Funcionamiento del Relé Electromagnético | Tipos de Relés Electromagnéticos
Relé electromagnético
Los relés electromagnéticos son aquellos que se operan mediante acción electromagnética. Los modernos relés de protección eléctrica son principalmente basados en microprocesadores, pero aún el relé electromagnético mantiene su lugar. Tardará mucho más tiempo en reemplazar todos los relés electromagnéticos por relés estáticos basados en microprocesadores. Por lo tanto, antes de profundizar en el sistema de relés de protección, deberíamos revisar los diversos tipos de relés electromagnéticos.
Funcionamiento del relé electromagnético
Prácticamente todos los dispositivos de relevado se basan en uno o más de los siguientes tipos de relés electromagnéticos.
Medición de magnitud,
Comparación,
Medición de razón.
El principio de funcionamiento del relé electromagnético se basa en algunos principios básicos. Dependiendo del principio de funcionamiento, estos pueden dividirse en los siguientes tipos de relés electromagnéticos.
Relé de tipo armadura atraída,
Relé de tipo disco de inducción,
Relé de tipo taza de inducción,
Relé de tipo viga equilibrada,
Relé de tipo bobina móvil,
Relé de tipo hierro polarizado móvil.
Relé de tipo armadura atraída
El relé de tipo armadura atraída es el más simple tanto en construcción como en su principio de funcionamiento. Estos tipos de relés electromagnéticos pueden utilizarse como relé de magnitud o de razón. Estos relés se emplean como relés auxiliares, de control, de sobrecorriente, de subcorriente, de sobre tensión, de subtensión y de medición de impedancia.
Las construcciones de armadura con bisagra y de émbolo son las más comúnmente utilizadas para estos tipos de relés electromagnéticos. Entre los dos diseños constructivos, el de tipo armadura con bisagra es el más comúnmente utilizado.
Sabemos que la fuerza ejercida sobre una armadura es directamente proporcional al cuadrado del flujo magnético en la brecha. Si ignoramos el efecto de la saturación, la ecuación para la fuerza experimentada por la armadura puede expresarse como,
Donde, F es la fuerza neta, K’ es constante, I es la corriente eficaz de la bobina de la armadura, y K’ es la fuerza de retención.
La condición umbral para la operación del relé se alcanzaría cuando KI2 = K’.
Si observamos cuidadosamente la ecuación anterior, se comprenderá que la operación del relé depende de las constantes K’ y K para un valor particular de la corriente de la bobina.
A partir de la explicación y la ecuación anteriores, se puede resumir que, la operación del relé está influenciada por
Vuelta – amperios desarrollados por la bobina de operación del relé,
El tamaño de la brecha entre el núcleo del relé y la armadura,
Fuerza de retención en la armadura.
Construcción del relé de tipo atraído
Este relé es esencialmente una bobina electromagnética simple y un émbolo con bisagra. Cada vez que la bobina se energiza, el émbolo se atrae hacia el núcleo de la bobina. Algunos contactos NO-NC (Normalmente Abiertos y Normalmente Cerrados) están dispuestos mecánicamente con este émbolo, de tal manera que, los contactos NO se cierran y los NC se abren al final del movimiento del émbolo. Normalmente, el relé de tipo armadura atraída es un relé operado con CC. Los contactos están dispuestos de tal manera que, después de que el relé opera, los contactos no pueden volver a sus posiciones originales incluso después de que la armadura se desenergiza. Después de la operación del relé, estos tipos de relés electromagnéticos se reinician manualmente.
El relé de armadura atraída, por su construcción y principio de funcionamiento, es instantáneo
en su operación.
Relé de tipo disco de inducción
El relé de tipo disco de inducción consiste principalmente en un disco rotatorio.
Funcionamiento del relé de tipo disco de inducción
Cada relé de tipo disco de inducción funciona según el bien conocido principio de Ferrari. Este principio dice que, un par es producido por dos flujos desfasados, que es proporcional al producto de sus magnitudes y al desfase entre ellos. Matemáticamente, esto se puede expresar como-
El relé de tipo disco de inducción se basa en el mismo principio que un amperímetro o un voltímetro, o un vatímetro o un vatímetro horario. En el relé de inducción, el par de desviación se produce por las corrientes de Foucault en un disco de aluminio o cobre por el flujo de un electroimán de CA. Aquí, un disco de aluminio (o cobre) se coloca entre los polos de un electroimán de CA que produce un flujo alternativo φ retrasado respecto a I por un pequeño ángulo. Como este flujo se enlaza con el disco, debe haber un emf E2 en el disco, retrasado respecto al flujo φ por 90°. Como el disco es puramente resistivo, la corriente inducida en el disco I2 estará en fase con E2. Como el ángulo entre φ e I2 es 90°, el par neto producido en ese caso es cero. Ya que,
Para obtener par en el relé de tipo disco de inducción, es necesario producir un campo rotatorio.
Método de sombreado de polos para producir par en el relé de tipo disco de inducción
En este método, la mitad del polo está rodeada por un anillo de cobre, como se muestra. Sea φ1 el flujo de la parte no sombreada del polo. En realidad, el flujo total se divide en dos partes iguales cuando el polo se divide en dos partes por una ranura.
Como una parte del polo está sombreada por un anillo de cobre, habrá una corriente inducida en el anillo de sombreado que producirá otro flujo φ2‘ en el polo sombreado. Entonces, el flujo resultante del polo sombreado será la suma vectorial de φ1 y φ2. Digamos que es φ2, y el ángulo entre φ1 y φ2 es θ. Estos dos flujos producirán un par resultante,
Hay principalmente tres tipos de forma del disco rotatorio disponibles para el relé de tipo disco de inducción. Son en forma de espiral, redonda y en forma de florero, como se muestra. La forma en espiral se realiza para compensar la variación del par de retención de la muelle de control, que se enrolla a medida que el disco gira para cerrar sus contactos. Para la mayoría de los diseños, el disco puede girar hasta 280°. Además, el contacto móvil en el disco está posicionado de tal manera que se encuentra con los contactos fijos en el marco del relé cuando la sección de mayor radio del disco está bajo el electroimán. Esto se hace para asegurar una presión de contacto satisfactoria en el relé de tipo disco de inducción.
Cuando se requiere operación de alta velocidad, como en la protección diferencial, el recorrido angular del disco se limita considerablemente y, por lo tanto, se pueden usar tipos circulares o incluso en forma de aleta
en el relé de tipo disco de inducción.
Alguna vez se requiere que la operación de un relé de tipo disco de inducción se realice después de la operación exitosa de otro relé. Por ejemplo, los relés de sobrecorriente interbloqueados generalmente se usan para la protección de generadores y barras de bus. En ese caso, el anillo de sombreado se reemplaza por una bobina de sombreado. Los dos extremos de esa bobina de sombreado se traen a través de un contacto normal
