Relé eletromagnético: dispositivo, marcação, tipos + sutilezas de conexão e ajuste

A conversão de sinais elétricos na quantidade física correspondente - movimento, força, som, etc., é realizada através de acionamentos. O inversor deve ser classificado como um conversor, pois esse dispositivo altera um tipo de quantidade física em outro.

O inversor é geralmente ativado ou controlado por um sinal de comando de baixa tensão. Além disso, é classificado como um dispositivo binário ou contínuo com base no número de estados estáveis. Portanto, o relé eletromagnético é um inversor binário, dadas as duas condições estáveis ​​existentes: on - off.

No artigo apresentado, os princípios da operação do relé eletromagnético e o escopo do uso de dispositivos são discutidos em detalhes.

Noções básicas do Drive

O termo "relé" é característico de dispositivos que fornecem uma conexão elétrica entre dois ou mais pontos através de um sinal de controle.

O tipo mais comum e amplamente utilizado de relé eletromagnético (EMR) é o projeto eletromecânico.

Parece um projeto de uma ampla gama de produtos, chamados de relés eletromagnéticos. É mostrada aqui uma versão fechada do mecanismo usando uma tampa de acrílico transparente.

O esquema de controle fundamental para qualquer equipamento sempre oferece a capacidade de ativar e desativar. A maneira mais fácil de concluir essas etapas é usar o interruptor de bloqueio de energia.

Os comutadores de ação manual podem ser usados ​​para controle, mas têm desvantagens. Sua desvantagem óbvia é a configuração dos estados "on" ou "disabled" fisicamente, ou seja, manualmente.

Os dispositivos de comutação manual, como regra, são dispositivos de tamanho grande e ação atrasada, capazes de alternar pequenas correntes.

O mecanismo de comutação manual é um "parente distante" dos relés eletromagnéticos. Ele fornece a mesma funcionalidade - comutação de linhas de trabalho, mas é controlado exclusivamente à mão

Enquanto isso, os relés eletromagnéticos são representados principalmente por interruptores controlados eletricamente. Os dispositivos têm diferentes formas, dimensões e são divididos pelo nível de potência nominal. As possibilidades de sua aplicação são extensas.

Esses dispositivos, equipados com um ou mais pares de contatos, podem ser incluídos em um único projeto de atuadores de potência maiores - contatores, que são usados ​​para alternar dispositivos de alta tensão ou tensão de rede.

Princípios fundamentais do trabalho do EMR

Tradicionalmente, os relés do tipo eletromagnético são usados ​​como parte dos circuitos de controle de comutação elétricos (eletrônicos). Ao mesmo tempo, eles são instalados diretamente nas placas de circuito impresso ou na posição livre.

Estrutura geral do dispositivo

As correntes de carga dos produtos utilizados são geralmente medidas a partir de frações de um ampere a 20 A ou mais. Os circuitos de relé são comuns na prática eletrônica.

Dispositivos de várias configurações, projetados para instalação em placas de circuitos eletrônicos ou diretamente como dispositivo instalado separadamente

O design do relé eletromagnético converte o fluxo magnético gerado pela tensão CA / CC aplicada em força mecânica. Graças à força mecânica obtida, o grupo de contatos é controlado.

O design mais comum é o formato do produto, que inclui os seguintes componentes:

• bobina emocionante;
• núcleo de aço;
• chassi básico;
• grupo de contatos.

O núcleo de aço tem uma parte fixa chamada braço oscilante e uma parte móvel com mola chamada âncora.

De fato, a âncora complementa o circuito do campo magnético, fechando o espaço de ar entre a bobina elétrica estacionária e a armadura móvel.

Layout detalhado do projeto: 1 - mola de torção; 2 - núcleo metálico; 3 - âncora; 4 - contato normalmente fechado; 5 - contato normalmente aberto; 6 - contato geral; 7 - uma bobina de fio de cobre; 8 - roqueiro

A armadura se move nas dobradiças ou gira livremente sob a ação do campo magnético gerado. Isso fecha os contatos elétricos conectados à válvula.

Como regra, a (s) mola (s) de retorno localizadas entre a viga e a armadura retorna os contatos à sua posição original quando a bobina do relé é desenergizada.

A ação do sistema eletromagnético do relé

O design clássico simples do EMF possui dois conjuntos de contatos eletricamente condutivos.

Com base nisso, dois estados do grupo de contatos são realizados:

1. Contato normalmente aberto.
2. Contato normalmente fechado.

Consequentemente, um par de contatos é classificado como normalmente aberto (NO) ou, estando em um estado diferente, normalmente fechado (NC).

Para relés com a posição normalmente aberta dos contatos, o estado "fechado" é alcançado somente quando a corrente de excitação passa pela bobina indutiva.

Uma das duas opções possíveis para definir um grupo de contatos padrão. Aqui, no estado desenergizado da bobina “padrão”, uma posição normalmente fechada (fechada) é definida

Em outra modalidade, a posição normalmente fechada dos contatos permanece constante quando a corrente de excitação está ausente no circuito da bobina. Ou seja, os contatos do interruptor retornam à sua posição normal fechada.

