Construção do Relé

Eletricidade e magnetismo

Uma corrente elétrica através de um condutor produzirá linhas de campo magnético que circundam o condutor. Se esse condutor for enrolado em uma forma de bobina, o campo magnético produzido será orientado ao longo do comprimento da bobina. Quanto maior for a corrente, maior será a força do campo magnético, todos os outros fatores sendo iguais:

Indutores e campos magnéticos

Os indutores reagem contra mudanças na corrente por causa da energia armazenada neste campo magnético. Quando construímos um transformador de duas bobinas indutoras em torno de um núcleo de ferro comum, usamos esse campo para transferir energia de uma bobina para a outra.

No entanto, existem usos mais simples e diretos para campos eletromagnéticos do que as aplicações que vimos com indutores e transformadores.

O campo magnético produzido por uma bobina de fio condutor de corrente pode ser usado para exercer uma força mecânica sobre qualquer objeto magnético, da mesma forma que podemos usar um ímã permanente para atrair objetos magnéticos, exceto que este ímã (formado pela bobina) pode ser ligado ou desligado ligando ou desligando a corrente através da bobina.

Solenóides

Se colocarmos um objeto magnético próximo a essa bobina com o propósito de fazer esse objeto se mover quando energizamos a bobina com corrente elétrica, teremos o que é chamado de solenóide. O objeto magnético móvel é chamado de armadura, e a maioria das armaduras pode ser movida com corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA) energizando a bobina.

A polaridade do campo magnético é irrelevante para o propósito de atrair uma armadura de ferro. Os solenóides podem ser usados ​​para abrir eletricamente travas de portas, abrir ou fechar válvulas, mover membros robóticos e até mesmo acionar mecanismos de interruptores elétricos. Porém, se um solenóide é usado para acionar um conjunto de contatos de chave, temos um dispositivo tão útil que merece um nome próprio:relé.

Relés

Os relés são extremamente úteis quando precisamos controlar uma grande quantidade de corrente e / ou tensão com um pequeno sinal elétrico.

A bobina de relé que produz o campo magnético pode consumir apenas frações de um watt de potência, enquanto os contatos fechados ou abertos por esse campo magnético podem ser capazes de conduzir centenas de vezes essa quantidade de energia para uma carga. Na verdade, um relé atua como um amplificador binário (ligado ou desligado).

Assim como com os transistores, a capacidade do relé de controlar um sinal elétrico com outro encontra aplicação na construção de funções lógicas. Este tópico será abordado com mais detalhes em outra lição. Por enquanto, a capacidade de "amplificação" do relé será explorada.







No esquema acima, a bobina do relé é energizada pela fonte de baixa tensão (12 VCC), enquanto o contato de pólo único e de passagem única (SPST) interrompe o circuito de alta tensão (480 VCA).

É muito provável que a corrente necessária para energizar a bobina do relé seja centenas de vezes menor do que a corrente nominal do contato. As correntes típicas da bobina do relé estão bem abaixo de 1 ampere, enquanto as classificações de contato típicas para relés industriais são de pelo menos 10 amperes.

Conjunto de relé

Um conjunto de bobina / armadura de relé pode ser usado para acionar mais de um conjunto de contatos. Esses contatos podem ser normalmente abertos, normalmente fechados ou qualquer combinação dos dois.

Tal como acontece com os interruptores, o estado "normal" dos contatos de um relé é aquele estado quando a bobina é desenergizada, assim como você encontraria o relé em uma prateleira, não conectado a nenhum circuito.

Os contatos do relé podem ser almofadas ao ar livre de liga metálica, tubos de mercúrio ou mesmo palhetas magnéticas, assim como acontece com outros tipos de chaves. A escolha dos contatos em um relé depende dos mesmos fatores que ditam a escolha do contato em outros tipos de chaves.

Contatos ao ar livre são os melhores para aplicações de alta corrente, mas sua tendência a corroer e faiscar pode causar problemas em alguns ambientes industriais. Os contatos de mercúrio e palheta não têm faísca e não corroem, mas tendem a ser limitados na capacidade de transporte de corrente.

Exemplos de dispositivo de relé físico

Aqui são mostrados três pequenos relés (cerca de duas polegadas de altura, cada), instalados em um painel como parte de um sistema de controle elétrico em uma estação de tratamento de água municipal:







As unidades de relé mostradas aqui são chamadas de “base octal”, porque elas se encaixam em soquetes correspondentes, as conexões elétricas fixadas por meio de oito pinos de metal na parte inferior do relé. As conexões de terminal de parafuso que você vê na fotografia onde os fios se conectam aos relés são, na verdade, parte do conjunto do soquete, ao qual cada relé é conectado.

Este tipo de construção facilita a remoção e substituição do (s) relé (s) em caso de falha.

Outros benefícios dos relés

Além da capacidade de permitir que um sinal elétrico relativamente pequeno alterne um sinal elétrico relativamente grande, os relés também oferecem isolamento elétrico entre a bobina e os circuitos de contato. Isso significa que o circuito da bobina e o (s) circuito (s) de contato são eletricamente isolados um do outro.

Um circuito pode ser DC e o outro AC (como no circuito de exemplo mostrado anteriormente) e / ou eles podem estar em níveis de tensão completamente diferentes, através das conexões ou das conexões ao aterramento.

Corrente de pull-in e corrente de drop-out

Embora os relés sejam dispositivos essencialmente binários, totalmente ligados ou desligados, existem condições de operação em que seu estado pode ser indeterminado, assim como acontece com portas lógicas de semicondutores. Para que um relé “puxe” positivamente a armadura para acionar o (s) contato (s), deve haver uma certa quantidade mínima de corrente através da bobina.

Esta quantidade mínima é chamada de corrente de pull-in e é análoga à tensão de entrada mínima que uma porta lógica requer para garantir um estado “alto” (normalmente 2 Volts para TTL, 3,5 Volts para CMOS).

Uma vez que a armadura é puxada para mais perto do centro da bobina, no entanto, é necessário menos fluxo de campo magnético (menos corrente da bobina) para mantê-la lá. Portanto, a corrente da bobina deve cair abaixo de um valor significativamente menor do que a corrente de pull-in antes que a armadura “caia” para sua posição carregada por mola e os contatos voltem ao seu estado normal.

Este nível de corrente é chamado de corrente de queda e é análogo à tensão de entrada máxima que uma entrada de porta lógica permitirá garantir um estado “baixo” (normalmente 0,8 Volts para TTL, 1,5 Volts para CMOS).

A histerese, ou diferença entre as correntes pull-in e drop-out, resulta em uma operação semelhante a uma porta lógica de disparo Schmitt. As correntes de entrada e saída (e tensões) variam amplamente de relé para relé e são especificadas pelo fabricante.



REVER:

• Um solenóide é um dispositivo que produz movimento mecânico a partir da energização de uma bobina eletroímã. A parte móvel de um solenóide é chamada de armadura .
• Um relé é um solenóide configurado para acionar os contatos da chave quando sua bobina é energizada.
• Pull-in corrente é a quantidade mínima de corrente da bobina necessária para acionar um solenóide ou relé de sua posição "normal" (desenergizada).
• Desistência corrente é a corrente máxima da bobina abaixo da qual um relé energizado retornará ao seu estado “normal”.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• 
  Planilha Básica de Relés Eletromagnéticos