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 para 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.
As chaves de ação manual podem ser usadas para controle, mas têm desvantagens. Sua desvantagem óbvia é a configuração dos estados "on" ou "disabled" fisicamente, ou seja, manualmente.
Dispositivos de comutação manual, como regra, são dispositivos de ação retardada de tamanho grande, capazes de alternar pequenas correntes.
O mecanismo de comutação manual é um "parente distante" dos relés eletromagnéticos. Ele oferece 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 possui uma parte fixa, chamada de balancim, e uma parte móvel de 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, as molas de retorno localizadas entre a viga e a armadura retornam 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 condutores.
Com base nisso, dois estados do grupo de contatos são realizados:
- Contato normalmente aberto.
- 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 apenas 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 um com o outro, fecham o circuito, agindo de forma 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 do grupo de contatos for de 12 volts, a tensão da carga será de 10 volts (12-2).
Quando as pontas de contato de metal 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.
Mas há um fator mais sério quando, como resultado de um arco causado, 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 aumentou 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 fonte de alimentação de 12 a 24 V.
Material de contato do relé
Para reduzir a influência do arco elétrico e 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. Um revestimento desse tipo reduz o fator de dano.
Na prática, observa-se o uso dos seguintes materiais, com os quais são processadas as pontas dos grupos de contato dos relés eletromagnéticos (eletromecânicos):
- 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 de 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, que é observado no momento da abertura dos contatos, com esta solução, é visto com segurança como 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 (NA) 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 relés eletromagnéticos nesta modalidade permitem um ou mais contatos de chave separados.
É assim que um dispositivo tecnologicamente configurado para SPST se parece - unipolar e unidirecional. Outras opções também estão disponíveis.
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 para comutar o circuito de carga de alta corrente dessa maneira.
Por exemplo, para conectar uma carga de 10 A pela conexão paralela de dois contatos, cada um dos quais é 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 consideração a sobrecarga de curto prazo, a falha prematura do dispositivo nessa 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, é altamente recomendável não 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 pertence à categoria de carga com 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 uma 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 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
Este registro é descriptografado 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.
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:
Relés eletromecânicos têm sido 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 o relé de estado sólido.
Você tem dúvidas, encontra bugs ou possui fatos interessantes sobre o tópico dos quais pode compartilhar com os visitantes do nosso site? Deixe seus comentários, faça perguntas, compartilhe sua experiência na seção de links abaixo do artigo.