En el mercado comercial existen gran variedad de tipos y marcas de relés, construidos para cubrir toda la gama de requerimientos y necesidades de los usuarios.
Es así que dentro de esta gran cantidad de requerimientos está la de los relés que trabajan con voltajes alternos (AC) y con voltajes continuos (DC), a diferentes niveles de tensión (6, 12, 24, 48, 110, 120, 220, 240, 440 y 480 voltios AC y DC.)
Las diferencias entre uno y otro son estructurales, pero su funcionamiento básico en común son casi idénticos.
Veamos algunas características que controlan el funcionamiento de los relés:
La tensión de los relés está determinada principalmente por la resistencia de la bobina (diámetro del alambre). La fuerza del campo magnético (capacidad de atraer a la armadura) está parcialmente determinada por la cantidad de flujo de corriente. La Corriente está limitada por la resistencia. Con bobinas de alta resistencia, la corriente requerida sólo puede ser producida por las tensiones de operación.
El número de vueltas de la bobina afectará el tiempo de liberación de la armadura y la cantidad de corriente que se requiere para la atracción magnética de la armadura. A mayor cantidad de vueltas de la bobina se producirá más cantidad de flujo, y por tanto, menos corriente será requerida, sin embargo, el tiempo de liberación de la armadura será también mayor.
La corriente requerida para activar un relé también está determinada por la distancia entre la armadura y el electroimán, lo que llamamos el espacio de aire. Un espacio de aire más grande implica una mayor cantidad de corriente para energizar la bobina.
Los contactos de un relé hacen que se rompan las conexiones en los circuitos eléctricos, cuando estos se abren. Igualmente, al cerrar los contactos se produce el cierre del circuito y surge o aparece la corriente de arranque, así como la corriente de carga nominal.
Esto hace que los contactos sean sometidos a altas corrientes que suelen producir calentamiento. Para prevenir el sobrecalentamiento, los contactos del relé están hechos de metales y aleaciones que tienen bajas resistencias. Además, el metal utilizado para los contactos debe ser capaz de resistir la acción de la soldadura que se produce con el arco cuando los contactos están abriendo y se mantienen muy cercanos. En algunos casos es necesario adquirir relés con más de un juego de contactos para aumentar la capacidad de manejo de corriente del relé.
La siguiente ilustración (FIG.A) muestra un relé con su contacto dentro del circuito de una lámpara en DC (Ver
http://www.electronica-basica.com/reles.html ), con un circuito simple de ruptura, ya que la magnitud de la corriente que circula es pequeña, por lo que su capacidad de conducción es suficiente.
FIG. A
FIG. B
En este diseño de contacto doble se proporciona una mejor protección contra la soldadura de los contactos.
En la ilustración B, hay dos contactos fijos o estacionarios. Se observan también dos contactos móviles que están conectados entre sí por una barra de cortocircuito. Estos contactos de la FIG. B, realizan la misma función que los contactos en la FIG A, sin embargo, hay cuatro contactos en B en lugar de dos, de modo que los contactos en B puede manejar más corriente. A este tipo de arreglo de contacto se le llama en ingles doublé-make, cuando los contactos están abiertos y doublé-break cuando los contactos están cerrados.
El contacto de la FIG A se le llama de conmutación ya que posee una combinación, según su posición, de un contacto abierto de un lado y cerrado del otro. Cuando cambia de posición estos contactos se invierten, entonces este tipo de relé se define en términos del numero de polos.
Se debe tener mucho cuidado cuando se limpian los contactos de un relé. Si los contactos solo están oxidados o manchados, se debe limpiar con una herramienta de metal duro. Los contactos del relé han sido sometidos con chorro de arena para producir una rugosidad microscópica en su superficie. Esto asegura que sólo una pequeña cantidad del metal que forman los contactos sea eliminada con la limpieza. Puede ser necesario el uso de una lima de metal, si los contactos están enfrentados el uno al otro. Un esfuerzo se debe hacer para preservar la forma original de los contactos, ya que esto ayudará a proporcionar una futura operación confiable.
Las características de los contactos que afectan el rendimiento de conmutación son:
La conductividad eléctrica
La conductividad térmica
La dureza, límite de elasticidad: módulo de Young
La resistencia a la erosión, la soldadura eléctrica, la soldadura en frío, el desgaste mecánico, la oxidación, la contaminación de la atmósfera (elementos químicamente activos).
