relés auxiliares

RELÉS
AUXILIARES
Por Ing. Alberto Luis Farina
1. Introducción
2. Clasificación
El término relé proviene de: relevador cuyo origen fue el telégrafo, en el idioma inglés el término es relay.
Con respecto al vocablo relé, se lo utiliza para nombrar elementos o dispositivos que cumplen distintas funciones tales
como protección (sobre-corrientes, sub-tensión, etc.), regulación de algún parámetro (temperatura, tiempo, etc.) e interconexión en los circuitos de comando y control. A estos últimos
se los denomina relés auxiliares o contactores auxiliares, en
el desarrollo de la nota se utilizará la primera de estas denominaciones, o sea que la denominación de relé auxiliar estará
destinada a identificar los dispositivos que se utilizan en los
circuitos de comando y control.
La denominación de contactores auxiliares proviene que
funcionalmente los relés auxiliares se asemejan a los contactores pero controlan corrientes menores y poseen un número mayor de contactos, y que tienen una bobina que al ser
excitada por una tensión produce un movimiento mecánico
que hace abrir o cerrar contactos los cuales están insertos en
un circuito electrico determinado. Siendo esto último el caso
de los relés electromecánicos, así como el de los de estado
sólido.
Una clasificación básica puede ser si se trata de un dispositivo electromecánico o si es de estado sólido, naturalmente se
puede recurrir a otro tipo de clasificación (por tensión, número
de contactos, etc.) pero a los fines de un mejor tratamiento
esta parece ser la más conveniente.
Comenzaremos el desarrollo de este tema con el primero
de ellos, por ser los más conocidos y aplicados al momento.
3. Características constructivas básicas
Para poder analizar las características constructivas se hace
necesario conocer el principio físico de funcionamiento y la
composición básica de un relé auxiliar.
Este último consta de una bobina que acciona una armadura
a la cual están fijados los contactos en números variable que
es predeterminado, todo ello montado sobre una base por la
cuál y mediante espigas adecuadas se conecta a una base o
a una plaqueta con un circuito impreso.
El principio del funcionamiento electromagnético se puede
apreciar en la Figura Nº 1.
2. Utilización
La utilización de estos elementos está ligada a los circuitos
de automatización y constituyen un elemento clave de estos,
aún cuando se emplean PLC, en consecuencia la selección
del tipo y modelo debe ser motivo de una análisis cuidadoso
para lo cual se hace imprescindible el conocimiento funcional
de los mismos y de los parámetros involucrados en su accionar, tanto del circuito en el cual están insertos como de los
mismos relés auxiliares.
Dada el amplio espectro de aplicaciones es que los relés
auxiliares, se fabrican con una gran variedad de características constructivas y funcionales entre las cuales se pueden
nombrar: tensiones de bobinas, número y tipos de contactos,
corrientes nominales de los contactos, velocidad de operación, etc. que luego veremos. O sea que estos elementos
o dispositivos tienen ciertos parámetros característicos los
cuales son de mucha importancia porque están ligados a la
operación del conjunto al cual pertenecen y por ende al de la
automatización completa.
Con referencia al empleo de los relés auxiliares utilizados en
los circuitos controlados por PLC, los mismos forman parte
de las denominadas interfaces. Las mismas también pueden
ser del tipo opto-acopladas y son dispositivos que aseguran
la separación galvánica de los circuitos. Ello significa que separan los circuitos de mayores tensiones o corrientes de los
que puede operar los propios del PLC.
Las ofertas comerciales son muy amplias y provienen de diversos orígenes y de alguna manera ello trae aparejado una
variedad de nombres y designaciónes para las distintas características.
A continuación se trataran los relés auxiliares electromecánicos mas empleados y se darán los nombres mas corrientes
para la identificación de los principales parámetros o características.
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AVANCE ELECTRICO
Figura Nº 1.
Principio electromagnético
En cambio en la Figura Nº 2 se muestra esquemáticamente
la forma constructiva de un relé auxiliar con un solo contacto
del tipo normalmente abierto.
Figura Nº 2.
Esquema de un
relé auxiliar
Es oportuno señalar que los relés auxiliares cuentan con
contactos que pueden ser: normalmente abierto, normalmente cerrado, inversores y de otros tipos que luego mencionaremos.
Figura Nº 5.
Numeración de
los bornes
4. Simbología
La forma de representar los diversos circuitos eléctricos es
mediante un símbolo que exprese la forma funcional de los
distintos elementos que se utilicen. Es por ello que las distintas normas cuentan con una de estas formas de representación. En nuestro país se utilizan fundamentalmente las que
corresponden a las de orden internacional como son la IEC,
aunque también posible ver otras de origen norteamericano
con las ANSI/ISO. En el desarrollo siguiente utilizaremos las
primeras que a su vez son reconocidas por IRAM.
En la Figura Nº 3 vemos los relacionados con los contactos
de los relés auxiliares y en la Fig. Nº 4 el correspondiente a
la bobina.
Figura Nº 3.
Símbolos de los
contactos
Figura Nº 4.
Símbolo de
bobina
A los fines de una identificación más precisa de cada uno de
los contactos o bornes de la bobina los mismos están numerados en forma estándar.
5. Numeración de los terminales
5.1. Norma Europea EN 50.005.
Recomienda la siguiente numeración para la identificación
de los terminales (Figura Nº 5):
- .1 para terminales de contacto comunes (ej. 11, 21, 31,....)
- .2 para contactos NC (ej. 12, 22, 32,..)
- .4 para contactos NA (ej. 14, 24, 34....)
- A1 y A2 para los bornes terminales de la bobina
- B1, B2, B3 etc. para señales de entrada
5.2. Normas ISO/IEC 67
Estas recomiendan:
- Numeración progresiva de terminales (1, 2, 3,......, 13, 14....)
