Relé electromagnético

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Un relé electromagnético es un relé que responde a la magnitud de una corriente eléctrica atrayendo una armadura o núcleo ferromagnético cuando la corriente pasa a través de su devanado.

El órgano receptor de un relé electromagnético es un devanado y un sistema magnético con una parte móvil (armadura o núcleo). Órgano ejecutivo - contactos. El cuerpo de comparación está formado por una parte móvil y pesos y resortes adicionales (retorno y contacto). Según la naturaleza del movimiento del sistema móvil, los relés electromagnéticos se dividen en retráctiles y giratorios. Tanto los relés pull-in como los giratorios pueden estar equilibrados o desequilibrados con respecto a las aceleraciones que actúan sobre ellos.

Los relés electromagnéticos retráctiles tienen un núcleo móvil que se mueve en un manguito guía hecho de material no magnético. La configuración del "pie" del núcleo fijo y el extremo del núcleo móvil enfrentado a él determina el tipo de característica de tracción del relé. Si el relé retráctil no tiene un circuito magnético, a menudo se le llama relé de solenoide.

Los relés electromagnéticos rotativos tienen una armadura móvil. Si el ángulo de rotación es pequeño (5-10 °), el relé giratorio a menudo se denomina relé de válvula.

Las principales características del órgano receptor del relé electromagnético son de tracción y mecánicas (carga). La característica de tracción está determinada por el cambio en la fuerza de atracción con un cambio en el espacio de aire de trabajo δ entre las partes fijas y móviles (inducido o núcleo) del sistema magnético a una cierta fuerza de magnetización del devanado . Se define para un relé de CC como: ${\ estilo de visualización P_ {w}}$ $F$

$P_{w}={dw_{m,v} \sobre d\delta }=-{F_{v}^{2} \sobre 8\pi *981}*{dG_{v} \sobre d\ delta }=-6.2*10^{-5}{\bigl (}I*w_{v})^{2}{dG_{v} \sobre d\delta }$

donde, - parte de la fuerza magnetizante creada por el devanado del relé, que conduce el flujo magnético a través del entrehierro de trabajo. ${\ Displaystyle F_ {v}}$

Valor , donde ; y - resistencias magnéticas del entrehierro de trabajo y del circuito magnético, $F_{v}=F*k$ $k=R_{m,v}/(R_{m,v}+R_{m,c})$ $R_{m,v}=1/G_{v}$ ${\ Displaystyle R_ {m, c}}$

${dG_{v} \sobre d\delta }$ - derivada del cambio en la conductividad magnética del entrehierro de trabajo a lo largo del inducido o núcleo.

El cuerpo receptor de los relés electromagnéticos de CA suele tener un sistema magnético que consta de un circuito magnético en forma de I , P o W , ensamblado a partir de chapa de acero eléctrico, con histéresis baja y pérdidas por corrientes de Foucault. Ya que con corriente alterna y ${\displaystyle I=I_{m}\sin {\omega t))$

$(Iw)^{2}={(Im)_{2}^{m}}\sin ^{2}\omega t={(Iw_{m}/2)}_{m}^{ 2}(1-\cos 2\omega t)$ , entonces las fuerzas de tracción (o momento de tracción) cambiarán de acuerdo con la ley

$P_{w}={C_{0} \sobre 2}(Iw)_{m}^{2}-{C_{0} \sobre 2}(Iw)_{m}^{2}\ cos 2\omega t=P_{w,0}-P_{w,0}\cos 2\omega t$

lo que conduce a la inconstancia en el funcionamiento de los contactos y al desgaste mecánico del sistema de relés móviles. Para eliminar esto, el flujo magnético en el entrehierro de trabajo se divide en dos flujos desfasados en un ángulo φ. Esto se logra cubriendo 1/2 o 2/3 de la pieza polar con una vuelta en corto. En este caso, las fuerzas de tracción son iguales

$P_{w}=P_{w,0}-P_{w,01}\cos 2\omega t-P_{w,02}\cos 2(\omega t-\psi )$

Los relés electromagnéticos de alta velocidad están fabricados con bajo peso y momento de inercia de las partes móviles, con un sistema magnético fabricado en chapa de acero o acero que contiene aproximadamente un 4% de silicio.

En los relés electromagnéticos de acción retardada, las partes móviles se fabrican con un gran momento de inercia con una bobina o manguito de cobre o aluminio en cortocircuito colocado en el núcleo. A menudo, para ralentizar la operación y la liberación, se utilizan circuitos de desaceleración, con la ayuda de los cuales se logra un alargamiento de los procesos transitorios que ocurren en sus devanados. Tanto el tiempo de operación como el tiempo de liberación del relé son la suma del tiempo de arranque, es decir, la subida (o caída) de la corriente en el devanado hasta que la armadura arranca, y el tiempo que la armadura se mueve hasta que los contactos se cierran ( o abierto). Los esquemas de desaceleración afectan la duración del tiempo de escapada.

