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La conversión de señales eléctricas en la cantidad física correspondiente: movimiento, fuerza, sonido, etc., se lleva a cabo con la ayuda de unidades. La unidad debe clasificarse como un transductor, ya que este dispositivo cambia un tipo de cantidad física a otro.

El variador generalmente está activado o controlado por una señal de comando de bajo voltaje. Además, se clasifica como un dispositivo binario o continuo en función del número de estados estables. Entonces, el relé electromagnético es una unidad binaria, considerando dos estados estables existentes: encendido - apagado.

En el presente artículo, se explican en detalle los principios de funcionamiento del relé electromagnético y el alcance del uso de los dispositivos.

Fundamentos de la unidad

El término "relé" es característico de los dispositivos que proporcionan conexión eléctrica entre dos o más puntos por medio de una señal de control.

El tipo más común y ampliamente utilizado de relé electromagnético (EMR) es un diseño electromecánico.

Parece un diseño de las numerosas series de productos, conocidos como relés electromagnéticos. Aquí se muestra una versión cerrada del mecanismo con una tapa de plexiglás transparente.

El esquema de control fundamental sobre cualquier equipo siempre brinda la posibilidad de encender y apagar. La forma más fácil de hacer esto es usar los interruptores de bloqueo de energía.

Los interruptores de acción manual pueden usarse para controlar, pero tienen desventajas. Su desventaja obvia es la configuración de los estados "activado" o "desactivado" por medios físicos, es decir, manualmente.

Los dispositivos de conmutación manual, por regla general, son de gran tamaño, de cámara lenta, capaces de conmutar pequeñas corrientes.

El mecanismo de conmutación manual es un "pariente lejano" de los relés electromagnéticos. Proporciona la misma funcionalidad: conmutación de líneas de trabajo, pero se controla exclusivamente a mano.

Mientras tanto, los relés electromagnéticos están representados principalmente por interruptores controlados eléctricamente. Los dispositivos tienen diferentes formas, dimensiones y se dividen por el nivel de potencia nominal. Las posibilidades de su aplicación son extensas.

Dichos dispositivos, equipados con uno o varios pares de contactos, pueden incluirse en un diseño único de mecanismos de accionamiento de mayor potencia: contactores, que se utilizan para conmutar la tensión de la red o los dispositivos de alta tensión.

Principios fundamentales de EWM

Tradicionalmente, los relés de tipo electromagnético se utilizan como parte de los circuitos de control de conmutación eléctricos (electrónicos). En este caso, se instalan directamente en placas de circuito impreso o en una posición libre.

Estructura general del dispositivo.

Las corrientes de carga de los productos utilizados generalmente se miden desde fracciones de un amperio hasta 20 A o más. Los circuitos de relevos están muy extendidos en la práctica electrónica.

Dispositivos de configuración muy diferente, diseñados para su instalación en placas de circuitos electrónicos o directamente como un dispositivo instalado por separado

El diseño del relé electromagnético convierte el flujo magnético creado por el voltaje AC / DC aplicado en fuerza mecánica. Debido a la fuerza mecánica obtenida, se realiza el control del grupo de contacto.

El diseño más común es la forma del producto, incluidos los siguientes componentes:

  • bobina de excitación;
  • núcleo de acero;
  • chasis de apoyo;
  • grupo de contacto

El núcleo de acero tiene una parte fija, llamada balancín, y una parte movible por resorte, llamada ancla.

De hecho, el anclaje complementa el circuito del campo magnético, cerrando el espacio de aire entre la bobina eléctrica fija y la armadura móvil.

Diseño detallado de la disposición: 1 - prensado de resorte; 2 - núcleo de metal; 3 - ancla; 4 - contacto normalmente cerrado; 5 - el contacto está normalmente abierto; 6 - contacto común; 7 - bobina de alambre de cobre; 8 - rockero

La armadura se mueve en bisagras o gira libremente bajo la acción del campo magnético generado. Esto cierra los contactos eléctricos conectados a la válvula.