La Tendencia a rebotar en el momento del impacto, la absorción de gases, la polimerización catalítica de hidrocarburos, la transferencia de metal en el cierre del contacto y el arco en la apertura.
Además de las propiedades físicas y químicas de los metales, hay algunas consideraciones geométricas y dinámicas:
La forma de los contactos
La fuerza entre los contactos
La cantidad de balanceo o movimiento de giro
La resistencia de la estructura de soporte y su tendencia a aumentar o inhibir el rebote.
Cuando los contactos se encuentran o se juntan, el metal en el punto de contacto abarca el área de contacto real compatible con la fuerza de contacto a menos que algún material extraño interfiere. La deformación elástica o plástica aparece en el punto de contacto. Este fenómeno es uno de los varios factores que contribuyen a aumentar la cantidad de rebotes en los contactos.
En una escala microscópica, muchos puntos reales de contacto (a menudo referido como puntos) forman el conductor de la electricidad y transporte de la corriente. La interfaz de contacto también está sujeta a la abrasión mecánica y al metal "irritante", como la "soldadura en frío".
La superficie tiende a absorber una capa monomolecular (moléculas volátiles) en proporción a la dirección del peso molecular y la concentración de la materia volátil y la presión ambiental, e inversamente proporcional a la temperatura. (El vapor de agua es también una sustancia muy común en la formación de capas muy delgadas).
Cada metal tiene sus propias propiedades químicas pertinentes. Las aleaciones de plata y plata, tienen excelentes características eléctricas y térmicas, pero tienden a combinarse químicamente con compuestos gaseosos de azufre, los halógenos (flúor, cloro, bromo y yodo), y siliconas que forman una alta resistencia.
A diferencia de otros "metales nobles", (oro, platino, rodio, iridio, paladio y rutenio), la plata no tiene ningún efecto mensurable catalítico (polimerización) en el sentido de cambiar, bajo la presión de deslizamiento, la absorción de moléculas de hidrocarburos. El arco eléctrico, sin embargo, puede lograr la precipitación de carbono sólido o productos carbonosos, por lo general en un anillo alrededor del punto real de contacto.
En algunos metales más activos, ya sea puro o en aleaciones, se encuentran áreas especiales de utilidad debido particularmente a las propiedades mecánicas. El molibdeno, tungsteno, níquel y mercurio, por ejemplo, se utilizan solos o como ingredientes de aleación o sinterización. El óxido de cadmio, carburo de tungsteno, estaño, magnesio y carbono se agregan a veces a la plata para inhibir la soldadura en particular en los relés o contactores actuales. Cuando los contactos están inmersos dentro de un recipiente con un gas inerte, como el nitrógeno, se puede considerar ponerse en contacto con materiales que no se podían utilizar en los relés de tipo abierto.
En las diversas combinaciones de contactos se han dado símbolos y formas para simplificar la identificación total de los contactos de un relé.
Los relés son interruptores eléctricos, por lo que no es de extrañar que se clasifiquen como interruptores manuales. Por ejemplo, hay relés de un solo polo, relés de un solo tiro, que realizan la misma función que los interruptores manuales de un solo tiro.
Las abreviaturas utilizadas para definir la naturaleza exacta de los contactos de los relés son los siguientes:
Número de polos. El término de un solo polo (SP) en un contacto indica que todos los contactos en la organización se conectan en una u otra posición a un contacto común.
Un poste de doble (DP) de contacto consta de dos modalidades de contacto unipolar accionado por el mismo sistema mecánico y la operación al mismo tiempo. Del mismo modo, un polo triple (TP) de contacto se compone de tres sistemas de un solo polo de contacto. Un mayor número de polos en los relés son generalmente indicados por el número de contactos de un solo polo seguido por una "P" (es decir, un relé de cuatro polos se simboliza 4P).
Número de tiros. Un Solo tiro (ST) es la combinación de contactos que tiene un par de contactos abiertos en una posición del relé y otro par de contactos cerrados en la otra.
Doble tiro (DT) es la combinación de tres contactos. El común está en contacto con el segundo, pero no con el tercero en una posición del relé.
Posición normal de los contactos. La combinación en la que los contactos están abiertos en la condición normal o no operado del relé se designa normalmente abierto (NA).
La combinación en la que los contactos están cerrados en la posición desenergizada o no operada es designada normalmente cerrado (NC).
Contactos dobles cerrados y abiertos. Esta combinación de contacto con dos contactos independientes conectados a un tercer contacto en la misma posición del relé, son designados (DM) cuando cierran estando normalmente abierto y (DB), cuando rompen o abren estando normalmente cerrado.
