A conversão de sinais elétricos na quantidade física correspondente - movimento, força, som, etc. - é realizada com a ajuda de impulsos. O inversor deve ser classificado como um transdutor, pois esse dispositivo altera um tipo de quantidade física para outro.
O inversor geralmente é ativado ou controlado por um sinal de comando de baixa tensão. É adicionalmente classificado como um dispositivo binário ou contínuo baseado no número de estados estáveis. Então, o relé eletromagnético é um drive binário, considerando dois estados estáveis existentes: on - off.
No presente artigo, os princípios de operação do relé eletromagnético e o escopo de uso dos dispositivos são discutidos em detalhes.
Conteúdo do artigo:
- Noções básicas da unidade
-
Princípios Fundamentais do EWM
- Estrutura geral do dispositivo
- Sistema eletromagnético do relé de ação
- Grupos de relés de contato elétrico
- Características da passagem de correntes de carga
- Tipo de relé de contatos do material
-
Execução típica de contatos EMR
- Recursos de execução de elementos de conexão
- Sutilezas de aplicação de dispositivos
- Técnicas de proteção contra tensão reversa
- Marcação de dispositivos de relé eletromagnético
- Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
Noções básicas da unidade
O termo "relé" é característico de dispositivos que fornecem conexão elétrica entre dois ou mais pontos por meio de um sinal de controle.
O tipo mais comum e amplamente utilizado de relé eletromagnético (EMR) é um projeto eletromecânico.
Parece um projeto das numerosas séries de produtos, conhecidos como relés eletromagnéticos. É mostrada aqui uma versão fechada do mecanismo com uma tampa de acrílico transparente.
O esquema de controle fundamental sobre qualquer equipamento sempre fornece a possibilidade de ligar e desligar. A maneira mais fácil de fazer isso é usar os interruptores de intertravamento de energia.
Interruptores de ação manual podem ser usados para controlar, mas têm desvantagens. Sua desvantagem óbvia é a configuração de estados “ligados” ou “desativados” por meios físicos, isto é, manualmente.
Dispositivos de comutação manual, como regra, são de grande porte, em câmera lenta, capazes de alternar pequenas correntes.
O mecanismo de comutação manual é um “parente distante” de relés eletromagnéticos. Ele fornece a mesma funcionalidade - comutação de linhas de trabalho, mas é controlada exclusivamente à mão.
Enquanto isso, os relés eletromagnéticos são representados principalmente por chaves controladas eletricamente. Os dispositivos têm diferentes formas, dimensões e são divididos pelo nível de potência nominal. As possibilidades de sua aplicação são extensas.
Tais dispositivos, equipados com um ou vários pares de contatos, podem ser incluídos em uma única estrutura atuadores de potência - contatores que são usados para comutar a tensão da rede elétrica ou de alta tensão dispositivos.
Princípios Fundamentais do EWM
Tradicionalmente, os relés do tipo eletromagnético são usados como parte de circuitos elétricos (eletrônicos) de controle de chaveamento. Neste caso, eles são instalados diretamente nas placas de circuito impresso ou em uma posição livre.
Estrutura geral do dispositivo
As correntes de carga dos produtos utilizados são geralmente medidas de frações de um amplificador para 20 A ou mais. Os circuitos de relés são difundidos na prática eletrônica.
Dispositivos de configuração muito diferente, projetados para instalação em placas de circuitos eletrônicos ou diretamente como um dispositivo instalado separadamente
O projeto do relé eletromagnético converte o fluxo magnético criado pela tensão CA / CC aplicada em força mecânica. Devido à força mecânica obtida, o controle do grupo de contato é realizado.
O design mais comum é a forma do produto, incluindo os seguintes componentes:
- bobina de excitação;
- núcleo de aço;
- chassis de suporte;
- grupo de contato.
O núcleo de aço tem uma parte fixa, chamada de balancim, e uma parte móvel com mola, chamada de âncora.
