Los relés eléctricos se pueden dividir en dos categorías, a saber, relés electromecánicos y relés de estado sólido.
Relés electromecánicos
Los relés electromecánicos son dispositivos que son de naturaleza electromagnética y convierten el flujo magnético, que se genera por la señal de CC o CA de baja potencia de entrada alrededor de los relés, en fuerza mecánica que se utiliza para operar los contactos eléctricos en los relés. Los relés electromecánicos más utilizados cuentan con un circuito; enrollado alrededor de un núcleo de hierro absorbente; que se conoce como circuito primario.
El núcleo de hierro tiene una parte fija llamada yugo y una armadura que es una parte móvil cargada por un resorte, que cierra el espacio de aire entre la armadura móvil y la bobina eléctrica fija, completando así el circuito del campo magnético. La armadura cierra los contactos que están unidos a ella y puede moverse libremente entre el campo magnético generado debido a su posición de pivote o de bisagra. Un resorte o resortes están conectados entre la armadura y el yugo para generar la carrera de retorno para restaurar las conexiones a su posición original cuando la bobina del relé está desenergizada o está en su estado apagado.
Construcción de relé electromecánico.
La figura anterior muestra el relé simple que tiene dos conjuntos de contactos eléctricamente conductores. Los relés pueden estar “normalmente abiertos” o “normalmente cerrados”. El par de contactos se caracteriza como contactos normalmente abiertos o abiertos, y un par se caracteriza como contactos normalmente cerrados o abiertos. En los contactos Normalmente Abiertos los contactos están abiertos cuando no hay energía de entrada, se cierran solo cuando hay corriente de campo, mientras que en los contactos Normalmente Cerrados los contactos están cerrados cuando no hay energía de entrada, se abren solo cuando hay una corriente de campo. Estos términos se utilizan de forma predeterminada para los circuitos desenergizados que se encuentran en su estado apagado.
Los contactos de los relés son piezas de metal eléctricamente conductoras; cuando entran en contacto entre sí, completan el circuito y conducen el flujo de corriente a través del circuito como si fueran interruptores. En estado abierto tienen una resistencia muy alta en mega ohmios y actúan como un circuito abierto, mientras que en estado cerrado actúan como un interruptor cerrado, e idealmente deberían tener una resistencia cero, pero siempre hay una cierta cantidad de resistencia de contacto. que se denomina 'resistencia ON'.
Los contactos y relés nuevos tienen una resistencia de encendido muy baja porque sus puntas están limpias y son nuevas, pero con el tiempo esta resistencia aumentará. Se observa un efecto de arco en los contactos que se conoce como daño en las puntas de los contactos si no están adecuadamente protegidos de altas cargas capacitivas e inductivas. Como la corriente fluirá a través de los contactos cuando estén conectados, el efecto de arco, si no se controla, seguirá aumentando, lo que hará que la resistencia sea grande, lo que eventualmente resultará en contactos rotos y no conductores incluso cuando estén en estado cerrado.
Para reducir los efectos de arco y la alta 'resistencia ON' en los conductos y mejorar su vida útil, las puntas de los conductos modernos están hechas o recubiertas con diferentes aleaciones de plata. Algunos de ellos incluyen Ag (plata fina), AgCu (plata cobre), AgCdO (plata óxido de cadmio), AgW (plata tungsteno), AgNi (plata níquel), aleaciones de platino, oro y plata y AgPd (plata paladio).
La larga vida útil de los contactos del relé se puede lograr mediante el uso de la técnica de filtrado, que se realiza agregando una red de condensadores de resistencia conocida como circuito amortiguador en paralelo con las puntas de los contactos del relé. Este circuito RC cortocircuitará el alto voltaje, lo que eventualmente suprimirá cualquier efecto de arco.
Clasificación de relés electromecánicos según tipos de contactos.
