El relevo más utilizado: una respuesta directa

el relé electromagnético (EMR) (específicamente el relé enchufable de uso general) es el tipo de relé más utilizado en aplicaciones residenciales, comerciales e industriales en todo el mundo. Dentro de esa categoría, el SPDT (unipolar de doble tiro) y DPDT (bipolar de doble tiro) electromagnético relevos reclamar los mayores volúmenes de uso. Aparecen en todo, desde electrodomésticos y sistemas HVAC hasta paneles de automatización de fábricas y electrónica automotriz.

Si limita el campo a circuitos puramente electrónicos y a nivel de PCB, entonces el relé de estado sólido (SSR) Su popularidad ha aumentado drásticamente desde principios de la década de 2000, particularmente para conmutación de alta frecuencia y entornos donde el desgaste mecánico es inaceptable. Pero en cifras brutas de envíos de unidades en todos los sectores, el relé electromagnético tradicional todavía lidera por un margen considerable.

Según datos del mercado industrial de Allied Market Research, el mercado mundial de retransmisiones estaba valorado en aproximadamente 12.400 millones de dólares en 2022 y se prevé que alcance los 18.100 millones de dólares en 2031. Los relés electromagnéticos representan aproximadamente 55-60% del total de envíos de retransmisión , confirmyo su posición dominante en todo el mercado.

Comprender lo que realmente hace un relé

Un relé es un interruptor operado eléctricamente. Cuando una señal de entrada (generalmente una corriente eléctrica de baja potencia) energiza una bobina o elemento semiconductor dentro del relé, provoca la apertura o el cierre de uno o más circuitos eléctricos separados. Esto permite que un sistema de control de bajo voltaje (un microcontrolador, una salida de PLC o un simple botón pulsador) conmute cargas de alto voltaje o alta corriente sin una conexión eléctrica directa entre los dos circuitos.

el fundamental value of a relay lies in two things: aislamiento electrico and amplificación de señal . Una salida lógica de 5 V de un Arduino puede, a través de un relé, controlar un motor de 240 V CA. Una pequeña señal de termostato puede cambiar un circuito de compresor HVAC de 30 amperios. Esa combinación de aislamiento y versatilidad de control es la razón por la que los relés han seguido siendo indispensables durante más de un siglo.

Partes centrales de un relé electromagnético

• Bobina: Enrollado alrededor de un núcleo de hierro; cuando se energiza, crea un campo magnético.
• Armadura: Una pieza de hierro móvil atraída por el campo magnético.
• Contactos: el switching elements — normally open (NO), normally closed (NC), or common (COM).
• Primavera: Devuelve la armadura a su posición original cuando la bobina está desenergizada.
• Yugo y marco: Proporciona la ruta magnética y la carcasa mecánica.

el Main Types of Relays and Where Each Is Used

La tecnología de retransmisión se ha diversificado significativamente a lo largo de las décadas. Cada tipo de relé tiene fortalezas específicas que lo convierten en la opción preferida para aplicaciones particulares. Comprender estas distinciones ayuda a explicar por qué ciertas familias de relevos dominan industrias específicas.

Relés electromagnéticos (EMR)

el electromagnetic relay is the original and most fundamental relay design. It uses a coil of wire wound around a ferromagnetic core. When current passes through the coil, the magnetic field physically moves a set of contacts. EMRs handle both AC and DC loads, are extremely robust, and are available in virtually every contact configuration.

Los voltajes de bobina comunes incluyen 5 VCC, 12 VCC, 24 VCC y 24 VCA . Las clasificaciones de contacto suelen oscilar entre 5 A y 30 A a 250 V CA. Son omnipresentes en paneles de control, gabinetes de automatización, electrodomésticos y aplicaciones automotrices.

Relés de estado sólido (SSR)

el solid-state relay replaced mechanical contacts with semiconductor switching elements — typically TRIACs, SCRs, or MOSFETs. There are no moving parts, which means SSRs switch silently, produce no contact arcing, and have essentially unlimited electrical switching life. They excel in applications requiring cambio rápido y frecuente o donde la interferencia electromagnética de los contactos de arco sería problemática.

Los SSR se utilizan mucho en Controladores de temperatura, equipos médicos, fabricación de semiconductores y maquinaria de procesamiento de alimentos. . Su principal inconveniente es una caída de voltaje en la salida (normalmente de 1 a 1,5 V), que genera calor y requiere un disipador de calor para cargas de corriente más altas.

Relés de láminas

Un relé de láminas utiliza un par de láminas ferromagnéticas selladas dentro de una cápsula de vidrio llena de gas inerte. Las cañas se unen cuando se aplica un campo magnético. Los relés de láminas conmutan extremadamente rápido. tiempos de operación tan bajos como 0,5 milisegundos - y manejar señales de bajo nivel de manera limpia, lo que las hace populares en Conmutación de telecomunicaciones, instrumentación médica y equipos de prueba automatizados (ATE) .

elrmal Relays (Overload Relays)

elrmal relays — more accurately called thermal overload relays — protect motors from overheating due to sustained overcurrent. They contain bimetallic strips that bend when heated by excess current, tripping the relay contacts. They are a standard component in every conjunto de arranque de motor en aplicaciones industriales, protegiendo bombas, transportadores, compresores y ventiladores.

Relés de enclavamiento

Un relé de enclavamiento mantiene su estado conmutado sin alimentación continua de la bobina. Una vez fijado por un pulso, permanece en posición hasta que se aplica un pulso de reinicio. Esto hace que los relés de enclavamiento sean ideales para aplicaciones de ahorro de energía, contadores inteligentes y sistemas de control de iluminación donde mantener la energía de la bobina continuamente sería un desperdicio.

Relés de potencia y alto voltaje

else relays are built for switching loads at high voltage (above 400V) or high current (above 50A). They are found in sistemas de gestión de baterías de vehículos eléctricos, inversores solares y distribución de energía industrial paneles. Los sistemas de baterías para vehículos eléctricos, en particular, han impulsado un rápido crecimiento en este segmento de relevos desde 2015.

Comparación de tipos de relés: electromagnético frente a estado sólido

el choice between electromagnetic and solid-state relays is the most common decision engineers face. The table below summarizes key performance differences:

¿Qué relé se utiliza más en la automatización industrial?

En la automatización industrial, posiblemente el mayor sector de aplicaciones de relés, el Relé enchufable de uso general de 24 VCC es abrumadoramente la opción más común. Los gabinetes de control para PLC, sistemas transportadores, líneas de empaque y paneles de control de procesos generalmente se construyen alrededor de módulos de relé que funcionan a 24 V CC, coincidiendo con el voltaje de salida estándar del PLC.

Marcas como Contacto Fénix, Buscador, Omrón, Weidmuller y Electricidad Schneider suministramos cada año enormes cantidades de relés enchufables de 24 V CC a los fabricantes de cuadros de automatización. Un gabinete de automatización de tamaño moderado puede contener desde De 20 a 200 enchufes de relé individuales , cada uno equipado con un relé electromagnético enchufable.

el contactor — a heavy-duty electromagnetic switching device closely related to the relay — is the most-used device for arranque del motor y conmutación de potencia en entornos industriales. Aunque técnicamente es un contactor en lugar de un relé de control, funciona según el mismo principio electromagnético y es el miembro de mayor potencia de la familia de relés.

Relés de interfaz y relés de bloque de terminales

Un subtipo especializado que se ha vuelto extremadamente frecuente en la automatización moderna es el relé de interfaz — un relé enchufable de perfil delgado montado en un zócalo de carril DIN, diseñado para interconectar salidas de PLC y dispositivos de campo. Productos como Finder Series 34, Phoenix Contact PLC-RSC y Omron G2RV se utilizan en enormes cantidades en la construcción de paneles en todo el mundo.

else relays typically have Anchos de cuerpo de 6 mm a 8 mm , lo que permite que quepan docenas de canales en un gabinete de control compacto. El voltaje de su bobina es casi siempre de 24 VCC, coincidiendo directamente con las tarjetas de salida digital PLC. Las clasificaciones de contactos van desde 6A a 16A a 250V CA , suficiente para la gran mayoría de tareas de conmutación de cargas industriales.

¿Qué relé se utiliza más en aplicaciones automotrices?

el automotive sector uses a specific, standardized form factor known as the Minirelé ISO (también llamado relé automotriz estándar o estilo Bosch) más que cualquier otro tipo. Este relé sigue un diseño reconocido internacionalmente con una configuración de 5 o 4 pines y encaja en enchufes de relé estándar que se encuentran en cajas de relés y fusibles de automóviles.

el standard automotive relay operates on 12 VCC (o 24 V CC para camiones y vehículos pesados) con clasificaciones de contacto de 30A o 40A . Controlan faros, bocinas, ventiladores de refrigeración, bombas de combustible, circuitos de arranque, embragues de compresores de aire acondicionado y docenas de otras cargas de vehículos. Un vehículo de pasajeros típico contiene entre 15 y 40 relevos , según el contenido de la función.

Los principales proveedores de relés para automóviles incluyen Conectividad TE (Tyco), Omron, Panasonic, Hella y Bosch . La producción mundial de relés para automóviles llega al miles de millones de unidades por año , lo que la convierte en una de las aplicaciones de retransmisión de mayor volumen que existen.

Relés para vehículos eléctricos y híbridos

Los vehículos eléctricos e híbridos han introducido una nueva categoría de relevo de rápido crecimiento: el Relé de desconexión de batería de alto voltaje. . Estos relés deben manejar 400 V CC o 800 V CC con corrientes de hasta 500 A durante la carga rápida. Requieren contactos sellados, supresión de arco y, a menudo, un relé de precarga para proteger los contactos principales de la corriente de entrada. Este segmento está creciendo a más de 25% anual a medida que la adopción de vehículos eléctricos se acelera a nivel mundial.

¿Qué relé se utiliza más en electrodomésticos y HVAC?

En los electrodomésticos (lavadoras, lavavajillas, hornos microondas, refrigeradores y aires acondicionados) la Relé electromagnético de montaje en PCB es la opción abrumadoramente dominante. Estos relés se sueldan directamente a tableros de control y conmutan motores de compresores, elementos calefactores, válvulas de agua y motores de ventiladores.

el Omron G5LE, Panasonic AL series, and similar compact PCB relays are among the highest-unit-volume relays ever manufactured. They operate at Voltajes de bobina de 5 VCC, 12 VCC o 24 VCC y cambie cargas de CA de hasta 10 A o 16 A a 250 V CA. Se ha producido un solo modelo, el Omron G5LE-1, en cantidades superiores cientos de millones de unidades a lo largo de su vida productiva.

Los sistemas HVAC utilizan ampliamente relés para controlar contactores de compresores, motores de ventiladores, tiras térmicas eléctricas, válvulas de inversión y equipos auxiliares. el relé de cubitos de hielo (un relé octal de uso general de 8 u 11 pines en un enchufe) es un elemento fijo de los paneles de control HVAC y lo ha sido durante décadas. Marcas como Magnecraft, Dayton y Schneider Electric suministran estos relés en grandes cantidades a las industrias de HVAC y control de edificios.

Configuraciones de contacto de relé explicadas

Comprender la configuración de contactos es esencial para seleccionar el relé correcto. La disposición de los contactos determina cómo se puede cablear el relé y qué lógica de conmutación puede realizar.

• SPST-NO (unipolar de una vía, normalmente abierto): el simplest relay. One circuit, open at rest, closes when energized. Used for simple on/off control — turning a light or pump on.
• SPST-NC (unipolar de una vía, normalmente cerrado): Un circuito, cerrado en reposo, se abre cuando se energiza. Se utiliza para circuitos a prueba de fallos: si falla la alimentación, el circuito permanece cerrado.
• SPDT (un polo de doble tiro): Un contacto común cambia entre las posiciones NO y NC. Extremadamente versátil: permite trazar un circuito entre dos caminos. El formulario de contacto de relé de uso general más comúnmente especificado.
• DPDT (bipolar de doble tiro): Dos interruptores SPDT independientes operados por una bobina. Útil cuando dos circuitos separados deben conmutar simultáneamente, muy común en paneles de control y electrodomésticos.
• 4PDT (doble tiro de cuatro polos): Cuatro interruptores SPDT operados por una bobina. Se utiliza en aplicaciones que necesitan conmutación simultánea de múltiples circuitos, como inversión de motor o enrutamiento de señales complejas.

el Configuración SPDT es estadísticamente la forma de contacto más especificada en todas las familias de relés, porque su combinación de contactos NA, NC y COM proporciona la máxima flexibilidad de circuito en un solo dispositivo.

Especificaciones clave del relé que debe comprender

Seleccionar el relé correcto requiere comprender un conjunto de especificaciones eléctricas y mecánicas. Hacer estos errores incorrectamente resulta en fallas prematuras del relé, sobrecalentamiento, soldadura de contactos o disparos inesperados.

Voltaje de bobina y voltaje de activación/caída

el coil voltage is the nominal voltage at which the relay is designed to operate. The voltaje de captación es el voltaje mínimo al cual el relé se energizará de manera confiable; generalmente 75–80% del voltaje nominal de la bobina . El voltaje de caída es el voltaje máximo al cual el relé se desenergizará, generalmente 10-20% del valor nominal . Esto significa que un relé de 24 V CC generalmente se energizará a aproximadamente 18 a 19 V y se liberará a 2 a 5 V.

