Un relé es un interruptor operado eléctricamente que se utiliza para controlar alto voltaje o alta corriente usando una pequeña señal. Proporciona aislamiento eléctrico entre los circuitos de control y carga, mejorando la seguridad y la confiabilidad. Los relés se utilizan en sistemas de energía, máquinas, vehículos y automatización. Este artículo explica en detalle cómo funcionan los relés, sus piezas, tipos, clasificaciones, aplicaciones, fallas y consejos de diseño.
Descripción general del relé
Un relé es un interruptor operado eléctricamente diseñado para permitir que una corriente pequeña y de baja potencia controle una corriente mucho mayor, lo que lo convierte en un componente básico en los circuitos eléctricos y electrónicos modernos. Esta capacidad es necesaria en aplicaciones en las que el control directo de dispositivos de alta tensión o alta corriente podría plantear riesgos de seguridad o reducir la eficiencia. Al aislar el lado de control del lado de la potencia, los relés protegen los circuitos sensibles de baja potencia de picos de voltaje, sobretensiones y otras tensiones eléctricas potencialmente dañinas. Más allá de la seguridad, los relés permiten la automatización, lo que permite que los controladores, microcontroladores y sensores operen de manera confiable cargas pesadas como motores, sistemas de iluminación, unidades HVAC y maquinaria industrial.
Funciones del relé
Un relé es un tipo de interruptor que utiliza electricidad para controlar otros circuitos eléctricos. Dentro de un relé, hay una bobina de alambre. Cuando la electricidad fluye a través de la bobina, crea un campo magnético. Este campo magnético tira de una pequeña pieza de metal llamada armadura, que se mueve y cambia la posición de los contactos. Los contactos se cierran para permitir el paso de la electricidad o se abren para detener el flujo.
El proceso funciona en pasos:
• La bobina recibe electricidad: se forma un campo magnético.
• Movimientos de inducido: los contactos se encienden o desactivan.
• La bobina se apaga: un resorte mueve la armadura de regreso a su posición inicial.
Componentes de un relé
El relé es un interruptor eléctrico que utiliza un electroimán para funcionar. La parte inductiva principal es la bobina y el núcleo, que genera una fuerza magnética cuando una corriente eléctrica crea un campo magnético. Este conjunto suele estar protegido por una carcasa.
El mecanismo de conmutación mecánica incluye la armadura, que se mueve en respuesta a la fuerza magnética y proporciona una polarización mecánica para la operación. Un resorte trabaja para restaurar la armadura a su posición original cuando se elimina el campo magnético; Este resorte a menudo está hecho de una aleación de plata para la conductividad.
La acción de conmutación eléctrica ocurre en los contactos: el contacto móvil es movido físicamente por la armadura para conectar o desconectar circuitos, mientras que los contactos fijos (NA / NC) representan el estado normalmente abierto (NO) o normalmente cerrado (NC) del relé, determinando la conexión predeterminada del circuito.
Especificaciones de la bobina de relé
| Parámetro | Lo que significa | Ejemplo (relé de 5 V) |
|---|---|---|
| Resistencia a la bobina | La resistencia de la bobina, calculada como voltaje dividido por corriente. | R = 5V ÷ 0.07A = 71Ω |
| Potencia de la bobina | La cantidad de energía eléctrica que utiliza la bobina, calculada como voltaje por corriente. | P = 5V × 0.07A = 0.35W |
| Voltaje de extracción | El voltaje al que el relé comienza a encenderse. Por lo general, alrededor del 75-80% del voltaje nominal. | 3,8–4 V |
| Voltaje de caída | El voltaje por debajo del cual se apaga el relé. Por lo general, alrededor del 10-30% del voltaje nominal. | 1–1,5 V |
Conmutación de contactos de relé
Conmutación de CA
Al conmutar cargas de CA, la corriente pasa naturalmente a través de cero en cada ciclo de la corriente alterna. Esto ayuda a detener los arcos eléctricos que pueden formarse cuando se abren los contactos, lo que hace que la conmutación de CA sea más fácil y menos dañina para los contactos del relé.
Conmutación de CC
DC es constante y no pasa por cero. Esto hace que sea más probable que se forme un arco cuando se abren los contactos. Estos arcos pueden dañar o soldar los contactos, por lo que se necesita especial cuidado cuando se utilizan relés con cargas de CC.
Métodos para evitar el arco eléctrico
• Diodos flyback: comúnmente utilizados para cargas de CC para redirigir la corriente de manera segura.
• Amortiguadores RC: se utilizan tanto para CA como para CC para limitar los picos de voltaje.
• Varistores de óxido metálico (MOV): suprimen los transitorios de alto voltaje y protegen los contactos.
