Os relés elétricos podem ser divididos em duas categorias, nomeadamente relés eletromecânicos e relés de estado sólido.
Relés Eletromecânicos
Relés eletromecânicos são os dispositivos de natureza eletromagnética e convertem o fluxo magnético, que é gerado pelo sinal CC ou CA de baixa potência de entrada ao redor dos relés, na força mecânica que é usada para operar os contatos elétricos nos relés. Os relés eletromecânicos mais comumente usados possuem um circuito; enrolado em torno de um núcleo absorvente de ferro; que é conhecido como circuito primário.
O núcleo de ferro tem uma parte fixa chamada garfo e uma armadura que é uma parte móvel com mola, que fecha o entreferro entre a armadura móvel e a bobina elétrica fixa, completando assim o circuito do campo magnético. A armadura fecha os contatos que estão ligados a ela e pode mover-se livremente entre o campo magnético gerado devido ao seu pivô ou posição articulada. Uma mola ou molas são conectadas entre a armadura e o garfo para gerar o curso de retorno para restaurar as conexões à sua posição original quando a bobina do relé é desenergizada ou está desligada.
Construção de Relé Eletromecânico
A figura acima mostra o relé simples que possui dois conjuntos de contatos eletricamente condutores. Os relés podem ser “Normalmente Abertos” ou “Normalmente Fechados”. O par de contatos é caracterizado como Contatos Normalmente Abertos ou Fechados, e um par é caracterizado como Contatos Normalmente Fechados ou Quebrados. Nos contatos Normalmente Abertos os contatos ficam abertos quando não há alimentação de entrada, são fechados somente quando há corrente de campo, enquanto nos contatos Normalmente Fechados os contatos ficam fechados quando não há alimentação de entrada, ficam abertos somente quando há corrente de campo. Esses termos são usados por padrão para circuitos desenergizados que estão em seus estados desligados.
Os contatos dos relés são peças de metal eletricamente condutoras; quando entram em contato entre si, completam o circuito e conduzem o fluxo de corrente através do circuito, assim como os interruptores. No estado aberto possuem uma resistência muito alta em mega ohms e atuam como um circuito aberto, enquanto no estado fechado atuam como uma chave fechada e, idealmente, deveriam ter resistência zero, mas sempre há uma certa quantidade de resistência de contato que é denominado como “resistência ON”.
Novos contatos e relés têm uma resistência ON muito baixa porque suas pontas são novas e limpas, mas com o tempo essa resistência aumentará. Há um efeito de arqueamento observado nos contatos que é denominado dano nas pontas dos contatos se não estiverem devidamente protegidos de altas cargas capacitivas e indutivas. Como a corrente fluirá através dos contatos quando eles estiverem conectados, e o efeito de arqueamento, se não for controlado, continuará aumentando, aumentando a resistência, o que eventualmente resulta em contatos rompidos e não condutores, mesmo quando estão no estado fechado.
Para reduzir os efeitos de arqueamento e a alta “resistência ON” nos condutos, e melhorar sua vida útil, as pontas de conduto modernas são feitas ou revestidas com diferentes ligas de prata. Alguns deles incluem Ag (prata fina), AgCu (prata cobre), AgCdO (óxido de prata e cádmio), AgW (prata tungstênio), AgNi (prata níquel), ligas de platina, ouro e prata e AgPd (prata paládio).
A longa vida útil dos contatos do relé pode ser alcançada usando a técnica de filtragem, que é feita adicionando uma Rede de Resistores e Capacitores conhecida como Circuito Snubber em paralelo com as pontas de contato do relé. Este circuito RC causará um curto-circuito na alta tensão, o que eventualmente suprimirá qualquer efeito de arqueamento.