- Las letras A y B para los bornes terminales de la bobina.
6. Parámetros
6.1. Resistencia de contacto
Es la resistencia eléctrica que ofrecen los contactos al paso
de la corriente eléctrica del circuito en el cual está inserto el
relé auxiliar. Dado que en los circuitos de control las tensiones
y corrientes son de bajo valor en general, la incorporación de
más resistencia puede ser perjudicial para el funcionamiento.
Es por ello que es necesario que el valor de la resistencia de
contacto sea lo mas baja posible, lo cual hace que se empleen distintos materiales puros y en aleaciones. Es así como
se puede encontrar plata-níquel y otros más. En algunos casos a los contactos se le da un baño de oro tratando de disminuir la resistencia de contacto.
Se puede decir que un valor aceptable puede ser 50 miliohm.
6.2. Distancia entre contactos
La longitud y duración del arco eléctrico que se produce
cuando se abre un circuito dependerá de la distancia y la velocidad que recorren los contactos en esa ocasión. Una distancia entre los contactos estándar para circuito de corriente
alterna es del orden de los 0,5 mm.
En corriente continua el arco se extingue solo cuando la distancia entre los contactos es la adecuada en función de la
tensión y corriente del circuito ya que no pasa por cero como
en corriente alterna.
6.3. Intensidad máxima
Los distintos modelos ofrecidos tienen una intensidad de
corriente eléctrica máxima que es la que puede conducir en
forma permanente (Ith).
6.4. Intensidad de sobrecarga
A los fines de poder conducir el régimen transitorio de conexión del circuito controlado, durante un muy breve lapso de
tiempo, por ejemplo 20 ms, la corriente puede llegar a ser un
múltiplo de la intensidad máxima nominal.
6.5. Tensión máxima
Es la que se puede establecer entre los contactos entre sí
y con respecto a la bobina, este es un valor normalizado y
naturalmente depende de los materiales utilizados y de otros
factores entre los que se encuentra los relacionados con la
polución del medio. También se la denomina como rigidez
dieléctrica.
AVANCE ELECTRICO
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RELÉS AUXILIARES
Figura Nº 6.
Relé auxiliar
típico 1
6.6. Tensión de la bobina
Es la tensión nominal que se le aplica a la bobina para el
accionamiento del relé auxiliar en sí y dado que la cual puede
variar se deberá tener en cuenta la siguiente. Puede ser de
alterna o continua.
6.7. Potencia de la bobina
Es la potencia que consume la bobina y se puede expresar
en volt-ampere o en watt según se trate de corriente alterna
o continua.
6.8. Tensión mínima de operación
Que es el valor mínimo que hay que aplicarle a la bobina
para que los contactos normalmente abiertos (NA) se cierren
y relé opere correctamente.
6.9. Tensión máxima de reposición
Es la tensión a la cual el relé se desactiva y los contactos de
reposo (NC) se cierran correctamente.
6.10. Tensión máxima
Como todo elemento eléctrico la bobina tienen también una
tensión máxima para operar, en general oscila entre un 10 y
un 15 %.
6.11. Tiempo de operación
Parámetro fundamental en los circuitos eléctricos y que hacen a la calidad operativa del relé auxiliar.
6.12. Temperatura ambiente
Influye directamente sobre la resistencia de la bobina y su
capacidad de disipación térmica. Los parámetros involucrados que dependen de la temperatura se muestran en forma
de curvas.
6.13. Vida útil mecánica
Este parámetro define un número de maniobras durante la
cual operará en forma normal se expresa en millones. Suelen
darse en forma de curvas en función del tipo de carga.
6.14. Grado de protección mecánica
Define la forma constructiva del cerramiento o carcasa del
relé auxiliar de acuerdo a la norma IRAM o IEC (IPXY).
7. Montaje
Existen versiones en las cuales el relé auxiliar puede ser fijado mediante tornillos a la placa de montaje del tablero, solda-
Figura Nº 7.
Relé auxiliar
típico 2
do a la plaqueta de un circuito impreso o bien conectado a un
zócalo especialmente fabricado para cada tipo, de los cuales
nos ocuparemos mas adelante.
8. Accesorios
Son distintos tipos elementos que se asocian al mecanismo
básico antes descripto para mejorar o brindar otras posibilidades funcionales.
8.1. Luz indicadora de conectado. Es una lámpara del tipo
led que se enciende cuando la bobina del relé auxiliar está
energizada. La misma está situada en la parte superior de
la carcasa de modo que es fácilmente visible cuando el relé
auxiliar se halla montado en un tablero.
8.2. Pulsador con retención. El mismo permite fijar a los
contactos en una determinada posición, (abiertos o cerrados)
con lo cual se pueden hacer verificaciones en el circuito, tales
como las que se hacen cuando se está haciendo una puesta
en marcha o bien durante el mantenimiento.
8.3. Supresor de arco. Elemento destinado a los relés auxiliares dotados con bobina que operan con tensión alterna.
8.4. Placa para identificación. Elemento sumamente importante para la identificación de cada uno de los relés auxiliares
que integran un sistema de control. La misma se realiza de
acuerdo a la denominación dada en los respectivos planos
que contienen los circuitos.
8.5. Otros. De acuerdo a las aplicaciones mas complejas y
al fabricante existen otros accesorios que no serán descriptos
aquí ya se trata el tema en forma general.
9. NORMAS
Tal como se enunciara mas arriba, la importancia de la fabricación y ensayo de estos elementos de los circuitos de control ha hecho que existan innumerables normas internacionales relacionadas con los mismos. Es así como se pueden
encontrar: IEC, DIN (Alemania), SEV (Suiza), CSA (Canadá),
UL (Estados Unidos) entre otras.
El tema continuará en la próxima nota.