INTRODUCCIÓN - electronicasi.com

1 INTRODUCCI NLos rel s actualmente juegan un pa-pel fundamental en el mundo que nosrodea. Los podemos encontrar en distin-tos formatos, colores, tama os, con dis-tintas capacidades y de distintos sicamente, cuando nos referimos alos tipos estamos hablando de los elec-tromec nicos y de los de estado s esta oportunidad, hablaremos en-tonces un poco acerca de los rel s (tantode estado s lido como los electromec -nicos, siendo los primeros, de especialimportancia y enfoque en el articulo), demodo que conozcamos algo mas acercade estos dispositivos tan imprescindibleshoy en d a y para que hagamos una me-jor elecci n la pr xima vez que nos vea-mos obligados a usar uno, ya que hare-mos a lo largo del articulo, breves com-paraciones entre los ELECTROMEC NICOSUn rel es un dispositivo que act abajo el mismo principio fundamental queel solenoide. La diferencia entre una rel y un solenoide es que una rel no tieneun centro movible (el embolo) mientrasel solenoide si.

2 Donde se usan m ltiplesrel s pueden controlarse varios circuitosa la rel s son interruptores controla-dos el ctricamente, y se clasifican seg nsu uso como rel s de potencia o rel s decontrol. A los rel s de potencia se les lla-ma contactores; mientras que a los decontrol simplemente se les conoce comorel funci n de un contactor es usar unacantidad relativamente peque a de co-rriente el ctrica para controlar una canti-dad de corriente grande. El contactorpermite controlar a distancia cargas gran-des de corriente, siendo solo necesaria lautilizaci n de cables de alta potencia atrav s de los terminales de potencia delelemento. As pues, para manipular labobina que maneja los contactos del con-tactor, no hace falta mas que peque os yligeros cables de seguridad tambi n es una raz nimportante por usar los rel s de poten-cia, ya que los circuitos de potencia pue-den encenderse y apagarse remotamentesin peligro para el rel s de Control, como su nom-bre lo indica, frecuentemente se usan enel mando de circuitos de baja potencia opara manejar otros rel s, aunque ellostambi n tienen muchos otros usos.

3 En loscircuitos de rel autom ticos, una peque- a cantidad de corriente el ctrica puedeponer en marcha una cadena consecutivade rel s suplentes que entonces realizanvarias general, un rel consiste en un cen-tro magn tico y su bobina asociada, con-tactos, muelles, armadura, y la Figura 1 ilustra la construcci n de unarel . Cuando la bobina es energizada, elflujo de corriente crea un campo magn -tico fuerte que obliga a la armadura ahacer contacto con C1, completando elcircuito desde el terminal com n hastaC1. Al mismo tiempo, el circuito de con-tacto C2, se rel puede tener muchos diferen-tes tipos de contractos. El rel e la figura1, tiene unos contactos conocidos como Brake-Make por que al energizar labobina un circuito se rompe mientras unonuevo se la figura 2 podemos observar cin-co diferentes clases de contactos de rel sy los nombres que figura 3 ilustra un el arreglo decontactos de un rel , en la cual podemosver cuatro configuraciones diferentes (lasletras a los lados de los contactos indicanlas formas ilustradas en la figura 2)Un tipo de rel con m ltiples contac-tos es el rel clapper (palmoteador) mos-trado en la figura 4.

4 Cuando el circuitose energiza, el clapper es jalado hacia labobina. Este movimiento f sico de la ar-madura del palmoteador fuerza a los v s-tagos de empuje y a los contactos movi-bles hacia arriba. Cualquier n mero dejuegos de contactos puede construirse enel rel ; as , es posible controlar muchoscircuitos diferentes al mismo tiempo. Estetipo de rel puede ser una fuente de pro-blema porque el movimiento de la arma-dura del palmoteador necesariamente noasegura el movimiento de todos los con-tactos movibles. Refiri ndose a la figura4, si los v stagos de empuje estuvieranrotos, la armadura del palmoteador po-Figura 1 Figura 3 Figura 4 Figura 282dr a empujar el contacto movible masbajo ascendente pero no el movible equipos requieren un per o-do de precalentamiento entre la apli-caci n de poder y alguna otra acci n. Porejemplo, los tubos del vac o requieren unretardo entre la aplicaci n de poder delfilamento y el voltaje alto.

5 Un rel detiempo retrasado proporcionar este re-querimiento de rel de tiempo-retrasado t rmico(figura 5) se construye para producir unaacci n tard a cuando es energizado. Sufuncionamiento depende de la acci n t r-mica de un elemento bimet lico similara los usados en los circuitos de protec-ci n t rmicaUn calentador est montado alrede-dor o cerca del elemento. El contactomovible est montado en el propio ele-mento. El calor causa que el elemento sedoble (debido a la diferente expansi nt rmica de los metales distintos), cerran-do los rel s pueden ser descritos por elm todo de empaquetarlos; abiertos, se-misellados, y movimientomec nico de los contactos puede obser-varse y los rel s est n f cilmente dispo-nibles para el mantenimiento en los rel sabiertos. Las tapas proporcionan protec-ci n al polvo, humedad, y cualquier otromaterial extra o pero puede quitarse parael mantenimiento.

