Como funcionam os Relés Eletromagnéticos, Quais Suas Características, e Suas Aplicações!

Fig. 1 - Como funcionam os Relés, quais suas características, e suas aplicações!!!

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Olá a todos!!!

Os relés são dispositivos eletromecânicos fundamentais no campo da automação e controle de equipamentos elétricos. Neste artigo, vamos explorar em detalhes os fundamentos básicos e estruturais de um Relé. Além disso, analisaremos, o design, a construção, forma de trabalho, suas principais características e aplicações práticas. 

O que é um Relé?

Relé é um interruptor eletromagnético que é usado para ligar e desligar um circuito por um sinal elétrico de baixa potência, ou onde vários circuitos devem ser controlados por um único sinal.

Sabemos que a maioria dos dispositivos de aplicações industriais de ponta tem relés para o seu funcionamento eficaz.

Os relés são interruptores simples que são operados elétrica e mecanicamente. Os relés consistem em um eletroímã e também um conjunto de contatos. O mecanismo de comutação é realizado com a ajuda do eletroímã.

Existem também outros princípios operacionais para o seu funcionamento. Mas eles diferem de acordo com suas aplicações.

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Principais tipos de relés:

Existem diversos tipos de relés, cada um projetado para atender a uma aplicação específica. Alguns dos principais tipos incluem:

• Relés eletromagnéticos: os mais comuns, utilizam uma bobina e um sistema de contatos.
• Relés de estado sólido: sem partes móveis, utilizam componentes semicondutores para controlar o fluxo de corrente.
• Relés térmicos: monitoram a temperatura e desligam o circuito quando ocorre um superaquecimento.
• Relés de tempo: permitem o controle do tempo de operação dos circuitos elétricos.

Operação do Relé Eletromagnético?

A principal operação de um relé vem em locais onde apenas um sinal de baixa potência pode ser usado para controlar um circuito. Também é usado em locais onde apenas um sinal pode ser usado para controlar muitos circuitos.

A operação de relés começou durante a invenção dos telefones. Eles desempenharam um papel importante na troca de chamadas nas centrais telefônicas.

Eles também foram usados ​​em telegrafia de longa distância. Eles foram usados ​​para mudar o sinal vindo de uma fonte para outro destino.

Após a invenção dos computadores, eles também foram usados ​​para executar operações lógicas e outras operações de comutações.

As operações de ponta dos relés, são aquelas que requerem alta potência para serem acionadas, por exemplo; motores elétricos, chaves de alta corrente, e assim por diante. Tais relés para essas aplicações são chamados de contatores.

Características e Arquitetura de um Relé Eletromagnético

Na Figura 2 abaixo, temos o Relé de 5 Pinos que iremos utilizar como base para exemplificar toda a arquitetura interna, já que é um relé padrão bastante comum e de fácil acesso.

Fig. 2 - Relé padrão de 5 Pinos

Para a maioria dos Relés existentes no mercado atual, existem apenas cinco partes principais fundamentais no relé. São eles: 

• Bobina Eletromagnética
• Armadura Móvel
• Pontos de Comutação NF, NA, COM
• Núcleo de Magnético
• Bobina Eletromagnética

A Figura 3 abaixo, mostra a arquitetura interna de um relé básico de 5 Pinos, com as características citadas para facilitar o nosso entendimento.

Fig. 3 - Arquitetura do Relé

É um relé eletromagnético com uma bobina de fio, cercado por um núcleo de ferro. Um caminho de relutância muito baixa para o fluxo magnético é fornecido para a armadura móvel com o articulador e também os contatos do ponto de comutação NA, NF, COM.

A armadura móvel é conectada ao garfo que é mecanicamente conectado aos contatos do ponto de comutação. Estas peças são seguras com a ajuda de uma mola. A mola é usada de modo a produzir uma separação dos contatos no circuito quando o relé se torna desenergizado.

Como Funciona o Relé Eletromagnético?