Esquemas básicos de desaceleración

Esquema de desaceleración	El orden de las desaceleraciones alcanzables por en relación con la normalidad
Esquema de desaceleración	actuación	dejando ir
	2	2
	1.5	2-8
	1.5	3-8
	2-3	1-2
	5-20	-
	diez	diez

Las partes principales de un relé electromagnético son: electroimán , armadura e interruptor . Un electroimán es un cable eléctrico enrollado en una bobina con un yugo de material magnético blando . Una armadura suele ser una placa de material magnético que actúa sobre los contactos a través de empujadores .

Rango de tensiones nominales utilizadas para alimentar las bobinas de los relés, según DIN IEC 38

Voltaje de CA (voltios)		Voltaje de CC (voltios)
Valor preferido	Valor válido	Valor preferido	Valor válido
-	2	-	2.4
-	-	-	3
-	-	-	cuatro
-	-	-	4.5
-	5	-	5
6	-	6	-
-	-	-	7.5
-	-	-	9
12	-	12	-
-	quince	-	quince
24	-	24	-
-	-	-	treinta
-	36	36	-
-	-	-	40
-	42	-	-
48	-	48	-
-	60	60	-
-	-	72	-
-	-	-	80
-	-	96	-
-	100	-	-
110	-	110	-
-	-	-	125
220	-	-	-
-	-	-	250
380	-	-	-
440	-	440	-
-	-	-	600

En la posición inicial, el ancla está sostenida por un resorte. Cuando se aplica una señal de control, el electroimán atrae la armadura, venciendo su fuerza, y cierra y/o abre los contactos, según el diseño del relé. Después de apagar el voltaje de control, el resorte devuelve la armadura a su posición original. Algunos modelos pueden tener componentes electrónicos incorporados. Se trata de una resistencia conectada al devanado de la bobina para un funcionamiento más preciso del relé, o (y) un condensador paralelo a los contactos para reducir las chispas y el ruido, o un diodo semiconductor que sirve para bloquear las sobretensiones en el devanado del relé cuando está desenergizado debido a la inducción electromagnética.

El circuito controlado no está conectado eléctricamente al circuito de control de ninguna manera, es decir, están aislados galvánicamente entre sí (los ingenieros eléctricos a menudo usan el término " contacto seco " en lugar de la frase en ruso "contacto aislado"). Además, en el circuito controlado, la corriente puede ser mucho mayor que en el circuito de control. La fuente de la señal de control pueden ser circuitos eléctricos de baja corriente (por ejemplo, control remoto), varios sensores (luz, presión, temperatura, etc.) y otros dispositivos que producen pequeñas cantidades de corriente y/o voltaje. Por lo tanto, los relés, de hecho, actúan como un amplificador discreto de corriente, voltaje y potencia en un circuito eléctrico. Esta propiedad del relé, por cierto, fue ampliamente utilizada en las primeras computadoras discretas (digitales) . Posteriormente, los relés en la computación digital fueron reemplazados primero por lámparas , luego por transistores y microcircuitos, que operan en un modo clave (conmutación). Actualmente, se están haciendo intentos para revivir las computadoras de retransmisión utilizando nanotecnología .

Como regla general, un relé electromecánico tiene un ciclo de histéresis pronunciado de la función de corriente de entrada: el estado de los contactos (es decir, funcionan como un disparador Schmitt ). En consecuencia, para algunos relés, se indican dos umbrales para este bucle de histéresis: la corriente de activación y la corriente de liberación. La corriente de disparo indica a qué corriente el relé cambia de apagado a encendido. La corriente de liberación (a veces llamada corriente de retención) indica a qué corriente cambia el relé del estado de encendido al estado de apagado.

En el momento en que el relé cambia al modo activo, se requiere mucha más corriente que para la retención, ya que el campo es mucho más fuerte cerca del imán que a distancia.

Hoy en día, en la ingeniería electrónica y eléctrica, los relés se utilizan principalmente para controlar grandes corrientes. En circuitos con corrientes pequeñas, los transistores o tiristores se utilizan con mayor frecuencia para el control .

Cuando se trabaja con corrientes súper altas (decenas a cientos de amperios ; por ejemplo, cuando se limpia metal por electrólisis ), para eliminar la posibilidad de ruptura , los contactos del circuito controlado se hacen con un área de contacto grande y se sumergen en aceite ( la llamada "celda de aceite").

Los relés todavía se utilizan mucho en la ingeniería eléctrica doméstica, especialmente para el encendido y apagado automático de motores eléctricos (relés de arranque), así como en los circuitos eléctricos de los automóviles. Por ejemplo, se requiere un relé de arranque en un refrigerador doméstico , así como en lavadoras. En estos dispositivos, el relé es mucho más confiable que la electrónica, ya que es resistente a la corriente de irrupción cuando el motor arranca, y especialmente a la fuerte sobretensión cuando se apaga.

Literatura

Sotskov B.S. Fundamentos de cálculo y diseño de elementos electromecánicos de automatismos y telemecánicos de la máquina. - Moscú, 1959.

Stupel F.A. Relés electromecánicos. - Jarkov, 1956.

Elija R., Waygar G.,. Cálculo de relés de conmutación / per. del inglés.- 1961.

Witenberg MI Cálculo de relés electromagnéticos para equipos de automatización y comunicación. — 1956.