4.5-Relee-electromecanice.pdf

www.circuiteelectrice.ro Electronic digital Relee electromecanice

52

5 Relee electromecanice

5.1 Construcia releelor

Un releu electromecanic este compus dintr-o bobin i un element magnetic mobil, ce poart numele de

armtur.

La trecerea curentului prin bobin, aceasta produce un cmp magnetic ce atrage armtura. Armtura

acioneaz la rndul su contactele unui comutator

5.1.1 Electromagnetul

Fig. 5-1 o bobin produce un cmp magnetic la trecerea curentului prin aceasta

La trecerea curentului electric printr-un conductor, va lua natere un cmp magnetic n jurul acestuia. n

cazul n care conductorul este construit sub forma unei bobine, cmpul magnetic produs se va orienta n lungimea

bobinei. Cu ct intensitatea curentului este mai mare, cu att puterea cmpului magnetic este mai mare, toi ceilali

factori rmnnd neschimbai.

Bobinele reacioneaz la variaia curentului prin ele datorit energiei stocate sub forma acestui cmp

magnetic. La construirea unui transformator din dou bobine nfurate n jurul unui miez magnetic comun,

utilizm de fapt acest cmp magnetic pentru a transfera energie electric de la o nfurare la alta. Totui, exist i

alte metode mai simple i mai directe de utilizare a cmpurilor electromagnetice.

Cmpul magnetic produs de o bobin poate fi folosit pentru exercitarea unei fore mecanice asupra oricrui

obiect magnetic. n acelai fel folosim i magnei permaneni pentru atragerea obiectelor magnetice. Diferena

const n faptul c acest electromagnet (format din bobin) poate fi pornit i oprit prin nchiderea i deschiderea

circuitului bobinei.

http://www.circuiteelectrice.ro/http://www.circuiteelectrice.ro/curent-continuu/electromagnetism/electromagnetismhttp://www.circuiteelectrice.ro/curent-alternativ/transformatorul/inductanta-mutuala-si-modul-de-functionare


53

5.1.2 Deplasarea armturii sub influena electromagnetului

Dac plasm un obiect magnetic (un obiect metalic, de exemplu) n apropierea unei astfel de bobine, acest

obiect se va deplasa atunci cnd prin bobin trece un curent electric. Obiectul magnetic deplasabil poart numele de

armtur, iar majoritatea lor pot fi deplasate fie prin intermediul curentului continuu, fie cu ajutorul curentului

alternativ. Polaritatea cmpului magnetic este irelevant din punct de vedere al atraciei armturii. Aceste

dispozitive pot fi folosite pentru deschiderea pe cale electric a ncuietorilor, deschiderea sau nchiderea valvelor,

deplasarea braelor mecanice, etc. Totui, n situaia n care aceste dispozitive sunt utilizate pentru acionarea unui

comutator, ele sunt cunoscute sub denumirea de relee electromecanice.

5.1.3 Utilizarea releelor electromecanice

Fig. 5-2 releu electromecanic ntr-un circuit electric

Releele sunt foarte practice pentru controlul unei cantiti mari de curent sau tensiune prin intermediul unui

semnal electric de putere mic. Bobina releului ce produce cmpul magnetic poate s consume o putere mai mic

de 1 watt, de exemplu, pe cnd contactele acionate de acest cmp magnetic pot susine o putere de sute de ori mai

mare. Funcional, un releu electromecanic se comport precum un amplificator cu dou stri: pornit i oprit.

La fel ca n cazul tranzistorilor, abilitatea releelor de a controla un semnal electric prin intermediul unui alt

semnal electric este utilizat pentru realizarea funciilor logice. Pentru moment ns, vom explora abilitatea de

amplificare a releelor.

n figura de mai sus, bobina releului este energizat prin intermediul unei surse de tensiune de 12 V (c.c.).

n schimb, comutatorul monopolar cu o singur direcie este conectat ntr-un circuit electric alimentat de la o surs

de tensiune de 480 V (c.a.). n acest caz, curentul necesar energizrii bobinei este de sute de ori mai mic dect

curentul nominal al contactului comutatorului.

Un singur dispozitiv bobin/armtur poate fi folosit pentru acionarea mai multor seturi de contacte.

Aceste contacte pot fi normal-deschise, normal-nchise, sau ntr-o combinaie a celor dou. Asemeni

http://www.circuiteelectrice.ro/


54

comutatoarelor, poziia normal a releelor reprezint acea stare a contactelor atunci cnd bobina nu este

energizat, sau mai bine spus, atunci cnd releul este nc n cutie.

Pe lng abilitatea de control a unui curent mare prin intermediul unui curent mic, releele ofer i o izolaie

electric ntre circuitul bobinei i circuitul contactelor. Acest lucru nseamn c cele dou elemente sunt izolate din

punct de vedere electric una de cealalt. Unul din circuite poate fi de c.c, iar cellalt de c.a., precum n exemplul

anterior, sau chiar i la tensiuni diferite.

5.2 Relee temporizate

Releele temporizate introduc o anumit ntrziere de la momentul energizrii/de-energizrii bobinei i pn

la nchiderea/deschiderea contactelor.

