Relevadores

Un relé o relevador es un aparato eléctrico que funciona como un interruptor, abrir y cerrar el paso de la corriente eléctrica, pero accionado eléctricamente. El relé permite abrir o cerrar contactos mediante un electroimán, compuesto por una barra de hierro dulce, llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre.

Ilustración 1. Funcionamiento del relé. Tomado de: http://www.areatecnologia.com/electricidad/rele.html

Historia del Relé

Los Relés fueron inventados en 1835 por el pionero norteamericano Joseph Henry en la Universidad de Nueva Jersey. Henry utilizó un pequeño electroimán, y especuló que los relés podrían ser utilizados para controlar las máquinas eléctricas en distancias muy largas. Henry aplicó esta idea a otra invención que estaba trabajando en ese momento, el telégrafo eléctrico (el precursor del teléfono), que fue desarrollado con éxito por William Cooke y Charles Wheatstone en Inglaterra y (mucho más famoso) por Samuel FB Morse en el Estados Unidos. 

Los relés se utilizaron posteriormente en telefónica de conmutación y equipos electrónicos y permanecieron muy popular hasta que llegaron los transistores a finales de 1940. De acuerdo con Bancroft Gherardi, cuando fue el 100 aniversario de la obra de Henry en el electromagnetismo, había un estimado unos 70 millones de relés trabajando en los Estados Unidos solamente en ese tiempo. 

Los transistores son pequeños componentes electrónicos que pueden hacer un trabajo similar a los relés, ya sea como amplificadores o interruptores. A pesar de que cambian más rápido, utilizan mucha menos electricidad, son más pequeños, y cuestan mucho menos que los relés, por lo general trabajan sólo con pequeñas corrientes, por eso los relés todavía se utilizan en muchas aplicaciones. 

Fue el desarrollo de transistores los que estimularon la revolución de la computadora desde la mitad del siglo 20 en adelante. Pero sin relés, no habría habido transistores, de hecho, se pueden considerar a los relés como los pioneros, y como Joseph Henry merecen parte del mérito.

Principio de funcionamiento

El relé de la ilustración 2, tiene 2 contactos, una abierto (NC) y otro cerrado (NO) (pueden tener más). Cuando metemos corriente por la bobina, esta crea un campo magnético creando un electroimán que atrae los contactos haciéndolos cambiar de posición, el que estaba abierto se cierra y el que estaba normalmente cerrado se abre. El contacto que se mueve es el C y es el que hace que cambien de posición los otros dos.

Como se ve habrá un circuito que activa la bobina, llamado de control, y otro que será el circuito que activa los elementos de salida a través de los contactos, llamado circuito secundario o de fuerza. 

Los relés pueden tener 1, 2, 3 o casi los que queramos contactos de salida y estos puede ser normalmente abiertos o normalmente cerrados (estado normal = estado sin corriente).

Los relés eléctricos son básicamente interruptores operados eléctricamente que vienen en muchas formas, tamaños y potencias adecuadas para todo tipo de aplicaciones. Los relés también pueden ser relés de potencia, más grandes y utilizados para la tensión mayores o aplicaciones de conmutación de alta corriente. En este caso se llaman Contactores, en lugar de relés.

Ilustración 2. Relé. Tomado de: http://www.areatecnologia.com/electricidad/rele.html

Ilustración 3. Tomado de: http://bricotronika.blogspot.mx/2016/04/como-funciona-un-rele-electromecanico.html

Relé de corriente de trabajo

Los relés de corriente de trabajo se emplean para cerrar un circuito eléctrico entre la fuente de energía y una o varias cargas eléctricas, es decir, se conectan las cargas. Los relés se ponen en funcionamiento por medio de interruptores, generadores de impulsos y unidades de control. En el vehículo se utilizan principalmente en faros, faros auxiliares, faros antiniebla, bocinas, calefacción, aire acondicionado, etc.

Funcionamiento de los relés de trabajo

• El circuito de control (86 / 85) está inactivo y el muelle de retorno mantiene el inducido abierto. Los contactos de trabajo están abiertos y el circuito de carga (30 / 87) se ha interrumpido.
• El circuito de control (86 / 85) está activo y la bobina de cobre induce el campo magnético que tira del inducido hacia abajo hasta el núcleo magnético. Los contactos de trabajo están cerrados y por tanto el circuito de carga (30 / 87) también está cerrado.