De fato, a âncora complementa o circuito do campo magnético, fechando o entreferro entre a bobina elétrica fixa e a armadura móvel.
Projeto de layout detalhado: 1 - prensagem de primavera; 2 - núcleo metálico; 3 - âncora; 4 - contato normalmente fechado; 5 - contato é normalmente aberto; 6 - contato comum; 7 - bobina de fio de cobre; 8 - balancim
A armadura se move em dobradiças ou gira livremente sob a ação do campo magnético gerado. Isso fecha os contatos elétricos conectados à válvula.
Como regra, a mola (mola) do curso reverso localizado entre o balancim e a âncora retorna os contatos para a posição inicial quando a bobina do relé está no estado desenergizado.
Sistema eletromagnético do relé de ação
Um projeto clássico EMR simples possui dois conjuntos de contatos eletricamente condutivos.
Com base nisso, dois estados do grupo de contatos são realizados:
- Contato normalmente aberto.
- Contato normalmente fechado.
Assim, um par de contatos é classificado como normalmente aberto (NO) ou, estando em um estado diferente, normalmente fechado (NC).
Para relés com contatos normalmente abertos, o estado "fechado" é alcançado somente quando a corrente de excitação passa através de uma bobina indutiva.
Uma das duas opções possíveis para definir o grupo de contatos padrão. Aqui, no estado desenergizado da bobina “padrão”, a posição normalmente fechada (fechada) é
Em outra modalidade, a posição normalmente fechada dos contatos permanece constante quando a corrente de excitação está ausente no circuito da bobina. Ou seja, os contatos da chave retornam à posição normal de fechamento.
Portanto, os termos “normalmente aberto” e “normalmente fechado” devem ser referidos ao estado dos contatos elétricos quando a bobina do relé estiver desenergizada, ou seja, a tensão de alimentação do relé é desligada.
Grupos de relés de contato elétrico
Os contatos de relé são geralmente representados por elementos metálicos eletricamente condutivos que estão em contato uns com os outros, fechando o circuito, agindo como um simples interruptor.
Quando os contatos estão abertos, a resistência entre contatos normalmente abertos é medida por um valor alto em megohms. Isso cria uma condição de circuito aberto quando a passagem de corrente no circuito da bobina é excluída.
O grupo de contato de qualquer interruptor eletromecânico no modo aberto tem uma resistência de várias centenas de mega. A magnitude desta resistência pode ser ligeiramente diferente para diferentes modelos.
Se os contatos estiverem fechados, a resistência de contato deve, teoricamente, ser zero - o resultado de um curto-circuito.
No entanto, essa condição nem sempre é observada. O grupo de contato de cada relé individual possui uma certa resistência de contato no estado "fechado". Essa resistência é chamada estável.
Características da passagem de correntes de carga
Para a prática de instalar um novo relé eletromagnético, a resistência de contato da inclusão é marcada por um valor pequeno, geralmente menor que 0,2 Ohm.
A razão é simples: novas dicas permanecem limpas por enquanto, mas com o tempo, a resistência da ponta inevitavelmente aumentará.
Por exemplo, para contatos sob uma corrente de 10 A, a queda de tensão será de 0,2 x 10 = 2 volts (lei de Ohm). Daqui resulta - se a tensão de alimentação aplicada ao grupo de contato for de 12 volts, então a tensão para a carga será de 10 volts (12-2).
Quando as pontas de metal de contato se desgastam, não estando adequadamente protegidas de cargas indutivas ou capacitivas, torna-se inevitável que os danos causados pelo efeito da arco.
Um arco elétrico em um dos contatos de um dispositivo de comutação eletromecânico. Esta é uma das causas de danos ao grupo de contato na ausência de medidas apropriadas.
O arco elétrico - centelhando nos contatos - leva a um aumento na resistência de contato das pontas e, conseqüentemente, a danos físicos.
Se você continuar a usar o relé nessa condição, as dicas de contato poderão perder completamente a propriedade física do contato.