5.2.1 Definiia releelor temporizate

Unele relee sunt prevzute cu un fel de amortizor. Acest mecanism, ataat arturii releului previne

deplasarea imediat i complet a armturii atunci cnd bobina este energizat sau de-energizat. Datorit acestui

lucru, releul are proprietatea unei acionri temporizate (ntrziate n timp). Astfel de relee temporizate pot fi

construite pentru temporizarea deplasrii armturii n momentul energizrii bobinei, n momentul de-energizrii

bobinei, sau pentru ambele situaii.

Releele temporizate au ca i specificaie nu doar poziia normal-nchis sau normal-deschis a contactelor,

ci i modul n care acioneaz temporizarea (la nchiderea sau la deschiderea contactelor). Mai jos este o descriere a

celor patru tipuri de relee temporizate.

5.2.2 Releu temporizat la nchidere normal-deschis

Acest tip de contact este normal-deschis atunci cnd bobina nu este energizat. Contactul se nchide doar

dup aplicarea unui curent electric prin bobina releului, i doar dup o anumit perioad de timp de la aplicarea

acestuia. Cu alte cuvinte, direcia deplasrii contactului este identic cu cea a unui contact normal-deschis, dar

exist o ntrziere (temporizare) la nchiderea contactului. Datorit faptului c temporizarea are loc n direcia

energizrii bobinei, acest tip de contact mai poart numele de contact normal-deschis cu acionare ntrziat.



55

Fig. 5-3 releu temporizat la nchidere normal deschis

Releul din figura alturat este un releu temporizat la nchidere, normal-deschis. Acesta se nchide dup

cinci secunde de la energizarea bobinei. Deschiderea se realizeaz imediat dup de-energizarea bobinei.

Fig. 5-4 diagrama timp de funcionare a contactelor unui releu temporizat la nchidere, normal deschis

Alturat este o diagram de timp ce prezint modul de funcionare a contactelor acestui tip de releu

temporizat.

5.2.3 Releu temporizat la deschidere, normal-deschis

Asemenea releului precedent, i acest dispozitiv este normal-deschis atunci cnd bobina este de-energizat.

La aplicarea unui curent pe bobin, contactele releului se nchid. Fa de cazul precedent ns, temporizarea

(ntrzierea) are loc dup de-energizarea bobinei i nu dup energizarea ei. Datorit faptului c temporizarea are loc

dup de-energizarea bobinei, acest tip de contact mai poart numele de contact normal-deschis cu ntrziere la

revenire.

Fig. 5-5 releu temporizat la deschidere normal deschis

Releul temporizat la deschidere, normal-deschis, din figura alturat se nchide imediat dup energizarea

bobinei. Deschiderea contactelor are loc ns la cinci secunde dup de-energizarea bobinei. S vedem i diagrama

de timp:



56

Fig. 5-6 diagrama timp de funcionare a contactelor unui releu temporizat la deschidere, normal deschis

5.2.4 Releu temporizat la deschidere, normal-nchis

Fig. 5-7 releu temporizat la deschidere normal nchis

Acest tip de contact este normal nchis atunci cnd bobina nu este energizat. Contactul se deschide la

aplicarea unui curent prin bobin, dar doar dup o anumit perioad de timp. Cu alte cuvinte, direcia de deplasare a

contactului este identic cu a unui contact normal-nchis, doar c exist o temporizare n direcia deschiderii

acestuia. Datorit faptului c temporizarea are loc n direcia energizrii bobinei, acest contact mai poart numele

de contact normal-nchis cu acionare ntrziat.

Fig. 5-8 diagrama timp de funcionare a contactelor unui releu temporizat la deschidere, normal-nchis

5.2.5 Releu temporizat la nchidere, normal-nchis



57

Fig. 5-9 releu temporizat la nchidere normal nchis

Asemenea releului temporizat la deschidere normal-nchis, acest tip de contact este normal-nchis atunci

cnd bobina nu este energizat. Deschiderea se realizeaz prin aplicarea unui curent prin bobina releului. Totui, la

de-energizarea bobinei, contactele se nchid cu o anumit ntrziere de timp. Acest tip de contact mai poart numele

de contact normal-nchis cu ntrziere la revenire.

Fig. 5-10 diagrama timp de funcionare a contactelor unui releu temporizat la nchidere, normal nchis

5.2.6 Alte tipuri de relee temporizate

Releele temporizate mecanice, mai vechi, utilizau amortizoare mecanice sau dispozitive cu

pistoane/cilindrii umplute cu fluid pentru ntrzierea deplasrii armturilor. Modelele mai noi utilizeaz circuite

electronice cu reele rezistor-condensator pentru generarea ntrzierii. Energizarea (instantanee) a releului

electromecanic se realizeaz cu ajutorul semnalului de ieire al circuitului electronic. Aceste relee electronice sunt

mai adaptabile dect variantele mecanice, i mult mai durabile. Multe modele sunt capabile de efectuarea unor

operaii de temporizare avansate:

Fig. 5-11 releu temporizat normal-deschis cu o singur nchidere



58

Releu temporizat normal-deschis cu o singur nchidere. Aceste relee se nchid o singur dat, un anumit

interval de timp i apoi se re-deschid, la o tranziie a intrrii de la starea de-energizat la starea energizat.

