Ejemplos de aplicaciones de dispositivos y relés, cómo elegir y conectar correctamente un relé

Cambiar es encender o apagar el dispositivo en la red. Para hacer esto, use seccionadores, interruptores, disyuntores, relés, contactores, arrancadores. Los últimos tres (relés, contactores y arrancadores magnéticos) tienen una estructura similar, pero están diseñados para diferentes capacidades de carga. Estos son dispositivos de conmutación electromecánicos. Los principiantes a menudo tienen preguntas como:

• "¿Por qué el relé tiene tantos contactos?";

• "¿Cómo reemplazar el relé si no hay una disposición similar de clavijas?";

• "¿Cómo elegir un relé?".

Trataré de responder todas estas preguntas en el artículo.

¿Para qué sirve un relé?

Para encender la carga, debe aplicar voltaje a sus conclusiones, puede ser constante y variable, con un número diferente de fases y polos.

El voltaje se puede aplicar de varias maneras:

• Conexión enchufable (inserte el enchufe en un enchufe o enchufe en el enchufe);

• Seccionador (¿cómo se enciende la luz de la habitación, por ejemplo);

• Mediante relé, contactor, dispositivo de arranque o semiconductor.

Los dos primeros métodos están limitados tanto por la potencia de conmutación máxima como por la ubicación del punto de conexión. Esto es conveniente si enciende la luz o el dispositivo con un interruptor o un autómata al mismo tiempo y están ubicados uno al lado del otro.

Por ejemplo, daré una situación, por ejemplo tanque de agua (caldera): esta es una carga bastante potente (1-3 kW o más). Entrada de energía eléctrica en el pasillo, y hay un interruptor automático de caldera en el tablero de distribución, entonces necesita extender un cable con una sección transversal de 2.5 metros cuadrados. mm 3-5 metros ¿Y si necesita incluir tal carga a larga distancia?

Para el control remoto, puede usar el mismo seccionador, pero cuanto mayor sea la distancia, mayor será la resistencia del cable, lo que significa que necesitará usar cables con una sección transversal grande, y esto es costoso. Sí, y si el cable se rompe, es imposible encender el dispositivo directamente en el acto.

Para hacer esto, puede usar un relé que esté instalado directamente cerca de la carga y encenderlo de forma remota. No necesita un cable grueso para esto, porque la señal de control generalmente es de unidades a decenas de vatios, mientras que se puede encender una carga de varios kilovatios.

Interruptores y seccionadores: necesarios para encender manualmente la carga, para controlarla automáticamente, debe usar relés o dispositivos semiconductores.

Alcance del relé:

• Esquemas de protección para instalaciones eléctricas. Para la entrada automática de energía de protección contra tensiones bajas y altas, relés de corriente, para activar protecciones de corriente, permitir el arranque de máquinas eléctricas, etc.

• Automatización

• Instrumentación y automatización;

• Sistemas de seguridad;

• Para inclusión remota.

¿Cómo funciona el relé?

Un relé electromagnético consta de una bobina, una armadura y un conjunto de contactos. El conjunto de contactos puede ser diferente, por ejemplo:

• Relés con un par de contactos;

• Con dos pares de contactos (normalmente cerrados - NC, y normalmente abiertos - NO);

• Con varios grupos (para controlar la carga en circuitos independientes entre sí).

La bobina se puede diseñar para diferentes valores de corriente continua y alterna, puede elegir su circuito para no utilizar una fuente adicional para controlar la bobina. Los contactos pueden cambiar tanto la corriente directa como la alterna, la corriente y el voltaje generalmente se indican en la cubierta del relé.

La potencia de carga depende de la capacidad de conmutación del dispositivo debido a su diseño; una cámara de arco está presente en potentes dispositivos de conmutación electromagnética para controlar una potente carga resistiva e inductiva, por ejemplo, un motor eléctrico.

El relé se basa en el campo magnético. Cuando se suministra una corriente a la bobina, las líneas de fuerza del campo magnético penetran en su núcleo. El anclaje está hecho de material magnetizado y atraído hacia el núcleo de la bobina. Se puede colocar plástico de contacto de cobre y delineador de ojos flexible (alambre) en el ancla, luego el ancla se energiza y se aplica voltaje al contacto fijo a través de buses de cobre.

El voltaje está conectado a la bobina, el campo magnético atrae la armadura, cierra o abre los contactos. Cuando el voltaje desaparece, la armadura vuelve a la normalidad con un resorte de retorno.

