segunda-feira, 16 de maio de 2016

Tudo Sobre Relé - Automação I - Clássica


Tudo Sobre Relé -  Automação I - Clássica



Relê – Funcionamento Básico  

Tendo o surgimento em torno do século XIX (desenvolvido em 1830 por  Joseph Henry)  o Relê é um dispositivo eletromecânico, formado por um magneto móvel, que se desloca unindo dois contatos metálicos. 
O Relê foi o dispositivo com o qual surgiu as Telecomunicações na aplicação da telegrafia, isto fez com que as mensagens que antes viajavam a 75 km/h (cavalo do Pônei Expresso em disparada) agora estivesse na velocidade da luz que é de 300 mil km / segundo.





Também muito utilizado nos sistemas telefônicos no tempo das centrais analógicas nas localidades mais remotas. Os Relês são considerados grandes membros, e até mesmo uma espécie de antepassados dos transistores, onde eram considerados que suas aplicações eram muito limitadas, caras e lentas (ex: o relê demora mais de milésimo de segundo para fechar um circuito). Mesmo tendo estas desvantagens ainda encontramos alguns dispositivos que utilizam os relês devido a sua vantagem no comando de grande potência elétrica.




Funcionamento dos Relês
Podemos considerar o funcionamento dos Relés bem simples, eles trabalham da seguinte forma: quando uma corrente circula pela bobina, esta cria um campo magnético que atrai um ou uma série de contatos fechando ou abrindo circuitos.


Ao cessar a corrente da bobina o campo magnético também cessa, fazendo com que os contatos voltem para a posição original. Os relés podem ter diversas configurações quanto aos seus contatos: podem ter contatos NA, NF ou ambos, neste caso com um contato comum ou central (C). Os contatos NA (normalmente aberto) são os que estão abertos enquanto a bobina não está energizada e que fecham, quando a bobina recebe corrente.

Os NF (normalmente fechado) abrem-se quando a bobina recebe corrente, ao contrário dos NA. O contato central ou C é o comum, ou seja, quando o contato NA fecha é com o C que se estabelece a condução e o contrário com o NF.

A principal vantagem dos Relés em relação aos SCR (Silicon Controlled Rectifier - Retificador Controlado de Silício) e os Triacs (Triode for Alternating Current) é que o circuito de carga está completamente isolado do de controle, podendo inclusive trabalhar com tensões diferentes entre controle e carga. A desvantagem é o fator do  desgaste, pois em todo o componente mecânico há uma vida útil, o que não ocorre nos Tiristores. Devem ser observadas as limitações dos relés quanto a corrente e tensão máxima admitida entre os terminais.  

Se não forem observados estes fatores a vida útil do relé estará comprometida, ou até a do circuito controlado.


As partes que compõem um relé eletromecânico são:




Eletroímã (bobina) - constituído por fio de cobre em torno de um núcleo de ferro macio que fornece um caminho de baixa relutância para o fluxo magnético;

Armadura de ferro móvel;

Conjuntos de contatos;

Mola de rearme;

Terminais - estes podem variar dependendo da aplicação.



Relé temporizador, relé de tempo

Rele temporizador ou simplesmente rele de tempo ou timer, é o termo utilizado para denominar qualquer relé com a capacidade de realizar operações de chaveamento com manipulação de tempo.

Pode ser um dispositivo desenvolvido especificamente para essa aplicação ou simplesmente um modulo auxiliar, que quando acoplado ao relé e/ou sua base exerce a mesma funcionalidade. As principais funções desse tipo de relé são retardo na energização e retardo na desenergização, geração de pulsos (também chamado de cíclico ou blink). O mecanismo do relé temporizador manipula a comutação de um mecanismo relé (eletromecânico ou estado sólido), esse mecanismo pode ser desempenhado por um sistema eletromecânico, com eletrônica convencional ou por um sistema microprocessado.

