O que é um relé automotivo e como ele funciona no sistema elétrico de um veículo?

Ao acender os faróis, acionar a buzina, ligar o motor ou ativar a ventoinha de arrefecimento, ocorre um processo de comutação elétrica em algum ponto do veículo. Em muitos sistemas elétricos veiculares convencionais de 12V e 24V, essa função é desempenhada por um relé automotivo.

Um relé automotivo permite que uma corrente de controle relativamente pequena acione outro circuito elétrico. Isso possibilita controlar cargas como lâmpadas, ventiladores, buzinas, bombas e equipamentos auxiliares sem precisar direcionar toda a corrente de carga por meio de cada interruptor ou dispositivo de controle do painel.

Embora um relé automotivo seja um componente pequeno, sua capacidade de contato, tensão da bobina, configuração dos terminais e características da carga podem afetar diretamente a confiabilidade do sistema elétrico do veículo.

Este artigo explica como funcionam os relés automotivos, onde são comumente utilizados e o que engenheiros e compradores devem considerar ao selecionar um.

O que é um relé automotivo?

Um relé automotivo é um dispositivo de comutação operado eletricamente, projetado para controlar circuitos elétricos em veículos e equipamentos relacionados.

Um relé eletromagnético automotivo convencional contém duas seções eletricamente distintas:

O lado de controle
Este componente contém a bobina do relé. A aplicação da tensão especificada à bobina cria um campo magnético.

O lado da mudança
Este componente contém os contatos móveis e fixos que abrem ou fecham o circuito de carga.

O ponto importante é que o circuito de controle e o circuito de carga desempenham funções diferentes.

Um comando de corrente relativamente baixa pode energizar a bobina do relé, enquanto os contatos acionam outro circuito que transporta a corrente necessária para a carga conectada.

Essa é uma das razões pelas quais os relés automotivos são comumente encontrados entre os dispositivos de controle do veículo e as cargas elétricas.

Por que não conectar a carga diretamente ao interruptor?

Considere um ventilador de arrefecimento de um veículo.

O controlador eletrônico ou o driver só precisa informar ao ventilador quando ele deve funcionar. O próprio motor do ventilador, no entanto, pode exigir uma corrente consideravelmente maior do que o sinal de controle.

Se toda a corrente do motor fosse encaminhada através de um pequeno interruptor ou saída de controle do painel, o interruptor, a fiação e o conector precisariam ser projetados para essa carga.

Um sistema de retransmissão oferece uma abordagem diferente.

O dispositivo de controle energiza a bobina do relé. Os contatos do relé, então, acionam o circuito do ventilador.

Em forma simplificada:

Sinal de controle → Bobina do relé → Comutação de contato → Carga elétrica

Essa configuração pode ajudar a separar o lado do controle do circuito de carga de alta corrente e permite que o dispositivo de comutação seja posicionado mais próximo da carga, quando apropriado.

Componentes internos de um relé automotivo: bobina, armadura e contatos.

Para entender o funcionamento de um relé, é útil observar o que acontece dentro de um relé eletromagnético típico.

1. Bobina

A bobina recebe a tensão de controle.

Os sistemas elétricos automotivos geralmente utilizam fontes de alimentação CC, com relés automotivos de 12V e 24V selecionados de acordo com a arquitetura elétrica do veículo ou equipamento.

Aplicar a voltagem correta à bobina cria um campo magnético.

2. Armadura

O campo magnético atrai uma armadura metálica móvel.

Isso converte a entrada elétrica na bobina em movimento mecânico.

3. Contatos

O movimento da armadura altera o estado dos contatos elétricos.

Quando a alimentação da bobina é interrompida, um mecanismo de retorno traz os contatos de volta ao seu estado normal.

Toda essa sequência pode ocorrer rapidamente, permitindo que um sinal de controle elétrico acione outro circuito sem exigir que os dois circuitos conduzam a mesma corrente.

