Transistores, Reles, Optoacopladores

¿Que es?

TRANSISTORES

3.

1.

2.

Tensiones

Vcb + Vbe = Vce

IE = IC

FORMULAS DE LOS

TRANSISTORES

P = Vc-e x Ic

Intensidades en un

transistor

En el transistor:

P = V x I

Potencia máxima

IE = IC + IB

B = IC / IB

La ganancia

Optoacopladores

FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR

3- En corte:

No deja pasar la corriente.

Un transistor puede tener 3 estados posibles en su trabajo dentro de un circuito:

Deja pasar mas o menos

corriente.

1- En activa:

Deja pasar toda la corriente.

2- En saturación:

X

MATERIALES

Los transistores están formados por materiales semiconductores.

ÁTOMO DE SILICIO

CRISTALES

-

+3

+5

Los transistores son unos elementos que han facilitado el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño.

El Transistor es un componente electrónico que podemos encontrar en muchos artefactos de uso común.

FUNCIONES DEL TRANSISTOR

1- Como INTERRUPTOR.

2- Como AMPLIFICADOR de señales.

3- Como oscilador, conmutador o rectificador.

Tienen 3 patillas y se llaman emisor, base y colector.

Transistores

Optotiristor

Tenemos dos tipos de transistores:

Los PNP y los NPN

Estos están formados por la unión de tres cristales semiconductores.

PNP

NPN

La corriente de salida (entre el emisor y colector) entra por el emisor y sale por el colector

La corriente entra por el colector y sale por el emisor

Tipos de transistores

Diseñado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre una señal lógica y la red. Se utiliza para aislar una circuitería de baja tensión a la red.

Fototransistor

Se compone de un opto acoplador con una etapa de salida formada por un transistor BJT. Los mas comunes son el 4N25 y 4N35

Fototriac de paso por cero

Optoacoplador en cuya etapa de salida se encuentra un triac de cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero conmuta al triac sólo en los cruce por cero de la corriente alterna. El mas común es MOC3041

Aplicaciones

El relé que hemos visto hasta ahora funciona como un interruptor. Está formado por un contacto

móvil o polo y un cotacto fijo. Pero también hay relés que funcionan como un conmutador,

porque disponen de un polo (contacto móvil) y dos contactos fijos.

El Relevador es un dispositivo diseñado para realizar funciones lógicas de control y de protección en los circuitos eléctricos. Además de ser utilizado como elemento manejador de cargas de bajo consumo de potencia.

Tipos de Optoacoplador

¿Dónde se encuentran las aplicaciones de relés?

¿Qué es un relé?

Nomenclatura

Relevadores de protección: detectan líneas defectuosas, aparatos defectuosos u otras condiciones no tolerables o peligrosas. Estos relevadores generalmente disparan uno o mas interruptores, aunque también pueden activar una alarma.

- Industria en general

- Automación predial y residencial

- Generación, transmisión y distribución de energía

- Máquinas y equipos

Relevadores de monitoreo: verifican las condiciones en el sistema de potencia o de protección. Estos relevadores incluyen detectores de falla, unidades de alarma, verificación de sincronía enfasamiento. Las condiciones del sistema de potencia que no involucren apertura de interruptores durante las fallas, pueden ser monitoreadas por relevadores de verificación.

Relevadores de recierre: Establecen una secuencia de cierre para un interruptor de circuito después de que ha sido disparado por un relevador de protección.

Funcionamiento

Relevadores auxiliares: operan en respuesta a la apertura o cierra del circuito de operación para alimentar a otro relevador o dispositivo. Estas unidades incluyen temporizadores, relevadores de contactos múltiples, unidades de sellado, relevadores de aislamiento, relevadores de seguridad, relevadores de cierre, y relevadores de disparo.

Relevador Electromecánico

Un relevador es un dispositivo electromagnético

que permite que la corriente llegue en su totalidad

a uno o más dispositivos utilizando cables más

cortos para evitar caídas de tensión y separe las

secciones de control y de potencia.

Relevadores de sincronia: aseguran que existan las condiciones apropiadas para interconectar dos secciones de un sistema de potencia.

Relevador de Estado Sólido

El relevador está formado por una bobina de control y un

contacto de platino, que al energizarse la bobina actúa como

un imán abriendo o cerrando el contacto de platino.

Al pasar una pequeña corriente por la bobina, el núcleo se

imanta y atrae al inducido por uno de sus extremos, empujando por el otro a uno de los contactos hasta que se juntan, permitiendo el paso de la corriente a través de ellos. Esta corriente es, normalmente, mucho mayor que la que pasa por la bobina.

A continuación se presenta una lista de los números con su identificación mas utilizados en una subestación y que también son visualizados en el control supervisorio.

