Home | Ajuda | Mapa do Site |
DÚVIDAS E SUGESTÕES :  
Envie-nos um E-MAIL!

Informações

» Perguntas freqüentes » Capacitores
» Chaves
» Condutores
» Disjuntores
» Fusíveis
» Isolantes/dielétricos
» Lâmpadas/refletores
» Materiais magnéticos » Relés
» Resistores
» Eng. Segurança
» Semicondutores
» Outros

Pessoal
Afonso
Luiz Carlos
Thomás
Igor
Paulo César
Mauro
Contato
ENVIE-NOS UM EMAIL!!!


Relés

Informações Gerais


Os relés são dispositivos comutadores eletromecânicos. A estrutura simplificada de um relé é mostrada na figura 1 e a partir dela explicaremos o seu princípio de funcionamento.
re

Nas proximidades de um eletroimã é instalada uma armadura móvel que tem por finalidade abrir ou fechar um jogo de contatos. Quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica é criado um campo magnético que atua sobre a armadura, atraindo-a. Nesta atração ocorre um movimento que ativa os contatos, os quais podem ser abertos, mfechados ou comutados, dependendo de sua posição, conforme mostra a figura 2.

re

Isso significa que, através de uma corrente de controle aplicada à bobina de um relé, podemos abrir, fechar ou comutar os contatos de uma determinada forma, controlando assim as correntes que circulam por circuitos externos. Quando a corrente deixa de circular pela bobina do relé o campo magnético criado desaparece, e com isso a armadura volta a sua posição inicial pela ação da mola.
Os relés se dizem energizados quando estão sendo percorridos por uma corrente em sua bobina capaz de ativar seus contatos, e se dizem desenergizados quando não há corrente circulando por sua bobina.
A aplicação mais imediata de um relé com contato simples é no controle de um circuito externo ligando ou desligando-o, conforme mostra a figura 3. Observe o símbolo usado para representar este componente.


re

Quando a chave S1 for ligada, a corrente do gerador E1 pode circular pela bobina do relé, energizando-o. Com isso, os contatos do relé fecham, permitindo que a corrente do gerador E2 circule pela carga, ou seja, o circuito controlado que pode ser uma lâmpada.

Para desligar a carga basta interromper a corrente que circula pela bobina do relé, abrindo para isso S1.

re

Usamos relés com contatos do tipo NA quando queremos ligar uma carga externa ao fazer uma corrente percorrer a bobina do relé, ou seja, quando o energizarmos.

2.2 Contatos NF ou Normalmente Fechados

Estes relés apresentam um ou mais contatos que estão fechados, permitindo a circulação pela carga externa, quando a bobina estiver desenergizada. Quando a bobina é percorrida por uma corrente, o relé abre seus contatos, interrompendo a circulação de corrente pela carga externa. (figura 7)
re

Usamos este tipo de relé para desligar uma carga externa ao fazer uma corrente percorrer a bobina do relé.

2.3 Contatos NA e NF ou Reversíveis
Os relés podem também ter contatos que permitem a utilização simultânea dos contatos NA e NF ou de modo reversível, conforme mostra a figura 8.
re

Quando o relé está com a bobina desenergizada, o contato móvel C faz conexão com o contato fixo NF, mantendo fechado este circuito.
Energizando a bobina do relé o contato C (comum) passa a encostar no contato NA, fechando então o circuito.

Podemos usar este tipo de relé para comutar duas cargas, conforme sugere a figura 9.

 

re

 

A energia da fonte E passa então do circuito de carga 1 para o circuito de carga 2.
O número de contatos NA e NF de um relé pode variar bastante, o que garante uma enorme versatilidade para este componente.
Assim, jogando com os dois contatos reversíveis, podemos fazer inversões do sentido de circulação da corrente.
Os relés podem ainda ter bobinas para operar tanto com corrente contínua como com corrente alternada.
No caso de corrente contínua, a constância do campo garante um fechamento firme, sem problemas.

 

No entanto, no caso do acionamento por corrente alternada, a inversão do sentido da corrente numa determinada freqüência faz com que o campo magnético apareça e desapareça dezenas de vezes por segundo, o que leva a armadura e os contatos a uma tendência de vibração.