Entendendo os números dos terminais de relés automotivos

Muitos relés automotivos usam designações de terminais padronizadas, como 30, 85, 86, 87 e 87a .

Uma configuração comum é:

• 85 / 86: Terminais da bobina
• 30: Contato comum
• 87: Contato normalmente aberto
• 87a: Contato normalmente fechado, quando fornecido

A configuração exata deve sempre ser confirmada pelo diagrama de relés ou pelos dados técnicos, pois as configurações de relés podem variar.

O que acontece quando a bobina é desligada?

Num relé de comutação típico, o terminal 30 é conectado ao 87a enquanto a bobina está desenergizada.

O caminho sem oxigênio entre 30 e 87 permanece aberto.

O que acontece quando a bobina é energizada?

Quando a tensão correta é aplicada aos terminais da bobina, a armadura se move.

A ligação entre 30 e 87a se abre, enquanto a ligação entre 30 e 87 se fecha.

O relé agora alterou o percurso elétrico sem exigir que o próprio dispositivo de controle chaveie a carga diretamente.

Contatos de relé automotivo normalmente abertos versus normalmente fechados

A configuração dos contatos deve ser selecionada de acordo com a função que o circuito precisa desempenhar quando o relé não estiver energizado.

Normalmente Aberto (NA)

Um contato normalmente aberto não conduz corrente através desse caminho comutado enquanto o relé estiver em seu estado normal, desenergizado.

Quando a bobina é energizada, o contato NA (normalmente aberto) se fecha.

Essa configuração é comumente usada quando uma carga deve operar somente após receber um comando de controle.

Exemplos típicos podem incluir:

• Circuitos de buzina
• Lâmpadas auxiliares
• Ventiladores de resfriamento
• Bombas
• Outros acessórios comutados

Normalmente Fechado (NF)

Um circuito normalmente fechado conduz eletricidade no estado normal do relé e se abre quando a bobina é energizada.

Os contatos NF (normalmente fechados) podem ser úteis quando o circuito precisa de um estado alternativo ou de uma função de comutação.

Para os engenheiros, escolher entre NA (Normalmente Aberto) e NF (Normalmente Fechado) é, portanto, uma decisão de lógica de controle — e não simplesmente uma questão de preferência de terminal.

Onde os relés automotivos são comumente usados?

Os relés automotivos podem ser encontrados em muitos sistemas elétricos, embora a arquitetura exata varie consideravelmente entre os diferentes modelos de veículos.

Ventiladores de resfriamento

As ventoinhas de arrefecimento elétricas podem impor demandas de corrente substanciais ao sistema elétrico de um veículo. Os relés permitem que o circuito da ventoinha seja acionado por um sinal de controle separado.

Faróis e iluminação auxiliar

Os relés podem ser usados ​​para controlar cargas de iluminação, mantendo a parte de controle do circuito separada do caminho da corrente da lâmpada.

Sistemas de buzina

Pressionar um botão da buzina pode fornecer o comando de controle, enquanto um relé chaveia a carga da buzina.

Bombas de combustível e auxiliares

Os motores das bombas são outro exemplo de cargas que podem ser controladas por meio de um relé, dependendo da arquitetura do veículo.

Sistemas de ar condicionado e HVAC

Os relés podem ser incorporados em circuitos de ventiladores, controle de compressores, aquecimento ou circuitos auxiliares relacionados.

Circuitos de partida e auxiliares

Os sistemas elétricos dos veículos também podem usar relés para controle relacionado à partida e equipamentos auxiliares.

Além dos veículos de passageiros, aplicações semelhantes de relés de 12V e 24V podem ser encontradas em veículos comerciais, máquinas de construção, equipamentos agrícolas e outros sistemas elétricos móveis.

Por que a classificação de corrente do relé por si só não é suficiente

Um dos pontos mais importantes na escolha de um relé automotivo é que o número impresso como corrente nominal não conta toda a história.

