¿Qué es un relé?
Un relé es un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, se cierran o abren uno o varios contactos, y de esta forma cierra o abre otros circuitos eléctricos que son independientes.
Con frecuencia la carga conectada a la salida consume más que el control que la excita o bien queremos aislar eléctricamente ambas partes y es por esta razón por la que necesitamos de estos dispositivos llamados relés.
¿Cuáles son las clasificaciones básicas de los relés?
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- Biestables: Son relés que al aplicar voltaje a la bobina hace funcionar el relé, pero al quitar el voltaje no lo devuelve a la posición original. Podríamos decir que tienen enclavamiento. Frecuentemente los de este tipo suelen llevar dos bobinas.
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De estado sólido dónde los elementos mecánicos son sustituidos por un circuito electrónico semiconductor. El tiempo de conmutación al no ser algo mecánico es prácticamente instantáneo, y los hace ideales para la conmutación de cargas inductivas o en aquellos circuitos que la activación y desactivación del relé se realiza de forma frecuente.
¿Cuáles son los parámetros principales de un relé?
Los parámetros de un relé son:
Determina cuestiones básicas como en cualquier objeto: tamaño, peso y forma física:
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Longitud.
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Ancho.
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Altura.
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Diámetro.
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Peso.
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Forma física.
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Parámetros de un relé en función de sus contactos y circuitos
Es la máxima corriente que puede el relé soportar de forma segura y sin ser dañado en la apertura y cierre de sus contactos.
Define la configuración de los circuitos, polos y salidas del relé y su comportamiento. Los datos básicos son:
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- El polo (pole) es la entrada del interruptor del circuito.
- El número de polos va a definir el número de circuitos individuales que puede gestionar el relé.
- La salida o salidas (throws) que posee cada circuito del relé.
Las formas de contacto de un relé se definen por:
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- Formato: La configuración del relé en función de sus polos, circuitos y salidas.
Su codificación se determina usando el formato siguiente:
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- (Número de polos) P (Número de salidas) T
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- El número de polos y salidas puede ser definido con una letra o un número: S - Single o 1 polo, D - Double o 2 polos, 3 - 3 polos y así sucesivamente. Las clasificaciones más habituales son:
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- SPST (Single Pole Single Throw): Es el más simple, un interruptor de 1 entrada y 1 salida.
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- SPDT (Single Pole Double Throw): Es un conmutador, 1 entrada y 2 salidas.
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- DPDT (Double Pole Doble Throw): 2 poles y por tanto 2 circuitos, 2 salidas por circuito.
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- 3PDT (3 Poles Doble Throw): 3 polos y por tanto 3 circuitos, 2 salidas por circuito.
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- 4PDT (4 Poles Doble Throw): 4 polos y por tanto 4 circuitos, 2 salidas por circuito.
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- Forma: Define el comportamiento de los circuitos del relé cuando se encuentra en reposo y cuando entra en funcionamiento. Es indiferente si el campo magnético es generado por la bobina del relé tras aplicar su tensión de trabajo, o en el caso de los Reeds al aproximar un campo magnético a la ampolla.
Su codificación se determina usando el formato siguiente:
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- [Número de polos] Forma (x)
El número de polos es un dato opcional en función del fabricante. En caso de haber sido incluida la información en el formato, puede no se incluya el número de polos en la forma.
Las formas definidas son:
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- A: Contactos Normalmente Abiertos (NA - NO Normally Open) cuando la bobina del relé se encuentra en reposo, o cuando no existe un campo magnético cercano en el caso de las ampollas Reeds.
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- B: Contactos Normalmente Cerrados (NC - NC Normally Closed) cuando la bobina del relé se encuentra en reposo, o cuando no existe un campo magnético cercano en el caso de las ampollas Reeds.
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- C: Contactos Normalmente Abierto en un circuito y Normalmente Cerrado en otro circuito cuando la bobina del relé se encuentra en reposo, o cuando no existe un campo magnético cercano en el caso de las ampollas Reeds.
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- En el tipo C, en el instante del inicio de actuación de la bobina, el circuito que está Normalmente Cerrado en reposo pasará a estar abierto, y a continuación una vez finalizado el finalizado el tiempo de inicio de actuación, el que no cambió su estado y estaba abierto, pasará a estar cerrado.
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- La Forma C garantiza que por un instante, todos los contactos están abiertos (BBM - Break-Before-Make).
