¿Qué es un relé estático? Funcionamiento y sus aplicaciones

el estado solido relé o el relé estático se lanzó por primera vez en el año 1960. Como sugiere el nombre, el término estático en el relé estático implica que este relé no tiene partes móviles. En comparación con un relé electromecánico, la vida útil de este relé es más larga y su velocidad de respuesta es más rápida. Estos relés fueron diseñados como dispositivos semiconductores que incluyen circuitos integrados , transistores, pequeños microprocesadores, capacitores, etc. Así que estos tipos de reles reemplazar casi todas las funciones que antes se realizaban a través de un relé electromecánico. Este artículo analiza una descripción general de un relé estático – trabajar con aplicaciones.

¿Qué es un relé estático?

Un interruptor operado eléctricamente que no tiene partes móviles se conoce como relé estático. En este tipo de relé, la salida se logra simplemente a través de los componentes estacionarios como magnético y circuitos electrónicos . Los relés estáticos se comparan con los relés de tipo electromecánico porque estos relés utilizan partes móviles para realizar una acción de conmutación. Pero ambos relés se utilizan para controlar circuitos eléctricos mediante un interruptor que está abierto o cerrado en función de una entrada eléctrica.

Estos tipos de relés están diseñados principalmente para realizar funciones similares mediante el control de circuitos electrónicos como lo realiza un relé electromecánico mediante el uso de elementos o partes móviles. Un relé estático depende principalmente de los diseños de microprocesadores, circuitos analógicos de estado sólido o circuitos lógicos digitales.

Diagrama de bloque de relé estático

El diagrama de bloques del relé estático se muestra a continuación. Los componentes del relé estático en este diagrama de bloques incluyen principalmente un rectificador, un amplificador, una unidad o/p y un circuito de medición del relé. Aquí, el circuito de medición del relé incluye los detectores de nivel, la puerta lógica y los comparadores como amplitud y fase.

En el diagrama de bloques anterior, la línea de transmisión simplemente está conectada al transformador de corriente (CT) o transformador potencial (PT) para que la línea de transmisión proporcione la entrada al CT/PT.

La salida del transformador de corriente se da como una entrada al rectificador que rectifica la señal de CA de entrada en la señal de CC. Esta señal DC se da a la unidad de medida de un relé.

El relé de la unidad de medición realiza la acción más significativa necesaria dentro del sistema de relé estático al detectar el nivel de la señal de entrada en los detectores de nivel y evaluar la magnitud y la fase de la señal en los comparadores para realizar las operaciones de la puerta lógica.

En este relé, se utilizan dos tipos de comparadores: comparadores de amplitud y fase. La función principal del comparador de amplitud es comparar la magnitud de la señal de entrada, mientras que el comparador de fase se usa para comparar la variación de fase de la cantidad de entrada.

La unidad de medición del relé o/p se entrega al amplificador para que amplifique la magnitud de la señal y la transmita al dispositivo o/p. Entonces, este dispositivo fortalecerá la bobina de disparo para que dispare el CB (disyuntor).

Para el funcionamiento del amplificador, la unidad de medida del relé y el dispositivo o/p requieren un suministro de CC adicional. Este es el principal inconveniente de este relé estático.

Principio de funcionamiento del relé estático

El funcionamiento del relé estático es, en primer lugar, que el transformador de corriente/transformador de potencial recibe la señal de voltaje/corriente de entrada de la línea de transmisión y la entrega al rectificador. Después de eso, este rectificador cambia la señal de CA en CC y esta se entrega a la unidad de medición del relé.

Ahora, esta unidad de medida identifica el nivel de la señal de entrada y luego compara la magnitud y la fase de la señal con el comparador disponible en la unidad de medida. Este comparador compara la señal i/p para asegurarse de que la señal sea defectuosa o no. Después de eso, este amplificador amplifica la magnitud de la señal y la transmite al dispositivo o/p para activar la bobina de disparo para disparar el interruptor automático.

Tipos de relés estáticos

Hay diferentes tipos de relés estáticos disponibles que se analizan a continuación.

• Relés electrónicos.
• Transductor relays.
• Relés de transistores.
• Relés puente rectificador.
• Relés de efecto Gauss.

Relé electrónico

Un relé electrónico es un tipo de interruptor electrónico que se utiliza para operar los contactos del circuito abriéndolos y cerrándolos sin ninguna acción mecánica. Por lo tanto, en este tipo de retransmisión, el método de retransmisión del piloto de la portadora actual se utiliza para proteger la línea de transmisión. En este tipo de relés, las válvulas electrónicas se utilizan principalmente como unidades de medida.

Transductor Relay

El relé transductor también se conoce como relé amplificador magnético, que es muy simple mecánicamente y, aunque algunos de ellos pueden ser un poco complicados eléctricamente, esto no cambia su confiabilidad. Como su funcionamiento depende principalmente de componentes estacionarios cuyas características simplemente están predeterminadas y verificadas. Por lo tanto, son muy fáciles de diseñar y probar en comparación con los relés electromecánicos. El mantenimiento de estos relés es prácticamente despreciable.