Portanto, os termos “normalmente aberto” e “normalmente fechado” devem se referir ao estado dos contatos elétricos quando a bobina do relé é desenergizada, ou seja, a tensão do relé é desconectada.

Grupos de contatos de relés elétricos

Os contatos do relé geralmente são representados por elementos metálicos eletricamente condutores que estão em contato, fecham o circuito, agindo de maneira semelhante a um simples interruptor.

Quando os contatos estão abertos, a resistência entre os contatos normalmente abertos é medida por um valor alto em megaohms. Isso cria uma condição de circuito aberto quando a passagem de corrente no circuito da bobina é excluída.

O grupo de contatos de qualquer chave eletromecânica no modo aberto tem uma resistência de várias centenas de megaohms. O valor dessa resistência pode variar um pouco entre os modelos.

Se os contatos estiverem fechados, a resistência do contato deve teoricamente ser zero - o resultado de um curto-circuito.

No entanto, essa condição nem sempre é observada. O grupo de contatos de cada relé individual possui uma certa resistência de contato no estado "fechado". Essa resistência é chamada sustentável.

Características da passagem de correntes de carga

Para a prática de instalar um novo relé eletromagnético, a resistência de contato da inclusão é pequena, geralmente menor que 0,2 ohms.

O motivo é simples: as novas dicas permanecem limpas até o momento, mas com o tempo, a resistência da ponta aumentará inevitavelmente.

Por exemplo, para contatos com uma corrente de 10 A, a queda de tensão será de 0,2x10 = 2 volts (lei de Ohm). Acontece que, se a tensão de alimentação fornecida ao grupo de contatos for de 12 volts, a tensão da carga será de 10 volts (12-2).

Quando as pontas dos metais de contato se desgastam, não sendo adequadamente protegidas contra altas cargas indutivas ou capacitivas, os danos causados ​​pelo efeito de um arco elétrico se tornam inevitáveis.

Um arco elétrico em um dos contatos de um dispositivo de comutação eletromecânico. Essa é uma das causas de danos ao grupo de contatos na ausência de medidas apropriadas.

Um arco elétrico - faísca nos contatos - leva a um aumento na resistência de contato das pontas e, como resultado, a danos físicos.

Se você continuar usando o relé nesse estado, as dicas de contato poderão perder completamente a propriedade física do contato.

Porém, há um fator mais sério quando, como resultado de danos por um arco, os contatos eventualmente se soldam, criando uma condição de curto-circuito.

Nessas situações, o risco de danos ao circuito controlado pelo EMI não é excluído.

Portanto, se a resistência do contato aumentar em 1 ohm devido à influência do arco elétrico, a queda de tensão nos contatos para a mesma corrente de carga aumenta para 1 × 10 = 10 volts DC.

Aqui, a magnitude da queda de tensão entre os contatos pode não ser aceitável para o circuito de carga, especialmente ao trabalhar com tensões de alimentação de 12 a 24 V.

Tipo de material de contato do relé

Para reduzir a influência do arco elétrico e as altas resistências, as pontas de contato dos relés eletromecânicos modernos são feitas ou revestidas com várias ligas à base de prata.

Dessa forma, é possível prolongar significativamente a vida útil do grupo de contatos.

Pontas das placas de contato dos dispositivos de comutação eletromecânicos. Aqui estão as opções para dicas prateadas. Esse tipo de revestimento reduz o fator de dano.

Na prática, observa-se o uso dos seguintes materiais, pelos quais as pontas dos grupos de contato dos relés eletromagnéticos (eletromecânicos) são processados:

• Ag é prata;
• AgCu - prata-cobre;
• AgCdO - óxido de prata-cádmio;
• AgW - prata-tungstênio;
• AgNi - prata-níquel;
• AgPd - prata-paládio.

O aumento da vida útil das pontas dos grupos de contato do relé, reduzindo o número de formações do arco elétrico, é alcançado através da conexão de filtros de capacitores resistivos, também chamados de amortecedores RC.

Esses circuitos eletrônicos são conectados em paralelo com os grupos de contato dos relés eletromecânicos. O pico de tensão, observado no momento da abertura dos contatos, com esta solução, é visto com segurança em curto.

Usando amortecedores RC, é possível suprimir o arco elétrico que se forma nas pontas de contato.

Design típico de contato EMR

Além dos contatos normalmente abertos (NO) e normalmente fechados (NF) clássicos, a mecânica da comutação de relés também exige classificação com base na ação.

Características da execução dos elementos de conexão

Os projetos de relé eletromagnético nesta modalidade permitem um ou mais contatos de chave separados.

É assim que um dispositivo configurado tecnologicamente para o SPST se parece - unipolar e unidirecional. Existem também outras opções

A execução dos contatos é caracterizada pelo seguinte conjunto de abreviações:

• SPST (Single Pole Single Throw) - unipolar unidirecional;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - bidirecional unipolar;
• DPST (Double Pole Single Throw) - bipolar unidirecional;
• DPDT (Double Pole Double Throw) - bidirecional bipolar.

