RELÉS DE ESTADO SÓLIDO DE DOS FASES

Curso gratuito sobre: Relés de estado sólido de dos fases.

Parte 1: Tipos de relés de estado sólido de dos fases

Existen varios tipos de relés de estado sólido de dos fases en el mercado. Algunos de ellos son:

1. Relé electrónico de estado sólido: Este tipo de relé utiliza componentes semiconductores, como tiristores o triacs, para conmutar la carga. Son ideales para aplicaciones de alta velocidad y precisión.


2. Relé de estado sólido montado en PCB: Estos relés se integran directamente en placas de circuito impreso (PCB). Son compactos y se utilizan en aplicaciones industriales y electrónicas.


3. Relé de estado sólido montado en soporte: Estos relés se montan en bases o soportes, lo que facilita su reemplazo o mantenimiento. Son comunes en sistemas de automatización y control.

4. Tipos montados en panel o en superficie: Estos relés se instalan en paneles de control o superficies planas. Pueden manejar cargas resistivas e inductivas de corriente alterna (CA) y se utilizan en aplicaciones como calefacción, iluminación y motores.


La principal diferencia entre ellos radica en sus métodos de montaje y en su funcionamiento interno.

Parte 2: Características de los relés de estado sólido de dos fases

Las características de los relés de estado sólido de dos fases pueden dividirse en eléctricas, mecánicas, termodinámicas y de montaje:

1. Eléctricas: Los relés de estado sólido utilizan semiconductores de potencia como tiristores y transistores para conmutar corrientes hasta más de 100 amperios. Pueden conmutar a muy altas velocidades (del orden de milisegundos) en comparación a los electromecánicos.

  • Funcionamiento:
    • Los SSR constan de un sensor que responde a una señal de control (pequeña corriente aplicada en sus terminales).
    • Utilizan semiconductores de potencia como tiristores y transistores para conmutar corrientes.
    • Pueden conmutar a altas velocidades (del orden de milisegundos) en comparación con los relés electromecánicos.
    • No tienen contactos mecánicos que se desgasten.
  • Ventajas sobre relés electromecánicos:
    • Durabilidad: Sin partes móviles, lo que los hace más resistentes al desgaste.
    • Velocidad: Conmutan rápidamente.
    • Aislamiento galvánico: El circuito de control está eléctricamente aislado de la carga.
    • Sin chispas: No generan chispas al conmutar.
  • Consideraciones:
    • Sobrecargas momentáneas: Tienen baja tolerancia para soportar sobrecargas momentáneas.
    • Resistencia al paso de corriente: Mayor resistencia al paso de corriente en su estado activo.

En resumen, los SSR son una excelente opción para aplicaciones donde se requiere velocidad, durabilidad y aislamiento eléctrico.

2. Mecánicas: No tienen contactos mecánicos que se desgasten.

Los relés de estado sólido de dos fases son dispositivos electrónicos que ofrecen varias ventajas en comparación con los relés mecánicos tradicionales. 

Características:

  • Baja corriente de entrada: Los SSR requieren una corriente de entrada muy baja, en el orden de los miliamperios, lo que los hace eficientes en términos de consumo eléctrico.
  • Mayor tiempo de vida: Al no tener contactos mecánicos que se desgasten, los SSR tienen una vida útil más prolongada.
  • Operación silenciosa: Dado que no tienen partes móviles, los SSR funcionan sin ruido acústico.
  • Menor tiempo de respuesta: Los SSR son más rápidos que los relés mecánicos, con tiempos de respuesta en el orden de los milisegundos.

3. Termodinámicas: Los relés de estado sólido pueden generar calor durante su funcionamiento, por lo que es importante considerar su disipación de calor durante el diseño del sistema.

Funcionamiento y Componentes:

  • Un SSR está compuesto por cuatro componentes principales:
    • Circuito de entrada: Aquí se aplica la señal de control. Cuando se aplica tensión a este circuito, el relevador se activa.
    • Dispositivo de acoplamiento óptico: Aísla el circuito de entrada del de salida, protegiendo la electrónica de control de posibles sobrecargas.
    • Dispositivo de conmutación: Es el corazón del relevador y permite o bloquea el paso de corriente cuando se activa la señal de control.
    • Circuito de salida: Conecta la carga que se desea controlar, como un motor, una lámpara o un calentador.
  • El SSR opera en tres pasos básicos:
    • Recibe una señal de entrada a través del sensor.
    • El circuito de acoplamiento traduce la señal en un cambio de corriente para el dispositivo de conmutación.
    • El dispositivo de conmutación (generalmente un triac o un transistor) controla la salida.