Classificação de relés eletromecânicos com base nos tipos de contato
Como NA e NC descrevem como os contatos estão conectados, eles também podem ser classificados com base em suas ações. Eles podem ser feitos juntando um ou mais contatos de comutação, também chamados de pólos, que podem ser posteriormente conectados energizando as bobinas do relé, dando origem a quatro tipos diferentes de contatos, dados como:
| Tipo | Descrição | Aplicativo |
| Lançamento único de pólo único (SPST) | Possui pólo único e saída única. Ele estará fechado ou completamente desconectado, não há meio-termo. | Eles são perfeitos para ligar e desligar. |
| Lançamento duplo de pólo único (SPDT) | Possui uma única entrada e duas saídas diferentes. Ele pode controlar dois circuitos diferentes através de uma única entrada. | Eles são usados em circuitos de controle e chaves de saída do sistema PLC. |
| Lançamento único de pólo duplo (DPST) | Possui duas entradas e duas saídas. Cada um de seus terminais pode estar na posição desligado (aberto) ou ligado (fechado). | Eles são usados como termostatos para controlar cargas de aquecimento elétrico. |
| Lançamento duplo de pólo duplo (DPDT) | Possui duas entradas e quatro saídas. Cada uma das entradas corresponde a duas saídas. Pode controlar dois circuitos diferentes ao mesmo tempo. | Eles são usados na seleção da fonte de alimentação e controle de iluminação, etc. |
Os relés de estado sólido
Os relés de estado sólido não possuem partes móveis, mas utilizam as características ópticas e elétricas dos semicondutores de estado sólido para criar isolamento e realizar funções de comutação. Como não possuem partes móveis, ao contrário dos relés eletromecânicos, não há desgaste dos componentes. Eles também fornecem isolamento completo entre os contatos de saída e entrada, apresentando resistência muito alta no estado aberto e muito baixa no estado condutor. Eles são semelhantes em funcionalidade aos relés eletromecânicos, pois também realizam operações de comutação. Eles são compatíveis com a maioria das famílias de lógica IC sem usar amplificadores, drivers ou circuitos buffer adicionais, devido aos seus baixos requisitos de potência de controle de entrada. No entanto, eles precisam ser montados adequadamente em dissipadores de calor para evitar superaquecimento.
Relé de estado sólido
No ponto de cruzamento zero da forma de onda senoidal CA, o relé de estado sólido do tipo CA é “LIGADO” e evita altas correntes de entrada. Ao alternar altas cargas capacitivas e indutivas, o circuito RC Snubber é usado para eliminar o ruído e os picos transitórios de tensão. Como o dispositivo de comutação de saída é um relé semicondutor de estado sólido, a queda de tensão na saída é muito alta, o que causa a demanda de calor para evitar superaquecimento e danos ao circuito.
Módulos de interface de entrada/saída
Os módulos de interface de entrada/saída são um projeto especial de relés semicondutores de estado sólido para conectar microcontroladores, computadores e PICs a interruptores e cargas do mundo real. Existem quatro tipos básicos de módulos de E/S, saída de nível lógico CMOS ou tensão de entrada CA/CC para TTL, entrada lógica CMOS para uma tensão de saída CA ou CC e TTL. Esses módulos contêm todos os circuitos obrigatórios para fornecer isolamento e uma interface completa em um pequeno dispositivo. Eles estão acessíveis como módulos de estado sólido separados ou integrados em dispositivos de 4, 8 ou 16 canais.
Tabela de comparação entre relés eletromecânicos e semicondutores de estado sólido
Os relés eletromecânicos usam contatos mecânicos para comutação e possuem partes móveis, enquanto os relés semicondutores de estado sólido usam dispositivos semicondutores para comutação e não possuem partes móveis.
| Relés Eletromecânicos | Relés semicondutores de estado sólido |
| Eles usam campos magnéticos, bobinas, molas e contatos mecânicos para realizar a comutação. | Eles não usam partes móveis; em vez disso, usam propriedades ópticas e elétricas dos semicondutores de estado sólido. |
| Devido às partes móveis, sofrem danos nos componentes. | Não sofrem desgaste dos componentes. |
| Eles têm um ciclo de vida de contato limitado e ocupam uma grande sala. Além disso, eles têm velocidade de comutação lenta. | Não existem limitações de maior espaço e velocidade lenta. |
| Uma tensão com entrada pequena pode ser usada para controlar uma tensão de saída grande. | Uma tensão com entrada pequena pode ser usada para controlar uma tensão de saída grande. |
| Eles são econômicos. | Eles são caros. |
| Eles podem comutar pequenas cargas de tensão e sinais de alta frequência, como sinais de áudio e vídeo. | Eles não podem comutar sinais de cargas de alta frequência e pequenas tensões, como sinais de vídeo e áudio. |
| Eles têm aplicações mais comuns em automóveis e aparelhos eletrônicos domésticos, etc. | Eles têm aplicações mais comuns na comutação de cargas CA, como dimerização de luz, controle de velocidade do motor, etc. |
Conclusão
Um relé elétrico é um interruptor que liga e desliga o circuito elétrico por meio de um sinal elétrico externo. Eles podem controlar uma alta corrente elétrica através de um sinal de baixa potência, também classificados como transdutores, devido à sua capacidade de transformar uma quantidade física em outra. Os relés eletromecânicos usam campos magnéticos, bobinas, molas e contatos mecânicos para realizar a comutação. Devido às partes móveis, sofrem danos nos componentes.
Eles têm um ciclo de vida de contato limitado e ocupam muito espaço, além de terem velocidade de comutação lenta, enquanto os relés semicondutores de estado sólido não usam peças móveis, em vez disso, usam propriedades elétricas e ópticas de semicondutores de estado sólido. Eles não sofrem desgaste dos componentes, mas são caros.