Como regla general, el resorte (resorte) de la carrera de retroceso ubicado entre el balancín y el anclaje devuelve los contactos a la posición inicial cuando la bobina del relé está en estado desenergizado.

Relé de acción del sistema electromagnético.

Un diseño clásico simple de EMR tiene dos juegos de contactos conductores de electricidad.

En base a esto, se realizan dos estados del grupo de contacto:

  1. Normalmente contacto abierto.
  2. Contacto normalmente cerrado.

Por consiguiente, un par de contactos se clasifica como normalmente abierto (NO) o, al estar en un estado diferente, normalmente cerrado (NC).

Para relés con contactos normalmente abiertos, el estado "cerrado" se logra solo cuando la corriente de excitación pasa a través de una bobina inductiva.

Una de las dos opciones posibles para configurar el grupo de contactos predeterminado. Aquí, en el estado desactivado de la bobina "predeterminada", se establece la posición normalmente cerrada (cerrada)

En otra realización, la posición normalmente cerrada de los contactos permanece constante cuando la corriente de excitación está ausente en el circuito de la bobina. Es decir, los contactos del interruptor vuelven a su posición normal cerrada.

Por lo tanto, los términos "normalmente abierto" y "normalmente cerrado" deben referirse al estado de los contactos eléctricos cuando la bobina del relé está desactivada, es decir, la tensión de alimentación del relé se apaga.

Grupos de relés de contacto eléctrico.

Los contactos de relé generalmente están representados por elementos metálicos conductores de electricidad que están en contacto entre sí, cerrando el circuito y actuando como un simple interruptor.

Cuando los contactos están abiertos, la resistencia entre los contactos normalmente abiertos se mide por un valor alto en megaohmios. Esto crea una condición de circuito abierto cuando se excluye el paso de la corriente en el circuito de la bobina.

El grupo de contacto de cualquier interruptor electromecánico en modo abierto tiene una resistencia de varios cientos de mega. La magnitud de esta resistencia puede ser ligeramente diferente para diferentes modelos.

Si los contactos están cerrados, la resistencia de contacto debería ser teóricamente cero, el resultado de un cortocircuito.

Sin embargo, esta condición no siempre se observa. El grupo de contacto de cada relé individual tiene una cierta resistencia de contacto en el estado "cerrado". Tal resistencia se llama constante.

Características del paso de corrientes de carga.

Para la práctica de instalar un nuevo relé electromagnético, la resistencia de contacto de inclusión está marcada por un valor pequeño, generalmente inferior a 0, 2 Ohm.

La razón es simple: los nuevos consejos permanecen limpios por ahora, pero con el tiempo, la resistencia de los mismos aumentará inevitablemente.

Por ejemplo, para contactos con una corriente de 10 A, la caída de voltaje será de 0.2 x 10 = 2 voltios (ley de Ohm). De aquí resulta que, si la tensión de alimentación aplicada al grupo de contactos es de 12 voltios, entonces la tensión para la carga será de 10 voltios (12-2).

Cuando las puntas metálicas de contacto se desgastan, al no estar adecuadamente protegidas contra altas cargas inductivas o capacitivas, el daño por el efecto de un arco eléctrico se vuelve inevitable.

Un arco eléctrico en uno de los contactos de un dispositivo de conmutación electromecánico. Esta es una de las causas de daños al grupo de contacto en ausencia de medidas apropiadas.

El arco eléctrico - chispas en los contactos - conduce a un aumento en la resistencia de contacto de las puntas y, en consecuencia, a daños físicos.

Si continúa utilizando el relé en esta condición, las puntas de contacto pueden perder completamente la propiedad física del contacto.

Pero hay un factor más serio cuando, como resultado de un daño en el arco, los contactos eventualmente se sueldan, creando condiciones de cortocircuito.

En tales situaciones, no se excluye el riesgo de daños en el circuito que es monitoreado por el campo magnético.