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- D: Es similar a la Forma C a excepción del comportamiento del instante de actuación. En la Forma C en el instante del inicio de inicio de actuación de la bobina todos los contactos del circuito estarán cerrados. (MBB - Make-Before-Make).
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Parámetros relacionados con la bobina de un relé
Es el voltaje nominal en el cuál la bobina está diseñada para funcionar.
Tensión mínima que determina el fabricante, y es la requerida para la entrada en funcionamiento del electroimán por el efecto magnético generado por la bobina, sin alterar otros parámetros como el tiempo de activación.
Tensión máxima determinada por el fabricante, que se puede aplicar a la bobina de forma habitual sin que sea dañada.
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Tipo de tensión o tipo de corriente
Tipo de tensión que se puede aplicar para la activación del relé:
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- Vca: Diseñados para corriente alterna.
- Vcc: Diseñados para corriente continua.
- Vca / Vcc: Diseñados para su funcionamiento tanto en corriente alterna como corriente continua.
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Resistencia de la bobina
Resistencia del bobinado.
Se refiere al consumo de la bobina.
¿Qué es un relé electromecánico?
Un relé electromecánico es un dispositivo eléctrico y mecánico que se utiliza para controlar un circuito eléctrico mediante una señal eléctrica. El relé electromecánico consta de dos circuitos principales: el circuito de control y el circuito de potencia.
- El circuito de control es el circuito que recibe la señal eléctrica que activa el relé.
Cuando la bobina recibe la energía eléctrica se crea un campo magnético que provoca la atracción de la armadura al núcleo del electroimán, provocando de esta forma el movimiento de la armadura.
La armadura es el elemento de unión entre el circuito de control y el circuito de potencia de un relé.
- El circuito de potencia está formado por los contactos que cierran y/o abren los circuitos según la configuración diseñada por el fabricante del relé, por efecto del movimiento de la armadura.
Usos habituales de los relés electromecánicos
Son dispositivos muy versátiles y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo:
- Automatización industrial: Los relés electromecánicos se utilizan para controlar máquinas y procesos industriales.
- Electrodomésticos: Los relés electromecánicos se utilizan para controlar funciones de los electrodomésticos, como la iluminación, el funcionamiento de los motores y el control de la temperatura.
- Electrónica: Los relés electromecánicos se utilizan en circuitos electrónicos para controlar la potencia y la señal.
Ventajas e inconvenientes de los Relés Electromecánicos
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Ventajas
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Seguridad por aislamiento eléctrico entre los circuitos.
- El circuito de control y los circuitos de potencia se encuentran electricamente aislados. La bobina y los contactos están físicamente separados, lo que ayuda a prevenir interferencias y protege los dispositivos de control de posibles daños.
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- La galvanoplastia es el proceso de aislar dos circuitos eléctricos mediante un material no conductor. Esto puede ser importante en aplicaciones donde se necesita evitar que la corriente se comunique de un circuito a otro.
Hay dos tipos principales de aislamiento galvánico en los relés electromecánicos:
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Aislamiento por aire: Este tipo de aislamiento utiliza un espacio de aire entre los contactos de entrada y salida.
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Aislamiento por dieléctrico: Este tipo de aislamiento utiliza un material dieléctrico, como el plástico o la cerámica, para separar los contactos de entrada y salida.
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Facilidad de conmutación de circuitos con cargas diversas
Los relés electromecánicos son capaces de conmutar cargas de diferentes tipos y niveles de potencia, desde cargas muy bajas hasta cargas de alta potencia. Esto los hace versátiles y adecuados para una amplia gama de aplicaciones.
Los relés electromecánicos son conocidos por su fiabilidad a largo plazo. Tienen una vida útil considerable pero limitada, soportando un gran número de ciclos de conmutación durante su periodo de vida.
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Fácil Mantenimiento y Reemplazo
Si un relé necesita ser sustituido, generalmente es sencillo reemplazarlo sin afectar significativamente el resto del sistema.
Muchos relés, sobre todo los de potencia, pueden ser instalados sobre un zócalo, permitiendo una insercción o extracción del circuito con facilidad, simplemente por presión.
Comparados con algunos dispositivos de estado sólido los relés electromecánicos suelen tener un costo inicial inferior. Esto los hace económicamente atractivos, especialmente en aplicaciones donde se requiere la conmutación de cargas de alta potencia.
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Resistencia a sobrecargas temporales
Los relés electromecánicos, y especialmente los relés de sobrecarga, son capaces de soportar sobrecargas temporales sin sufrir daños.