Quando o relé é alimentado por uma fonte de energia, o estado de seus contatos será alterado depois de um determinado período de tempo pré-estabelecido em seu seletor ou programação.
Podem funcionar de duas maneiras:

Ondelay: Quando a bobina de um rele temporizador on-delay é energizada (ou no caso de modelos de estado sólido as entradas), os contatos mudam os estados depois do um tempo pré determinado.

 Offdelay: Quando a bobina ou entrada de um rele temporizador off-delay é energizada, os contatos mudam imediatamente os estados e depois de um tempo pré determinado voltam para a posição original.



Aplicações de um relé de tempo – rele temporizador
São muitas as aplicações possíveis para esse tipo de relé, dentre as principais:

Prevenção de sobrecarga no sistema de potência durante partidas de motores

Ligação de motores de estrela pra triângulo

Padronização de sinais para CLP’s

Auxilio na Automação e sincronismo industrial

Chaves compensadoras e quadros de comando








Relé Térmico


Relé térmico é um dispositivo de proteção de sobrecarga elétrica aplicado a motores elétricos. Este dispositivo de proteção visa evitar o sobre-aquecimento.

Também chamado de relé de sobrecarga, ou mesmo de relé bimetálico, sua função é atuar desligando o motor antes que o limite de deterioração seja atingido. O relé térmico é uma réplica do motor, pois é criado com base em um modelo térmico do mesmo. Sua fabricação se dá, a partir da laminação de dois metais de coeficientes de dilatação diferentes unindo-os por meio de um enrolamento por onde passa a corrente que vai para o motor. Recomenda-se a instalação de um relé térmico para cada fase do motor, pois a instalação em uma ou duas fases, no caso do motor elétrico trifásico, pode não ser o bastante para proteger o mesmo. Como o enrolamento do relé térmico é ligado em série com a fase, caso haja aquecimento, o par de placas bimetálicas se deforma, promovendo uma curvatura devido à diferença de dilatação entre os metais, o que leva a libertação do dispositivo de trava contido num invólucro isolante de alta resistência térmica abrindo os contatos do relé e a consequente abertura do circuito do motor. A temperatura ambiente também pode provocar a dilatação das lâminas bimetálicas, caso seja superior ao limite de ajuste, situação passível de ocorrer em quadros de distribuição por exemplo.

Para evitar tal fato, altera-se a conformação das lâminas bimetálicas ou utiliza-se uma lâmina bimetálica auxiliar influenciada apenas pela temperatura ambiente.



Classes


Os relés térmicos são divididos em classes de disparo, tornando possível a adaptação dos mesmos ao tempo de partida dos motores ignorando as altas correntes de partida e disparando apenas se este tempo se prolongar demasiadamente, conforme tabela abaixo.

Tempo de disparo a partir do estado frio

Os relés podem também ter contatos que permitem a utilização simultânea dos contatos NA e NF ou de modo reversível, conforme demonstrado.

Quando o relé está com a bobina desenergizada, o contato móvel C faz conexão com o contato fixo NF, mantendo fechado este circuito.

Energizando a bobina do relé o contato C (comum) passa a encostar no contato NA, fechando então o circuito.




Podemos usar este tipo de relé para comutar duas cargas, conforme sugere.



A energia da fonte E passa então do circuito de carga 1 para o circuito de carga 2.

O número de contatos NA e NF de um relé pode variar bastante, o que garante uma enorme versatilidade para este componente.

Assim, jogando com os dois contatos reversíveis, podemos fazer inversões do sentido de circulação da corrente.

Os relés podem ainda ter bobinas para operar tanto com corrente contínua como com corrente alternada.

No caso de corrente contínua, a constância do campo garante um fechamento firme, sem problemas.
No entanto, no caso do acionamento por corrente alternada, a inversão do sentido da corrente numa determinada freqüência faz com que o campo magnético apareça e desapareça dezenas de vezes por segundo, o que leva a armadura e os contatos a uma tendência de vibração.

