Entendendo Construção de Relés: De Solenoides a Aplicações Industriais

Eletricidade e Magnetismo

Quando uma corrente elétrica flui através de um condutor, gera um campo magnético que circunda o condutor. Se o condutor é enrolado em uma bobina, o campo magnético alinha-se ao eixo da bobina. Quanto mais forte a corrente, mais forte o campo magnético, tudo mais igual.

Indutores e Campos Magnéticos

Indutores resistem a mudanças de corrente armazenando energia em seu campo magnético. Em um transformador, duas bobinas indutivas compartilham um núcleo de ferro comum para que o campo de uma bobina possa transferir energia à outra. Além de transformadores, campos eletromagnéticos podem ser aproveitados para movimento mecânico.

Solenoides

Quando um campo magnético de uma bobina percorrida por corrente puxa um objeto magnético próximo — chamado armadura — um solenoide é formado. A armadura pode ser acionada por CC ou CA, e a polaridade do campo é irrelevante para atrair material ferroso. Solenoides alimentam travas de portas, válvulas, juntas robóticas e mecanismos de chaves. Quando um solenoide aciona contatos, o dispositivo é referido como relé.

Relés

Relés são indispensáveis para controlar grandes correntes ou tensões com um sinal elétrico modesto. A bobina pode consumir apenas alguns miliamperes, enquanto os contatos podem conduzir centenas de amperes. Em efeito, um relé amplifica um sinal de controle de baixa potência em ação de alta potência. Esta propriedade torna relés essenciais em circuitos lógicos e automação industrial.

No esquemático acima, uma bobina de 12 VCC energiza um contato single-pole, single-throw que interrompe um circuito de 480 VCA. Bobinas de relé típicas consomem <1 A, enquanto contatos industriais são classificados para 10 A ou mais.

Montagem de Relé

Uma montagem bobina/armadura pode operar múltiplos contatos — normalmente abertos, normalmente fechados, ou uma mistura. Os contatos estão em seu estado "normal" quando a bobina está desenergizada. Tipos de contato incluem pastilhas metálicas a ar, tubos de mercúrio e reeds magnéticos, escolhidos baseados em capacidade de corrente, resistência à corrosão e supressão de faísca.

Exemplos de Dispositivos Relé Físicos

Três pequenos relés de base octal, cada um com cerca de duas polegadas de altura, são montados em painel de controle em estação municipal de tratamento de água. Relés de base octal encaixam em soquetes seguros por oito pinos metálicos, permitindo remoção e substituição rápida.

Outros Benefícios dos Relés

Relés fornecem isolamento elétrico entre o circuito da bobina e o circuito de contatos, permitindo que um lado seja CC e o outro CA, ou operem em níveis de tensãovastamente diferentes. Este isolamento protege eletrônicos de controle sensíveis de picos de alta tensão.

Corrente de Puxada (Pull-In) e Corrente de Liberação (Drop-Out)

Relés exibem histerese. Para atuar, a bobina deve fornecer uma corrente mínima — conhecida como corrente de puxada — análoga ao limiar de entrada alta de uma porta lógica. Uma vez que a armadura está em posição, uma corrente menor, a corrente de liberação, basta para mantê-la lá. A diferença entre correntes de puxada e liberação cria comportamento tipo trigger de Schmitt, garantindo operação ligado/desligado limpa.

Revisão

• Um solenoide produz movimento mecânico a partir de bobina eletroímã; sua parte móvel é a armadura.
• Um relé é um solenoide configurado para acionar contatos de chave quando energizado.
• Corrente de puxada é a corrente mínima de bobina necessária para mover a armadura de seu estado normal.
• Corrente de liberação é a corrente máxima de bobina abaixo da qual a armadura retorna ao seu estado normal.

Planilhas Relacionadas

• Planilha de Relés Eletromagnéticos Básicos