Escola Secundária Alfredo da Silva – Barreiro        Professor: Luis Jerónimo     Ano Lectivo: 2008/09

Curso Profissional de Electrónica, Automação e Comando

11º Ano     Disciplina: Automação e Comando     Módulo 1:Automatismos Electromecânicos

Ficha de Trabalho Nº 1 – Relé

RELÉ
Motivo
A razão da existência dos relés prende-se com o facto de, frequentemente, em aplicações eléctricas/electrónicas, se pretender isolar dois circuitos, um de comando e outro de potência. E porquê?
O circuito de potência é alimentado, geralmente, por tensões elevadas e percorrido por correntes também elas elevadas. Daqui ressalta logo o aspecto da segurança, não só das pessoas mas também dos equipamentos; mas também uma questão de operacionalização. Imagine, por exemplo, que desejava controlar um desses circuitos de correntes e tensões elevadas, a partir de uma porta do seu computador. Trabalhando este com tensões e corrente baixas, a ligação directa daquele circuito seria ruinosa para o seu PC.
Então concluímos que deveremos ter, em certos casos, um circuito de potência a ser comandado por um circuito de comando, este funcionando com tensões e correntes muito mais baixas.
Os dois circuitos deverão estar, pois, isolados electricamente.
É aqui que entra o relé.

Constituição

Um relé não é mais do que uma bobina ligada através de dois terminais ao circuito de comando (baixa tensão) e um, ou mais, pares de contactos, isolados dos anteriores terminais, ligados ao circuito alimentado por tensão elevada (de potência).

A figura é elucidativa:

Funcionamento
Como se sabe, um fio condutor percorrido por uma corrente eléctrica cria ao seu redor um campo magnético.
Se em vez de um fio linear, usarmos uma bobina (um fio enrolado em espiras/circunferências) o campo magnético criado é maior.
Caso o núcleo (parte central da bobina) seja de um material ferroso o campo magnético será maior do que se for o ar.
Finalmente, outra forma de aumentar o valor do campo magnético é aumentar o valor da corrente que percorre a bobina.

Ora o campo magnético pode ser utilizado para exercer uma força sobre uma peça constituída por material ferromagnético que esteja colocada perto da bobina que cria o campo.
Quanto menor for a distância entre a bobina e a peça maior será a força.
Esta força magnética pode ser de repulsão ou atracção, conforme o sentido da corrente que percorre a bobina.
Se a peça a que nos referimos for móvel, é óbvio que a força pode ser utilizada para a mover de uma posição para outra. Normalmente o sistema é feito de modo a que ela tenha duas posições possíveis, uma quando se exerce a força magnética, outra quando isso não acontece.
Por outro lado, esse campo magnético assim criado pode ser “desligado”, desligando a corrente.
No caso do relé, a parte alimentada com baixa tensão é utilizada para criar o campo magnético que vai exercer a força sobre uma peça móvel que irá fechar (ou abrir, noutros casos) o circuito de potência. Observe a figura:

Quando fechamos o interruptor do circuito alimentado por uma bateria de 12 V CC, a bobina cria um campo magnético que vai atrair a peça móvel do relé e assim fechar o circuito exterior (de potência) que é alimentado a 480 V CA. Isto sem haver qualquer contacto entre um circuito e o outro.
Há pouco dissemos que a força magnética pode fechar ou abrir o circuito de potência.
Quando ela for usada para abrir, quer dizer que os contactos eram Normalmente Fechados (NF) / Normally Closed (NC), isto é estão fechados quando o relé não é actuado e abrem quando ele é actuado.
Existem outros contactos em que tudo se passa ao contrário. São os contactos Normalmente Abertos (NA) / Normally Opened (NO)
No caso da figura acima trata-se de contactos NA.
Este tipo de contactos pode ser usado em simultâneo num mesmo sistema, isto é, existem sistemas que possuem um (ou mais) contactos NA e um (ou mais) contactos NF.
Ver artigo sobre relés, com animações interactivas, em http://www.cei-esas.com.pt/ShowArticle.aspx?ID=104

