Relés mecánicos: una descripción general básica

(Fuente de la imagen: Panasonic)

Una llamada telefónica muy común que nuestro departamento de Ingeniería de Aplicaciones recibe es la de un cliente que está totalmente abrumado leyendo la hoja de datos de un relé o tratando de encontrar uno para su aplicación. Este blog brindará información sobre los relés mecánicos y su terminología. Hablaré sobre los relés de estado sólido en un blog posterior.

Empecemos con lo básico. Los relés mecánicos están formados por una bobina (electroimán) y contactos. La bobina se activa cuando se aplica el voltaje adecuado y la corriente pasa a través de ella. Una vez que se activa la bobina, ejerce una fuerza sobre el contacto común (COM) que la mueve, conectándola con el contacto normalmente abierto (NO). A continuación incluimos un video sobre cómo funciona esto y una mejor visión de las piezas internas:

El propósito principal de usar un relé es conmutar remotamente cargas de alta corriente, controlar una carga de alta corriente con un microcontrolador o sensor, aislar eléctricamente un circuito de control de bajo voltaje del circuito que está controlando, etc.

Una de las partes de los relés con la que los individuos tienen problemas más recurrentemente es la terminología. A continuación, desglosé algunos de los términos más típicos y con qué pieza del relé se relacionan.

En primer lugar, se enumeran todos los términos que se refieren a la bobina o entrada.

Voltaje de la bobina (‘voltaje nominal de la bobina’): es el voltaje nominal que la bobina está diseñada para aceptar.

Corriente de la bobina (‘corriente nominal de la bobina’): es el valor de la corriente que debe fluir a través de la bobina cuando se aplica el voltaje adecuado de la bobina.

Voltaje de activación obligada (‘voltaje de arranque’ o ‘voltaje de enganche’): es el voltaje mínimo requerido por la bobina para que todos los contactos funcionen.

Voltaje de desactivación obligada (‘voltaje de desenganche’ o ‘voltaje de liberación’): es el umbral de voltaje máximo que requiere que todos los contactos vuelvan a su estado de reposo.

Tipo de bobina (‘designación de la bobina’): hay dos tipos de bobinas: de enganche y de desenganche.

• La bobina de desenganche solo se activará cuando la corriente esté fluyendo, y volverá a su posición de reposo una vez que se haya eliminado el flujo de corriente. Ejemplo: los contactos SPST NO (unipolar y unidireccional, normalmente abierto) se cerrarán cuando se aplique corriente y se abrirán una vez que se elimine.
• La bobina de enganche cambiará a la posición de activación una vez que la corriente comience a fluir y permanecerá activada incluso después de que se haya eliminado el flujo de corriente. La única manera de volver a la posición de desactivación es invertir el flujo de corriente.

(Fuente de la imagen: KEMET)

La figura de arriba muestra primero el relé de desenganche, el cual, como puede ver, no tiene ninguna activación o desactivación para la bobina. El segundo elemento es un relé de enganche de bobina simple que muestra la polaridad de positivo en el pin 1 y de negativo en el pin 12 para activar la bobina, y de negativo en el pin 1 y de positivo en el pin 12 para desactivar la bobina. El tercer elemento es un relé de enganche de bobina doble que es similar al relé de enganche de bobina simple, excepto que la segunda bobina es para la desactivación.

Voltaje máximo aplicado: es el voltaje máximo determinado por el fabricante que se puede aplicar a la bobina durante períodos de tiempo prolongados sin provocar daños ni averías. Algunos fabricantes tendrán una tolerancia para permitir picos de voltaje dentro de una cierta duración.

Los siguientes términos se refieren a los contactos o salida.

Forma de contacto: se refiere a los polos y las direcciones de la parte de conmutación del relé. La terminología es la misma para los interruptores. El polo es la entrada del interruptor. La cantidad de polos determina cuántos circuitos individuales puede controlar el interruptor. La dirección es la salida de un interruptor. La SPST (unipolar y unidireccional) es la forma de contacto más simple. Una entrada, una salida. Las salidas pueden ser NO (normalmente abiertas) o NC (normalmente cerradas). (Ejemplo: un relé SPST-NO solo activará la salida y completará el circuito mientras la bobina esté energizada, de lo contrario, permanecerá abierto hasta que se active). El SPDT (unipolar y bidireccional) tiene una entrada y dos salidas. El DPST (bipolar y unidireccional) es dos SPST en uno. Hay muchas combinaciones de polos y direcciones, pero lo anterior debería explicar el concepto.

(Fuente de la imagen: Digi-Key Electronics)

Voltaje de conmutación: puede detallarse como voltaje de conmutación máximo (el voltaje más alto que el contacto puede conmutar con seguridad sin daño) o nominal (el voltaje preferido en el que se basa la expectativa de vida útil).

Corriente nominal de contacto: es la corriente máxima que pueden conmutar los contactos de forma segura. Es mejor elegir un valor de corriente más alto, y poner menos tensión en los contactos.

Los siguientes son términos eléctricos o mecánicos.

Tiempo de liberación (‘tiempo de desactivación’): el tiempo que tardan los contactos en volver a su estado normal una vez que se desconecta la corriente de la bobina.

Rebote de contacto: el tiempo (ms) que transcurre durante la conmutación debido a la colisión de las piezas metálicas.

Vida mecánica: es el número mínimo de veces que se espera que el relé actúe en condiciones normales definidas por el fabricante.

Los relés mecánicos son muy simples en esencia, pero pueden volverse abrumadores fácilmente si no está familiarizado con ellos. Esperamos que este blog sea de ayuda la próxima vez que necesite un relé para un proyecto.