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A Evolução Dos Relés (ART564)

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evolução dos relés de proteção
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  03/03/2017 A evolução dos relés (ART564)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/49-curiosidades/4123-art564.html 1/5 PrincipalInstituto Newton C. 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No caso do relé, isso não ocorreu. Os relésapenas mudaram de tecnologia, passando da versão eletr omecânica para a de estado sólido, mas sua funçãobásica permanece a mesma até hoje. Veja neste artigo como o relé evoluiu e como seus tipos tomaram formasdiferentes, segundo as aplicações.Para muitos o relé é considerado um componente superado.Não é ver dade. A função básica de se controlar um cir cuito a partir de um sinal, através de uma chave controlada por tensão ou corrente, ainda é necessária numa infinidade de aplicações. É claro que o relé na sua forma tradicional pode em muitos casos ser substituído por versões de estado sólido, mas isso não é uma regra.O importante é lembrar que, apesar de tudo, o relé ainda é um componente indispensável.ÉT é por esse motivo que, preocupando-se com isso, os fabricantes desses componentes vêm se aperfeiçoando,criando componentes cada vez mais eficientes, quer sejam eles eletr omecânicos, quer sejam eles de estado sólido.  Os tipos Hoje em dia podemos contar basicamente com dois tipos de relés.O primeiro é relé eletromecânico tradicional, formado por uma bobina onde é aplicado o sinal de controle, e umconjunto de contactos que controla o circuito externo, conforme mostra a figura 1.  Relé eletromecânico.  Esse tipo de relé, tem a vantagem de poder isolar completamente o circuito de controle do circuito controlado e alémdisso pode controlar correntes nos dois sentidos ou ainda realizar funções complexas de comutação. A desvantagem está na velocidade de operação (lenta), ruídos e arcos produzidos ao se acionar os contactos econfiabilidade, pois trata-se de um sistema eletromecânico.É claro que muitos relés eletromecânicos que ainda são usados hoje, possuem projetos elaborados que melhorammuito seu desempenho em relação aos tipos antigos.O uso de imãs em conjunto com a bobina de modo a polarizar o circuito magnético, aumentando a sensibilidade e avelocidade de respostas são exemplos de recursos que encontramos em relés eletromecânicos modernos.O segundo tipo de relé é o PhotoMOS, formado basicamente por um LED emissor de infravermelho e um sistemafoto-sensor que controla um ou mais transistores de efeito de campo de potência (Power MOS), conforme mostra afigura 2.  SIGA-NOS Instituto NCB nas redessociais  Twitter  Facebook Linkedin YouTube CURSOS PRESENCIAIS HOME EXPERT:Certificação paraintegradores desistemas residenciaisProjetando Sistemas deÁudio e VídeoresidenciaisMicrocontroladores PIC -Guarulhos PARCERIAS O Site do Hardware Livre - OSHW  Select Language -  Buscar... OK  03/03/2017 A evolução dos relés (ART564)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/49-curiosidades/4123-art564.html 2/5 Como usar este quadro de busca Power MOS   A principal vantagem deste tipo de relé é que ele não possui partes móveis e, portanto, é silencioso e muito maisconfiável. A desvantagem é que os dispositivos semicondutores usados no controle nem sempre apresentam uma resistênciasuficientemente baixa para o sinal como seria desejado.O que o leitor deve lembrar entretanto, é que existem aplicações em que relés eletromecânicos ainda são maisvantajosos que os relés de estado sólido mais modernos.De qualquer maneira, ao analisar esses componentes, podemos colocá-los numa ordem tal em que percebemos aevolução que vem ocorrendo ao longo do tempo. Antes de passarmos a uma análise da evolução dos relés será interessante colocarmos numa tabela ascaracterísticas comparadas dos dois tipos: VantagensRelés de Estado Sólido Relés Eletromecânicos Confiabilidade na comutação Tensão de ruptura elevadaVida útil longa Resistência a surtos e ruídosFreqüência de comutação elevada Pode controlar qualquer intensidade de correnteMuito sensível - aciona com baixas correntes Pode operar com correntes contínuas e alternadasOperação silenciosa Isolamento total da cargaNão apresenta arcos na comutação Não existem correntes de fugaResistência a quedas e impactos Não é sensível a EMI  DesvantagensRelés de Estado Sólido Relés Eletromecânicos Possuem corrente de fuga elevada São pesados, caros e volumososSensíveis a surtos e transientes Precisam de muita potência para o acionamentoSua resistência de condução é elevada Contactos sujeitos a repiquesCapacidade de controle da carga limitada Operação ruidosa- Produzem arcos principalmente na comutação de cargas indutivas  Relés de Estado Sólido com Triacs e MOSFETs Os relés comuns podem ser usados para comutar diversos tipos de cargas, que vão de cargas de corrente contínuae sinais a cargas de potência ligadas à rede de energia.Para os relés comuns não existe muita diferença quanto ao tipo de carga, havendo apenas algumas precauçõescom a geometria dos contactos.No entanto, no caso dos relés de estado sólido, o tipo de carga a ser controlada divide-os em duas categorias. Assim, temos os relés PhotoMOS que têm a estrutura mostrada na figura 3 e que se baseiam em transistores deefeito de campo.  