Para evitar este problema técnicas especiais de construção são usadas, sendo que a mais eficiente consiste na colocação numa das metades do núcleo da bobina de um anel de cobre. Neste anel é então induzida uma forte corrente que cria um segundo campo magnético, o qual divide o campo principal em dois fluxos defasados. Assim, não existe um instante em que o campo seja nulo, quando a armadura pode "descolar", e com isso causar as vibrações.
Por este motivo, os relés usados em corrente contínua não são os mesmos empregados em circuitos de corrente alternada.

2.5 Reles abertos, fechados e selados
Dependendo das aplicações, temos ainda para os relés montagens diferentes do conjunto de peças que o formam. Os relés podem ser abertos, ou seja, sem proteção, se forem usados em equipamentos fechados, que não estejam sujeitos a poeira, umidade ou outros elementos que prejudiquem o componente.
Temos também relés fechados mas sem vedação alguma que são utilizados na maioria das aplicações comuns. Estes relés possuem coberturas de materiais diversos, como por exemplo o plástico que pode ser opaco ou transparente.
Existem ainda os relés herméticos que são encerrados em invólucros que impedem a penetração de ar do meio ambiente.
Em especial estes relés são empregados em aplicações que ficam em atmosferas combustíveis, já que o acionamento dos contatos pode ser acompanhado de faíscas que causariam a ignição do combustível e com isso o perigo de explosão.


re

Esta proteção evita que a poeira se acumule principalmente nos contatos, vindo a prejudicar o funcionamento do relé. (figura 10)

2.6 Ligação dos relés ao circuito externo
Outro fato importante na construção de um relé é a maneira como ele vai ser ligado ao circuito externo. Para esta finalidade, os relés são dotados de terminais.O tipo mais simples possui, então, 4 terminais sendo 2 para a conexão à bobina e 2 para os próprios contatos. (figura 11)

re

O número de terminais aumentará na proporção em que aumenta o número de contatos e estes podem ter as mais diversas aparências.

Em aplicações profissionais, onde a eventual substituição rápida de um relé deve ser feita com presteza, são usados encaixes em bases fixas. São os relés de encaixe ou plug-in.Temos ainda relés que comutam sinais de altas freqüências, e que utilizam conectores para os contatos do tipo coaxial. Este tipo de configuração é necessário para que não ocorram perdas na transferência das correntes que o relé deve comutar em seus contatos.

3. REED RELÉS
Reed-switches são interruptores hermeticamente encerrados em ampolas de vidro, conforme mostra a figura 13.

re




re

Duas lâminas no interior de uma ampola podem ser movidas pela ação de um campo magnético. Uma das maneiras de fazer um reed-switch fechar os contatos, encostando uma lâmina na outra, é através do campo magnético de um imã.

A outra maneira é colocar este elemento no interior de uma bobina, dando origem assim ao componente denominado reed-relé. (figura 14)

A flexibilidade da lâmina usada permite que campos magnéticos muito fracos consigam atuar sobre elas fechando os contatos, o que dá origem a relés extremamente sensíveis e compactos. No entanto, estas mesmas lâminas não suportam correntes elevadas, o que significa que, se obtemos um relé muito sensível, ele não pode operar com correntes elevadas nem tensões muito altas.

 

CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DOS RELÉS
Como acionar um relé? Que tipo de circuitos externos podem ser controlados por um relé?
Na utilização de qualquer tipo de relé num projeto é fundamental ter respostas para as duas perguntas acima, e em alguns casos para outras.Nos manuais de fabricantes de relés, como os da METALTEX, encontramos informações que permitem a avaliação do que um relé pode fazer e como deve ser usado. No entanto, é preciso saber interpretar estas informações, para que não aconteçam surpresas desagradáveis num projeto. Iniciaremos então nossas explicações pelas características elétricas dos relés.

4.1 Características da bobina
Para que o relé seja energizado corretamente e os contatos atuem, é preciso que uma corrente de intensidade mínima determinada circule pela sua bobina. Devemos então aplicar uma tensão de determinado valor, que em função da resistência do enrolamento vai permitir que a corrente mínima determinada seja estabelecida.Na prática os relés são especificados em termos da corrente que deve passar pelo enrolamento para uma determinada tensão que é a tensão de funcionamento. Na verdade é preciso levar em conta que, para fechar o relé, precisamos de uma certa intensidade de campo magnético que puxe a armadura para perto da bobina com certa força, mas uma vez que a armadura se aproxima, o campo já não precisa ser tão forte para mantê-la junto à bobina, e com isso o relé fechado.Devemos então distinguir a tensão que aciona o relé da tensão que o mantém fechado que é muito menor.
A corrente que aciona o relé é denominada corrente de acionamento, enquanto que a corrente que o mantém fechado (muito menor) é a corrente de manutenção.Fixando a tensão que deve disparar um relé de corrente contínua, a corrente que vai circular por sua bobina é função da resistência do enrolamento, o que pode ser calculado facilmente pela lei de Ohm.Assim, se um relé for especificado para uma tensão nominal de 24 volts, quando então circula uma corrente de 20 mA (0,02 A), podemos calcular a resistência com uma simples divisão:

R = V/IR = 24/0,02R = 1200 ohms
As características da bobina do relé de corrente contínua (resistência, corrente e tensão) ficam então perfeitamente definidas quando temos duas das três grandezas acima citadas:Se tivermos a tensão (V) e a corrente (I), calculamos a resistência (R) pela fórmula:
R = V/I
Se tivermos a tensão (V) e a resistência (R), calculamos a corrente pela fórmula:
I = V/R
Finalmente, se tivermos a corrente (I) e a resistência (R), calculamos a tensão (V) pela fórmula:
V = R x I
Veja que estas tensões são "valores nominais", ou seja, aqueles que são recomendados numa operação normal. Na prática o relé pode fechar seus contatos com tensões menores, mas este fator deve, ser levado em conta quando se desejar máxima confiabilidade do componente.Os valores superiores também são admitidos, apenas até certo limite. Se a aplicação de uma tensão num circuito que tenha uma certa resistência, como a bobina de um relé, significa a produção de calor, temos aí um motivo claro da limitação. As bobinas podem dissipar apenas uma quantidade definida de calor, que não deve ser superada. Os fabricantes de relés indicam então qual é a porcentagem acima da tensão nominal que pode ser aplicada no máximo na bobina de um relé sem o perigo de haver aquecimento. Valores típicos estão entre 10 e 15% acima da tensão nominal.Resumindo: as características elétricas da bobina de um relé, que devem ser levadas em conta num projeto, são:
·  Tensão nominal, tensão de operação e tensão máxima de trabalho
·  Corrente nominal
·  Resistência ôhmica
·  Potência nominal dissipada

4.2 Características dos contatos
Além do número de contatos e o tipo, devemos também conhecer características elétricas desses contatos, para utilizá-los sem problemas em qualquer projeto. A primeira característica que nos interessa é a corrente máxima que podem controlar. A abertura e fechamento dos contatos de um relé exige um certo tempo, o que significa que nos pontos de aproximação máxima podem ocorrer arcos, ou seja, pequenas faíscas quetendem a queimá-los com o tempo.Estas faíscas são mais intensas quando se comuta um circuito indutivo como por exemplo um transformador, um motor, um solenóide etc.
A superfície dos contatos determina, por outro lado, a intensidade máxima da corrente que pode ser controlada. Estes dois fatores devem ser levados em conta na utilização de um relé. Assim, temos a especificação da corrente máxima que cada contato pode controlar tanto em circuitos resistivos como indutivos. Evidentemente, a corrente máxima num circuito resistivo é sempre maior que a permitida para um circuito indutivo.Alguns recursos permitem a proteção dos contatos com o prolongamento de sua vida útil,na comutação e controle de cargas indutivas "amortecendo" as faíscas, mas isso será visto posteriormente.
A vida útil de um relé está basicamente determinada pela durabilidade dos contatos, e como o desgaste ocorre nos momentos em que ocorrem as comutações, esta característica é dada em termos de abertura e fechamento do relé em milhares ou mesmo milhões de vezes.Temos ainda como especificação importante a tensão máxima que os circuitos do contato podem admitir. Esta característica é importante levando-se em conta a possibilidade de ocorrer faiscamentos ou mesmo fugas entre os contatos dado o seu afastamento na posição em aberto, se a tensão máxima for superada.Valores típicos estão na faixa dos 150 aos 250V.Como a potência controlada no circuito de carga é dada pelo produto da corrente pela tensão, em alguns casos especifica-se a potência máxima também.
Existem casos em que não se recomenda que a corrente máxima especificada para os contatos seja aplicada também com a tensão máxima. Limita-se assim a potência.