Mas há um fator mais sério quando, como resultado de um dano por arco, os contatos eventualmente se soldam, criando condições de curto-circuito.
Em tais situações, o risco de danos no circuito monitorado pelo medidor de fluxo magnético não é excluído.
Assim, se a resistência de contato aumenta da influência de um arco elétrico em 1 ohm, a queda de tensão nos contatos para a mesma corrente de carga aumenta para 1 × 10 = 10 volts DC.
Aqui, a magnitude da queda de tensão nos contatos pode ser inaceitável para o circuito de carga, especialmente quando se trabalha com tensões de alimentação de 12-24 V.
Tipo de relé de contatos do material
A fim de reduzir a influência de um arco elétrico e altas resistências, as pontas de contato dos modernos relés eletromecânicos são feitas ou revestidas com várias ligas à base de prata.
Desta forma, é possível estender significativamente a vida útil do grupo de contato.
Dicas de placas de contato de dispositivos eletromecânicos de comutação. Aqui estão as pontas revestidas de prata. Um revestimento desse tipo reduz o fator de dano.
Na prática, observa-se o uso dos seguintes materiais, com os quais as pontas dos grupos de contato de um relé eletromagnético (eletromecânico) são processadas:
- Ag - prata;
- AgCu - prata-cobre;
- AgCdO - óxido de prata-cádmio;
- AgW - prata-tungstênio;
- AgNi - prata-níquel;
- AgPd - prata-paládio.
Aumentar a vida útil das pontas dos grupos de contato de relés, reduzindo o número de formações arco elétrico, é conseguido através da conexão de resistor-capacitor filtros, também chamado Amortecedores RC.
Estes circuitos eletrônicos são conectados em paralelo com os grupos de contato de relés eletromecânicos. O pico de tensão, que é observado no momento de abrir os contatos, com essa solução parece ser curto com segurança.
O uso de amortecedores RC pode suprimir o arco elétrico, que é formado nas pontas de contato.
Execução típica de contatos EMR
Além dos contatos clássicos normalmente abertos (NO) e normalmente fechados (NC), a mecânica de comutação de relés também sugere classificação baseada na ação.
Recursos de execução de elementos de conexão
O design do relé de tipo eletromagnético nesta forma de realização permite a presença de um ou mais contatos de comutação individuais.
Este é o dispositivo configurado tecnologicamente para a execução do SPST - unipolar e unidirecional. Existem também outras variantes de execução.
A execução de contatos é caracterizada pelo seguinte conjunto de abreviações:
- SPST (Single Pole Single Throw) - unidirecional unipolar;
- SPDT (Single Pole Double Throw) - bidirecional unipolar;
- DPST (Single Pole Single Throw) - unidirecional bipolar;
- DPDT (Double Pole Double Throw) - Bidirecional bipolar.
Cada um desses elementos de conexão é designado como “pólo”. Qualquer um deles pode ser conectado ou reinicializado, ativando simultaneamente a bobina do relé.
Sutilezas de aplicação de dispositivos
Com toda a simplicidade do design dos interruptores eletromagnéticos, existem algumas sutilezas na prática do uso desses dispositivos.
Assim, os especialistas categoricamente não recomendam a conexão de todos os contatos do relé em paralelo, a fim de mudar o circuito de carga com uma alta corrente desta maneira.
Por exemplo, conecte a carga a 10 A por conexão paralela de dois contatos, cada um dos quais é projetado para uma corrente de 5 A.
Essas sutilezas de instalação se devem ao fato de que os contatos dos relés mecânicos nunca fecham ou abrem em um único instante de tempo.
Como resultado, um dos contatos ficará sobrecarregado em qualquer caso. E mesmo com a sobrecarga de curto prazo, uma falha prematura do dispositivo em tal conexão é inevitável.
A operação incorreta, além de conectar o relé fora das regras de instalação estabelecidas, geralmente termina com esse resultado. Dentro de quase todo o conteúdo queimava.