Secuencia de abreviaturas. Cuando se utilizan abreviaturas para designar un conjunto de contactos, se utiliza el siguiente orden: (1) polos (2) tiros (3) posición normal (4) Doble ruptura o doble al cierre (si aplica).
Ejemplo: SPST NO DM se refiere a un solo polo, un solo tiro, normalmente abierto, doble contacto abierto.
SP- Un solo polo
DP-Double pole
3P- Tres polos
4P- Cuatro polos
SB- Un solo polo de ruptura
DB-Doble polo de ruptura
ST- Un solo tiro
DT-Doble tiro
DM-Doble polo al cierre
NO-Normalmente abierto
NC- Normalmente cerrado
B-Break (Ruptura)
M-Make (Al Cierre)
TP-Triple polo
Las industrias que utilizan los relés son muchas y variadas. También existe un poco de aislamiento entre unos y otros fabricantes con respecto a tener un lenguaje común del relé.
Con los años, cada empresa, por el uso y la práctica, ha tendido a establecer denominaciones diferentes para los elementos de relés idénticos o similares. La conveniencia de la estandarización de los términos, definiciones y símbolos es, pues, evidente.
Hay varias fuentes de definiciones: El subcomité C37 de relés de protección, el comité C83 de componentes para equipos electrónicos y los estándares de IEEE, el Comité de Coordinación sobre las definiciones (SCC10), tal como se publicó en la norma ANSI / IEEE Std 100-1984 Diccionario de Electricidad y Electrónica. IEC tiene el Comité Técnico 41 sobre todos los tipos de relés y publicación 50 (446) que es un capítulo de definiciones en relés eléctricos.
Los símbolos más utilizados para las bobinas de relé y los contactos son mostrados abajo. La función del relé se identifica por las siglas en el símbolo de la bobina del relé. Por ejemplo, un OL colocado como símbolo representa un relé de sobrecarga. Vamos a considerar el símbolo esquemático e identificación del relé con mayor detalle después del siguiente análisis de los distintos tipos de interés común.
CONTACTOR PRINCIPAL.-Este dispositivo es básicamente un relé de alta resistencia. A menudo se utiliza para entrar con el voltaje de línea a los circuitos de alta potencia. Este relé se indica generalmente con la abreviatura M.
RELE DE RETARDO DE TIEMPO.- Este dispositivo puede ser un relé electromagnético o un relé térmico. La mayoría de los relés térmicos tendrá un elemento de calefacción. El tiempo es requerido por el elemento para alcanzar la temperatura adecuada y luego para transferir el calor al elemento de expansión. El elemento de expansión produce el movimiento de los contactos. El relé amortiguador utiliza un electroimán que atrae a un pistón. El pistón debe moverse a través del aceite (el aire o el mercurio también se utilizan), que retrasa su avance e introduce un retardo de tiempo. Los contactos se activan por el pistón cuando está cerca el final de su movimiento. Los relés de tiempo de retardo a menudo se indican con la abreviatura TD.
RELE DE SOBRECARGA: Este relé es energizado generalmente por la corriente de carga excesiva. En muchos casos, también será un relé de retardo de tiempo que le permite distinguir entre exceso de corriente continua de los aumentos momentáneos de la corriente. Se indica en los esquemas con la abreviatura OL.
RELES DE CORRIENTE Y DE VOLTAGE: Estos relés se utilizan para sensar bajo o alto voltaje o corriente. Ellos pueden estar bajo tensión o desenergizados por una condición anormal. Se les llama relés de bajacorriente (UC), sobrecorriente (OC), baja tensión (UV) y sobrevoltaje (OV) dependiendo de la aplicación.
RELE DE FRECUENCIA: Este relé es energizado por un rango limitado de frecuencias porqué la bobina del relé es parte de un circuito resonante. El relé se desexcita si la frecuencia de la corriente alterna aplicada no está cerca de su frecuencia de resonancia. La abreviatura F se utiliza con frecuencia para indicar este relé.
RELÉ DE CONTROL: Se trata de un relé de propósito general que simplemente realiza la conmutación eléctrica. Estos relés son ampliamente utilizados para el control de una o más secuencias de operación de las máquinas. Se indica con la abreviatura CR.
Para ampliar en profundidad sobre las definiciones, funcionamiento, estructura, avances tecnológicos y normas que rigen el comportamiento y uso de los relés ver pagina web:
