Relee

Sfera de aplicabilitate a acestor relee a început sa se reduca substantial, ca urmare a progreselor realizate în domeniul releelor statice.

Cele mai simple relee electromecanice constau dintr-un dispozitiv care produce forta sau cuplul activ, un element care produce cuplul rezistent si unul sau mai multe elemente de executie (contacte electrice). Dupa natura dispozitivului pentru producerea fortei sau a cuplului activ, deosebim: relee electromagnetice, magnetoelectrice, de inductie, electrodinamice, termice, cu contact reed. În continuare se prezinta câteva dintre cele mai utilizate.

 Releele electromagnetice sunt aparate de protectie care asigura protectia la curenti de scurtcircuit sau la scaderea tensiunii cu actiune instantanee sau temporizata.

Releele electromagnetice pot functiona atât în curent continu cât ai în curent alternativ.

Ele pot fi  relee electromagnetice de curent si relee electromagnetice de tensiune.

Releeele electromagnetice mai pot fii:

Releul electromagnetic de curent maxim (RC) este constituit dintr-un electromagnet ,pe care sunt dispuse bobinele de curent si dintr-un sistem mobil format din armatura de fier, fixata pe un ax prevazut cu un resort spiral, care asigura cuplul antagonisz.

Releul electromagnetic de timp (RT) este constituit dintr-un electromagnet si un miez de fier, solidar cu surubul fara sfârsit.

Releul electromagnetic de semnalizare (RdS) are drept scop sa semnalizeze daca protectia unui anumit circuit a actionat.

Releul electromagnetic intermediar (RI) este folosit pentru a se evita trecerea curentilor mari prin contactele sensibile ale releelor obisnuite(cum sunt curentii bobinelor de aclansare a întrerupatoarelor) .

Releele electromagnetice sunt constituite din electromagneti la care atunci când curentul prin bobina depaseste o anumita valoare este atrasa armatura mobila aceasta actionând asupra unor contacte electrice, deci functionarea releelor electromagnetice se bazeaza pe forta de atractie a elecromagnetului.

Releele termice

La baza functionarii releelor termice sta modificarea proprietatilor fizice ale corpurilor datorita încalzirii. Cel mai simplu releu termic consta dintr-un tub de sticla închis, prevazut cu doi electrozi, în interiorul tubului gasindu-se mercur. Închiderea contactului are loc ca urmare a dilatatiei mercurului, în momentul în care nivelul mercurului aduce în contact electric cei doi electrozi.

Cele mai raspândite relee termice sunt releele cu bimetal. Dupa modul în care se realizeaza încalzirea bimetalului se deosebesc relee cu încalzire

directa, indirecta si mixta. La cele cu încalzire directa curentul electric trece prin bimetal, iar la cele cu încalzire indirecta bimetalul este încalzit de la un rezistor, prin care trece curentul electric. Releele termice sunt utilizate, în special, la protectia motoarelor electrice împotriva supracurentilor de durata.

Releele reed

Constau dintr-un tub de sticla închis în care se gasesc doua lamele elastice; în zona contactului, pe suprafata lamelelor este dispus un strat de iridiu, platina sau aliaje ale acestora (anexa 2, fig 4.). Tubul de sticla este vidat sau este umplut cu un gaz inert. Actionarea contactului se face cu ajutorul unui câmp magnetic creat de o bobina parcursa de curent. Aceste relee se realizeaza sub forma de elemente capsulate paralelipipedice, din mase rasinoase în care se introduce tubul si bobina releului, la exterior aflându-se doar terminalele metalice pentru conexiuni. Releele reed au consum neglijabil, timp de actionare mic (1 ... 2 msec), frecventa de comutare mare (500 comutari/sec), durata de viata ridicata (10 8 ...  10 12 comutari).

 Relee statice

Aceste relee se utilizeaza când este necesara o viteza de comutare ridicata si o durata de functionare mare. Nu au piese mecanice în miscare, elementul de executie fiind realizat cu tranzistoare, tiristoare sau triace. Realizeaza o izolare galvanica între circuitul de comanda si circuitul de comutare. Pentru aceasta pot fi utilizate transformatoare de separare, optocuploare sau relee reed. Supratensiunile sunt reduse, datorita principiului de functionare, curentii si tensiunile trec periodic prin zero. Au un consum redus de energie si pot fi cuplate cu circuite integrate.

Schema de principiu a unui releu static este data în anexa 5, figura 9.

Dispozitivul optocuplor este compus în dioda LED, D2 si fototranzistorul T1, încapsulate ermetic. În serie cu dioda D2, sunt conectate rezistenta R1 pentru limitarea curentului si dioda de protectie D1, pentru protectia la polarizari inverse. Un curent mic, (circa 1 mA) pentru LED este suficient pentru a comanda releul static; circuitul comandat (T2, T3, etc.) este alimentat separat, prin sursâ de putere. Intrarea releului este compatibila cu circuitele TTL, (Uc  = 5 V). Comutarea sarcinii în circuitul de iesire este asigurata de triacul T4 sau de doua tiristoare conectate antiparalel.

În paralel cu iesirea releului este conectat un circuit RC (R6, C1) care permite comutarea sarcinilor inductive si atenueaza tensiunile tranzitorii.

Când se aplica tensiunea de comanda Uc, se amorseaza tiristorul auxiliar, T3, acesta asigura la rândul sau amorsarea triacului, T4 si deci aplicarea tensiunii pe sarcina. Dupa întreruperea tensiunii de comanda, curentul continua sa treaca prin sarcina, pâna la trecerea prin zero a tensiunii de retea. În continuare triacul T4 ramâne blocat, pâna la aplicarea unei noi comenzi.

Triacul T4 se amorseaza numai la trecerea prin zero a tensiunii de retea si conduce un numar întreg de semiperioade. În absenta tensiunii de comanda Uc , fototranzistorul T1 este blocat. Tranzistorul T2 este în conductie si circuitul nu mai poate furniza curentul de poarta necesar amorsarii tiristorului T3 . În aceasta situatie triacul T4 este blocat si deci sarcina nu primeste tensiune de la retea.

La aplicarea tensiunii de comanda pot aparea doua situatii corespunzatoare momentului care se aplica în raport cu un timp t. Acest timp reprezinta momentul deschiderii fototranzistorului T1, care este alimentat cu tensiunea redresata dubla alternanta; este de valoare mica în raport cu perioada tensiunii de retea conform caracteristicii statice i = f(V, i ).

Cele doua situatii sunt:

a)  daca tensiunea de comanda se aplica înainte de momentul t, ca urmare a deschiderii fototranzistorului T1, scade curentul de baza al tranzistorului T2 pâna la blocarea acestuia. Se amorseaza tiristorul T3 si triacul T4 . Conductia acestora continua pâna în momentul trecerii prin zero a semialternantei tensiunii de retea corespunzatoare încetarii tensiunii de comanda.

b)  daca tensiunea de comanda se aplica dupa momentul t, tranzistorul T2 continua sa se afle în conductie, deoarece curentul de baza are valori mai mari, ca urmare a cresterii tensiunii de alimentare, Ec .

În aceasta situatie circuitul nu mai poate furniza curentul de poarta necesar pentru amorsarea tiristorului T3, acesta ramâne blocat ca si triacul T4 pâna la terminarea semialternantei tensiunii de alimentare.

Daca comanda persista, dispozitivele T3 si T4 se deschid la începutul semialternantei urmatoare ca la punctul a.

În concluzie, daca tensiunea de alimentare se aplica mai târziu de momentul t deschiderea releului static se produce cu o întârziere, care se poate apropia de durata unei semiperioade, a tensiunii de alimentare.

În comparatie cu releele electromecanice, releele statice sunt mult mai robuste. Durata de viata a releelor statice este mult mai mare, deoarece în timpul functionarii lor nu apar arcuri electrice, ca la releele electromecanice. În plus, absenta acestor arcuri electrice, nu mai creeaza probleme de interferente cu alte instalatii învecinate.

Releele statice pot comanda sarcini rezistive sau inductive. În cazul sarcinilor rezistive, curentul comutat creste sinusoidal, de la zero. Deci regimul tranzitoriu este redus la minim. Aceasta calitate se mentine si daca sarcina este constituita din lampi de iluminat cu filament. În aceasta situatie curentul initial este de 5 ori mai mare decât valoarea de regim permanent fata de o crestere de 11 ori pentru alte tipuri de relee sau comutatoare.

Sarcinile inductive, comandate de releele statice, sunt de mai multe tipuri:

a) Transformatoare - când este conectat un transformator apare un supracurent, a carui valoare depinde de defazajul dintre tensiune si curent, si de structura circuitului magnetic. Aceasta valoare poate fi de 50 ori mai mare decât cea de regim permanent. Desi acest curent scade într-un timp foarte scurt, trebuie tinut seama de el la dimensionarea releului static.

b) Dispozitive actionate magnetic - acestea sunt reprezentate de contactoare, ventile magnetice, cuplaje magnetice, etc. În cazul acestor sarcini supracurentul initial nu depinde de defazajul dintre curent si tensiune. În plus, valoarea supracurentului initial este substantial mai mica decât în cazul transformatoarelor si se amortizeaza în câteva semiperioade. De exemplu, în cazul contactoarelor, acest supracurent este de 6 ori mai mare fata de valoarea de regim permanent. Din acest motiv si problemele de dimensionare a releului static sunt mai usoare.