Calificación de contacto

La clasificación de los contactos especifica la corriente y el voltaje máximos que los contactos del relé pueden conmutar de forma segura. Por lo general, se otorgan calificaciones para ambos cargas resistivas e inductivas , ya que las cargas inductivas (motores, solenoides, transformadores) generan picos de tensión que tensionan más los contactos. Un relé electromagnético con capacidad resistiva de 10 A solo puede tener una capacidad inductiva de 3 a 4 A. Siempre reduzca la potencia de los contactos 20-30% para una larga vida útil en aplicaciones exigentes.

Vida eléctrica y mecánica

La vida mecánica se refiere a la cantidad de operaciones que el relé puede realizar sin carga en los contactos. La vida eléctrica es el número de ciclos de encendido/apagado en condiciones de carga nominal. Para un relé electromagnético típico de uso general:

• Vida mecánica: 10 millones a 100 millones de operaciones
• Vida eléctrica con carga nominal: 100.000 a 500.000 operaciones
• Vida eléctrica al 10% de la carga nominal: 1 millón a 10 millones de operaciones

Esta es la razón por la que la reducción de potencia de los contactos y la supresión de picos inductivos (usando diodos de retorno para cargas de CC, amortiguadores RC para CA) son tan importantes para lograr una larga vida útil.

Tiempo de operación y liberación

Para la mayoría de los relés electromagnéticos de uso general, el tiempo de operación (bobina energizada hasta los contactos cerrados) transcurre entre 5 y 15 milisegundos . El tiempo de liberación (bobina desenergizada hasta los contactos abiertos) va desde 2 a 10 milisegundos . Para aplicaciones en las que el tiempo es crítico (circuitos de seguridad, lógica de enclavamiento, control de procesos de alta velocidad), estos parámetros de sincronización deben evaluarse cuidadosamente.

Marcas y familias de productos de relés más utilizadas en todo el mundo

Varios fabricantes dominan el mercado mundial de relés en diferentes segmentos. A continuación se ofrece una descripción práctica de las familias de relés más utilizadas por marca:

Cómo elegir el relé adecuado para su aplicación

Seleccionar el relé correcto no es complicado si se hace de forma sistemática. Analice estos parámetros en orden:

1. Definir la carga: ¿Qué voltaje y corriente cambiarán los contactos del relé? ¿La carga es resistiva (elementos calefactores, lámparas) o inductiva (motores, solenoides)?
2. Determinar el voltaje de la bobina: ¿Qué voltaje de control está disponible: 5 V, 12 V, 24 V CC, 120 V CA, 240 V CA?
3. Elija la configuración de contacto: ¿Necesita lógica de conmutación NO, NC, SPDT o DPDT?
4. Considere la frecuencia de conmutación: La baja frecuencia (menos de unos pocos ciclos por minuto) favorece la EMR; la alta frecuencia favorece la SSR.
5. Evaluar el entorno: ¿El relé enfrentará vibraciones, humedad, temperaturas extremas o atmósferas corrosivas? Estos factores pueden requerir tipos de relés sellados o herméticos.
6. Evaluar espacio y montaje: ¿Es necesario montar el relé en una PCB, en un riel DIN o en un chasis? ¿Es el espacio del panel un bien escaso?
7. Revisar los requisitos de vida: ¿Cuál es la vida útil requerida en operaciones? ¿La aplicación requiere una programación de mantenimiento predictivo?

Cuándo utilizar un circuito de supresión

Cualquier relé que conmute una carga inductiva debe tener supresión aplicada a través de la carga o la bobina. Para cargas de CC, un diodo de retorno (diodo de rueda libre) colocado a través de la bobina en polaridad inversa elimina el pico de contraEMF. Para cargas de CA, un Circuito amortiguador RC (normalmente 100 Ω en serie con 0,1 µF entre los contactos) suprime la formación de arcos en los contactos. Sin supresión, la erosión de los contactos se acelera y la vida útil del relé puede reducirse a 10–20% de la vida eléctrica nominal .

Modos de falla del relé y cómo evitarlos

Comprender por qué fallan los relés es esencial para diseñar sistemas confiables. Los modos de falla de relé más comunes son:

• Soldadura por contacto: Ocurre cuando los contactos se cierran bajo una corriente de entrada alta (arranque de motor, cargas capacitivas) y se fusionan. Prevención: seleccione un relé con una clasificación de corriente de entrada adecuada o utilice un circuito limitador de corriente.
• Erosión de contacto: Pérdida gradual de material debido a la formación de arcos en cada ciclo de conmutación. Prevención: aplique supresión de carga, reduzca la potencia de los contactos y seleccione contactos de aleación de plata para cargas inductivas.
• Fallo de la bobina: Devanado de bobina abierto o en cortocircuito, a menudo causado por sobretensión, temperatura excesiva o humedad. Prevención: asegúrese de que el voltaje de la bobina se mantenga dentro del rango nominal; Utilice relés con clase de aislamiento nominal para la temperatura de funcionamiento.
• Fallo mecánico: Fatiga del resorte o atascamiento de la armadura, especialmente en aplicaciones de ciclo alto. Prevención: programar el reemplazo según el recuento de operaciones cuando se utilizan sistemas de seguimiento de mantenimiento.
• Avería del aislamiento: Pérdida de aislamiento entre la bobina y los contactos, a menudo causada por contaminación o transitorios de voltaje. Prevención: utilice tipos de relés sellados en entornos hostiles; Instale supresores de voltaje transitorio en el circuito.

Tendencias emergentes en tecnología de retransmisión

el relay industry is not standing still. Several technology and market trends are reshaping which relay types will dominate in the coming decade.

Relés inteligentes y módulos de relés inteligentes

Los módulos de relés modernos incorporan cada vez más contadores de operaciones, monitoreo de voltaje de bobina e indicadores de mantenimiento predictivo . Productos como la gama de relés Finder SMART y los módulos Smart Relay de Phoenix Contact proporcionan datos de diagnóstico a través de IO-Link u otros protocolos de comunicación industrial, lo que permite a los sistemas de mantenimiento rastrear el desgaste de los relés y programar reemplazos antes de que ocurra una falla.

Relés de CC de alto voltaje para la transición energética

el growth of solar energy systems, battery storage, and electric vehicles is driving massive demand for relays capable of switching CC de alto voltaje (HVDC) . La conmutación de CC es inherentemente más desafiante que la conmutación de CA porque los arcos de CC no se autoextinguen en los cruces por cero de la corriente como lo hacen los arcos de CA. Se requieren diseños de relés especializados que utilicen soplado de arco magnético y cámaras selladas llenas de gas. Este es uno de los Segmentos de más rápido crecimiento en todo el mercado de relevadores. , con tasas de crecimiento anual compuestas superiores al 20% en varias subcategorías de productos.

Miniaturización y factores de forma ultracompactos

La electrónica de consumo y los dispositivos médicos siguen reduciendo la huella de los relés. Los relés de señal con huellas SMD de 2,5 mm x 2,0 mm que conmutan señales de nivel de miliamperios son ahora algo común en dispositivos médicos portátiles y equipos de comunicación inalámbrica. Estos relés ultracompactos mantienen la propuesta de valor central del relé (aislamiento eléctrico) en el paquete más pequeño posible.

Relés MEMS

Los relés de sistemas microelectromecánicos (MEMS) se fabrican mediante procesos de fabricación de semiconductores, lo que da como resultado elementos de relé que son Miles de veces más pequeño que los relés convencionales. . Conmutan en microsegundos, manejan señales de bajo nivel con una resistencia de contacto extremadamente baja y son inmunes a los campos magnéticos. Aunque actualmente se limitan a aplicaciones de bajo voltaje y baja corriente, los relés MEMS están ganando terreno en aplicaciones de instrumentación, telecomunicaciones y aeroespaciales donde el tamaño y la velocidad de conmutación son primordiales.

Resumen: ¿Qué relé debería utilizar?

Si la pregunta es puramente qué tipo de relé aparece en más aplicaciones y mayores volúmenes unitarios que cualquier otro, la respuesta sigue siendo clara: el Relé electromagnético de uso general en configuración SPDT o DPDT, que funciona a 12 V CC o 24 V CC. , es el relé más utilizado en el mundo en la actualidad. Es asequible, bien entendido, disponible en docenas de fabricantes en innumerables variantes y adecuado para la mayoría de las tareas de conmutación que se encuentran en las aplicaciones eléctricas e industriales cotidianas.

Sin embargo, "el más utilizado" no significa "el mejor para cada situación". El relé correcto depende completamente de los requisitos específicos de la aplicación. Para conmutación de alta frecuencia, opte por el estado sólido. Para la estandarización automotriz, utilice el minirelé ISO. Para una conmutación precisa de señal baja, especifique un relé de láminas. Para protección del motor, instale un relé de sobrecarga térmica. Para ahorrar energía en la conmutación remota, un relé de enclavamiento rinde frutos con el tiempo.

Lo que no ha cambiado a lo largo de un siglo de uso de relés es la razón fundamental por la que existen: aislamiento eléctrico seguro y confiable entre una señal de control y una carga conmutada . Mientras exista ese requisito (y así será en el futuro previsible), el relé seguirá siendo un componente fundamental de la ingeniería eléctrica en todo el mundo.