Relé de transistores

Un relé de transistor es el relé estático más utilizado donde el transistor en este relé funciona como un triodo para superar las limitaciones causadas por las válvulas electrónicas. En este relé, se utiliza un transistor como dispositivo amplificador y dispositivo de conmutación que lo hace adecuado para lograr cualquier característica funcional. En general, los circuitos de transistores no pueden realizar solo las funciones de relé necesarias, sino que también brindan la flexibilidad requerida para adaptarse a los diferentes requisitos de relé.

Relés de puente rectificador

Los relés de puente rectificador son muy famosos debido al desarrollo de diodos semiconductores. Este tipo de relé incluye un relé de hierro móvil polarizado y una bobina móvil y también dos puentes rectificadores. Los más comunes son los comparadores de relé basados ​​en puentes rectificadores, que se pueden configurar como comparadores de amplitud o de fase.

Relés de efecto Gauss

La resistividad de algunos metales, así como de los semiconductores, cambia a temperaturas más bajas una vez que se exponen al campo magnético en los relés, lo que se conoce como relé de efecto Gauss. Este efecto depende principalmente de la relación entre la profundidad y el ancho y aumenta con el aumento dentro de esta relación. Este efecto simplemente se observa en algunos metales a temperatura ambiente como el bismuto, el magneto de indio, el arseniuro de indio, etc. Este tipo de relé es mejor en comparación con el relé de efecto Hall debido a la construcción y circuitos más simples. Pero el efecto gauss dentro de los relés estáticos es limitado debido al alto costo del cristal. Por lo tanto, la corriente de polarización no es necesaria y la salida es comparativamente más alta.

Cómo conectar un relé estático a un microcontrolador

A continuación se muestra la interfaz de un relé de estado sólido o un relé estático con una placa Arduino similar a un microcontrolador. La principal diferencia entre los relés normales y SSR es; un relé normal es mecánico mientras que SSR no es mecánico. Este relé estático utiliza el mecanismo de un optoacoplador para controlar cargas de alta potencia. Al igual que los relés mecánicos, estos relés simplemente proporcionan aislamiento eléctrico entre dos circuitos y un optoaislador funciona como un interruptor entre dos circuitos.

Los relés estáticos tienen algunos beneficios en comparación con los relés mecánicos, ya que se pueden encender con un voltaje de CC muy bajo, como 3 V CC. Estos relés controlan cargas de alta potencia, su velocidad de conmutación es mayor en comparación con los relés mecánicos. Durante la conmutación, no genera ningún sonido ya que no hay ningún componente mecánico dentro del relé.

La intención principal de esta interfaz es medir la temperatura ambiente y encenderá/apagará el aire acondicionado según la temperatura ambiente. Para eso, se utiliza un sensor de temperatura DHT22 que es un sensor de temperatura y humedad fundamental y de bajo costo.

Los componentes necesarios de esta interfaz incluyen principalmente un sensor de temperatura Crydom SSR, Arduino, DHT22, etc. Proporcione las conexiones según la interfaz que se indica a continuación.

Este sensor utiliza un termistor y un sensor de humedad capacitivo para medir la temperatura ambiente. Proporciona una señal de salida digital en el pin de datos. Este sensor tiene un inconveniente; puede obtener nuevos datos solo después de cada dos segundos. El sensor de temperatura DHT22 es una actualización del sensor DHT11, pero el rango de humedad de este sensor DHT22 es más preciso en comparación con el dht11.

En la interfaz anterior, el relé de estado sólido funciona directamente desde los pines digitales de Arduino. Este relé necesita de 3 a 32 voltios CC para activar el otro circuito. En el lado de salida, simplemente puede conectar una carga máxima con 240 voltios CA y hasta 40 A de corriente.

código arduino

Cargue el siguiente código en la placa Arduino.

#incluir 'DHT.h'
#define DHTPIN 2 //DHT22 pin digital a conexión de pin Arduino
// Descomente el sensor que está usando, estoy usando DHT22
//#definir DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define TIPO DHT DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#definir TIPO DHT DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Inicializa el sensor DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
configuración vacía () {
Serial.begin(9600);
Serial.println(“¡Prueba DHT22!”);
pinMode(7, SALIDA); //Pin de encendido/apagado de SSR
dht.begin(); //Comenzar la operación del sensor
}
bucle vacío () {
retraso (2000); // 2 segundos de retraso
// ¡Leer la temperatura o la humedad toma alrededor de 250 milisegundos!
// Las lecturas del sensor también pueden tener hasta 2 segundos de antigüedad (es un sensor muy lento)
// Lee la temperatura como Celsius (el valor predeterminado)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Temperatura: “);
Serial.print(t); //Imprimir temperatura en monitor serial
Serial.print(” *C “);
if(t<=22){ //Temperatura inferior a 22 *C apague AC (aire acondicionado)
escritura digital (7, BAJO);
}
if(t>=23){ //Temperatura superior a 22 *C encender AC (aire acondicionado)
escritura digital (7, ALTO);
}
}

En el código Arduino anterior, la biblioteca del sensor de temperatura DHT se incluye primero. Esta biblioteca es válida especialmente para diferentes sensores de temperatura como DHT11, DHT21 y DHT22, por lo que podemos utilizar estos tres sensores con una biblioteca similar.