Para evitar este problema técnicas especiais de construção são usadas, sendo que a mais eficiente consiste na colocação numa das metades do núcleo da bobina de um anel de cobre. Neste anel é então induzida uma forte corrente que cria um segundo campo magnético, o qual divide o campo principal em dois fluxos defasados. Assim, não existe um instante em que o campo seja nulo, quando a armadura pode "descolar", e com isso causar as vibrações.

Por este motivo, os relés usados em corrente contínua não são os mesmos empregados em circuitos de corrente alternada.






Contatos NA/NF e Reversíveis


Os Relés na Prática



O que determina a utilização de um relé numa aplicação prática são suas características. O entendimento dessas características é fundamental para a escolha do tipo ideal.

A bobina de um relé é enrolada com um fio esmaltado cuja espessura e número de voltas são determinados pelas condições em que se deseja fazer sua energização.

A intensidade do campo magnético produzido e, portanto, a força com que a armadura é atraída depende tanto da intensidade da corrente que circula pela bobina como do número de voltas que ela contém.

Por outro lado, a espessura do fio e a quantidade de voltas determinam o comprimento do enrolamento, o qual é função tanto da corrente como da tensão que deve ser aplicada ao relé para sua energização, o que no fundo é a resistência do componente. Todos estes fatores entrelaçados determinam o modo como a bobina de cada tipo de relé é enrolada.

De um modo geral podemos dizer que nos tipos sensíveis, que operam com baixas correntes, são enroladas milhares ou mesmo dezenas de milhares de voltas de fios esmaltados extremamente finos, alguns até mesmo mais finos que um fio de cabelo!

As armaduras dos relés devem ser construídas com materiais que possam ser atraídos pelos campos magnéticos gerados, ou seja, devem ser de materiais ferromagnéticos e montadas sobre um sistema de articulação que permita sua movimentação fácil, e retorno à posição inicial quando o campo desaparece.

Peças flexíveis de metal, molas ou articulações são alguns dos recursos que são usados na montagem das armaduras.

A corrente máxima que os relés podem controlar depende da maneira como são construídos os contatos. Além disso existe o problema do faiscamento que ocorre durante a abertura e fechamento dos contatos de relé, principalmente no controle de determinado tipo de carga (indutivas).
O material usado deve então ser resistente, apresentar boa capacidade de condução de corrente e, além disso, ter um formato próprio, dependendo da aplicação a que se destina o relé.

Dentre os materiais usados para a fabricação dos contatos podemos citar o cobre, a prata e o tungstênio. A prata evita a ação de queima provocada pelas faíscas, enquanto os contatos de tungstênio evitam a oxidação.

O número de contatos e sua disposição vai depender das aplicações a que se destinam os relés.

Temos então diversas possibilidades:

Contatos NA ou Normalmente Abertos
Os relés são dotados de contatos do tipo normalmente abertos, quando estes permanecem desligados até o momento em que o relé seja energizado. Quandoo relé é energizado, os contatos fecham, e com isso pode circular corrente pelo circuito externo. Podemos ter relés com um ou mais contatos do tipo NA, conforme mostra a figura 6.



Usamos relés com contatos do tipo NA quando queremos ligar uma carga externa ao fazer uma corrente percorrer a bobina do relé, ou seja, quando o energizarmos.


Contatos NF ou Normalmente Fechados
Estes relés apresentam um ou mais contatos que estão fechados, permitindo a circulação pela carga externa, quando a bobina estiver desenergizada. Quando a bobina é percorrida por uma corrente, o relé abre seus contatos, interrompendo a circulação de corrente pela carga externa. (figura 7)



Usamos este tipo de relé para desligar uma carga externa ao fazer uma corrente percorrer a bobina do relé.



Contatos NA e NF ou Reversíveis
Os relés podem também ter contatos que permitem a utilização simultânea dos contatos NA e NF ou de modo reversível, conforme mostra a figura 8.