Fig. 5-12 releu temporizat normal-deschis cu deschideri/nchideri repetate

Releu temporizat normal-deschis cu deschideri/nchideri repetate. Acest releu se nchide i se deschide

pentru un anumit interval de timp atta timp ct bobina este energizat.

Fig. 5-13 releu temporizat de supraveghere

Releu temporizat de supraveghere. Acest releu i schimb starea n cazul n care semnalul de intrare nu

variaz continuu de la starea energizat la starea de-energizat.

Aceast ultim metod de temporizare este util pentru monitorizarea sistemelor bazate pe calculatoare.

Dac se folosete un calculator pentru controlul unui proces critic, este recomandat de obicei instalarea unui sistem

automat de alarmare n cazul n care calculatorul se blocheaz din diferite motive. O metod relativ simpl de

instalare a unui astfel de sistem const n energizarea i de-energizarea unei bobine prin intermediul unui semnal

trimis de calculator. Dac sistemul se blocheaz, semnalul de intrare pe releu nu se va mai modifica (se va bloca la

ultima stare). La puin timp dup aceasta, contactul releului se va nchide semnaliznd o problem.

5.3 Relee semiconductoare

Releele semiconductoare sunt realizate cu tiristori, triace i tranzistori n loc de contacte mecanice



59

5.3.1 Limitrile releelor electromecanice

Pe ct de utile sunt, releele electromecanice au totui multe inconveniente. Acestea sunt relativ scumpe, au

o durat de via a contactelor limitat, ocup mult loc, iar timpii de comutaie sunt mari n comparaie cu

dispozitivele semiconductoare moderne. Aceste limitri se aplic n special releelor de putere. Pentru a ntmpina

aceste neajunsuri, muli productori ofer relee semiconductoare ce folosesc tiristori, triace sau tranzistori n loc de

contactele mecanice.

5.3.2 Structura releelor semiconductoare

Fig. 5-14 releu semiconductor

Aceste dispozitive de ieire (tiristori, triace, tranzistori) sunt cuplate optic la o surs de lumin (LED) n

interiorul releului. Releul este pornit prin energizarea acestui LED, de obicei prin intermediul unei surse de tensiune

de c.c. sczute. Aceast izolare optic ntre intrare i ieire se ridic la nivelul celor mai bune relee electromecanice

posibile.

Fiind dispozitive semiconductoare, nu exist pri mobile care s se deterioreze la uzur. Timpii de

comutaie sunt mult mai mici dect viteza maxim posibil de deplasare a armturilor n cazul releelor mecanice.

Nu exist pericolul apariiei arcelor electrice ntre contacte i nici probleme corozive. Totui, aceste dispozitive

semiconductoare sunt mai scumpe, mai ales pentru cureni nali.

5.3.3 Avantaje i dezavantaje

Un avantaj important al releelor cu tiristoare. este tendina natural de deschidere a contactelor, ntr-un

circuit de c.a., doar la trecerea curentului prin zero. Histereza natural a tiristoarelor menine continuitatea

circuitului chiar i dup de-energizarea LED-ului, pn n momentul n care c.a. scade sub un anumit prag (curentul

de meninere). Practic, acest lucru nseamn c circuitul nu se va ntrerupe n mijlocul unei semi-perioade (atunci

cnd valoarea curentului este maxim, de exemplu). O asemenea ntrerupere ntr-un circuit cu o inductan mare, va

produce n mod normal o cretere mare i de scurt durat tensiunii. Acest lucru se datoreaz cderii brute a

http://www.circuiteelectrice.ro/http://www.circuiteelectrice.ro/electronica-analogica/dispozitive-multijonctiune/tiristorulhttp://www.circuiteelectrice.ro/electronica-analogica/dispozitive-multijonctiune/triaculhttp://www.circuiteelectrice.ro/electronica-analogica/tranzistorul/introducerehttp://www.circuiteelectrice.ro/electronica-analogica/dispozitive-multijonctiune/histerezahttp://www.circuiteelectrice.ro/curent-alternativ/bazele-teoriei/forme-de-undahttp://www.circuiteelectrice.ro/curent-continuu/bobina/campul-magnetic-si-inductanta/#inductanta


60

cmpului magnetic din jurul inductanei. Acest lucru nu are loc ns n cazul unul releu semiconductor echipat cu

tiristori.

Un dezavantaj al releelor semiconductoare este tendina de scurt-circuitare n caz de defect. Releele

electromecanice tind s se deschid la defect. Dintre cele dou stri, deschiderea la defect este considerat mai

sigur fa de scurt-circuitarea la defect. Din acest motiv, n anumite aplicaii, releele electromecanice sunt nc

folosite n dauna celor semiconductoare.


4.5-Relee-electromecanice.pdf

Documents

Transcript of 4.5-Relee-electromecanice.pdf