O funcionamento de um relé eletromagnético pode ser melhor compreendido exemplificando através da ilustração do diagrama de seção interna de um relé. Uma bobina de controle, como mostrado na Figura 3 abaixo.

Fig. 3 - Diagrama de um Relé

Ao conectar uma fonte de energia nos contatos da Bobina, a corrente começa a fluir através da bobina, criando um campo magnético.

Logo após isso acontecer o braço de contato superior começa a ser atraído para o braço fixo inferior e, assim, fecha os contatos, causando a comutação da aleta móvel do circuito NF para o NA, através da força magnética.

Ao desconectar a fonte de energia, o circuito se desenergizar, a bobina não gera mais o campo magnético, o contato se moverá de forma oposta e comutará o circuito NA para o NF, através da força mecânica da mola.

Esta força será próxima a metade da força formada pelo campo magnética da bobina. Os relés são feitos principalmente para duas operações básicas. Um é a aplicação de baixa tensão e o outro é de alta tensão. 

Configuração do Relé Eletromagnético

Existem duas configurações padrões para o Relé, na Figura 4, temos a base do relé de 5 contatos. Temos duas cores mostradas ilustrativas, a cor Amarela representa o circuito de controle. 

Que pode ser controlada através de dispositivos, como um Arduino, Um Pic, um sinal de um transistor temporizador, etc. e a cor verde representa o circuito de carga, servindo para controlar um motor, uma lâmpada, uma resistência etc. 

Fig. 4 - Estrutura Relé 5 Pinos

Relé energizado (ON)

Quando a corrente flui através das bobinas representadas pelos pinos Amarelos, ver Figura 4, faz com que surja um campo magnético, esse campo magnético provoca a comutação da Armadura Móvel, fechando o circuito entre os terminais NA e COMUM. 

Relé Desenergizado (OFF)

Assim que finaliza o fluxo de corrente pelos pinos da bobina, o campo magnético finaliza sua força, e a Armadura Móvel é comutada ao seu estado natural, através da força da mola que se opõe a força do campo magnético, e volta ao seu estado inicial fechando os contatos NF e COMUM novamente.

De forma simples, quando uma tensão é aplicada aos pinos de alimentação da bobina, o eletroímã é ativado, fazendo com que um campo magnético seja desenvolvido, o que vai fechar os pinos NA e COMUM, causando um circuito fechado entre o NA e COMUM. 

Quando não há tensão no pino da bobina, não haverá força eletromagnética e, portanto, nenhum campo magnético. Assim, os interruptores permanecem no seu estado natural NF e COMUM fechados.

Pólos de Comutação

Os relés têm o funcionamento exato de um comutador. Então, o mesmo conceito também é aplicado. Diz-se que um relé troca um ou mais pólos. Cada pólo tem contatos que podem ser comutados de três maneiras. São eles:

Contato normalmente aberto [NA]

O contato NA também é chamado de contato de fabricação. Fecha o circuito quando o relé está inativado ou seja sem alimentação, e desconecta o circuito quando o relé está ativo ou seja energizado.

Contato normalmente fechado [NF]

O contato NF também é conhecido como contato de rompimento. Isso é oposto ao contato NA. Quando o relé é ativado, o circuito NF é desconectado. Quando o relé é desativado, o circuito NF se conecta novamente.

Contatos de mudança (CO) / Double-throw [DT]

Esse tipo de contato é usado para controlar dois tipos de circuitos. Eles são usados ​​para controlar um contato NA e também um contato NF com um terminal comum. 
Segundo o tipo eles são chamados pelos nomes que quebram antes de fazer, e fazem antes de quebrar contatos.

Os relés podem ser usados ​​para controlar vários circuitos por apenas um sinal. Um relé liga um ou mais pólos, cada um dos quais pode ser acionado energizando a bobina.

Os relés também são nomeados com designações como:

Single Pole Single Throw [SPST]

O relé SPST tem um total de quatro terminais. Destes dois terminais podem ser conectados ou desconectados. Os outros dois terminais são necessários para a bobina ser conectada.

