Escolhendo o Relé Certo: Tipos, Funções e Aplicações

Controle e proteção de circuitos eletrônicos é um processo crítico. Por exemplo, considere um caso onde você quer gerenciar o fluxo de corrente em uma lâmpada LED de 10W. Em tal circuito elétrico, você não pode simplesmente ligá-lo e desligá-lo a partir de um microprocessador, e você precisará de um relé elétrico para esta operação. Continue lendo para uma análise aprofundada dos diferentes tipos de relés e seu princípio de operação. Também, para insights pesquisados sobre os tipos de relés e suas aplicações, continue lendo.

O Que é um Relé?

Figura 1: Chave de Relé Elétrico

Um relé é um interruptor elétrico útil no controle de circuitos de alta tensão, e usa uma fonte de baixa tensão para realizar esta função.

Construção Básica de um Relé

Figura 2: Comutação de Relé Elétrico

Para a construção de um relé, é essencial entender as partes internas do componente elétrico. Elas incluem o seguinte:

Terminais do Relé

Figura 3: Terminais para Conectar Fios

Um relé tem quatro terminais principais incluindo:

Entrada de Controle ou Terminais da Bobina

Um relé consiste em dois terminais de entrada que determinam a operação de comutação do componente. Durante o processo, você precisa conectar uma fonte de alimentação comum ao relé através destes terminais.

A corrente de partida pode ser CA ou CC.

Terminal Comum (COM)

É o terminal de saída do componente onde você conecta o circuito de carga.

Terminal Normalmente Aberto (NA)

Como o nome sugere, o terminal permanecerá aberto quando o relé estiver inativo.

Terminal Normalmente Fechado (NF)

Conecta ao COM quando não há entrada de corrente.

Polos & Lançamentos

Os dois são os interruptores que você encontrará dentro de um relé. Polos são o número real de botões em um relé particular, e um lançamento é uma coleção de circuitos que o relé controla para cada polo.

Você pode ter um relé de lançamento único ou relé de duplo lançamento, dependendo dos circuitos sob controle. O primeiro é quando o relé controla um circuito e o último quando contém dois circuitos.

Tipos de Relé

Figura 4: Relé de Comutação Elétrica

Existem vários tipos de relés, dependendo de suas respectivas propriedades. Cada classe é útil para uma função particular. Assim, escolher um relé adequado é crucial para funcionamento eficaz em um circuito específico.

Baseado em Polos & Lançamentos

Relé SPST (Single Pole Single Throw)

Um relé de polo único controla apenas um único circuito. Também, como é um lançamento único, o polo tem apenas uma posição de contato. Assim, com este tipo de relé, você pode ter um circuito aberto ou fechado.

Relé SPDT (Single Pole Double Throw)

O relé é do tipo polo único, então só pode controlar um circuito por vez. No entanto, diferente do discutido acima, este tem lançamentos duplos. Portanto, conduzirá de duas posições.

Também notável é que o relé tem dois estados. Assim, quando um circuito está em condição aberta, o outro permanece fechado. Também, quando o circuito anteriormente aberto fecha, o outro abre.

Relé DPST (Double Pole Single Throw)

O relé é polo duplo, assim capaz de controlar dois circuitos diferentes. Mas também é polo único, e portanto, só conduzirá em uma posição.

A vantagem deste relé é a capacidade de comutar dois circuitos simultaneamente.

Relé DPDT (Double Pole Double Throw)

O relé é polo duplo, portanto controlará perfeitamente dois circuitos ao mesmo tempo. Também é lançamento duplo, assim capaz de conduzir de dois pontos diferentes.

Ter um DPDT é semelhante a ter dois relés SPDT mas com capacidades de comutação simultânea.

Também note que um único relé pode ter até 12 polos.

Baseado em Formas

Figura 5: Um Relé

Relés também podem ser categorizados baseados em suas formas. Os seguintes são as várias formas e suas respectivas características.

Tipo de Relés – Relé "Forma A"

Tipicamente, você pode considerar o relé SPST no estado normalmente aberto (NA) como relé forma A.

Relé "Forma B"

Um relé SPST no estado normalmente fechado (NF) é um relé Forma B.

Tipo de Relés – Relé "Forma C"

É um termo que se refere a um tipo de relé SPDT. Lembre-se que destacamos anteriormente que este tipo de relé tem dois terminais de contato.

Assim, possui terminais NF e NA para controlar dois circuitos. Primeiro, solicita um dos circuitos a abrir enquanto o outro fecha. Daí o nome relé "break-before-make".

Relé "Forma D"

É similar ao tipo que acabamos de cobrir. No entanto, diferente do relé "Forma C", o "Forma D" é diferente em seu modo de operação.

É um tipo "make-before-break". Primeiro, fecha um circuito então solicita a abertura simultânea do outro.

Assim, funciona no modo reverso do tipo "Forma C".

Tipo de Relés – Baseado em Princípios de Operação

Figura 6: Relés em Circuito Complexo

Tipo de Relés – Relés de Travamento

Relés de travamento manterão seu estado mesmo após atuação. Relé estático ou relé de impulso são alguns nomes que se referem a estes tipos de relés.

São significativos em aplicações que visam controlar consumo e dissipação de potência.