Numero Identificación

21 L Relevador de distancia de fase

21 N Relevador de distancia de neutro

25 Elemento de sincronismo

27 Relevador de bajo voltaje

47 Relevador de voltaje de secuencia de fases

49 Relevador térmico

50 F Relevador de sobrecorriente instantánea de fases

50 N Relevador de sobrecorriente instantánea de neutro

51 F Relevador de sobrercorriente de tiempo de fases

51 N Relevador de sobrecorriente de tiempo de neutro

52 Interruptor de corriente alterna

60 Relevador de balance de Voltajes

61 Relevador de balance de corrientes

62 Relevador de tiempo retardado

63 Relevador de presión (Buchholz)

67 Relevador direccional de sobrecorrientes

79 Relevador de recierre

81 Relevador de frecuencia

86 Relevador auxiliar de bloqueo

87 Relevador de protección diferencial

89 Cuchilla operada eléctricamente

94 Relevador de disparo

También conocidos por la sigla SSR, los relés de estado sólido son equivalentes a los eletrocmecánicos, ya que poseen funciones similares, pero sin tener partes mecánicas móviles.

El relé de estado sólido es un dispositivo completamente electrónico que, para realizar sus funciones de aislamiento y conmutación, cuenta con propriedades eléctricas, electrónicas, ópticas de los materiales semiconductores y de los componentes eléctricos.

Clasificación de los Relevadores.

1.-Relevadores de Proteccion.

2.-Relevadores de monitoreo, anunciadores y verificadores y reguladores

3.-Relevadores de recierre

4.-Relevadores de sincronia

5. protecciones y alamrmas a trnaformador

Aplicaciones para relés

- Aislación eléctrica entre motores/solenoides en campo y circuitos de comando.

- Protección de entradas y salidas de CLP a través de la aislación galvánica

- Seguridad para accionamentos de cargas de alta corriente a través de señales de baja corriente

Historia

Benefícios del uso de relés

Fue inventado por Joseph Henry en 1835. Se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea. Se les llamaba "relevadores". De ahí "relé".

Cuando no pasa corriente por la bobina el contacto móvil está tocando a uno de los contactos fijos. En el momento que pasa corriente por la bobina, el núcleo atrae al inducido, el cual empuja al contacto móvil hasta que toca al otro contacto fijo.

Por tanto, funciona como un conmutador.

- Un relé puede accionar más de un circuito al mismo tiempo con una única señal.

- Las señales de salida están completamente aisladas y son independientes de la entrada

- La tensión del control (bobina) puede ser mucho menor que la de los contactos (salida)

- Un relé puede controlar señales DC a través de tensión AC y viceversa

Aplicaciones

Ventajas de los optoacopladores

Es el reemplazo ideal para dejar de lado al relé y al transformador, en especial en aplicaciones digitales, donde la velocidad de transferencia y la conservación de la forma de onda debía ser tan fiel como fuera posible en la salida, reflejando en forma idéntica al formato que presentaba en la entrada.

Interfaces en circuitos lógicos.

Interfaces entre señales de corriente alterna y circuitos lógicos.

En sistemas de recepción (telefonía).

Control de potencia.

A modo de relé.

¿Qué es un optoacoplador?

VS

Son dispositivos que podemos encontrar en múltiples aplicaciones dentro de un equipo electrónico, cuando una señal debe ser transmitida desde un circuito específico a otro, sin que exista conexión eléctrica entre ambos.

Relevadores

Relevadores de protección de sobrecarga térmicos.

RELEVADORES DE PROTECCIÓN:

Relevador de protección diferencial

RELEVADORES DE CONTROL

RELEVADOR DE CONTROL TEMPORIZADO(TIMER):

Relevador de protección contra sobre carga.

RELEVADOR CONTADOR DE EVENTOS(CONTADOR):

Relevador de protección contra inversión e interrupción de fases.

Relevadores de protección de sobrecarga magnéticos:

Los relevadores de este tipo aprovechan el calentamiento que se produce cuando una corriente excesiva circula por un conductor, en este caso, cuando la corriente nominal se excede los valores permitidos del elemento calefactor para el que esta ajustado.

Los podemos encontrar de dos tipos:

Bimetálicos y de aleación fusible.

Este relevador utiliza un disco metálico que es arrastrado por efecto de la

inducción magnética producida por los conductores de las fases que alimentan el motor.

Cuando se invierte las fases o se pierde una fase el sentido de giro cambia y se dispara

el relevador.

Este relevador de control temporizado retarda el accionamiento de sus

contactos ya sea a la conexión o a la desconexión de la alimentación. Al igual que el relevador de control puede tener uno o varios pares de contactos NC o NO que se accionan después de haber trascurrido el retardo programado. Cuando un relevador retarda el accionamiento de sus contactos al ser energizado se dice que es temporizado a la conexión o timer on y cuando retarda su accionamiento al perder su alimentación se

dice que es un timer a la desconexión o timer Off.