Quando o relé está com a bobina desenergizada, o contato móvel C faz conexão com o contato fixo NF, mantendo fechado este circuito.

Energizando a bobina do relé o contato C (comum) passa a encostar no contato NA, fechando então o circuito.

Podemos usar este tipo de relé para comutar duas cargas, conforme sugere a figura 9.




A energia da fonte E passa então do circuito de carga 1 para o circuito de carga 2.


O número de contatos NA e NF de um relé pode variar bastante, o que garante uma enorme versatilidade para este componente.

Assim, jogando com os dois contatos reversíveis, podemos fazer inversões do sentido de circulação da corrente.

Os relés podem ainda ter bobinas para operar tanto com corrente contínua como com corrente alternada.

No caso de corrente contínua, a constância do campo garante um fechamento firme, sem problemas.
No entanto, no caso do acionamento por corrente alternada, a inversão do sentido da corrente numa determinada freqüência faz com que o campo magnético apareça e desapareça dezenas de vezes por segundo, o que leva a armadura e os contatos a uma tendência de vibração.

Para evitar este problema técnicas especiais de construção são usadas, sendo que a mais eficiente consiste na colocação numa das metades do núcleo da bobina de um anel de cobre. Neste anel é então induzida uma forte corrente que cria um segundo campo magnético, o qual divide o campo principal em dois fluxos defasados. Assim, não existe um instante em que o campo seja nulo, quando a armadura pode "descolar", e com isso causar as vibrações.

Por este motivo, os relés usados em corrente contínua não são os mesmos empregados em circuitos de corrente alternada.




Relé de Segurança

Histórico:

 Nos primórdios da tecnologia de controle relés e disjuntores controlavam máquinas e instalações. Enquanto havia dispositivos para desligamento ou proteção de pessoas, em caso de necessidade, isolava-se o atuador da alimentação de energia. Este tipo de sistema de segurança não podia ser desligado em caso de falhas, de modo que a função de proteção tornava-se inexistente. Por isso, refletiu-se sobre as possibilidade de segurança de tais funções de isolamento.

Ligações de relés especiais, como por exemplo a combinação de 3 disjuntores, eram o primeiro resultado de tais reflexões. Estas combinações de aparelhos levaram ao desenvolvimentos do primeiro relé de segurança, o PNOZ.


Descrição

Relés de segurança são aparelhos, os quais realizam funções de segurança. Tal função de segurança tem o objetivo de minimizar ao máximo o risco existente em uma situação perigosa através de medidas adequadas. Estas medidas podem ser funções de segurança como:

Botões de parada de emergência

 Portas de proteção

 Barreiras de luz

Tapetes de segurança

 Bimanual


Desaceleração de tempo
Relés de segurança monitoram, portanto, uma função específica, através de ligação com outros relés de segurança eles asseguram o monitoramento completo de uma máquina ou instalação.

Construção e Função:
Os relés de segurança distinguem-se primeiramente na construção da

tecnologia:
Classicamente baseada em tecnologia de relé de contato com avaliação eletrônica e saídas sem tensão de contato, até aparelhos totalmente eletrônicos com saídas de semicondutores.

Relés de segurança devem ser construídos sempre de modo que, com a ligação correta, não pode ocorrer nem um erro no aparelho e nem um erro causado externamente pelo sensor ou atuador, que leve à perda da função de segurança.

Um relé de ligação normal utiliza uma bobina com fio e o movimento mecânicos dos contatos de metal para ligação e desligamento da carga. Após ciclos de ligação repetidos, os contatos de metal podem fundir. Se isso ocorre e o operador aciona o botão de parada de emergência a máquina continua a funcionar. Neste caso seria criada uma condição perigosa para o operador. Por esta razão, muitos padrões e normas de segurança europeias, americanas, nacionais e internacionais impedem a utilização de relés ou disjuntores simples em máquinas perigosas.

