Os relés são dispositivos electromecânicos que funcionam como interruptores, operando com base no princípio da atração electromagnética para controlar circuitos eléctricos e permitir que sinais de baixa potência gerem sistemas de alta potência de forma segura e eficiente.
Estrutura e símbolos do relé
Crédito para OMRON
Os relés electromagnéticos são constituídos por três componentes principais: uma bobina electromagnética, uma armadura móvel e contactos. A bobina, normalmente feita de fio isolado enrolado em torno de um núcleo de ferro, gera um campo magnético quando energizada. A armadura, uma peça móvel de ferro, é atraída por este campo magnético, alterando o estado do relé.
Os símbolos dos relés nos diagramas eléctricos representam estes componentes e as suas funções:
- Símbolos da bobina: Muitas vezes representado como um círculo ou oval com dois terminais.
- Símbolos de contacto: Mostrados como linhas que podem ser abertas (normalmente abertas, NO) ou fechadas (normalmente fechadas, NC).
- Armadura: Representado por uma linha que liga a bobina aos contactos.
Os símbolos de relé comuns incluem:
- SPST (Single Pole Single Throw): Um contacto comutável.
- SPDT (Single Pole Double Throw): Um contacto comutável com duas posições possíveis.
- DPST/DPDT: Versões de dois pólos com dois conjuntos de contactos.
Estes símbolos normalizados permitem aos engenheiros compreender rapidamente as configurações de relés em diagramas de circuitos, facilitando a conceção eficiente e a resolução de problemas de sistemas eléctricos.
Princípio de funcionamento do relé
O princípio de funcionamento de um relé gira em torno da interação entre campos eléctricos e magnéticos. Quando a corrente flui através da bobina do relé, gera um campo magnético que atrai uma armadura móvel. Esta armadura está ligada a um ou mais contactos, que abrem ou fecham circuitos eléctricos, dependendo da configuração do relé. O processo envolve:
- Energizar a bobina com um sinal elétrico
- Criação de um campo magnético à volta da bobina
- Movimento da armadura devido à atração magnética
- Comutação de contactos para controlar o circuito
- A desenergização da bobina faz com que a armadura regresse à sua posição original, muitas vezes assistida por um mecanismo de mola.
Este mecanismo simples mas eficaz permite que os relés actuem como intermediários entre circuitos de controlo de baixa potência e circuitos de carga de alta potência, tornando-os inestimáveis em várias aplicações eléctricas e electrónicas.
Mecanismo de atração electromagnética
No centro do funcionamento de um relé está a atração electromagnética, que constitui a base do seu mecanismo de comutação. Quando uma corrente elétrica flui através da bobina do relé, ela gera um campo magnético que exerce força sobre uma armadura móvel. Esta armadura está mecanicamente ligada aos contactos do relé, fazendo com que estes se abram ou fechem, dependendo da configuração do relé. A intensidade do campo magnético e, consequentemente, a força que atua sobre a armadura, é diretamente proporcional à corrente que flui através da bobina. Quando a bobina é desenergizada, um mecanismo de mola tipicamente retorna a armadura e os contactos à sua posição original, reiniciando o relé. Esta elegante interação de componentes eléctricos e mecânicos permite que os relés controlem eficazmente circuitos de alta potência utilizando sinais de baixa potência, tornando-os essenciais em várias aplicações onde a segurança e a automação são fundamentais.
Contactos Normalmente Abertos vs Fechados
Os relés podem ser configurados com diferentes tipos de contactos, principalmente Normalmente Aberto (NA) e Normalmente Fechado (NF). Nas configurações NA, o circuito permanece aberto quando o relé não está energizado e fecha quando energizado. Por outro lado, as configurações NF mantêm um circuito fechado quando o relé não está energizado e aberto quando energizado. Esta versatilidade permite que os relés sejam adaptados a várias aplicações, como o controlo de circuitos de alta potência ou a implementação de mecanismos de segurança. A escolha entre contactos NO e NC depende dos requisitos específicos do sistema, permitindo aos engenheiros conceber circuitos que respondam adequadamente às condições normais de funcionamento e a potenciais falhas.
Principais funções dos relés
Os relés desempenham múltiplas funções críticas nos sistemas eléctricos, aumentando a segurança e permitindo mecanismos de controlo sofisticados. Funcionam como controladores de circuitos, permitindo a automatização de vários dispositivos, ligando e desligando circuitos com base em sinais de controlo. Além disso, os relés fornecem uma proteção crucial, desligando a alimentação quando são detectadas condições inseguras, salvaguardando os circuitos de sobrecargas.
Estes dispositivos versáteis também facilitam o isolamento do sinal, evitando interferências entre diferentes secções do circuito, e permitem que dispositivos de baixa potência, como microcontroladores, controlem cargas de alta potência, como motores ou aquecedores, sem ligação eléctrica direta. Em sistemas complexos, os relés podem integrar vários sinais de controlo, permitindo esquemas avançados de automação e controlo em várias aplicações.
Tipos de relés
Os relés existem em vários tipos, cada um concebido para aplicações e condições de funcionamento específicas. Alguns tipos comuns incluem:
- Relés electromagnéticos: O tipo mais básico e mais utilizado, que funciona com base no princípio da atração electromagnética.
- Relés de estado sólido (SSR): Utilizam semicondutores para comutação, oferecendo um funcionamento mais rápido e uma vida útil mais longa em comparação com os relés electromagnéticos.
- Relés Reed: Utilize um interrutor reed encerrado num tubo de vidro, conhecido pelas suas velocidades de comutação rápidas e baixa resistência de contacto.
- Relés de retardo de tempo: Incorporar um mecanismo de atraso antes de ativar ou desativar contactos, útil na sequenciação e controlo de processos.
- Relés de bloqueio: Mantêm a sua posição depois de a energia de controlo ser removida, ideal para aplicações de poupança de energia.
Os relés também são classificados com base nas suas configurações de contacto, tais como SPST (Single Pole Single Throw), SPDT (Single Pole Double Throw) e DPDT (Double Pole Double Throw), cada um oferecendo diferentes capacidades de comutação. A escolha do tipo de relé depende de factores como a velocidade de comutação, os requisitos de potência, as condições ambientais e as necessidades específicas da aplicação.