Puede haber otros diseños, por ejemplo, cuando el anclaje empuja un contacto móvil y cambia de normal a activo, esto se muestra en la imagen a continuación.

En pocas palabras: el relé permite que una pequeña corriente a través de la bobina controle una gran corriente a través de los contactos. La magnitud del control y el voltaje conmutado (a través de los contactos) puede ser diferente y no depende el uno del otro. De esta manera obtenemos un control de carga aislado galvánicamente. Esto le da una ventaja significativa sobre los semiconductores. El hecho es que el transistor o tiristor en sí no está aislado galvánicamente, además, está conectado directamente.

Las corrientes base son parte de la corriente conmutada a través de un circuito emisor-colector, en un tiristor, en principio, la situación es similar. Si la unión PN está dañada, el voltaje del circuito conmutado puede ir al circuito de control, si es un botón, entonces está bien, y si es un microcircuito o microcontrolador - lo más probable es que también fallen, por lo que se realiza un aislamiento galvánico adicional a través de un optoacoplador o un transformador. Y cuantos más detalles, menos confiabilidad.

Beneficios de retransmisión:

• simplicidad de diseño;

• mantenibilidad puede auditar la mayoría de los relés, por ejemplo, limpiar los contactos del hollín y funcionará nuevamente, y con cierta destreza, puede reemplazar la bobina o soldar sus conclusiones si salen de los contactos salientes;

• aislamiento galvánico completo del circuito de alimentación y circuito de control;

• baja resistencia de contacto.

Cuanto menor es la resistencia de los contactos, menos voltaje se pierde en ellos y menos calentamiento. Los relés electrónicos generan calor, un poco más abajo, hablaré brevemente sobre ellos.

Desventajas del relé:

• debido al hecho de que el diseño es esencialmente mecánico, un número limitado de operaciones. Aunque para los relés modernos se trata de millones de operaciones. Entonces el dudoso momento es un defecto.

• velocidad de respuesta Un relé electromagnético se dispara en fracciones de segundo, mientras que los interruptores semiconductores pueden cambiar millones de veces por segundo. Por lo tanto, es necesario abordar sabiamente la elección del equipo de conmutación.

• En caso de desviaciones del voltaje de control, el relé puede vibrar, es decir un estado cuando la corriente a través de la bobina es pequeña, para la sujeción normal de la armadura, y "zumba" abriéndose y cerrándose a alta velocidad. Esto está plagado de un fracaso temprano de la misma. La siguiente regla sigue: para controlar el relé, se debe suministrar una señal analógica a través de dispositivos de umbral, como disparador Schmidt, comparador, microcontrolador, etc.

• Clics cuando se activa.

Características del relé

Para elegir el relé correcto, debe tener en cuenta una serie de parámetros, que describen sus características:

1. El voltaje de la bobina. Un relé de 12 V no funcionará de manera estable o no se encenderá si aplica 5 V a su bobina.

2. La corriente a través de la bobina.

3. El número de grupos de contacto. El relé puede ser de 1 canal, es decir. Contiene 1 par de conmutación. O tal vez 3 canales, lo que le permitirá conectar 4 polos a la carga (por ejemplo, tres fases 380V)

4. Corriente máxima a través de los contactos;

5. Tensión de conmutación máxima. Para el mismo relé, es diferente para corrientes directas y alternas, por ejemplo 220 V CA y 30 V CC.Esto se debe a las peculiaridades de los arcos eléctricos al cambiar de circuito eléctrico.

6. Método de instalación: bloques de terminales, terminal para terminales, soldadura a una placa o Montaje en riel DIN.

Relés electrónicos

Un relé electromagnético normal hace clic cuando se activa, lo que puede interferir con el uso de dichos dispositivos en locales domésticos. Relé electrónico, o como también se le llama relé de estado sólido, desprovisto de este inconveniente, pero genera calor, porque Como clave, se utiliza un transistor (para un relé de CC) o un triac (para un relé de CA). Además de la llave semiconductora, se instala un relé electrónico en el relé electrónico para proporcionar la capacidad de controlar la llave con el voltaje de control deseado.

Tal relé utiliza un voltaje constante de 3 a 32 para el control, y conmuta un voltaje alterno de 24 a 380 V con una corriente de hasta 10 A.

Ventajas:

• bajo consumo de corriente de control;

• falta de ruido al cambiar;

• un recurso mayor (mil millones o más operaciones, y esto es mil veces más que el de uno electromagnético).

Desventajas

• se calienta

• puede arder por sobrecalentamiento;

• vale más;

• Si se quema, no funcionará.