PhotoMOS  Por outro lado, os relés baseados em TRIACs são indicados especialmente para o controle de cargas de correntealternada, tendo a estrutura mostrada na figura 4.   03/03/2017 A evolução dos relés (ART564)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/49-curiosidades/4123-art564.html 3/5 Relés baseados em TRIACs  Para o PhotoMOS, o princípio de funcionamento é bastante simples de entender.Na parte superior existe um LED emissor que deve ser excitado pelo circuito de controle. Quando isso ocorre eleemite radiação infravermelha que é captada por um conjunto de células fotoelétricas colocadas logo abaixo,conforme mostra a figura 5.  Princípio de funcionamento do PhotoMOS   A distância de separação entre o emissor e o receptor de infravermelho é tipicamente de 0,4 mm o que garante umisolamento típico bastante alto, da ordem de milhares de volts, dependendo apenas do gás presente no interior dodispositivo.O conjunto de fotocélulas excita então o dispositivo de potência usado no controle externo, normalmente transistoresde efeito de campo MOS.Um único transistor pode apenas comutar correntes contínuas, já que ele pode conduzir apenas num sentido.No entanto, é possível comutar correntes alternadas com o uso de dois transistores ligados conforme mostra a figura6.  Comutando correntes alternadas.  Para as duas configurações é comum o uso de transistores DMOS com resistência entre o dreno e a fonte no estadode condução muito baixa. A resistência dentre o dreno e a fonte no estado de condução ou Rds(on) é a característica mais importante destetipo de relé, correspondendo à resistência de contacto dos relés eletromecânicos.Essa resistência não só indica a queda de tensão que ocorre quando o relé fecha seus contactos, como também asua dissipação.Multiplicando a Rds(on) pelo quadrado da corrente conduzida, temos a potência que o dispositivo vai dissipar quando acionado. Para as cargas de alta potência, essa grandeza é fundamental no projeto.Para os relés de estado sólido baseados em TRIACs o princípio de funcionamento é semelhante.Um LED é o emissor, mas na recepção existe um foto-diac ou foto-triac de pequena potência, conforme mostra afigura 7.  Foto-DIAC ou TRIAC como receptor.  Esse foto-disparador tem correntes típicas na faixa de 5 a 20 mA, o que é suficiente para disparar um triac de maior potência, num controle ligado à rede de energia, conforme mostra a figura 8.  Um disparando um TRIAC.    03/03/2017 A evolução dos relés (ART564)http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/49-curiosidades/4123-art564.html 4/5  A terminologia usada para diferenciar esses dois tipos de relés é importante.Os relés de estado sólido (Solid State Relays) ou SSR são os que fazem uso de Triacs enquanto que os PhotoMOSou PMOS são os que transistores de efeito de campo de potência. As tabelas abaixo faz uma comparação entre vantagens e desvantagens dos dois tipos: VantagensPhotoMOS ou PMOSSolid State Relays ou SSR Pode trabalhar com sinais analógicos de baixaintensidadeSão melhores nos controles de cargas ligadas à rede deenergiaPossuem baixas correntes de fugas Podem controlar TRIACs de alta potênciaOperam tanto com cargas AC como DC Possuem uma velocidade de comutação muito altaPodem ter contactos NA e NF  DesvantagensPhotoMOS ou PMOSSolid State Relays ou SSR Pequena capacidade de potência Corrente de fuga elevadaSensível a transientes Precisa de circuito de proteçãoResistência de contacto elevada (Rds(on)) Precisa de dissipador em alguns casos Hoje o projetista pode contar com uma enorme gama de tipos de relés de estado sólido PhotoMOS.Essa variedade dificulta em alguns casos a seleção do tipo ideal para uma aplicação.No gráfico da figura 9 mostramos as diversas famílias de relés com as tensões de trabalho e as correntes que osprincipais tipos pode controlar.  Diversas famílias de relés e suas tensões de trabalho.  Nesse gráfico observamos que as correntes podem ser tão baixas como 50 mA para tipos de RF ou tão altas como 6 A para tipos de potência. As tensões de trabalho igualmente ocupam uma ampla faixa de valores indo dos 40 V aos 1 500 V.Os fabricantes de relés de estado sólido possuem informações mais completas sobre seus relés, na forma deDatasheets e até mesmo Selection Guides.Em especial recomendamos que o leitor visite o site da Metaltex (www.metaltex.com.br) que distribui relésPhotoMOS da Aromat (www.aromat.com). A Metaltex também é um dos mais tradicionais fabricantes de relés eletromecânicos de nosso pais, com uma amplalinha de tipos cujas características podem ser acessadas em seu site.  Conclusão Relés, tanto eletromecânicos como de estado sólido são componentes importantes de muitos projetos.Existem aplicações em que os tipos tradicionais eletromecânicos podem ser substituídos pelos relés de estadosólido ou PhotoMOS.No entanto, o projetista deve estar atento para as vantagens e desvantagens de cada um, levando em conta que aevolução dos relés semicondutores tende a criar tipos que cada vez mais sejam indicados para aplicaçõesespecíficas.Pode-se usar um relé de estado sólido ou PhotoMOS para um projeto, mas o projetista deve saber escolher o tipoideal para essa aplicação.

Alg Rodes Rls

Aug 1, 2017
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