés

Debe tener en cuenta algunos factores al seleccionar un relé en particular. Son

• Protección – Se deben tener en cuenta diferentes protecciones como la protección de contactos y la protección de bobinas. La protección de contactos ayuda a reducir el arco eléctrico en circuitos que utilizan inductores.  La protección de bobinas ayuda a reducir el voltaje de sobretensión producido durante la conmutación.
• Busque un relé estándar con todas las aprobaciones regulatorias.
• Tiempo de conmutación – Pida relés de conmutación de alta velocidad si desea uno.
• Clasificaciones – Hay clasificaciones de corriente y también de voltaje. Las clasificaciones de corriente varían desde unos pocos amperios hasta aproximadamente 3000 amperios.  En el caso de las clasificaciones de voltaje, varían desde 300 voltios CA hasta 600 voltios CA. También hay relés de alto voltaje de aproximadamente 15,000 voltios.
• Tipo de contacto utilizado – Si es un contacto NC o NO o cerrado.
• Seleccione sabiamente contactos Cerrar antes de Abrir o Abrir antes de Cerrar.
• Aislamiento entre el circuito de la bobina y los contactos

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