Como NO y NC describen cómo se conectan los contactos, también se pueden clasificar según sus acciones. Se pueden realizar uniendo uno o más contactos del interruptor, también denominados polos, que se pueden conectar además energizando las bobinas del relé, dando lugar a cuatro tipos de contactos diferentes, que se detallan como:
| Tipo | Descripción | Solicitud |
| Unipolar de un solo tiro (SPST) | Tiene un solo polo y una sola salida. Estará cerrado o completamente desconectado, no hay término medio. | Son perfectos para encender y apagar. |
| Unipolar de doble tiro (SPDT) | Tiene una única entrada y dos salidas disímiles. Puede controlar dos circuitos diferentes a través de una única entrada. | Se utilizan en circuitos de control e interruptores de salida de sistemas PLC. |
| Doble polo de un solo tiro (DPST) | Tiene dos entradas y dos salidas. Cada uno de sus terminales puede estar en posición de apagado (abierto) o en posición de encendido (cerrado). | Se utilizan como termostatos para controlar cargas de calefacción eléctrica. |
| Doble polo de doble tiro (DPDT) | Tiene dos entradas y cuatro salidas. Cada una de las entradas corresponde a dos salidas. Puede controlar dos circuitos diferentes a la vez. | Se utilizan en la selección de fuente de alimentación y control de iluminación, etc. |
Los relés de estado sólido
Los relés de estado sólido no tienen partes móviles, pero utilizan las características ópticas y eléctricas de los semiconductores de estado sólido para crear aislamiento y realizar funciones de conmutación. Al no tener partes móviles a diferencia de los relés electromecánicos, no hay desgaste de los componentes. También proporcionan un aislamiento completo entre los contactos de salida y entrada, teniendo una resistencia muy alta en estado abierto y muy baja en estado conductor. Son similares en funcionalidad a los relés electromecánicos, ya que también realizan operaciones de conmutación. Son compatibles con la mayoría de las familias lógicas de circuitos integrados sin utilizar amplificadores, controladores o circuitos buffer adicionales, debido a sus bajos requisitos de potencia de control de entrada. Sin embargo, requieren estar adecuadamente montados sobre disipadores de calor para evitar el sobrecalentamiento.
Relé de estado sólido
En el punto de cruce por cero de la forma de onda sinusoidal de CA, el relé de estado sólido de tipo CA se enciende y evita altas corrientes entrantes. Al conmutar cargas inductivas y capacitivas altas, el circuito RC Snubber se utiliza para eliminar el ruido y los picos transitorios de voltaje. Como el dispositivo de conmutación de salida es un relé semiconductor de estado sólido, la caída de voltaje en la salida es muy alta, lo que provoca la demanda de capa térmica para evitar el sobrecalentamiento y daños del circuito.
Módulos de interfaz de entrada/salida
Los módulos de interfaz de entrada/salida son un diseño especial de relés semiconductores de estado sólido para conectar microcontroladores, computadoras y PIC a interruptores y cargas del mundo real. Hay cuatro tipos básicos de módulos de E/S: salida de nivel lógico CMOS o voltaje de entrada CA/CC a TTL, entrada lógica CMOS a voltaje de salida CA o CC y TTL. Estos módulos contienen todos los circuitos obligatorios para proporcionar aislamiento y una interfaz completa dentro de un pequeño dispositivo. Son accesibles como módulos de estado sólido separados o integrados en dispositivos de 4, 8 o 16 canales.
Tabla comparativa entre relés semiconductores electromecánicos y de estado sólido
Los relés electromecánicos utilizan contactos mecánicos para conmutar y tienen partes móviles, mientras que los relés semiconductores de estado sólido utilizan dispositivos semiconductores para conmutar y no tienen partes móviles.
| Relés electromecánicos | Relés semiconductores de estado sólido |
| Utilizan campos magnéticos, bobinas, resortes y contactos mecánicos para realizar la conmutación. | No utilizan piezas móviles, sino propiedades ópticas y eléctricas de los semiconductores de estado sólido. |
| Debido a las piezas móviles, estos sufren daños en los componentes. | No sufren desgaste de componentes. |
| Tienen un ciclo de vida de contacto limitado y ocupan un gran espacio. Además, tienen una velocidad de conmutación lenta. | No existen tales limitaciones de mayor espacio y baja velocidad. |
| Se puede utilizar un voltaje con entrada pequeña para controlar un voltaje de salida grande. | Se puede utilizar un voltaje con entrada pequeña para controlar un voltaje de salida grande. |
| Son rentables. | Son caros. |
| Pueden conmutar cargas de voltaje pequeño y señales de alta frecuencia, como señales de audio y video. | No pueden conmutar señales de cargas de voltaje pequeño y alta frecuencia, como señales de video y audio. |
| Tienen aplicaciones más comunes en automóviles y electrodomésticos, etc. | Tienen las aplicaciones más comunes en la conmutación de cargas de CA, como atenuación de luces, control de velocidad de motores, etc. |
Conclusión
Un relé eléctrico es un interruptor que enciende y apaga el circuito eléctrico a través de una señal eléctrica externa. Pueden controlar una corriente eléctrica elevada a través de una señal de baja potencia, también clasificados como transductores, debido a su capacidad de cambiar una cantidad física en otra. Los relés electromecánicos utilizan campos magnéticos, bobinas, resortes y contactos mecánicos para realizar la conmutación. Debido a las piezas móviles, estos sufren daños en los componentes.
Tienen un ciclo de vida de contacto limitado y ocupan mucho espacio, además tienen una velocidad de conmutación lenta, mientras que los relés semiconductores de estado sólido no utilizan partes móviles, sino que utilizan las propiedades eléctricas y ópticas de los semiconductores de estado sólido. No sufren desgaste de componentes, pero son caros.