Possui um ímã interno. O ímã mantém a posição original do contato na aplicação de uma corrente elétrica. Portanto, nenhuma potência é necessária para manter o contato no lugar usual. Também, a remoção da corrente de acionamento não altera a posição do contato.

Portanto, o relé é significativo na conservação de energia no circuito de controle.

Relés Eletromecânicos (EMR)

O relé possui uma bobina eletromagnética e contato móvel. A aplicação de uma corrente elétrica na bobina induz um campo magnético. Consequentemente, a área atrai o contato móvel. Quando o efeito do campo magnético cessa, o contato móvel retorna à sua posição normal.

O relé funciona para fontes CA e CC. No entanto, um EMR CC diferirá em estrutura de um EMR CA, especialmente na construção da bobina.

Na bobina de EMR CC, você encontrará um diodo de roda livre que o protege contra CEM traseiro.

Também note que a polaridade do EMR é inconsequente em sua operação. No entanto, com um diodo CEM traseiro, é imperativo considerar a polaridade.

A principal desvantagem deste relé é que produz um arco no processo de abertura, e o arco causa aumento na resistência do relé, o que é prejudicial à sua expectativa de vida.

Relés Reed

Um relé reed é similar ao relé eletromecânico discutido acima. No entanto, é ligeiramente menor em construção e possui massa relativamente menor, e é essencial na criação de chaves reed.

Um relé reed consiste em duas tiras de material ferromagnético dentro de um tubo de vidro com gás inerte. Energizar a bobina resulta na atração das tiras para criar um caminho de relé fechado.

Apesar das leves diferenças com EMR, o princípio de funcionamento do relé reed é similar. Sua operação moverá um tipo de contato tira bimetálica para comutar o circuito ligado ou desligado.

No entanto, relés reed são mais rápidos que relés EMR em comutação principalmente devido aos contatos menores no primeiro. Também, como um relé reed não tem armadura móvel, você não experimentará problema de desgaste.

A presença de gás inerte também significa que prolongará a vida útil do relé.

Tipo de Relés – Relés Buchholz

Os relés dependem de gás como meio de operação. São significativos na detecção de falhas incipientes em aplicações de proteção de transformadores.

Também, são relés pesados, e você os encontrará em sistemas de transmissão e distribuição.

Relés de Estado Sólido (SSR)

Diferente dos outros relés cobertos feitos de componentes mecânicos, estes relés compreendem semicondutores. Assim, você pode esperar encontrar detalhes como MOSFETs, TRIACs e BJTs.

Um relé de estado sólido isolará um circuito de baixa tensão de um circuito de alta tensão via optoacoplador. Quando você aplica uma entrada de controle ao relé, ele acende um LED infravermelho. Um dispositivo semicondutor fotossensível converterá a luz em sinal elétrico.

Por sua vez, o sinal de controle comutará o circuito.

A vantagem fundamental deste relé eletrônico é que consome menos potência que o EMR típico. Também é relativamente mais rápido que um relé EMR devido à falta de contatos mecânicos. Adicionalmente, possui vida útil mais longa. Também, relés de estado sólido não têm contato físico, e assim, não há risco de queima.

Relé Híbrido

É feito de relés eletromecânicos (EMR) e relés de estado sólido (SSR). No entanto, lembre-se que um SSR geralmente desperdiça potência como calor. Também, um EMR é capaz de ter problema de arco de contato.

O relé híbrido resolve os dois problemas tendo SSR e EMR em orientação paralela.

Durante a operação, há um circuito de controle de relé que primeiro liga o SSR. Assim, o SSR assume a corrente de carga, que é crítica na eliminação do problema de arco.

Em seguida, o EMR energiza o EMR enquanto também fecha o contato. No entanto, não há arco neste processo pois o SSR cuida do problema. Assim, o EMR operará sem perda significativa na corrente de carga.

Portanto, relés mistos operam como relés de proteção.

Tipo de Relés – Relé Eletrotérmico (Relé Térmico)

O relé compreende uma tira bimetálica e explora a diferença na expansão das tiras. À medida que a corrente passa pela bobina do relé, produz calor. O calor expande uma parte da tira bimetálica, fazendo-a dobrar, fechando o contato.

Na maioria dos casos, relés térmicos são padrão em motores elétricos.

Relé Polarizado & Não-polarizado

Em um relé polarizado, há um ímã permanente que funciona em coordenação com um eletroímã. A função de um ímã permanente é manter a posição da armadura em estado fixo. Por outro lado, o eletroímã moverá a armadura.

Por outro lado, um relé não-polarizado não tem ímã permanente, e também é fácil de energizá-lo.

Tipo de Relés – Aplicação de Relé

Figura 7: Interruptores Liga/Desliga

• Útil no isolamento de circuito de alta tensão de circuito de baixa tensão.
• Controla o fluxo de corrente em múltiplos circuitos
• Facilita trocas automáticas
• Útil no controle de microprocessador de carga elétrica pesada
• Um relé de sobrecarga é importante na proteção contra sobrecarga de motor

Conclusão

Agora você tem tudo. Elaboramos tudo que há para saber sobre relés de atraso, e também destacamos como você pode usá-los em uma placa de circuito.

Ao escolher o relé a usar, seja guiado pelo tempo de comutação e tipo de circuito leve. Além disso, não hesite se tiver dúvidas sobre comutação de corrente. Fale conosco, e responderemos prontamente.