Fundamentos de relés y aplicaciones industriales

Un relé es un componente eléctrico que logra el control automático del circuito mediante cambios en las señales de entrada. Cuando la cantidad de entrada alcanza una condición establecida, puede completar la acción de conmutación en el circuito de salida, ya sea conectando, desconectando o cambiando el circuito. Se utiliza ampliamente en control de automatización, sistemas de energía, equipos industriales, dispositivos de nueva energía, equipos de comunicación y electrónica automotriz, y es un componente importante de los sistemas de control industrial.

 

Básicamente, un relé es un tipo de "interruptor automático" que puede utilizar una pequeña corriente para controlar el funcionamiento de un circuito de alta-corriente, logrando funciones como ajuste automático, protección de seguridad, conversión de señal y control remoto. En los equipos industriales modernos, los relés suelen incorporar un núcleo de hierro de relé, un núcleo de electroimán y un núcleo de bobina de relé hechos de materiales magnéticos de alta-permeabilidad para mejorar la permeabilidad magnética y la sensibilidad operativa.

 

 

 

Un relé normalmente consta de un sistema de circuito magnético, un sistema de accionamiento y un sistema de contacto, que incluye principalmente un núcleo de hierro, una bobina, una armadura, un conjunto de contactos y un mecanismo de reinicio.

 

Cuando se activa la bobina, se genera un campo magnético dentro de la bobina. Esta fuerza magnética atrae la armadura, lo que hace que se mueva y cambie los contactos, controlando así el encendido o apagado del circuito. Cuando la bobina se desactiva, el campo magnético desaparece y los contactos vuelven a su estado original bajo la acción de la fuerza del resorte.

 

En la fabricación de relés industriales, los núcleos de hierro puro y los núcleos de hierro magnético blando para relés se utilizan comúnmente en el circuito magnético. Sus principales características incluyen:

 

Permeabilidad magnética estable

Baja pérdida de histéresis

Velocidad de respuesta rápida

Bajo magnetismo residual

Buena resistencia a la fatiga

 

El núcleo de hierro DT4C y el núcleo de hierro del relé de CA DT4C son materiales típicos de hierro puro magnético suave, adecuados para relés de CA y entornos operativos de alta-frecuencia.

 

 

El proceso de funcionamiento de un relé se puede dividir en dos etapas: activación y desactivación.

 

Después de que la bobina recibe su voltaje nominal, el campo magnético genera una atracción electromagnética, empujando a la armadura a moverse, causando que los contactos normalmente abiertos se cierren y los contactos normalmente cerrados se abran. Cuando se corta la energía, el campo magnético desaparece, la armadura vuelve a su posición original bajo la acción del resorte de retorno y los contactos vuelven a su estado inicial.

 

En este proceso, las propiedades magnéticas del núcleo del relé electromagnético afectan directamente el tiempo de funcionamiento, la estabilidad y la vida útil del relé. Los núcleos de relé de hierro puro de alta-calidad reducen eficazmente las pérdidas magnéticas y mejoran la coherencia operativa.

 

Algunos relés industriales también emplean un núcleo de relé niquelado con un proceso de capa base de cobre para mejorar la resistencia a la corrosión y la estabilidad dimensional, lo que los hace adecuados para entornos industriales húmedos, de alta-temperatura y complejos.

 

 

1. Ampliación del rango de control

Los relés pueden conmutar múltiples circuitos con una única señal de control, controlando simultáneamente múltiples dispositivos y desempeñando un papel crucial en los sistemas de automatización.

 

2. Amplificación del circuito

Los relés pueden controlar cargas de energía más grandes con pequeñas señales de entrada, lo que permite el control de bajo-voltaje de sistemas de alto-voltaje.

 

3. Control automático y enclavamiento

Los relés pueden formar circuitos de control automatizados con PLC, sensores, contactores y otros componentes para lograr control lógico, protección de enclavamiento y conmutación de estado.

 

4. Protección de seguridad

Los relés proporcionan protección contra sobrecorriente, sobretensión, subtensión, retardo-y sobrecalentamiento, y se utilizan ampliamente en sistemas de seguridad de equipos industriales.

 

 

Aunque los relés y contactores funcionan según principios similares, sus aplicaciones difieren.

 

Los relés se utilizan principalmente en circuitos de control y control de señales, y son adecuados para sistemas de control lógico o de baja-corriente; Los contactores se utilizan principalmente para el control del circuito principal y son adecuados para encender o apagar con frecuencia cargas de alta-potencia.

 

En términos generales:

Los relés tienen una capacidad de contacto menor. Los contactores tienen una mayor capacidad de contacto. Los relés enfatizan la precisión del control. Los contactores enfatizan la capacidad de carga.

 

En control industrial, el rendimiento del núcleo de hierro para relé de control industrial afecta directamente la velocidad de respuesta y la estabilidad del relé.

 

 

 

Tensión de funcionamiento nominal

Esto se refiere al voltaje requerido por la bobina del relé para el funcionamiento normal y se puede dividir en tipos de CA y CC.

Atraer-voltaje de entrada y voltaje de liberación

El voltaje de entrada-es el voltaje mínimo requerido para que el relé comience a funcionar; el voltaje de liberación es el valor de voltaje cuando el relé vuelve a su estado original.