Esto es útil en situaciones donde se espera que la carga varíe durante el tiempo, como en el arranque de motores.
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Compatibilidad con distintos tipos de señales de control
Al ser activados los relés por señales de control de baja potencia, facilita su integración en sistemas de control de bajo voltaje.
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Bajo consumo de energía en estado estable
Una vez el relé se activa, consume muy poca energía aunque esté activado. Solamente requiere energía para que la bobina actue como electroimán con la armadura.
Esta es una cualidad importante, ya que en comparación con otros tipos de relés no necesitan de un disipador como suele ser habitual en los relés basados en semiconductor.
Los relés electromecánicos generalmente tienen tiempos de conmutación más lentos en comparación con los dispositivos de estado sólido. Esto puede ser crítico en aplicaciones donde se requiere una conmutación extremadamente rápida, como en sistemas de control de alta velocidad. Por lo que No son Aptos para Aplicaciones de Alta Frecuencia: Debido a su tiempo de conmutación más lento, los relés electromecánicos pueden no ser adecuados para aplicaciones de alta frecuencia donde la velocidad de conmutación es crítica.
Debido a la presencia de partes móviles, como los contactos y el resorte, los relés electromecánicos están sujetos a desgaste mecánico con el tiempo. La repetida apertura y cierre de los contactos pueden dar lugar a fallos y a una vida útil limitada.
Durante la operación, los relés electromecánicos pueden generar ruido y vibración, especialmente en aplicaciones sensibles al ruido. Esto puede ser una consideración importante en entornos donde se requiere un funcionamiento silencioso.
En comparación con algunos dispositivos de estado sólido, los relés electromecánicos tienden a ser más grandes y más pesados. Esto puede ser un factor limitante en aplicaciones donde el espacio y el peso son críticos.
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Consumo de energía en la bobina
Mientras la bobina del relé está energizada, consume una cantidad constante de energía. En comparación con los dispositivos de estado sólido que solo consumen energía durante la conmutación, esto puede resultar en un mayor consumo de energía en estado estable.
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Susceptibilidad a condiciones ambientales
Los relés electromecánicos pueden ser más susceptibles a condiciones ambientales adversas, como la presencia de humedad, polvo o vibraciones intensas. Estas condiciones pueden afectar la fiabilidad y la vida útil del relé.
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Capacidad limitada de conmutación
En términos de frecuencia y corriente de conmutación, los relés electromecánicos pueden tener limitaciones en comparación con algunos dispositivos de estado sólido más avanzados.
Los rebotes pueden manifestarse como múltiples aperturas y cierres rápidos y sucesivos de los contactos en un corto período de tiempo, generalmente en el rango de milisegundos. Estos rebotes pueden generar problemas en algunos circuitos, especialmente en aplicaciones sensibles o de alta frecuencia generando conexiones y desconexions no deseadas en la carga conecta. En el apartado siguiente esplicaremos en más profundidad los rebotes.
¿Qué son los rebotes en un relé electromecánico?
Los rebotes en un relé electromecánico se refieren a oscilaciones temporales e intermitentes en la conexión y desconexión de los contactos del relé cuando la bobina del relé se energiza o desenergiza. Estas oscilaciones pueden ocurrir durante el proceso de conmutación de los contactos del relé y son causadas por la naturaleza mecánica de los componentes móviles internos del relé, como los contactos y el resorte.
Cuando la bobina del relé se energiza, crea un campo magnético que atrae el núcleo magnético, moviendo los contactos para cerrar el circuito eléctrico. Del mismo modo, cuando la bobina se desenergiza, los contactos vuelven a su posición original abriendo el circuito. Durante estos movimientos, pueden ocurrir rebotes debido a la elasticidad del resorte y las tolerancias mecánicas en los componentes internos.
¿Cuáles son los problemas asociados con los rebotes de relé electromecánico?
Los rebotes pueden causar interferencia eléctrica o ruido en el circuito, lo que puede afectar negativamente a otros componentes electrónicos cercanos.
La presencia de rebotes puede acelerar el desgaste de los contactos del relé, reduciendo potencialmente su vida útil.
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Problemas en circuitos de control
En aplicaciones donde la precisión y la estabilidad son críticas, los rebotes pueden generar problemas en los circuitos de control, como lecturas erróneas o mal funcionamiento.
¿Cómo se pueden reducir los rebotes de los contactos de un relé electromecánco?