Cada um desses elementos de conexão é chamado de "poste". Qualquer um deles pode ser conectado ou zerado, enquanto simultaneamente ativa a bobina do relé.

Sutilezas do uso de dispositivos

Apesar da simplicidade do design dos interruptores eletromagnéticos, existem algumas sutilezas na prática do uso desses dispositivos.

Portanto, os especialistas não recomendam categoricamente conectar todos os contatos do relé em paralelo, a fim de comutar o circuito de carga com alta corrente dessa maneira.

Por exemplo, conecte uma carga de 10 A pela conexão paralela de dois contatos, cada um dos quais projetado para uma corrente de 5 A.

Essas sutilezas da instalação devem-se ao fato de os contatos dos relés mecânicos nunca fecharem ou abrirem em um único momento.

Como resultado, um dos contatos será sobrecarregado em qualquer caso. E mesmo levando em conta a sobrecarga de curto prazo, a falha prematura do dispositivo em tal conexão é inevitável.

A operação inadequada, além de conectar o relé fora das regras de instalação estabelecidas, geralmente termina com esse resultado. Quase todo o conteúdo queimado por dentro

Os produtos eletromagnéticos podem ser usados ​​como parte de circuitos elétricos ou eletrônicos com baixo consumo de energia como chaves para correntes e tensões relativamente altas.

No entanto, não é recomendado categoricamente passar tensões de carga diferentes pelos contatos adjacentes do mesmo dispositivo.

Por exemplo, alterne a tensão CA de 220 V e 24 V. CC Sempre use produtos separados para cada opção para garantir a segurança.

Técnicas de proteção contra tensão reversa

Uma parte importante de qualquer relé eletromecânico é uma bobina. Esta parte está relacionada a uma categoria de carga de alta indutância, pois possui enrolamento de fio.

Qualquer bobina enrolada em fio tem alguma impedância que consiste na indutância L e na resistência R, formando assim um circuito em série LR.

À medida que a corrente flui através da bobina, um campo magnético externo é criado. Quando o fluxo de corrente na bobina para no modo “desligado”, o fluxo magnético (teoria da transformação) aumenta e ocorre um EMF de alta tensão reversa (força eletromotriz).

Este valor induzido da tensão reversa pode ser várias vezes maior que a tensão de comutação.

Consequentemente, existe o risco de danos a qualquer componente semicondutor localizado próximo ao relé. Por exemplo, um transistor bipolar ou de efeito de campo usado para fornecer tensão a uma bobina de relé.

Opções de circuito, devido às quais é fornecida a proteção dos elementos de controle de semicondutores - transistores bipolares e de efeito de campo, microcircuitos, microcontroladores

Uma maneira de evitar danos a um transistor ou a qualquer dispositivo semicondutor de comutação, incluindo microcontroladores, é conectar um diodo polarizado reverso ao circuito da bobina do relé.

Quando uma corrente que flui através da bobina imediatamente após um disparo gera uma fem reversa induzida, essa tensão reversa abre o diodo polarizado reverso.

A energia acumulada é dissipada através do semicondutor, o que evita danos ao semicondutor de controle - transistor, tiristor, microcontrolador.

Um semicondutor frequentemente incluído em um circuito de bobina também é chamado:

• diodo do volante;
• diodo de derivação;
• diodo reverso.

No entanto, não há muita diferença entre os elementos. Todos eles executam uma função. Além de usar diodos com polarização reversa, outros dispositivos também são usados ​​para proteger os componentes semicondutores.

As mesmas cadeias de amortecedores RC, varistores de óxido metálico (MOV), diodos zener.

Marcação de dispositivos de relé eletromagnético

As designações técnicas que contêm informações parciais sobre os dispositivos geralmente são indicadas diretamente no chassi do dispositivo de comutação eletromagnética.

Essa designação parece uma abreviação abreviada e um conjunto numérico.

Cada dispositivo de comutação eletromecânica é tradicionalmente rotulado. No chassi ou chassi, aproximadamente o mesmo conjunto de caracteres e números é aplicado, indicando certos parâmetros

Um exemplo de marcação corporal de relés eletromecânicos:

RES32 RF4.500.335-01

Esse registro é decifrado da seguinte forma: relé eletromagnético de baixa corrente, série 32, correspondente à execução de acordo com o passaporte da Federação Russa 4.500.335-01.

No entanto, essas designações são raras. Opções abreviadas mais comuns sem uma indicação explícita de GOST:

RES 32 335-01

Além disso, nem o chassi (no gabinete) do dispositivo é a data de produção e o número do lote. Para mais informações, consulte a folha de dados do produto. Cada dispositivo ou lote é preenchido com um passaporte.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo fala popularmente sobre como a eletrônica de comutação eletromecânica funciona. As sutilezas das estruturas, os recursos das conexões e outros detalhes são claramente observados:

Os relés eletromecânicos são utilizados como componentes eletrônicos há algum tempo. No entanto, esse tipo de dispositivo de comutação pode ser considerado obsoleto. Os dispositivos mecânicos estão sendo cada vez mais substituídos por dispositivos mais modernos - puramente eletrônicos. Um exemplo é relés de estado sólido.

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