Un relevador de este tipo conmuta el estado de sus contactos cuando el número

de eventos prefijado fue alcanzado. Un evento es considerado el cambio de un estado

lógico bajo ( 0 ) a un estado lógico alto ( 1 ) o viceversa, es decir, cuando un contacto

conmuta de abierto a cerrado o de cerrado a abierto, según sean las características de

operación del contador. El contador puede ser ascendente o descendente de acuerdo

con la forma de realizar el conteo de los eventos. Un ascendente incrementa su registro

de eventos conforme estos trascurren hasta alcanzar su valor prefijado y un descendente

decrementa su el valor prefijado en su registro hasta que sea cero.

Este relevador sensa la corriente excesiva por medio de una bobina robusta que

forma parte de un electroimán del relevador, la cual, se conecta en serie con las líneas de

alimentación que energizan al motor. Cuando la corriente se excede por arriba de la

corriente nominal acciona la armadura y un mecanismo previamente calibrado dispara el

relevador, abriendo sus contactos que se encuentran normalmente cerrados. El

accionamiento es inmediato y se diseñan para operar con motores de cd y de c. a.

En algunas aplicaciones los motores tienen sobrecargas momentáneas que no lo

dañan pero si disparan el relevador, para este caso se diseñan relevadores de

sobrecarga de acción retardada, agregando al mecanismo un dispositivo amortiguador,

comúnmente un pequeño cilindro de aceite que retarda el disparo.

Los bimetálicos:

Estos utilizan la propiedad física de dilatación de dos metales

soldados, que se calientan con el aumento de la corriente nominal y se expanden provocando que este elemento se curve y dispare al relevador para que se detenga el motor.

Los de aleación fusible:

Estos utilizan un metal que se funde con el aumento de

la temperatura y destraba una palanca que dispara el relevador.

En ambos casos es necesario que el elemento térmico se enfrié para que

arranque el motor.

El relevador diferencial es utilizado para detectar variaciones de corriente muy

finas en los circuitos eléctricos, ocasionados por el incremento de temperatura en algún

devanado, por fugas de corriente entre los anillos colectores y tierra, por fuga entre fase

y estator y por fugas entre las fases y tierra. La detección puede realizarse por medio

de un trasformador toroidal colocado entre las líneas o por un disco de inducción como en

el relevador anterior. El trasformador toroidal es sensible a pequeñas diferencias de

corriente que ocurran entre las líneas de alimentación al motor y se calibra para que

esta dispare un relevador electromecánico. Por otro lado, el disco de inducción dispara al

relevador cuando hay una pequeña diferencia en las corrientes de las líneas, la cual, es

sensada por las bobinas de cuadratura que pueden sumar o restar los campos

magnéticos de las fases.

En la operación y control de máquinas eléctricas es indispensable la utilización de los relevadores de protección. Estos relevadores cumplen una misión de vital importancia para resguardar las condiciones adecuadas de operación de las máquinas eléctricas y prevenir daños a los equipos y al personal. Condiciones inadecuadas pueden ser

ocasionadas por: sobrecarga física en el motor, bajo o alto voltaje en las líneas de alimentación, variación de la frecuencia del voltaje de operación, inversión de la polaridad en caso de máquinas de c.d. y perdida de fases o inversión de fase para máquinas de c.a.

Cuando un motor eléctrico de c.a. o de cd se sobrecarga físicamente aumentan las corrientes que circulan por sus devanados o bobinas, ocasionando que la temperatura en estos se incremente por arriba de las condiciones normales de operación, causando daños en el material aislante de estos y provocando la falla del motor. Por lo tanto, cuando un relevador tiene la capacidad para responder o conmutar sus contactos cuando

detecta que las corrientes de los devanados están por arriba de las nominales es considerado como un relevador de protección de sobrecargas, estos relevadores pueden ser térmicos, magnéticos o magneto-térmicos

dependiendo del tipo de elemento sensor utilizado para disparar al relevador.

Este relevador de control es utilizado para conformar la lógica del control en los

diagramas eléctricos, electro-neumáticos, electro-hidráulicos así como para conectar

pequeñas cargas en circuitos eléctricos y electrónicos. Al igual que los contactores estos

pueden ser electromagnéticos o de estado sólido. Sin embargo, en los circuitos eléctricos

de control los más utilizados son los electromagnéticos.

Relevador de control electromagnético.

Estos relevadores cambian el estado de sus contactos inmediatamente al

energizar su bobina ya que forma parte de un solenoide que se encarga de trasformar la

señal eléctrica en movimiento mecánico de sus contactos. Un relevador puede tener uno

o varios pares de contactos normalmente abiertos(NO) y normalmente cerrados(NC).

Relevador de control de estado sólido.

Estos relevadores pueden conmutar su salida cuando se dispara la compuerta de

un dispositivo semiconductor (Tiristor), por lo cual, no contiene partes mecánicas. Los hay en paso por cero o disparo aleatorio para control de fase. Pueden manejar grandes

potencias en tamaños reducidos. Existen para montaje en panel o para circuito impreso, con disparo de CD o CA y contactos de CA y CD.

Transistores, Relevadores, Optoacopladores

MECATRÓNICA 701

UNIDAD # 2