Questões:
1 – Qual a principal razão para a utilização de relés?
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2 – Em automatismos industriais, o circuito de comando é normalmente alimentado por:
•    Tensão baixa                                    □
•    Tensão média                                    □
•    Tensão elevada                                    □
3 – Em automatismos industriais, o circuito de potência é normalmente alimentado por:
•    Tensão baixa                                    □
•    Tensão média                                    □
•    Tensão elevada                                    □
4 – O circuito de potência é aquele que alimenta o
•    Relé                                        □
•    Motor                                        □
•    Circuito de comando                                □
5 – Por que razão o circuito de comando deve ser alimentado por baixa tensão?
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6 – Os circuitos de comando e potência estão
•    Isolados electricamente entre si                        □
•    Ligados electricamente entre si                            □
•    Tanto faz                                    □
7 – Um relé é um componente eléctrico formado por uma ____________ , que quando percorrida por uma _________________ cria um ________________ que vai exercer uma __________ que é utilizada para _________ ou _____________ um circuito alimentado por uma tensão elevada ( circuito de ____________ ).
8 – A força produzida por um relé é
•    Atractiva                                    □
•    Repulsiva                                    □
•    Uma ou outra conforme o sentido da corrente                    □
9 – Quanto maior for a corrente que atravessa a bobina do relé
•    Maior é a força exercida por este                        □
•    Menor é a força exercida por este                        □
•    A força exercida pelo relé é sempre igual                    □
10 – Quanto maior for a distância que atravessa da bobina do relé e da parte móvel deste
•    Maior é a força exercida por este                        □
•    Menor é a força exercida por este                        □
•    A força exercida pelo relé é sempre igual                    □
11 – Explique o que entende por contactos Normalmente Fechados e contactos Normalmente Abertos
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Explicação do Arranque Directo de um motor, utilizando um contactor.

Usamos uma botoneira com dois botões de pressão: um Normalmente Fechado / NF (S1), que vai desligar o contactor/motor; e outro Normalmente Aberto / NA (S2) que vai ligar o contactor/motor.

1. Premindo o botão S2 (NA) ele vai fechar e a tensão vai chegar desde a fase até ao electroíman do contactor (rectângulo azul no circuito de comando, cá em baixo).

Este electroíman faz activar o contactor, que assim fecha os contactos de potência (os três que estão ao lado do rectângulo azul/contactor, do circuito de potência) permitindo assim que a corrente trifásica flua por este circuito de potência e ponha o motor a trabalhar/rodar.

Poderá perguntar-se: e quando tiro a mão do botão S2? O botão volta a abrir os seus contactos. Então como continua o motor a trabalhar?

Acontece que o contactor tem um par de contactos (auxiliares) NA (sinalizado por K1 logo ao lado do botão S2) que também são fechados por accionamento do electroíman do contactor quando premi o botão S2.

Então, já não é preciso continuar a premir o botão S2, pois esses contactos do contactor estão agora fechados e permitem que a corrente flua desde a fase até ao electroíman do contactor sem ter de passar pelo S2.

2. Premindo agora o botão S1 (NF) ele vai abrir os seus contactos e interromper aí o circuito, fazendo com que a corrente/tensão deixe de chegar ao contactor (ao seu electroíman) e abrindo de novo os contactos de potência e os contactos auxiliares que acima mencionámos.

Nota 1: De notar que apesar de o circuito de potência e o circuito de comando serem desenhados isoladamente, na montagem prática assim não acontece e eles interagem (não podia ser de outra maneira – o circuito de comando serve para controlar o modo como, e quando, o circutio de potência funciona). Todos os elementos/contactos assinalados com K fazem parte, fisicamente, do mesmo dispositivo/peça (o contactor) quer pertençam ao circuito de comando quer ao circuito de potência.

Nota 2: A lâmpada H1 é de montagem opcional e serve apenas para sinalizar que o motor está a funcionar normalmente (deve ser de cor verde). A lâmpada H2 serve para assinalar que houve uma sobrecarga no circuito, isto é, a corrente subiu a valores que podem pôr em causa os próprios aparelhos que formam o circuito e, deste modo, o dispositivo térmico (F3), disparou, parando o funcionamento do motor, antes da sua danificação. F1 e F2 são fusíveis que constituem mais uma segurança para o circuito.

Experimente (fime em FLASH) o funcionamento do circuito, clicando em:

– S2 para accionar o contactor e pôr o motor a trabalhar;

– Térmico para simular uma sobrecarga; Depois clique em Reset para voltar a pôr o térmico no circuito;

– S1 para desactivar o contactor, desligando assim o motor.