Entonces, si la resistencia de contacto aumentó la influencia de un arco eléctrico en 1 ohmio, la caída de voltaje en los contactos para la misma corriente de carga aumenta a 1 × 10 = 10 voltios de CC.

Aquí, la magnitud de la caída de voltaje en los contactos puede ser inaceptable para el circuito de carga, especialmente cuando se trabaja con voltajes de suministro de 12-24 V

Tipo de contactos de material relé

Para reducir la influencia de un arco eléctrico y altas resistencias, las puntas de contacto de los relés electromecánicos modernos están fabricadas o recubiertas con varias aleaciones con base de plata.

De esta manera, es posible extender significativamente la vida útil del grupo de contacto.

Puntas de placas de contacto de dispositivos electromecánicos de conmutación. Aquí están las puntas recubiertas de plata. Un revestimiento de este tipo reduce el factor de daño.

En la práctica, se observa el uso de los siguientes materiales, con los que se procesan las puntas de los grupos de contacto de un relé electromagnético (electromecánico):

  • Ag - plata;
  • AgCu - plata-cobre;
  • AgCdO - óxido de plata-cadmio;
  • AgW - tungsteno de plata;
  • AgNi - plata-níquel;
  • AgPd - plata-paladio.

El aumento de la vida útil de las lengüetas de los grupos de contacto del relé al reducir el número de formaciones de arco eléctrico se logra al conectar filtros de condensador resistivo, también llamados amortiguadores RC.

Estos circuitos electrónicos están conectados en paralelo con los grupos de contacto de los relés electromecánicos. El pico de voltaje, que se observa en el momento de abrir los contactos, con esta solución parece ser corto de manera segura.

El uso de amortiguadores RC puede suprimir el arco eléctrico, que se forma en las puntas de contacto.

Ejecución típica de contactos EMR

Además de los contactos clásicos normalmente abiertos (NO) y normalmente cerrados (NC), la mecánica de la conmutación de relé también sugiere una clasificación basada en la acción.

Características de ejecución de elementos de conexión.

El diseño del relé de tipo electromagnético en esta realización permite la presencia de uno o más contactos de interruptor individuales.

Este es el dispositivo configurado tecnológicamente para la ejecución de SPST: unipolar y unidireccional. También hay otras variantes de ejecución.

La ejecución de los contactos se caracteriza por el siguiente conjunto de abreviaturas:

  • SPST (Single Pole Single Throw) - unipolar unidireccional;
  • SPDT (tiro doble de un solo polo) - bidireccional unipolar;
  • DPST (tiro simple de doble polo) - bipolar unidireccional;
  • DPDT (Double Pole Double Throw) - Bidireccional bipolar.

Cada uno de dichos elementos de conexión se designa como un "polo". Cualquiera de ellos se puede conectar o reiniciar, activando simultáneamente la bobina del relé.

Sutilezas de aplicación de dispositivos.

Con toda la simplicidad del diseño de interruptores electromagnéticos, hay algunas sutilezas en la práctica de usar estos dispositivos.

Por lo tanto, los expertos categóricamente no recomiendan conectar todos los contactos de relé en paralelo para cambiar el circuito de carga con una corriente alta de esta manera.

Por ejemplo, conecte la carga a 10 A mediante la conexión paralela de dos contactos, cada uno de los cuales está diseñado para una corriente de 5 A.

Estas sutilezas de la instalación se deben al hecho de que los contactos de los relés mecánicos nunca se cierran o abren en un solo momento.

Como resultado, uno de los contactos se sobrecargará en cualquier caso. E incluso con la sobrecarga a corto plazo, una falla prematura del dispositivo en tal conexión es inevitable.

La operación incorrecta, así como la conexión del relé fuera de las reglas de instalación establecidas, generalmente termina con este resultado. En el interior casi todos los contenidos se quemaron.

Los productos electromagnéticos se pueden usar en la composición de circuitos eléctricos o electrónicos con bajo consumo de energía como interruptores para corrientes y voltajes relativamente altos.

