Notas de aplicação sobre tecnologias de relé

Esta nota de aplicação foi escrita em resposta aos inúmeros problemas de aplicação resultantes da supressão inadequada da bobina de relé. O sintoma típico é a soldagem aleatória de "aderência" dos contatos normalmente abertos ao alternar uma carga indutiva ou uma carga de lâmpada com alta corrente de ativação.

As aplicações automotivas podem ser classificadas em cargas resistivas, cargas capacitivas e cargas indutivas. A curva atual das cargas resistivas é especificada pela tensão de carga e resistência à carga. As cargas capacitivas têm uma alta corrente de partida e uma corrente baixa e estável. Portanto, as lâmpadas são contadas para as cargas capacitivas, pois o filamento frio tem uma resistência significativamente menor do que o filamento quente. As cargas indutivas são caracterizadas por um aumento exponencial da corrente e um notável arco de desligamento, induzido pela desmagnetização do circuito magnético da carga. Os relés de alimentação (relés de grampo) podem alternar ou alimentar uma mistura de cargas diferentes.

Um relé de estado sólido de interseção zero pode ser o pior método possível de ligar um transformador ou uma carga altamente indutiva. Há evidências1 de que a ativação de interseção zero de tais cargas pode causar um pico de corrente 10 a 40 vezes maior do que a corrente de estado constante, enquanto a ativação no pico de tensão resulta em pouca ou nenhuma sobretensão.

Esta nota de aplicação trata de problemas relacionados aos métodos usados na desenergização de bobinas de relé eletromagnético, particularmente quando um interruptor de estado sólido é usado, e como eles afetam a vida do relé.

As bobinas de relés e contactores são normalmente enroladas com fio de cobre - e o fio de cobre tem um coeficiente de temperatura positivo como se mostra nas fórmulas e no gráfico seguinte. A maioria das bobinas também são alimentadas por uma tensão relativamente fixa. Assim, supondo que a tensão permaneça constante, o aumento da temperatura resultará em maior resistência à bobina e diminuição da corrente da bobina.

Lâmpadas incandescentes, cargas indutivas como motores e solenoides, cargas capacitivas como lastros eletrônicos e fontes de alimentação de comutação etc. podem exibir correntes de sobretenção inicial muito altas ao energizar. Isso pode ser até 10X a corrente de estado constante ou mais e é especialmente problemático caso o fechamento de contato ocorra aleatoriamente perto do pico da onda senoidal de tensão. A soldagem de contatos devido a essa corrente de sobretensão excessiva é frequentemente o resultado. Os relés para tais aplicações geralmente precisam ser superdimensionados ou especialmente projetados para lidar com a alta corrente de partida em relação à corrente de estado estacionário relativamente modesta. Isso geralmente resulta em custo de controle extra e aumento do uso do espaço.

O que é exatamente um arco elétrico? Como ele se inflama e o que faz com que o fogo se apague? Como um arco afeta a vida útil dos contatos de relé? Essas são algumas das perguntas que discutiremos aqui. Esperamos ajudá-lo a entender melhor como obter a vida útil mais longa possível a partir de contatos de relé como estes.

Com frequência, é desejável reduzir o consumo total de energia de controle e reduzir o aquecimento. Uma maneira de fazer isso é reduzir o consumo de energia da bobina de relé. A seguir estão dois métodos usados para realizar isso para relés de bobina CC. É importante notar, no entanto, que a redução do poder da bobina por qualquer método reduz a capacidade do relé de manter a armadura dele assentada, reduzindo, assim, a tolerância dele ao choque e à vibração.

Os usuários de relés desejam muitas vezes conhecer a indutância da bobina de retransmissão que estão utilizando para que possam determinar a energia liberada pela bobina após a desenergização.

O manuseio incorreto e a montagem de relés de placa de circuito impresso podem alterar as características operacionais do relé e resultar em falha prematura do relé. Além disso, as larguras recomendadas do condutor e os procedimentos de limpeza da placa de circuito impresso desempenham um papel importante na garantia de que a montagem produzirá um serviço longo e confiável.

Uma bobina de relé é enrolada muitas vezes em fio de cobre em uma bobina em que está situado um núcleo de ferro. Quando uma tensão de magnitude suficiente é impressa através da bobina, a bobina e o núcleo desenvolvem magnetismo que atrai a armadura. A armadura, por sua vez, controla o movimento do contato. Dependendo do comprimento total do fio e de sua área de unidade transversal, a bobina apresenta certa resistência ao fluxo de corrente elétrica.

Ao longo desta Nota de Aplicação, as referências a "relés" geralmente podem ser assumidas para aplicação em "contatores" também. Da mesma forma, pouco se menciona especificamente em relação à aplicação de "relés do tipo de telecomunicações". Geralmente, a necessidade de uma unidade de bobina adequada aplica-se igualmente aos contatores e relés de telecomunicações, exceto se o aumento da temperatura interna e da bobina devido à carga de contato raramente for um problema nos aplicativos de telecomunicações.

Os contatos de relé estão disponíveis em uma variedade de metais e ligas, tamanhos e estilos. Não existe um contato universal. O usuário do relé deve selecionar materiais de contato, classificações e estilos para atender, da forma mais precisa possível, aos requisitos de uma determinada aplicação. O não cumprimento pode resultar em problemas de contato e até mesmo falha de contato precoce.

Os relés e a temperatura estão interligados. Quando um relé é exposto a várias temperaturas, suas características operacionais mudam dependendo da temperatura. As alterações mais notáveis ocorrem na tensão de imantação (VPI) e resistência à bobina (RC). O enrolamento da bobina de um relé é produzido com fio de cobre e, portanto, a resistência da bobina varia com o coeficiente de temperatura do cobre.

A menos que especificamente aconselhado de outra forma pela TE Engineering, todos os relés lacrados (que têm um meio de ventilação fornecido pelo fabricante) devem ser ventilados após a montagem e limpeza do PCB, mas antes de serem usados eletricamente, para que as classificações publicadas permaneçam aplicáveis.