¿Cómo conectar un relé?

La siguiente imagen muestra el diagrama de conexión del relé a la red y la carga. Una fase está conectada a uno de los contactos de alimentación, a una segunda carga, y cero a un segundo terminal de carga.

Entonces la unidad de potencia se va. El circuito de control se ensambla de la siguiente manera: una fuente de alimentación, como una batería o fuente de alimentación, si el relé está controlado por corriente continua, se conecta a la bobina a través de un botón. Para controlar un relé de CA, el circuito es similar, se suministra un voltaje alternativo del valor deseado a la bobina.

Aquí es obvio que el voltaje de control no depende del voltaje en la carga, también con las corrientes. A continuación puede ver el circuito de control de los activadores del bloqueo central del automóvil con control bipolar.

La siguiente tarea, para que el activador avance, debe conectar el más y el menos a su solenoide para moverlo hacia atrás: se debe cambiar la polaridad. Esto se realiza utilizando dos relés con 5 contactos (normalmente cerrados y normalmente abiertos).

Cuando se suministra voltaje al relé izquierdo, más se suministra al cable inferior (según el circuito) del activador, a través de los contactos normalmente cerrados del relé derecho, el cable superior del activador se conecta al terminal negativo (a tierra).

Cuando el voltaje se aplica a la bobina del relé derecho y el izquierdo se desactiva, la polaridad se invierte: además, a través del contacto normalmente abierto del relé derecho, se suministra al cable superior. Y a través del contacto normalmente cerrado del relé derecho: el cable inferior del activador está conectado a tierra.

Di este caso particular como un ejemplo del hecho de que al usar un relé no solo puede encender el voltaje de la carga, sino también implementar una variedad de esquemas de conexión y inversión de polaridad.

Cómo conectar un relé a un microcontrolador

Es conveniente usar un relé para controlar la carga de CA a través del microcontrolador. Pero surge un pequeño problema: el consumo de corriente del relé a menudo excede la corriente máxima a través del pin del microcontrolador. Para resolverlo, debe aumentar la corriente.

El diagrama muestra la conexión de un relé con una bobina de 12V. Aquí, el transistor de conductividad inversa VT4, desempeña el papel de un amplificador de corriente, la resistencia R es necesaria para limitar la corriente a través de la base (configurada de modo que la corriente no sea más que la corriente máxima a través del pin del microcontrolador).

La resistencia en el circuito colector es necesaria para establecer la corriente de la bobina, se selecciona de acuerdo con el valor de la corriente de respuesta del relé, en principio, se puede excluir. Paralelamente a la bobina, se instala un diodo inverso VD2: es necesario para que las ráfagas de autoinducción no eliminen el transistor ni la salida del microcontrolador. Con el diodo, las ráfagas irán hacia la fuente de energía y la energía del campo magnético dejará de funcionar.

Arduino y relés

Para los amantes Arduino Hay escudos de relé listos para usar y módulos separados.Para asegurar las salidas del microcontrolador, dependiendo del módulo específico, se puede implementar un optoacoplador de la señal de control, lo que aumentará significativamente la confiabilidad del circuito.

El esquema de dicho módulo es:

Hablamos sobre las características del relé, por lo que a menudo se indican en las marcas en la portada. Presta atención a la foto del módulo de relé:

• 10A 250VAC: significa que puede controlar la carga de voltaje alterno hasta 250V y con corriente de hasta 10 A;

• 10A 30VDC - para corriente continua, el voltaje en la carga no debe exceder los 30V.

• SRD-05VDC-SL-C: el marcado depende de cada fabricante. En él vemos 05VDC, esto significa que el relé funcionará con un voltaje de 5V en la bobina.

Al mismo tiempo, el relé tiene contactos normalmente abiertos, solo 1 contacto móvil. El diagrama de conexión de Arduino se muestra a continuación.

Conclusión

El relé es un dispositivo de conmutación clásico que se utiliza en todas partes: paneles de control en talleres industriales de cuadros de distribución, en automatización, para proteger equipos y personas, para conectar selectivamente un circuito específico, en equipos de ascensores.

Es muy importante que un electricista novato, un ingeniero electrónico o un aficionado a la radio aprenda a usar relés y hacer circuitos con ellos, para que pueda usarlos en el trabajo y el hogar, implementando algoritmos de relé sin el uso de microcontroladores. Aunque esto aumentará el tamaño, mejorará significativamente la confiabilidad del circuito. Después de todo, la fiabilidad no es solo durabilidad, sino también fiabilidad y facilidad de mantenimiento.