Uma outra especificação importante em certas aplicações é o tempo que o relé demora para fechar seus contatos. Existe então um intervalo de tempo mínimo indicado pelo fabricante que decorre entre a aplicação da tensão na bobina e o pleno fechamento dos contatos. Este valor varia de tipo para tipo e é dado tipicamente em milisegundos (ms).Veja então que os dois tempos devem ser levados em conta quando se deseja que o relé opere em ciclos rápidos.

re

Do mesmo modo, existe um tempo determinado para o desaparecimento do campo magnético na bobina a partir do instante em que a corrente é interrompida. As linhas de forças do campo magnético se contraem em velocidade limitada pela indutância da bobina, e isso influi diretamente no tempo em que os contatos demoram para abrir. (figura 15) Os fabricantes especificam também o tempo de abertura do relé em milisegundos.

Uma outra especificação importante em certas aplicações é o tempo que o relé demora para fechar seus contatos. Existe então um intervalo de tempo mínimo indicado pelo fabricante que decorre entre a aplicação da tensão na bobina e o pleno fechamento dos contatos. Este valor varia de tipo para tipo e é dado tipicamente em milisegundos (ms).Veja então que os dois tempos devem ser levados em conta quando se deseja que o relé opere em ciclos rápidos.

Estes tempos determinam a máxima freqüência que o relé pode responder. É claro que não se recomenda a utilização deste tipo de componente em aplicações que exijam a repetição de muitos ciclos de operação rapidamente, pois existe uma limitação para a vida útil dos contatos. Esta vida útil é indicada em termos de quantidade de operações, ficando tipicamente entre 250 mil e 30 milhões, conforme a corrente controlada. Finalmente devemos levar em conta a resistência dos contatos que pode ser expressa de diversas formas.Uma das maneiras consiste em se indicar a resistência de contato inicial, que é a resistência de um contato que ainda não comutou carga e, portanto, ainda não sofreu desgaste pelo faiscamento. Esta resistência é expressa em milésimos de ohm (mohms) situando-se tipicamente entre 10 e 100.Além destas especificações todas existem outras que eventualmente podem ser necessárias nas aplicações mais críticas. Dentre elas podemos citar o isolamento entre a bobina e os contatos, a capacitância entre os contatos quando eles estão abertos, já que nestas condições podemos considerá-los como as placas de um capacitor.Temos ainda o peso do componente, a vibração, a rigidez dielétrica entre bobina e contatos e entre os contatos etc.

5. COMO USAR UM RELÉ
Alguns pequenos cuidados no projeto de circuitos com relês podem ser importantes, tanto no sentido de se obter maior durabilidade para o componente, como de proteger os próprios componentes do circuito de acionamento. Analisemos os principais casos:

5.1 Proteção do circuito de acionamento
No momento em que um relé é desenergizado, as linhas de força do campo magnético da bobina, que se encontram em seu estado de expansão máxima, começam a se contrair. Nesta contração, as espiras da bobina do próprio relé são cortadas, havendo então a indução de uma tensão. Esta tensão tem polaridade oposta àquela que criou o campo e pode atingir valores muito altos.
O valor desta tensão depende da velocidade de contração do campo (di/dt) e da indutância da bobina (L). Se o componente que faz o acionamento do relé não estiver dimensionado para suportar esta tensão, se não houver uma proteção adequada, sua queima será inevitável. (figura 16)

re

re

Do mesmo modo, existe um tempo determinado para o desaparecimento do campo magnético na bobina a partir do instante em que a corrente é interrompida. As linhas de forças do campo magnético se contraem em velocidade limitada pela indutância da bobina, e isso influi diretamente no tempo em que os contatos demoram para abrir. (figura 15) Os fabricantes especificam também o tempo de abertura do relé em milisegundos.

Diversas são as técnicas empregadas para eliminar este problema, sendo a mais conhecida a que faz uso de um diodo, conforme mostra a figura 17.

O que ocorre neste caso é que o diodo está polarizado inversamente em relação a tensão que dispara o relé. Assim, quando ocorre a indução de uma alta tensão nos extremos da bobina no momento da interrupção da corrente, o diodo polarizado no sentido direto passa a ter uma baixa resistência absorvendo assim a energia que, de outra forma, poderia afetar o componente de disparo.
Outra técnica, menos comum dado o custo do componente, é a que faz uso de um varistor ligado em paralelo com a bobina do relé, conforme mostra a figura 18.

're

O varistor ou VDR é um componente, normalmente de óxido de zinco que apresenta uma característica não linear de corrente versus tensão, conforme mostra a curva da mesma figura. Quando a tensão supera certo valor a resistência do componente cai abruptamente.
Esta propriedade pode ser usada para absorver a corrente no instante em que o relé é desenergizado e que poderia causar problemas aos componentes de disparo.
A tensão do VDR ou Varistor deve ser escolhida de tal modo a ser maior que a tensão de disparo do relé, porém menor que a tensão máxima suportada pelo elemento usado no disparo.