Capacidad de contacto

Esto se refiere al voltaje y corriente máximos que puede transportar el relé, lo que determina su capacidad de control.

Resistencia de la bobina

La resistencia CC de la bobina afecta el consumo de energía y la disipación de calor.

Vida mecánica versus vida eléctrica

La vida mecánica se refiere al número de operaciones sin-condiciones de carga; La vida eléctrica se refiere a la vida útil en condiciones de carga.

 

 

Relés electromagnéticos

Los relés electromagnéticos son el tipo más utilizado en la industria y se caracterizan por su estructura simple, velocidad de respuesta rápida y facilidad de mantenimiento.

Su circuito magnético central normalmente utiliza núcleos de hierro magnético blando para relés y núcleos de bobina para relés electromagnéticos para mejorar la eficiencia de la respuesta magnética.

Actualmente, los procesos de forjado en frío-de núcleos de relés y DT4C de núcleos de hierro-se utilizan ampliamente en la fabricación de relés de precisión, lo que mejora de manera efectiva la precisión dimensional y la consistencia de los lotes.

 

Relés intermedios

Los relés intermedios se utilizan principalmente para amplificación de señales, conversión lógica y expansión de contactos, y se utilizan ampliamente en sistemas de control PLC.

Sus características incluyen:

Número de contactos
Operación sensible
tamaño pequeño
Control confiable

Algunos productos utilizan núcleos de acero para relés y núcleos de relés de hierro puro para mejorar la estabilidad en entornos de operación frecuente.

 

Relé actual

Los relés de corriente funcionan en función de los cambios de corriente y se utilizan principalmente para protección contra sobrecorriente y baja corriente.

Sus bobinas suelen estar conectadas en serie en el circuito principal para monitorear la corriente-en tiempo real.

 

Relé de voltaje

Los relés de voltaje funcionan en función de los cambios de voltaje y brindan protección contra sobrevoltaje, subvoltaje y cero-voltaje.

Debido a la necesidad de monitorear el voltaje en tiempo real-, sus bobinas suelen tener una alta impedancia.

 

Relé de tiempo

Los relés de tiempo permiten un control retardado y se usan comúnmente para el control de tiempo en equipos de producción automatizados.

Según su estructura se pueden clasificar en:

Electromagnético
Electrónico
Aire-amortiguado
Digital

Los sistemas industriales modernos tienden a utilizar relés de tiempo electrónicos para mejorar la precisión del control.

 

Relé térmico

Los relés térmicos se utilizan principalmente para la protección contra sobrecargas del motor. Su principio básico se basa en la deformación de una tira bimetálica debido al calor, que acciona los contactos.

Previenen eficazmente:

Sobrecarga del motor

Funcionamiento monofásico-

Sobrecorriente prolongada

 

Relevo de velocidad

Los relés de velocidad se utilizan principalmente para el control del frenado del motor y la detección de velocidad.

Cuando la velocidad del motor alcanza el valor establecido, los contactos del relé se activan, logrando el control de enclavamiento o el frenado inverso.

 

Relé de nivel de líquido

Los relés de nivel de líquido logran un control automático al detectar cambios en el nivel de líquido y se utilizan ampliamente en:

Sistemas de tratamiento de agua.
Equipos de almacenamiento de líquidos.
Sistemas de refrigeración industriales

Relé de presión

Los relés de presión se utilizan principalmente en sistemas hidráulicos y neumáticos para lograr la detección de presión y el control automático.

Cuando la presión alcanza el valor establecido, los contactos cambian automáticamente, logrando la conexión del equipo.

 

 

El rendimiento magnético y la vida útil de un relé dependen en gran medida del material del núcleo.

Los relés industriales modernos suelen utilizar:

 

Núcleo de hierro puro
Núcleo de hierro puro para electricista
Núcleos de hierro magnético blando para relés
Núcleo de acero del relé

Estos materiales tienen alta permeabilidad y baja coercitividad, mejorando efectivamente:

Velocidad de actuación
Estabilidad de activación
Bajo consumo de energía
Respuesta de alta-frecuencia

 

En términos de procesos de fabricación, los procesos de cabezal de relé en frío y forjado en frío de núcleo de relé mejoran la consistencia dimensional y la resistencia mecánica del producto, haciéndolos adecuados para la producción automatizada en masa.

 

Además, los componentes estructurales de precisión, como los pasadores centrales y los pasadores de relé, también afectan la precisión del ensamblaje y la estabilidad a largo plazo-de los relés.

 

 

 

Con el desarrollo de la automatización industrial, las nuevas energías, los vehículos eléctricos y la fabricación inteligente, los relés están evolucionando en las siguientes direcciones:

 

Miniaturización
Alta confiabilidad
Frecuencia alta
Bajo consumo de energía
Inteligencia
Larga vida útil

 

Especialmente en vehículos de nueva energía, sistemas de control de alto-voltaje y equipos de automatización industrial, la demanda deNúcleo de hierro puro, piezas de relé con núcleo de hierro y materiales magnéticos blandos de alto-rendimiento siguen creciendo.

 

En el futuro, los núcleos magnéticos blandos de la serie DT4C de alta-precisión, la tecnología de cabezal en frío de precisión y las estructuras electromagnéticas altamente estables se convertirán en importantes direcciones de desarrollo para los relés industriales.