Cada vez mais presentes nos eletrônicos, os relés de estado sólido estão conquistando um espaço que até então era ocupado por relés mecânicos. Mas, afinal, como funciona um relé de estado sólido?
DIFERENÇAS DO RELÉ ELETROMECÂNICO E DO RELÉ DE ESTADO SÓLIDO
Os relés de estado sólido (ou SSR, do inglês Solid State Relays) são semicondutores utilizados no chaveamento de cargas resistivas ou indutivas em circuitos de potências elevadas a partir de sinais com pouca intensidade. Pouco conhecidos mas muito importantes em diversas aplicações de automação industrial, vamos te explicar como funciona um relé de estado sólido.
No relé tradicional, do tipo eletromecânico (EMR – Electromechanical Relay), uma bobina é energizada e atrai uma armadura metálica. Essa armadura é móvel, por isso ao ser atraída pela bobina alterna entre seus contatos físicos NA-NF, alternando assim a ação do dispositivo.
Já nos relés de estado sólido a bobina é substituída por um emissor de luz, em geral um LED infravermelho, enquanto os contatos são trocados por foto-transistores, foto-diodos ou outros dispositivos sensíveis à luz. Ao ser energizado, o LED emite um sinal luminoso que é recebido pelo receptor, que atua para comutar um dispositivo de maior potência, como TRIACs ou MOSFET de potência.
VANTAGENS DO RELÉ DE ESTADO SÓLIDO
Por possuírem toda a sua construção elétrica, os relés de estado sólido (SSR) possuem alguns diferenciais quando comparados aos tradicionais relés eletromecânicos (EMR).
Entre as principais vantagens de se utilizar um relé de estado sólido (SSR) estão:
- Possuem uma velocidade de comutação maior;
- Possuem uma vida útil maior;
- Possuem uma maior faixa de tensões e correntes de operação.
- São imunes aos repiques que podem ocorrer nos contatos;
- São menores e mais leves que os relés eletromecânicos;
- São mais confiáveis por não dependerem de um acionamento mecânico;
- Não produzem campos eletromagnéticos que possam interferir em outros componentes da placa;
- Não são influenciáveis por variações de temperatura;
- Não possuem partes mecânicas móveis que podem se desgastar com o tempo e afetar o desempenho;
- Não fazem barulho ao serem acionados (o tradicional “bater” do relé);
Podemos incluir entre as vantagens de se escolher um SSR a sua maior imunidade às vibrações. Enquanto os relés eletromecânicos são suscetíveis a ponto de, em casos mais sensíveis, ser necessário a montagem em placas separadas para minimizar a influência das vibrações sobre eles, os relés de estado sólido são muito mais resistentes as oscilações mecânicas.
Porém existem alguns pontos que devemos cuidar ao utilizarmos um relé de estado sólido ao invés de um relé eletromecânico. Por exemplo ao trabalharmos com correntes elevadas pode haver o aquecimento do relé, por isso é indicado considerar a aplicação de um dissipador de calor.
FUNCIONAMENTO DO RELÉ SSR
Agora que explicamos como ele é montado e suas diferenças, chegou a hora de vermos, de fato, como funciona um relé de estado sólido na prática.
Ao receber o sinal de comando em seus terminais de entrada, o SSR é acionado, conduzindo a alimentação até a carga. Porém a condução começa a acontecer efetivamente na próxima passagem por zero da tensão de rede. No desligamento, o processo ocorre novamente. Com o SSR bloqueando o sinal apenas na próxima passagem por zero.
Quando falamos sobre “a próxima passagem” podemos pensar que haverá um tempo considerável entre elas, porém os atrasos nunca serão superiores a 8,3 milissegundos entre o momento que ocorre o disparo do comando liga/desliga e a alimentação/desalimentação da carga.
O acionamento acontecendo no momento da passagem pelo zero da rede traz algumas vantagens para a instalação. Por exemplo: as interferências elétricas na instalação são praticamente inexistentes, e o SSR não é levado a condições muito adversas para o chaveamento. Porém é impossível de se chavear uma tensão contínua, somente tensões alternadas.
As conexões são simples, sendo preciso apenas duas ligações para o funcionamento do relé: um sinal de comando e uma ligação com a carga. O recomendado é que, na ligação com a carga, seja utilizado um fusível de proteção ultra-rápido, visando proteger a instalação.
A dissipação de calor será necessária devido a circulação de corrente da carga, evitando a queima do dispositivo por conta do superaquecimento.
ESPECIFICAÇÕES
Ao escolhermos um relé SSR não é necessário manter uma margem de segurança grande em relação à corrente da carga que queremos controlar. Como isso é costume na hora de especificar um relé eletromecânico, buscando garantir uma maior confiabilidade do equipamento em sua operação, evitando que os relés trabalhem no limite e seus contatos acabem “grudando”.
Como nos relés de estado sólido não há movimento mecânico para acionar os contatos, não é preciso pensar em superdimensionamento para o circuito. Além disso, há o fato de existirem controladores para correntes baixas, o que nem sempre é possível no caso dos relés eletromecânicos.
CONCLUSÕES
Cada vez mais utilizados em equipamentos industriais, comerciais e residenciais, os relés de estado sólido estão possibilitando projetos mais compactos e seguros. Como citado anteriormente, existem casos com aplicações específicas que exigirão uma atenção maior, mas considerando sua necessidade de dissipação de calor e a queda de tensão provocada pela resistência do MOSFET, eles são facilmente corrigidos. Porém ao analisarmos de forma geral, o SSR possui um desempenho superior, e cada vez mais irá tomar os espaços dos tradicionais relés eletromecânicos.
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