Los relés son dispositivos electromecánicos que funcionan como interruptores, basándose en el principio de atracción electromagnética para controlar circuitos eléctricos y permitir que las señales de baja potencia gestionen sistemas de alta potencia de forma segura y eficaz.
Estructura y símbolos de los relés
Crédito a OMRON
Los relés electromagnéticos constan de tres componentes principales: una bobina electromagnética, una armadura móvil y contactos. La bobina, normalmente hecha de alambre aislado enrollado alrededor de un núcleo de hierro, genera un campo magnético cuando se activa. La armadura, una pieza de hierro móvil, es atraída por este campo magnético, cambiando el estado del relé.
Los símbolos de relé en los esquemas eléctricos representan estos componentes y sus funciones:
- Símbolos de bobina: A menudo se representa como un círculo u óvalo con dos terminales.
- Símbolos de contacto: Se muestran como líneas que pueden estar abiertas (normalmente abiertas, NO) o cerradas (normalmente cerradas, NC).
- Armadura: Representado por una línea que conecta la bobina con los contactos.
Los símbolos de relé más comunes son:
- SPST (un solo polo, un solo tirador): Un contacto conmutable.
- SPDT (unipolar, doble efecto): Un contacto conmutable con dos posiciones posibles.
- DPST/DPDT: Versiones bipolares con dos juegos de contactos.
Estos símbolos normalizados permiten a los ingenieros comprender rápidamente las configuraciones de relés en los diagramas de circuitos, lo que facilita el diseño eficaz y la resolución de problemas de los sistemas eléctricos.
Principio de funcionamiento del relé
El principio de funcionamiento de un relé gira en torno a la interacción entre los campos eléctrico y magnético. Cuando la corriente circula por la bobina del relé, genera un campo magnético que atrae una armadura móvil. Esta armadura está conectada a uno o varios contactos, que abren o cierran circuitos eléctricos en función de la configuración del relé. El proceso implica:
- Energizar la bobina con una señal eléctrica
- Creación de un campo magnético alrededor de la bobina
- Movimiento de la armadura debido a la atracción magnética
- Conmutación de contactos para controlar el circuito
- La desenergización de la bobina hace que el inducido vuelva a su posición original, a menudo asistido por un mecanismo de resorte.
Este mecanismo sencillo pero eficaz permite a los relés actuar como intermediarios entre los circuitos de control de baja potencia y los circuitos de carga de alta potencia, lo que los hace muy valiosos en diversas aplicaciones eléctricas y electrónicas.
Mecanismo de atracción electromagnética
En el corazón del funcionamiento de un relé se encuentra la atracción electromagnética, que constituye la base de su mecanismo de conmutación. Cuando una corriente eléctrica circula por la bobina del relé, genera un campo magnético que ejerce fuerza sobre una armadura móvil. Esta armadura está unida mecánicamente a los contactos del relé, haciendo que se abran o se cierren en función de la configuración del relé. La intensidad del campo magnético, y en consecuencia la fuerza que actúa sobre la armadura, es directamente proporcional a la corriente que circula por la bobina. Cuando la bobina se desexcita, un mecanismo de resorte suele devolver la armadura y los contactos a su posición original, restableciendo el relé. Esta elegante interacción de componentes eléctricos y mecánicos permite a los relés controlar eficazmente circuitos de alta potencia utilizando señales de baja potencia, lo que los hace esenciales en diversas aplicaciones en las que la seguridad y la automatización son primordiales.
Contactos normalmente abiertos o cerrados
Los relés pueden configurarse con diferentes tipos de contactos, principalmente Normalmente Abierto (NA) y Normalmente Cerrado (NC). En las configuraciones NA, el circuito permanece abierto cuando el relé no está excitado y se cierra al excitarse. Por el contrario, las configuraciones NC mantienen el circuito cerrado cuando el relé no está excitado y abierto cuando lo está. Esta versatilidad permite adaptar los relés a diversas aplicaciones, como el control de circuitos de alta potencia o la implementación de mecanismos de seguridad. La elección entre contactos NA y NC depende de los requisitos específicos del sistema, lo que permite a los ingenieros diseñar circuitos que respondan adecuadamente tanto a las condiciones normales de funcionamiento como a posibles fallos.
Funciones clave de los relés
Los relés desempeñan múltiples funciones críticas en los sistemas eléctricos, mejorando la seguridad y permitiendo sofisticados mecanismos de control. Actúan como controladores de circuitos, permitiendo la automatización de varios dispositivos mediante la conexión y desconexión de circuitos en función de señales de control. Además, los relés proporcionan una protección crucial al desconectar la alimentación cuando se detectan condiciones inseguras, salvaguardando los circuitos de las sobrecargas.
Estos versátiles dispositivos también facilitan el aislamiento de señales, evitando interferencias entre distintas secciones de circuitos, y permiten que dispositivos de baja potencia, como microcontroladores, controlen cargas de alta potencia, como motores o calentadores, sin conexión eléctrica directa. En sistemas complejos, los relés pueden integrar múltiples señales de control, permitiendo esquemas avanzados de automatización y control en diversas aplicaciones.
Tipos de relés
Existen varios tipos de relés, cada uno diseñado para aplicaciones y condiciones de funcionamiento específicas. Algunos tipos comunes incluyen:
- Relés electromagnéticos: El tipo más básico y utilizado, que funciona según el principio de atracción electromagnética.
- Relés de estado sólido (SSR): Utilizan semiconductores para la conmutación, lo que ofrece un funcionamiento más rápido y una mayor vida útil en comparación con los relés electromagnéticos.
- Relés Reed: Utiliza un interruptor de láminas encerrado en un tubo de vidrio, conocido por sus rápidas velocidades de conmutación y su baja resistencia de contacto.
- Relés temporizados: Incorporan un mecanismo de retardo antes de activar o desactivar los contactos, útil en secuenciación y control de procesos.
- Relés de enclavamiento: Mantienen su posición después de retirar la alimentación de control, ideal para aplicaciones de ahorro de energía.
Los relés también se clasifican en función de la configuración de sus contactos, como los unipolares de simple efecto (SPST), unipolares de doble efecto (SPDT) y bipolares de doble efecto (DPDT), cada uno de los cuales ofrece diferentes capacidades de conmutación. La elección del tipo de relé depende de factores como la velocidad de conmutación, los requisitos de potencia, las condiciones ambientales y las necesidades específicas de la aplicación.