A utilização de um capacitor + resistor em paralelo com a bobina é também um meio de proteção, mas que nem sempre é recomendado, dada a velocidade com que ocorre a comutação.

5.2 Proteção dos contatos
Além da observação das limitações de corrente e tensão que devem aparecer nos contatos de um relé, existem alguns cuidados adicionais que podem prolongar sua vida e, com isso, a vida do próprio relé.
Na comutação de cargas indutivas é conveniente agregar-se ao circuito elementos de proteção contra faiscamento.

re

Na figura 19 temos um diodo usado em paralelo com a carga indutiva de modo que seja evitado o aparecimento de altas tensões nos contatos na sua abertura. Estas elevadas tensões poderiam causar faiscamento excessivo e com isso a queima dos contatos.
Outro recurso consiste no emprego do varistor e até mesmo de capacitores e resistores.
Os capacitores e resistores são indicados para os circuitos de corrente alternada, onde o diodo não pode ser empregado.

Na tabela abaixo temos algumas sugestões de circuitos para proteção dos contatos em cargas com tensões alternadas ou contínuas.


CIRCUITO

APLICAÇÃO
CA       CC

TIPO DE CARGA

OBSERVAÇÕES











Circuito RC

re

*

SIM

Se a carga for um relé ou solenóide o tempo de abertura aumenta.
Mais eficaz quando conectado entre ambos os contatos e a tensão da fonte for 24V ou 48V e a tensão da carga de 100 a 200V.

* Se este circuito for usado em tensão CA certifique-se que a impedância da carga seja menor que a impedância do circuito RC.

Os valores de R e C podem ser selecionados da seguinte forma:
R- 0,5 a 1W por 1V da tensão de contato.
C- 0,5 a 1mF por 1A da corrente que passa pelo contato.
Os valores acima podem variar dependendo das propriedades da carga e variações das características do relé.
O capacitor deve ter tensão de ruptura de 200V a 300V.
Para circuitos em CA os capacitores devem ser não-polarizados.

re

SIM

SIM

Diodo

re

NÃO

SIM

O diodo conectado em paralelo com a carga faz com que a energia acumulada na bobina flua em forma de corrente e a dissipe em forma de calor devido a resistência da carga indutiva.
Este circuito aumenta o tempo de desoperação se comparado com o RC.

Use um diodo com tensão reversa mínima de 10 vezes a tensão do circuito e com corrente direta maior que a corrente da carga. Em circuitos eletrônicos quando a tensão não é muito alta a tensão reversa do diodo pode ser de 2 a 3 vezes a tensão de alimentação.

Diodo e Diodo Zener

re

NÃO

SIM

É eficaz quando o tempo de não condução do diodo é muito longo.

Use um diodo zener com tensão similar a da tensão da fonte.

Varistor

re

SIM

SIM

Usando a característica de tensão estável do componente, este circuito previne picos de tensão vindos da comutação dos contatos. Este circuito também aumenta o tempo de desoperação dos contatos. Mais eficaz quando conectado em ambos contatos e a tensão da fonte for 24V ou 48V e a tensão da carga de 100 a 200V.

 


6. CIRCUITOS PRÁTICOS - DRIVERS
Chamamos de drivers os circuitos que permitem excitar relés a partir de correntes ou tensões fracas demais para fazerem isso diretamente. Estes circuitos podem ser usados para aumentar a sensibilidade de um relé, permitir a operação de relés de corrente contínua a partir de sinais alternantes, modificar o tempo de resposta, ou simplesmente responder a faixas determinadas de tensões.

 





Home | Contato

Inovações

O site começa a expor dicas de vários materiais elétricos, tais como: capacitores, lâmpadas, resistores, relés, etc.

 

 

 

Multimídia

» Vídeos

» Computação Gráfica

» Downloads

 

 

A Empresa
Constituída por 6 sócios, ela surgiu em julho de 2006 com o intuito de informar e disponibilizar ao internauta a possibilidade de se conseguir informações sobre materiais elétricos da maneira mais simples possível.
Links Úteis
 
Copyright [Alchemist Engenharia Inc.] Julho. 2006


1
Hosted by www.Geocities.ws