Ventajas:

Desventajas:

En resumen, los SSR son una excelente opción para aplicaciones donde se requiere alta confiabilidad, velocidad y resistencia a vibraciones, pero es importante considerar su disipación de calor en el diseño del sistema.

4. De montaje: Los relés de estado sólido pueden montarse de diferentes maneras, incluyendo en riel DIN, en PCB, en soporte, en panel o en superficie.

Funcionamiento:

  • De montaje: Los relés de estado sólido pueden montarse de diferentes maneras, incluyendo en riel DIN, en PCB, en soporte, en panel o en superficie.
  • Los SSR utilizan un circuito electrónico en lugar de una bobina como en los relés electromecánicos convencionales.
  • Tienen un LED en el lado de entrada y un fototransistor o SCR/TRIAC fotosensible en el lado de salida, separados por un camino óptico.
  • Cuando el LED se activa, los fotones energizan el fototransistor o SCR/TRIAC, permitiendo que la corriente fluya a través de la carga.

Montaje:

  • Los SSR se pueden montar de varias maneras:
    • Montaje en panel: Diseñados para paneles planos o disipadores de calor. Se fijan con tornillos a través de la placa base del SSR.
    • Montaje en riel DIN: Se instalan en rieles estándar DIN.
    • Montaje en PCB: Se sueldan directamente en placas de circuito impreso.
    • Montaje en soporte: Se fijan en soportes o bases.
    • Montaje en superficie: Se colocan directamente en la superficie de montaje.

Características:

  • Tamaño compacto.
  • Bajo costo.
  • Alta velocidad de conmutación.
  • Bajo ruido eléctrico y audible.
  • Aislamiento galvánico entre entrada y salida.

En resumen, los SSR son ideales para aplicaciones donde se requiere un cambio seguro y rápido de corrientes o voltajes.

Parte 3: Problemas al escoger relés de estado sólido de dos fases

Al escoger entre diferentes modelos de relés de estado sólido de dos fases, pueden surgir varios problemas. Algunos de los factores a considerar incluyen:

1. Sobrecorriente y sobretensión: Estas pueden resultar de sobretensiones externas, como las causadas por rayos en las líneas eléctricas.

Sobrecorriente:

  • La sobrecorriente se refiere a una corriente eléctrica que supera el valor nominal o esperado en un circuito debido a una falla o problema en el sistema eléctrico.
  • En el contexto de los relés de estado sólido, la sobrecorriente puede ocurrir si la carga conectada al relé excede su capacidad nominal. Esto puede dañar tanto el relé como la carga.
  • Es importante seleccionar un relé que pueda manejar la corriente máxima esperada sin problemas.

Sobretensión:

  • La sobretensión se produce cuando la tensión eléctrica supera el nivel nominal debido a eventos como rayos o fluctuaciones en la red eléctrica.
  • Los relés de estado sólido también pueden ser vulnerables a daños por sobretensión. Por lo tanto, es fundamental elegir un relé que tenga una clasificación adecuada para la tensión de línea a la que estará expuesto.
  • Algunos modelos de relés de estado sólido de dos fases, como el RA2A, están diseñados para cargas inductivas y resistivas, y ofrecen una tecnología de soldadura directa de cobre a la placa cerámica (DCB). Estos relés tienen indicadores LED y pueden manejar intensidades nominales de 2 x 25 A o 2 x 40 A, con tensiones nominales de 230 a 600 VCArms2.

En resumen, al seleccionar relés de estado sólido de dos fases, debemos considerar tanto la capacidad de manejo de corriente como la resistencia a sobretensiones para garantizar un funcionamiento seguro y confiabl

2. Tolerancia a sobrecargas momentáneas: Los relés de estado sólido tienen una baja tolerancia para soportar sobrecargas momentáneas, comparado con los relés electromecánicos.

  • Funcionamiento:
    • Los SSR utilizan semiconductores de potencia como tiristores y transistores para conmutar corrientes.
    • Responden a una señal de control (entrada) y activan un interruptor electrónico de estado sólido (salida).
    • Pueden conmutar a altas velocidades (del orden de milisegundos) y no tienen contactos mecánicos que se desgasten.
  • Ventajas de los SSR:
    • Sin partes móviles: A diferencia de los relés electromecánicos, los SSR no tienen piezas móviles, lo que aumenta su vida útil y reduce el desgaste.
    • Velocidad de conmutación: Los SSR pueden cambiar de estado rápidamente, lo que es útil en aplicaciones que requieren respuestas instantáneas.
    • Aislamiento galvánico: El circuito de control está eléctricamente aislado de la carga, lo que mejora la seguridad.
  • Desventajas:
    • Tolerancia a sobrecargas momentáneas: Los SSR tienen una menor capacidad para resistir sobrecargas momentáneas en comparación con los relés electromecánicos.
    • Resistencia al paso de corriente en estado activo: En su estado activo, los SSR presentan una mayor resistencia al paso de la corriente.