Tipos de relés comunes y sus aplicaciones
| Tipo de relé | Ventajas | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|
| Relé electromecánico (EMR) | Rentable, proporciona un claro aislamiento eléctrico entre los circuitos de control y carga | Se utiliza en controles industriales, electrodomésticos y sistemas automotrices |
| Relé de caña | Velocidad de conmutación rápida, tamaño compacto, sellado para protección y adecuado para señales de baja corriente | Comúnmente utilizado en dispositivos de comunicación, instrumentos de prueba y sistemas de enrutamiento de señales |
| Relé de estado sólido (SSR) | Sin piezas móviles, funcionamiento silencioso, alta velocidad de conmutación y larga vida útil | Lo mejor para automatización, sistemas de calefacción y aplicaciones que necesitan cambios frecuentes |
| Relé de enclavamiento | Mantiene su posición incluso después de que se corta la energía, eficiente en energía | Se utiliza en circuitos de memoria, sistemas alimentados por batería y dispositivos de control remoto |
¿Cuál es mejor?
Cada tipo de relé es el más adecuado para situaciones específicas, según los requisitos del circuito. Los relés electromecánicos son simples y asequibles, lo que los hace útiles para muchos sistemas de control básicos. Los relés de láminas son mejores cuando se requiere una respuesta rápida y un funcionamiento de baja corriente, ya que cambian rápidamente y están sellados para protección.
Los relés de estado sólido son conocidos por su rendimiento silencioso y eficiente porque no tienen partes móviles, lo que los hace adecuados para circuitos que necesitan conmutación frecuente. Los relés de enclavamiento ayudan a ahorrar energía, ya que pueden permanecer en una posición sin usar energía continua.
Fallas de relés y sus soluciones
| Fallo común | Causa | Arreglar / Medida preventiva |
|---|---|---|
| Contacto Picaduras o soldadura | Ocurre cuando la corriente excesiva o el arco dañan los contactos del relé | Utilice contactos clasificados para la carga correcta e incluya dispositivos de supresión de arco como circuitos amortiguadores |
| Quemado de bobinas | Ocurre cuando la bobina está expuesta a un voltaje más alto o a una sobrecorriente continua | Opere dentro del voltaje nominal de la bobina y use componentes de protección para limitar la sobretensión |
| Rebote o charla de contacto | Resultados de vibración, montaje deficiente o fuerza magnética débil de la bobina | Garantice un montaje firme del relé, un voltaje de accionamiento de bobina adecuado y un diseño de relé de calidad |
| Oxidación o corrosión | Causado por la humedad, el polvo o la exposición a entornos hostiles | Utilice relés sellados o relés con contactos chapados en oro para señales de baja corriente |
Diferentes aplicaciones de los relés
• Faros y faros antiniebla
• Control del motor de arranque
• Arrancadores de motor
• Control de la cinta transportadora
• Control de iluminación inteligente
• Cambio de aparatos
• Protección contra sobrecorriente
• Protección contra fallas a tierra
• Cambio de línea
• Enrutamiento de señales
• Circuitos de protección de altavoces
• Refrigeradores (relé de compresor)
•Lavadoras
Conclusión
Los relés son básicos para un control seguro y confiable de los circuitos eléctricos. Su capacidad para aislar señales, manejar diferentes cargas y admitir la automatización los hace útiles en muchos sistemas. Con una selección correcta, un cableado adecuado y buenas prácticas de diseño, los relés ofrecen una larga vida útil y un rendimiento estable. Es necesario comprender su funcionamiento y especificaciones para construir circuitos seguros y eficientes.
Preguntas frecuentes [FAQ]
Pregunta 1. ¿Qué es el material de contacto del relé?
Es el metal utilizado en los contactos de relé, como plata, oro o tungsteno. Afecta la conductividad, la resistencia a la formación de arcos y la vida útil del contacto.
Segundo trimestre. ¿Qué es la histéresis de relé?
Es la diferencia entre el voltaje que enciende el relé (pull-in) y el voltaje que lo apaga (drop-out). Evita el parloteo.
Tercer trimestre. ¿Puede un relé conmutar cargas de CA y CC?
Sí, pero las clasificaciones de CA y CC son diferentes. Las cargas de CC son más difíciles de cambiar y necesitan límites de voltaje y corriente más bajos.
Cuarto trimestre. ¿Por qué usar un enchufe de relé?
Permite un fácil reemplazo del relé, protege los pines del relé de daños y mejora la seguridad del cableado.
Pregunta 5. ¿Qué significa SPDT o DPDT en los relés?
Estos describen las configuraciones de contacto. SPDT controla un circuito con dos salidas. DPDT controla dos circuitos separados al mismo tiempo.
Pregunta 6. ¿Cuál es la diferencia entre los contactos NO y NC?
Los contactos NO (normalmente abiertos) se cierran cuando se alimenta el relé. Los contactos NC (normalmente cerrados) se abren cuando se alimenta el relé.