Relés Electromagnéticos

Por: Gilberto Portada NolascoMateria: Conversión de la Energía

Profesora: Liliana CortesPrimavera 2013

• Un relé o relevador electromagnético es fundamentalmente un circuito magnético en el que un elemento magnético está separado del otro por medio de un entrehierro (o entrehierros).

• En general, cada elemento magnético está hecho de un material magnético sumamente permeable, de modo que su reluctancia es insignificante en comparación con la reluctancia del entrehierro (o entrehierros)

• Comúnmente, uno de los dos elementos es estacionario, en tanto que el otro es móvil (armadura).

• La armadura se mantiene en su posición original mediante un resorte de retención.

http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=rel%C3%A9+electromagn%C3%A9tico&source=images&cd=&cad=rja&docid=rZnLvCYu1LSVvM&tbnid=yk-M7qrpqmxHJM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.oposinet.com/tecnologia/temas/tema_59.php&ei=BYQ9UaHSIoba2wWHr4FY&bvm=bv.43287494,d.aWM&psig=AFQjCNGVUX6nW8TNahs7KtGwUSVnOagTcA&ust=1363066563402984

• Se utiliza una bobina bien diseñada y devanada alrededor de la parte estacionaria, la cual, sujeta a excitación, provee la fuerza electromotriz (fmm) necesaria para operar el relé.

Figura 3.27

• Para superar la fuerza de retención del resorte se debe apenas superar una corriente mínima , obligado por el diseño de cada relé.

• Para mover la armadura de su estado original (inactivo), se requiere una corriente en la bobina mayor que .

• Generalmente la bobina del relé recibe el nombre de bobina de voltaje, cuando el relé está diseñado para operar a cierto voltaje (superior a ).

• Cuando se diseña el relé para que opere con cierta corriente (superior a ), se dice que la bobina del relé es bobina de corriente.

• Además, un relé puede diseñarse de forma que sea sensible a variaciones en el voltaje, en la corriente o en ambos.

• Un relé se denomina normalmente abierto (NO, normally open) o normalmente cerrado (NC, normally closed), respecto al estado previo a la activación.

• La bobina se señala con un círculo con una letra para designar al relé. Se usa la misma letra para indicar el contacto de éste.

• En otras palabras, un relé es un interruptor controlado que hace o rompe un circuito eléctrico en condiciones predeterminadas:– La bobina recibe una señal controladora desde un

circuito eléctrico y la armadura responde abriendo o cerrando otro circuito eléctrico.

Aplicaciones

• Proteger un dispositivo contra los excesos de corriente, voltaje o térmicos,

• Para arrancar o detener un motor eléctrico,• Para cambiar luces de señalización que indican

el estado de una máquina,• Para controlar a distancia un circuito con

voltaje elevado que lo hace peligroso,• Etcétera.

http://www.google.com.mx/url?sa=i&rct=j&q=rel%C3%A9+electromagn%C3%A9tico&source=images&cd=&cad=rja&docid=fLcLaZJqCFPs5M&tbnid=1Bo0z6A94IihYM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/web_magnetismo_3/magnetismo_indice.html&ei=iYs9UbWCJ8Tu2gWAg4HoBQ&bvm=bv.43287494,d.aWM&psig=AFQjCNH3nWAEN_eE44ML77WqGqrBhRvgMQ&ust=1363074227414630

Uso de un relé electromagnético para arrancar un motor de inducción monofásico tal como un motor de

fase dividida.

• Un motor desarrolla un par inicial si y sólo si tiene por lo menos dos devanados de fase con sus ejes magnéticos desplazados en el espacio en cuadratura y excitados por una fuente bifásica.

• El primer requisito se satisface devanando cada motor monofásico con dos devanados, uno principal y otro auxiliar.

• En un motor de fase dividida , el devanado principal permanece energizado en todo momento, en tanto que el devanado auxiliar se desconecta luego de que el motor ha alcanzado cierta velocidad.

• Para crear un motor seudobifásico, el devanado auxiliar se hace altamente inductivo y el auxiliar altamente resistivo.

• Cuando se conectan los dos devanados a través de la fuente monofásica, la corriente en el devanado auxiliar se adelanta a la corriente en el devanado principal. Las dos corrientes no son de la misma magnitud ni tienen la diferencia de fase de 90°, pero sí producen un campo giratorio no equilibrado que imparte rotación.

• En la mayor parte de los motores monofásicos, el devanado auxiliar se desconecta por medio de un interruptor centrífugo montado internamente y sensible a la velocidad.

• Por cuestiones de mantenimiento, en el caso de los motores herméticamente sellados se utiliza un relé normalmente abierto para desempeñar la función del interruptor centrífugo, montado al exterior y controlado por corriente

• La corriente de arranque de un motor de fase dividida es, en general, de 300 a 500% mayor que la de su estado estable de operación. Es esta corriente elevada la que activa el relé y conecta el devanado auxiliar a la fuente monofásica. La corriente en el devanado principal disminuye conforme el motor adquiere velocidad. A cierta velocidad la corriente en el devanado principal cae por debajo del requerimiento mínimo del relé y el devanado auxiliar se desconecta de la fuente.

Análisis del circuito magnético del relé de la figura 3.27

• Despreciaremos las reluctancias del elemento estacionario y de la armadura.

• Si es la longitud es el área de la sección transversal del entrehierro, entonces la reluctancia de éste es

donde es la permeabilidad del aire.

• Sea la corriente en la bobina de vueltas; entonces la inductancia del circuito sería

Por último, según la ecuación 3.23 la fuerza magnética que actúa sobre la armadura es

(3.53)

Ejemplo 3.9

• Un motor de fase dividida usa un relé con un solo entrehierro del tipo que se muestra en la figura 3.27. La corriente en el devanado principal cuando el motor opera a su velocidad especificada es 4.2 A. La bobina tiene 500 vueltas. La longitud y el área de la sección transversal del entrehierro son 2 mm y 2.25 mm2, respectivamente, determine la fuerza de retención del resorte.

Solución:

– La corriente mínima necesaria para activar el relé es:

– De acuerdo a la ecuación 3.53, la magnitud magnética que actúa sobre la armadura es

Recordar que , y

• Así, la fuerza de retención del resorte debe ser al menos de 350 N.

Referencias

• B.S. GURU y H.R. HIZIROGLU (2003) Máquinas Eléctricas Y Transformadores. 3ra Ed. Editorial Universidad Iberoamericana. Páginas: 186-190.

• http://www.velasquez.com.co/aplicaciones/AN_Reles_electromagneticos.pdf (consultado el 10 de marzo de 2013)