Conmutador (relé de conmutación)

El conmutador (relé de conmutación) conmuta la ruta de la corriente de carga de una carga eléctrica a otra. Este relé se pone en marcha p.ej. mediante un interruptor situado en el tablero de instrumentos. Los conmutadores se emplean p.ej. para conectar aplicaciones de dos niveles/velocidades, tales como las lunetas traseras térmicas o los motores de ventiladores.

Funcionamiento de los relés conmutadores

Un relé conmutador funciona según el mismo principio que un relé de corriente de trabajo. La única diferencia estriba en que el inducido, en estado de reposo, está unido a una segunda salida (alternativa). En el momento en que el circuito de control está activo, atrae al inducido, abre el contacto de reposo y cambia al contacto de cierre. Un relé conmutador puede emplearse como relé de contacto de trabajo o reposo. La corriente del contacto de cierre es, dependiendo de su fabricación, siempre mayor que la de contacto de reposo.

Ventajas del relevador

• El Relé permite el control de un dispositivo a distancia. No se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar
• El Relé es activado con poca corriente, sin embargo puede activar grandes máquinas que consumen gran cantidad de corriente.
• Con una sola señal de control, se puede controlar varios relés a la vez.

Estructura del relevador

En general, podemos distinguir en el esquema general de un relé los siguientes bloques:

• Circuito de entrada, control o excitación.
• Circuito de acoplamiento.
• Circuito de salida, carga o maniobra, constituido por:
• circuito excitador.
• dispositivo conmutador de frecuencia.
• protecciones.

Tipos de Relevadores

• Relés electromecánicos:
• Convencionales.
• Polarizados.
• Reed inversores.
• Relés híbridos.
• Relés de estado sólido.

1. Relés electromecánicos.

Están formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente alterna. Vamos a ver los diferentes tipos de relés electromecánicos.

a) Relés de tipo armadura

Son los más antiguos y también los más utilizados. El esquema siguiente nos explica prácticamente su constitución y funcionamiento. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.O ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado).

Ilustración 4. Tomado de: https://industrial.omron.mx/es/products/electromechanical-relays

b) Relés de Núcleo Móvil

Estos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes).

c) Relés Polarizados

Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se excita al electroimán, se mueve la armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito( ó varios)

d) Relé tipo Reed o de Lengüeta

Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos (pueden se múltiples) montados sobre delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla.

2. Relés de estado sólido

Un relé de estado sólido SSR (Solid State Relay), es un circuito electrónico que contiene en su interior un circuito disparado por nivel, acoplado a un interruptor semiconductor, un transistor o un tiristor. Por SSR se entenderá un producto construido y comprobado en una fábrica, no un dispositivo formado por componentes independientes que se han montado sobre una placa de circuito impreso.

Ilustración 5. Tomado de: https://www.youtube.com/watch?v=zS_1ZkoVQy4

Estructura del SSR:

a) Circuito de Entrada o de Control:

• Control por tensión continua: el circuito de entrada suele ser un LED ( Fotodiodo), solo o con una resistencia en serie, también podemos encontrarlo con un diodo en antiparalelo para evitar la inversión de la polaridad por accidente. Los niveles de entrada son compatibles con TTL, CMOS, y otros valores normalizados ( 12V, 24V, etc.).

• Control por tensión Alterna: El circuito de entrada suele ser como el anterior incorporando un puente rectificador integrado y una fuente de corriente continua para polarizar el diodo LED.

b) Acoplamiento.

El acoplamiento con el circuito se realiza por medio de un optoacoplador o por medio de un transformador que se encuentra acoplado de forma magnética con el circuito de disparo del Triac.

c) Circuito de Conmutación o de salida.

El circuito de salida contiene los dispositivos semiconductores de potencia con su correspondiente circuito excitador. Este circuito será diferente según queramos conmutar CC, CA.

Referencias
https://es.scribd.com/document/324268596/Concepto-y-Aplicaciones-de-Reles

http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/reles/reles.htm

https://es.scribd.com/doc/205437790/Estructura-de-un-relevador

Área Tecnología (s/f). Relés. De Tecnología. Recuperado de: http://www.areatecnologia.com/electricidad/rele.html