Single Double Pole Throw [SPDT]

O relé SPDT possui um total de cinco terminais. Destes dois são os terminais da bobina. Um terminal comum também está incluído, que se conecta a qualquer um dos outros dois.

Double Single Pole Throw [DPST]

O relé DPST tem um total de seis terminais. Estes terminais são divididos em dois pares. Assim, eles podem atuar como dois SPST, acionados por uma única bobina. Dos seis terminais, dois deles são terminais de bobina.

Double Double Pole Throw [DPDT] 

O relé DPDT é o maior de todos. Tem principalmente oito terminais de relé. Destas duas filas são projetadas para serem trocadas por terminais. Eles são projetados para atuar como dois relés SPDT que são acionados por uma única bobina.

Aplicações dos Relés

Um circuito de relé é usado para realizar funções lógicas. Eles desempenham um papel muito importante no fornecimento de lógica crítica de segurança.

Os relés são usados ​​para fornecer funções de atraso de tempo. Eles são usados ​​para atrasar o atraso e atrasar o fechamento dos contatos.

Os relés são usados ​​para controlar circuitos de alta tensão com a ajuda de sinais de baixa tensão. Da mesma forma eles são usados ​​para controlar circuitos de alta corrente com a ajuda de sinais de baixa corrente.

Eles também são usados ​​como relés de proteção. Por esta função todas as falhas durante a transmissão e recepção podem ser detectadas e isoladas.

Aplicação do Relé de Sobrecarga

O relé de sobrecarga é um dispositivo eletromecânico usado para proteger os motores contra sobrecargas e falhas de energia.

Os relés de sobrecarga são instalados em motores para proteger contra picos de corrente súbita que podem danificar o motor.

Um switch de relé de sobrecarga funciona em características com corrente ao longo do tempo e é diferente de disjuntores e fusíveis, em que um disparo repentino é feito para desligar o motor.

O relé de sobrecarga mais usado é o relé de sobrecarga térmica, onde uma tira bi-metálica é usada para desligar o motor. Esta faixa é ajustada para fazer contato com um contactor, dobrando-se com o aumento da temperatura devido ao excesso de fluxo de corrente.

O contato entre a faixa e o contactor faz com que o contactor se desenergizar e restrinja a energia do motor, desligando-o.

Outro tipo de motor de sobrecarga é o tipo eletrônico que vigia continuamente a corrente do motor, enquanto que o relé de sobrecarga térmica desliga o motor dependendo da elevação da temperatura / calor da tira.

Todos os relés de sobrecarga disponíveis para compra possuem especificações diferentes, sendo os mais importantes os intervalos atuais e o tempo de resposta.

A maioria deles são projetados para reiniciar automaticamente para funcionar depois que o motor é ligado novamente.

Seleção de Relé

Você deve observar alguns fatores ao selecionar um determinado relé. São eles:

Proteção

• Diferentes proteções, como proteção de contato e proteção de bobina, devem ser observadas. A proteção de contato ajuda a reduzir o arco em circuitos usando indutores. A proteção da bobina ajuda a reduzir a tensão de surto produzida durante a comutação.

• Procure por um relé padrão com todas as aprovações regulatórias.
• Tempo de comutação - Solicite relés de comutação de alta velocidade, se você quiser um.

• Classificações - Existem classificações atuais e de voltagem. As classificações atuais variam de alguns amperes a cerca de 3.000 amperes. No caso de classificações de tensão, elas variam de 300 Volt AC a 600 Volt AC. Existem também relés de alta tensão de cerca de 15.000 volts.

Conclusão

Os relés desempenham um papel crucial no controle e automação de circuitos elétricos. Com diferentes tipos e aplicações, esses dispositivos oferecem versatilidade e confiabilidade. Ao entender o funcionamento dos relés e suas características, é possível aplicá-los de forma eficiente em uma variedade de contextos industriais, comerciais e residenciais.

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