Sin embargo, no se recomienda estrictamente pasar diferentes voltajes de carga a través de contactos adyacentes del mismo dispositivo.

Por ejemplo, cambie el voltaje de CA de 220 V y DC 24 V. Siempre debe usar productos separados para cada una de las opciones para garantizar la seguridad.

Técnicas de protección de voltaje inverso

Un detalle significativo de cualquier relé electromecánico es la bobina. Esta parte pertenece a la descarga de una carga con una alta inductancia, ya que tiene un devanado enrollado.

Cualquier bobina enrollada con alambre tiene alguna impedancia, que consiste en la inductancia L y la resistencia R, formando así un circuito en serie LR.

A medida que la corriente fluye a través de la bobina, se crea un campo magnético externo. Cuando la corriente en la bobina se detiene en el modo "apagado", el flujo magnético aumenta (teoría de la transformación) y se produce una alta tensión inversa EMF (fuerza electromotriz).

Este valor inducido de la tensión inversa puede ser varias veces mayor que la tensión de conmutación.

En consecuencia, existe el riesgo de daños a cualquier componente semiconductor ubicado cerca del relé. Por ejemplo, un transistor de efecto de campo o bipolar utilizado para aplicar voltaje a una bobina de relé.

Opciones de circuito que brindan protección para los controles de semiconductores: transistores bipolares y de efecto de campo, microcircuitos, microcontroladores

Una forma de evitar dañar un transistor o cualquier dispositivo semiconductor de conmutación, incluidos los microcontroladores, es conectar un diodo de polarización inversa a un circuito de bobina de relé.

Cuando la corriente que fluye a través de la bobina inmediatamente después del disparo genera un EMF inverso inducido, esta tensión inversa abre el diodo de polarización inversa.

A través del semiconductor, la energía acumulada se disipa, lo que evita daños en el semiconductor de control: el transistor, el tiristor y el microcontrolador.

A menudo se incluye en el circuito de bobina el semiconductor también se llama:

  • diodo volante;
  • diodo de derivación;
  • diodo invertido.

Sin embargo, no hay mucha diferencia entre los elementos. Todos ellos realizan la misma función. Además del uso de diodos con polarización inversa, se utilizan otros dispositivos para proteger los componentes semiconductores.

La misma cadena RC-amortiguadores, varistores de óxido de metal (MOV), diodos zener.

Marcado de dispositivos de relé electromagnéticos.

Las designaciones técnicas que llevan información parcial sobre los dispositivos generalmente se indican directamente en el chasis de un dispositivo de conmutación electromagnética.

Dicha designación en forma de abreviatura abreviada y conjunto numérico parece.

Cada dispositivo de conmutación electromecánico está etiquetado tradicionalmente. En el caso o en el chasis se aplica sobre tal conjunto de caracteres y números, indicando ciertos parámetros

Ejemplo de marcaje de cajas de relés electromecánicos:

RES32 RF4.500.335-01

Este registro significa: relé electromagnético de baja corriente, serie 32, correspondiente a la ejecución según RF Passport4.500.335-01.

Sin embargo, tales designaciones son raras. Más a menudo se encuentran versiones abreviadas sin indicación explícita de GOST:

RES32 335-01

Además, el chasis (en el caso) del dispositivo está marcado con la fecha de fabricación y el número de lote. Los detalles se encuentran en la hoja de datos técnicos del producto. Cada dispositivo o lote se completa con un pasaporte.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

El video dice mucho sobre cómo funciona la electrónica de conmutación electromecánica. Las sutilezas de las estructuras, las características de las conexiones y otros detalles están claramente marcados:

Los relés electromecánicos desde hace bastante tiempo se utilizan como componentes electrónicos. Sin embargo, este tipo de dispositivos de conmutación pueden considerarse obsoletos. Los dispositivos mecánicos están siendo reemplazados cada vez más por dispositivos más modernos, puramente electrónicos. Un ejemplo de ello son los relés de estado sólido.

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