La reducción de los rebotes de los contactos de un relé son cruciales para garantizar un funcionamiento preciso y estable en aplicaciones críticas.
Las estrategias que se pueden emplear para minimizar los rebotes de los contactos en un relé electromecánico:
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Supresión de rebotes mediante circuitos
- Condensadores de desacoplamiento: Agregar condensadores en paralelo a los contactos puede ayudar a absorber las oscilaciones durante el cierre y la apertura del relé.
- Resistencias de carga: Introducir resistencias en serie con los contactos puede reducir la velocidad de cambio y minimizar los rebotes.
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Uso de diodos (diodos de supresión)
- Diodos de avalancha: Colocar un diodo de avalancha en paralelo con la bobina del relé puede ayudar a reducir los rebotes, proporcionando un camino para la corriente de retroceso.
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Sistemas de control avanzado
- Control por microprocesador: Emplear sistemas de control basados en microprocesadores que incorporen algoritmos de filtrado y temporización para gestionar los rebotes.
- Temporización ajustable: Permitir ajustes en la temporización del relé para adaptarse a las características específicas de la aplicación.
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Contactos de alta calidad
- Contactos de baja rebaba: Utilizar contactos de relé de alta calidad y diseñados para minimizar la formación de rebabas que puedan causar rebotes.
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Contactos dorados o de materiales especiales
- Contactos chapados en oro: Los contactos chapados en oro o hechos de materiales especiales pueden ayudar a reducir la formación de óxido y mejorar la conductividad, disminuyendo así la posibilidad de rebotes.
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Accionamiento adecuado de la bobina
- Voltaje y corriente estables: Proporcionar un voltaje y una corriente estables a la bobina del relé puede ayudar a reducir los rebotes.
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Mantenimiento regular
- Limpieza y lubricación: Realizar un mantenimiento regular, que incluya la limpieza y lubricación de los componentes móviles, puede contribuir a reducir los rebotes.
Es importante tener en cuenta que la aplicación de estas técnicas puede depender de la naturaleza específica de la aplicación y del diseño del relé. Además, en algunos casos, puede ser beneficioso combinar varias estrategias para lograr una reducción efectiva de los rebotes.
Tipos de relés que puede encontrar en Electrónica Embajadores
Relés Electromecánicos Miniatura: Son relés electromecánicos para baja señal, generalmente empleados en telecomunicación y/o conmutación de pequeñas cargas.
Relés Electromecánicos Convencionales: Son los relés electromecánicos de propósito general de pequeño formato, y aproximadamente hasta 10 A.
Relés Electromecánicos Media Potencia: Son los relés electromecánicos de propósito general de mayor formato que los miniatura, y aproximadamente hasta 20 A.
Relés Electromecánicos Alta Potencia: Son relés electromecánicos también y por encima de los 20 A. Un ejemplo de este tipo de relés son los utilizados habitualmente en automoción con terminales de conexión faston.
Accesorios y Bases Relés: Cuando queremos instalar un relé en un cuadro eléctrico, o tenemos que extraer de forma ágil el relé del sistema al cuál está conectado, recurrimos a zócalos de relé. Estos y otros dispositivos accesorios para los relés es lo que encontrará en este apartado.
Relés Teléfonicos: Es un tipo de relé particular que se excita con el voltaje de la llamada telefónica. Además llevan bornas de conexión.
Ampollas y Relés Reed: Es un interruptor o conmutador que es activado por un campo magnético. Cuando los contactos están normalmente abiertos se cierran en la presencia de un campo magnético; cuando están normalmente cerrados se abren en presencia de un campo magnético. Existen también conmutados.
Relés Estado Sólido: Son los relés que no tienen procesos mecánicos para su movimiento al carecer de bobina y de electroimán. Estos relés utilizan para realizar la conmutación elementos semiconductores, como tiristores, triacs, diodos y transistores.
Relés Temporizados: Los relés temporizados no son componentes electrónicos. Un relé temporizado es un sistema que permite hace la conmutación del circuito a través de una temporización establecida, de tal manera que los hay cíclicos, retardo a la conexión, que entregan un pulso, etc. Incluso multifunción en los que podemos configurar la función específica del temporizador y el tiempo.
Relés Crepusculares: Estos relés no son componentes electrónicos. Estos relés son sistemas que se activan y desactivan de forma automática en función de la luminosidad existente. Funciones habituales puede ser el encendido y apagado automático de una farola en función de la luminosidad existente.