Os produtos eletromagnéticos podem ser usados na composição de circuitos elétricos ou eletrônicos com baixo consumo de energia como chaves para correntes e tensões relativamente altas.
No entanto, não é estritamente recomendado passar tensões de carga diferentes através de contatos adjacentes do mesmo dispositivo.
Por exemplo, mude a tensão CA de 220 V e 24 VCC. Você deve sempre usar produtos separados para cada uma das opções, a fim de garantir a segurança.
Técnicas de proteção contra tensão reversa
Um detalhe significativo de qualquer relé eletromecânico é a bobina. Esta parte pertence à descarga de uma carga com alta indutância, pois possui um enrolamento enrolado.
Qualquer bobina de fio enrolado tem alguma impedância, consistindo de indutância L e resistência R, formando assim um circuito em série LR.
Conforme a corrente flui através da bobina, um campo magnético externo é criado. Quando a corrente na bobina pára no modo desligado, o fluxo magnético aumenta (teoria da transformação) e ocorre uma alta voltagem reversa (força eletromotriz).
Esse valor induzido da tensão reversa pode ser várias vezes maior que a tensão de comutação.
Consequentemente, existe o risco de danificar quaisquer componentes semicondutores localizados perto do relé. Por exemplo, um transistor de efeito de campo ou bipolar usado para aplicar tensão a uma bobina de relé.
Opções de circuitos que fornecem proteção para controles semicondutores - transistores bipolares e de efeito de campo, microcircuitos, microcontroladores
Uma maneira de evitar danos a um transistor ou a qualquer semicondutor de chaveamento dispositivos, incluindo microcontroladores, é a opção de conectar um diodo polarizado reverso a um circuito de bobina relé
Quando a corrente que flui através da bobina imediatamente após o disparo, gera um EMF reverso induzido, esta tensão reversa abre o diodo polarizado inversamente.
Através do semicondutor, a energia acumulada é dissipada, o que evita danos ao semicondutor de controle - o transistor, tiristor, microcontrolador.
Frequentemente incluído no semicondutor do circuito da bobina é também chamado:
- volante de diodo;
- diodo de derivação;
- diodo invertido.
No entanto, não há muita diferença entre os elementos. Todos eles executam a mesma função. Além do uso de diodos com polarização reversa, outros dispositivos são usados para proteger os componentes semicondutores.
A mesma corrente RC-dampers, varistores de óxido de metal (MOV), diodos zener.
Marcação de dispositivos de relé eletromagnético
As designações técnicas que contêm informações parciais sobre os dispositivos são geralmente indicadas diretamente no chassi de um dispositivo de comutação eletromagnética.
Tal designação na forma de uma abreviação abreviada e um conjunto numérico se parece.
Cada dispositivo de comutação eletromecânico é tradicionalmente rotulado. No caso ou no chassi é aplicado sobre tal conjunto de caracteres e números, indicando certos parâmetros
Exemplo de marcação de caso de relés eletromecânicos:
RES32 RF4.500.335-01
Este registro representa: relé eletromagnético de baixa corrente, série 32, correspondente à execução de acordo com o RF Passport4.500.335-01.
No entanto, tais designações são raras. Mais freqüentemente versões abreviadas são encontradas sem indicação explícita de GOST:
RES32 335-01
Além disso, o chassi (no gabinete) do dispositivo é marcado com a data de fabricação e o número do lote. Detalhes estão contidos na ficha de dados técnicos do produto. Cada dispositivo ou lote é preenchido com um passaporte.
Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
O vídeo conta muito sobre como o sistema eletromecânico de comutação funciona. As sutilezas de estruturas, características de conexões e outros detalhes estão claramente marcados:
Relés eletromecânicos por um longo tempo são usados como componentes eletrônicos. No entanto, este tipo de dispositivos de comutação pode ser considerado obsoleto. Os dispositivos mecânicos estão sendo cada vez mais substituídos por dispositivos mais modernos - puramente eletrônicos. Um exemplo é relé de estado sólido.
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