6 El pl stico claro o ta-pas de vidrio proporcionan medios de ob-servar el funcionamiento del rel sin ellevantamiento de la tapa en los rel s se-misellados. Los rel s selados herm tica-mente est n protegidos de la temperatu-ra o del cambio de humedad as como elpolvo y otros materiales DE LOS REL SLos rel s son uno de los dispositivoselectromec nicos en uso m s confiable,pero como cualquier otro elemento el c-trico o mec nico, los rel s ocasionalmen-te pueden fallar o quedar rel s son valorados seg n sus ca-racter sticas de voltaje, corriente, nume-ro de contactos y caracter sticas simila-res. Los rel s usualmente constan de unasola bobina. Si un rel falla en el momen-to de la operaci n, la bobina deber serprobada para determinar si esta se en-cuentra en circuito abierto, corto circuitoo corto a tierra. Una bobina abierta es unode las causas m s comunes en los fallosde los rel un mantenimiento preventi-vo debemos siempre chequear si el aisla-miento se encuentra quemado, as comosi existe alg n tipo de aislamiento entrelos terminales de contacto.

7 En ambos ca-sos, la situaci n indica sobrecalentamien-to con la probabilidad de la ruptura delelemento. Una posible causa de sobreca-lentamiento podr a ser causada por unmal contacto de los terminales de acumulamiento de pel cula en lassuperficies de contacto del rel es otracausa com n en el fallo de estos s de los problemas anterior-mente mencionados, cuando la corrientefluye en una direcci n, un problema lla-mado como y cr ter , se puede dar enlos contactos. El cr ter se forma por latransferencia de metal desde un contactoal otro, quedando este deposito en formade cono. Esta condici n se ilustra en lafigura rel s est n equipados concontactos redondeados, los cuales sonconsiderados superiores a los contactosplanos en algunas aplicaciones (Figura6B). El polvo y otros sustancias no sedepositan tan f cilmente en los contac-tos se haga un mantenimiento deun rel cuyos contactos sean del tipo re-dondeado, debe tenerse especial cuidadode no aplanar las superficies, puesto queesto implicar a alterar las superficies decontacto.

8 Tambi n debe evitarse usar lijao esmeril para limpiarlos, solo una he-rramienta de pulir debe ser la empleadapara esta RELES DE ESTADO S LIDO(SSR)Los rel s de estado s lido o SSR (so-lid-state relays), como su nombre lo in-dica, son dispositivos que utilizan inte-rruptores de estado s lido como transis-tores y tiristores, en lugar de contactosmec nicos, para conmutar cargas de po-tencia a partir de se ales de control debajo nivel. Estas ltimas pueden prove-nir, por ejemplo, de circuitos l gicos yestar dirigidas a motores, l mparas, so-lenoides, calefactores, etc. El aislamien-to entre la circuiter a de control y la eta-pa de potencia lo proporciona general-mente un opto acoplador. La conmuta-ci n propiamente dicha puede ser reali-zada por transistores bipolares (BJTs),MOSFETs de potencia, TRIACS, SCRS,IGBTS, SSRs ofrecen varias ventajas no-tables con respecto a los tradicionalesrel s y contactores electromec nicos: sonm s r pidos, silenciosos, livianos y con-fiables, no se desgastan, son inmunes alos choques y a las vibraciones, puedenconmutar altas corrientes y altos voltajessin producir arcos ni ionizar el aire cir-cundante, generan muy poca interferen-cia, proporcionan varios kilovoltios deaislamiento entre la entrada y la salida,etc.

9 Sin embargo, tienden a ser muy cos-tosos y son generalmente dispositivosSPST (un polo, una posici n). Esto im-plica que un solo SSR no puede conmu-tar al mismo tiempo varios circuitos otro lado, los SSRs comercialmen-te disponibles son unidades completa-mente herm ticas, imposibles de repararen caso de aver a o de optimizar paranecesidades de conmutaci n espec tanto, si un SSR de este tipo falla oes inadecuado para su aplicaci n, usteddebe adquirir uno nuevo, as el compo-nente a reemplazar sea un transistor o untriac cuyo precio real es apenas una pe-que a fracci n del costo total. EL SSRsque desarrollaremos como aplicaci n eneste art culo, supera esta dificultad, man-teniendo las caracter sticas superiores deFigura 5 Figura 683funcionamiento de los m dulos SSR propuesto emplea un transis-tor bipolar (BJT) de potencia como ele-mento de conmutaci n y se destina paraaplicaciones DC.

10 Se especifica para 24V/5A, pero puede utilizarse para conmutarcorrientes hasta de 15A y voltajes hastade 60V manteniendo el dispositivo acti-vo de salida (2N3055) dentro de su reade operaci n segura (SOA). La m ximafrecuencia de conmutaci n admisible esdel orden de 1 Khz., limitada principal-mente por las capacitancias par sitas delopto acoplador utilizado (4N33). Empleaun varistor como elemento activo de su-presi n de continuaci n, se realiza una brevedescripci n del funcionamiento de cadauno de estos circuitos, se presentan losdiagramas esquem ticos correspondien-tes y se explica el proceso de construc-ci n de los mismos. Todo el circuito pre-sentados es reparable en caso de falla ypuede ser f cilmente acondicionado acualquier necesidad particular de mane-jo de n del circuito de la figura 8 se muestra un diagramageneral de bloques del SSRs descrito enesta aplicaci n.