Aquí, el aire acondicionado se enciende/apaga a la temperatura centígrada. Si la temperatura ambiente es inferior a 22 grados centígrados, el relé se apagará y si la temperatura ambiente aumenta, el relé se encenderá y hará que el aire acondicionado se encienda automáticamente. Entre cada lectura, hay un retraso de dos segundos para asegurarse de que el sensor de temperatura haya actualizado la lectura o no, que no es la misma que antes de la lectura.

Aquí, el principal inconveniente es que siempre que la temperatura ambiente aumente a 30 grados centígrados, el relé se calentará. Por lo tanto, el disipador de calor debe instalarse con el relé.

Relé estático Vs relé electromagnético

La diferencia entre el relé estático y el relé electromagnético incluye lo siguiente.

Ventajas y desventajas

los ventajas del relé estático Incluya lo siguiente.

• Estos relés consumen mucha menos energía.
• Este relé brinda una respuesta muy rápida, alta confiabilidad, precisión y larga vida útil y es a prueba de golpes.
• No incluye ningún problema de almacenamiento térmico.
• Este tipo de relé amplifica la señal i/p lo que mejora su sensibilidad.
• La posibilidad de tropiezos no deseados es menor.
• Estos relés tienen la máxima resistencia a los golpes, por lo que pueden operar fácilmente en regiones propensas a terremotos.
• Necesita menos mantenimiento.
• Tiene un tiempo de respuesta muy rápido.
• Estos tipos de relés dan resistencia a golpes y vibraciones.
• Tiene un tiempo de reinicio muy rápido.
• Funciona durante un período extremadamente largo.
• Consume muy menos energía y extrae energía de un suministro de CC secundario

los desventajas de los relés estáticos Incluya lo siguiente.

• Los componentes utilizados en este relé son extremadamente sensibles a las descargas electrostáticas, lo que significa flujos inesperados de electrones entre los objetos cargados. Por lo tanto, es necesario un mantenimiento especial a los componentes para que no afecte las descargas electrostáticas.
• Este relé se ve afectado fácilmente por sobretensiones de alto voltaje. Por lo tanto, se deben tomar precauciones para evitar daños durante los picos de voltaje.
• El funcionamiento del relé depende principalmente de los componentes utilizados en el circuito.
• Este relé tiene menos capacidad de sobrecarga.
• En comparación con el relé electromagnético, este relé es extremadamente costoso.
• Esta construcción de relé simplemente se ve afectada por la interferencia circundante.
• Estos son sensibles a transitorios de voltaje.
• Las características de los dispositivos semiconductores como diodos, transistores, etc. utilizados en estos relés cambian con la temperatura y el envejecimiento.
• La fiabilidad de estos relés depende principalmente de una serie de pequeños componentes y sus conexiones.
• Estos relés tienen menos capacidad de sobrecarga de corta duración en comparación con los relés electromecánicos.
• El funcionamiento de este relé puede verse afectado simplemente por el envejecimiento de los componentes.
• La velocidad de operación de este relé está limitada por la inercia mecánica del componente.
• Estos no son aplicables para fines comerciales.

Aplicaciones

los aplicaciones de relé estático Incluya lo siguiente.

• Estos relés son ampliamente utilizados en sistemas de protección basados ​​en muy alta velocidad de líneas de transmisión EHV-A.C con protección de distancia.
• También se utilizan en sistemas de protección contra fallas a tierra y sobrecorriente.
• Estos se utilizan en la protección de transmisión larga y media.
• Se utiliza para proteger alimentadores paralelos.
• Da seguridad de respaldo a la unidad.
• Estos se utilizan en líneas interconectadas y conectadas en T.

Por lo tanto, todo esto se trata una descripción general de un relé estático – trabajar con aplicaciones. Estos relés también se denominan interruptores de estado sólido, que se utilizan para controlar la carga encendiéndolos y apagándolos una vez que se proporciona el suministro de voltaje exterior a través de los terminales de entrada del dispositivo. Estos relés son dispositivos semiconductores que utilizan propiedades eléctricas de semiconductores de estado sólido como MOSFET, transistores y TRIAC para realizar operaciones de conmutación de entrada y salida. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es un relé electromagnético?