En resumen, los SSR son ideales para aplicaciones donde se requiere velocidad y confiabilidad, pero es importante considerar su baja tolerancia a sobrecargas momentáneas.

3. Resistencia al paso de la corriente en su estado activo: Los relés de estado sólido tienen una mayor resistencia al paso de la corriente en su estado activo.

  • Funcionamiento de los SSR:
    • Los SSR utilizan componentes semiconductores, como transistores, triacs o MOSFETs, para conmutar la carga eléctrica.
    • Cuando un SSR está desactivado (sin recibir señal de control), existe una gran resistencia entre su entrada y salida. Esto impide que la corriente fluya entre ambas partes.
    • Al activarse, el SSR permite el paso de la corriente a través del componente semiconductor interno, permitiendo que la carga se conecte o desconecte.
  • Ventajas:
    • Gran resistencia a choques y vibraciones: No tienen partes móviles, lo que los hace más robustos.
    • No generan arcos ni rebotes: Al no tener contactos mecánicos, no hay chispas ni ruido al conmutar.
    • Vida útil prolongada: No sufren desgaste mecánico.
    • Frecuencia de conmutación elevada: Pueden cambiar de estado rápidamente.
    • Funcionamiento silencioso: Ideal para aplicaciones sensibles al ruido.
  • Desventajas:
    • Sensibilidad a perturbaciones: El circuito de entrada es susceptible a interferencias.
    • Necesidad de protección externa: Requieren disipadores de calor y redes de protección.
    • Sensibilidad a la temperatura y sobretensiones: Deben operar dentro de rangos específicos.
    • Complejidad conceptual y tecnológica: Son más abstractos que los relés electromagnéticos
  • Selección adecuada:
    • Al elegir un SSR, considera su resistencia a picos de corriente durante el arranque. Debe ser al menos el doble del valor máximo de corriente en el arranque.
    • Los SSR son ideales para cargas resistivas, capacitivas e inductivas con un factor de potencia entre 0.7 y 1.
Parte 4: Ejemplos de uso de relés de estado sólido de dos fases

Los relés de estado sólido de dos fases se utilizan en una variedad de aplicaciones:

1. Control de motores: Pueden usarse para controlar motores de CA y CC, desde motores pequeños en electrodomésticos hasta motores industriales grandes.

  • Estos relés pueden utilizarse para controlar tanto motores de corriente alterna (CA) como de corriente continua (CC).
  • Desde electrodomésticos con motores pequeños hasta maquinaria industrial con motores grandes, los relés de estado sólido de dos fases ofrecen una solución eficiente.
  • Su diseño compacto permite ahorrar espacio en los paneles de control sin comprometer el rendimiento.
  • Al aplicar una tensión de entrada al control A, se activa el semiconductor correspondiente al primer paso por cero de la tensión de línea.
  • Los LED indican el estado de control de cada fase.
  • Están diseñados especialmente para cargas altamente inductivas.
  • La selección del modelo se basa en la tensión nominal, la intensidad y el tipo de carga.


2. Control de iluminación: Los relés de estado sólido pueden usarse para controlar cargas de conmutación como bombillas y matrices de LED.

  • Los SSR se utilizan para controlar cargas de conmutación, como bombillas y matrices de LED.


Ventajas:

  • Velocidad de conmutación rápida: Los SSR pueden cambiar de estado rápidamente, lo que es importante para ciertos efectos de iluminación.
  • Sin contactos móviles: No hay riesgo de formación de arcos o chispas, lo que podría ser peligroso en aplicaciones de iluminación.
  • Mayor vida útil: Al no tener partes móviles, los SSR tienen una vida útil más larga que los relés mecánicos.
  • Compatibilidad con señales de control de CC de bajo voltaje: Pueden funcionar con señales de control de microcontroladores y circuitos lógicos.

En resumen, los relés de estado sólido permiten que pequeñas señales de entrada controlen cargas mucho más grandes de manera eficiente y segura.



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