A construção típica de um relé de segurança da primeira geração na tecnologia de relé está relacionada à combinação clássica de 3 disjuntores. A construção redundante assegura que, erros na ligação, não gerem uma perda da função de segurança. Dois relés (K1, K2) com contatos de acionamento positivo disponibilizam os contatos de ligação seguros. Os dois circuitos de entrada CH1 e CH2 controlam respectivamente um dos dois relés internos. Através do relé inicial K3 a ligação é iniciada. Um outro circuito de monitoração situa-se entre os pontos de conexão Y1 e Y2 (circuito de retorno). Esta conexão serve para o controle e monitoração de posição de atuadores,

os quais são controlados ou desligados através dos contatos de segurança. O aparelho é construído de modo que ele identifique erros no circuito de entrada, como por exemplo a "fusão" de um contato do botão de desligamento/parada de emergência ou de um dos contatos de segurança do relé de saída. O dispositivo de segurança evita a religação do aparelho e, deste modo, a ativação dos relés K1 e K2.





 Relé de seqüência de fase

O relé de falta e seqüência de fase, foi desenvolvido para proteção de equipamentos elétricos, trifásicos, que não podem operar quando faltar ou estiver invertida uma das fases de alimentação.

Alimentando-se o aparelho com as três fases R, S, e T em seqüência, o relé de saída comuta seus contatos para a posição de trabalho.

Caso falte uma das fases ou se a seqüência das mesmas for invertida, o relé de saída será desenergizado, comutando seus contatos para a posição de repouso, com um atraso de 3 segundos aproximadamente.

Este aparelho possui ainda, a vantagem de detectar a falta de Neutro da rede.





Relé Protetor Falta de Fase

O Relé de Proteção Falta de fase é um dispositivo eletrônicos que protegem os sistemas trifásicos contra falta de fase ou falta de neutro (opcional). Sempre que houver uma anomalia no sistema o relé comutará sua saída para interromper a operação do motor ou processo a ser protegido.

Isso é muito importante no caso de motores, porque um motor trifásico queima se rodar com duas fases.

Quando é usado o relé de proteção, assim que haja uma condição anormal na rede o relé interno dele comutará desligando o sistema a ser protegido.

Conectam-se as três fase da rede, R, S e T para a entrada. Estando presente as três fase o rele interno é energizado fechando seu contato NA(normalmente aberto) e abrindo NF (normalmente fechado).

Quando ocorre uma falta de fase este é desenergizado e seus contatos realizam a operação inversa. Normalmente o contato NA é usado para permitir a ligação de um rele de comando ou diretamente um contator que deverá ser desabilitado se houver falta de fase.
Conectam-se as três fases a entrada do rele. Quando ocorre a energização o rele de saída é energizado e seu contato NA fecha permitindo que o circuito a ser protegido opere. Quando ocorre uma assimetria entre fases maior que a ajustada via botão frontal do rele, o rele de saída dele é desenergizado e seu contato NA volta a ficar aberto desabilitando o circuito a ser protegido. Geralmente os reles encontrados no mercado possibilitam um ajuste de até 20%.  A figura abaixo da uma idéia disso.

Exemplo de um comando com falta de fase

 




Intertravamento de Relês

O intertravamento é um sistema de segurança elétrico ou mecânico, destinado a evitar que dois ou mais relês se fechem acidentalmente ao mesmo tempo, o que provocaria curto-circuito ou mudança na seqüência de funcionamento de um determinado circuito.



Intertravamento Mecânico


O Intertravamento Mecânico  é usado entre dois relês, tendo função de impedir que o segundo relé seja acionado acidentalmente.




Mais Eletrotécnica:

 ANALISE DE CIRCUITOS I - RESISTORES
http://publicadosbrasil.blogspot.com.br/2016/04/analise-de-circuitos-i-resistores.html



Galeria do Relé Antigo
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