Uma carga resistiva de 30A e um motor consumindo 30A sob uma determinada condição de operação não impõem necessariamente a mesma tensão nos contatos do relé.

Cargas diferentes se comportam de maneira diferente durante a comutação.

Cargas Resistivas

Em geral, esses sistemas apresentam características de corrente relativamente previsíveis.

Cargas do motor

Os motores podem consumir uma corrente de partida ou de pico muito maior do que sua corrente normal de funcionamento.

Cargas de lâmpadas

Algumas lâmpadas podem consumir uma corrente elevada quando são energizadas pela primeira vez porque o filamento frio tem menor resistência.

Cargas indutivas

Bobinas, solenoides e motores podem gerar picos de tensão quando acionados.

Essas condições afetam a formação de arco elétrico nos contatos, o desgaste dos contatos, a vida útil elétrica e a possibilidade de soldagem dos contatos.

Por essa razão, os engenheiros devem avaliar o tipo de carga real e as condições de comutação , e não apenas comparar os valores nominais de corrente.

Relé automotivo de 12V ou 24V: a tensão da bobina importa

A bobina do relé deve ser compatível com a tensão de controle do sistema.

Um relé automotivo de 12V é projetado para um circuito de controle apropriado de 12V, enquanto um relé automotivo de 24V utiliza uma bobina projetada para o sistema correspondente.

Usar a voltagem errada na bobina pode causar diversos problemas.

Se a tensão aplicada for muito baixa, o relé pode não acionar de forma confiável ou pode operar de forma instável.

Se a bobina for submetida a uma tensão excessiva, pode ocorrer superaquecimento e danos prematuros.

Os engenheiros devem, portanto, confirmar pelo menos:

• Tensão nominal da bobina
• Faixa de tensão da bobina permitida
• Características de captação e liberação, quando relevantes.
• Condições reais de tensão do sistema

Os sistemas elétricos de veículos não são fontes de alimentação ideais para laboratórios, portanto, as condições reais de operação devem ser consideradas durante a seleção do produto.

Quais são as causas da falha de relés automotivos?

Os relés são componentes eletromecânicos, e tanto as tensões elétricas quanto as mecânicas influenciam sua vida útil.

As causas comuns de problemas incluem:

Sobrecarga de contato
A comutação de uma carga que exceda a capacidade adequada do relé pode acelerar o dano aos contatos.

Corrente de partida elevada
A comutação repetida de alta corrente pode causar erosão severa dos contatos ou soldagem.

Tensão incorreta da bobina
Uma bobina mal dimensionada pode funcionar de forma não confiável ou superaquecer.

Conexões de terminal deficientes
Uma alta resistência de conexão pode gerar aquecimento localizado.

Troca frequente
A vida útil elétrica depende da carga e da frequência de comutação, e não apenas da especificação de vida útil mecânica.

Temperatura e vibração
Os ambientes automotivos e de equipamentos móveis podem expor os relés a condições muito diferentes das encontradas em painéis de controle internos fixos.

Ao investigar falhas em relés, a substituição do relé sem identificar o problema elétrico ou de instalação subjacente pode fornecer apenas uma solução temporária.

O que você deve verificar ao escolher um relé automotivo?

Em vez de selecionar um relé com base apenas em seu tamanho e classificação de amperagem, engenheiros e compradores devem avaliar a aplicação completa.

Fatores importantes incluem:

• Tensão da bobina
• Configuração de contato
• Classificação de contato
• Tipo de carga
• Corrente de partida ou de pico
• Frequência de comutação
• Temperatura de operação
• Vida útil elétrica
• Vida mecânica
• Método de montagem
• Arranjo terminal
• Condições ambientais

O relé automotivo correto é aquele que corresponde à carga elétrica real e ao ambiente operacional , e não simplesmente aquele com o número mais alto impresso em sua carcaça.

Relés automotivos e relés industriais não são automaticamente intercambiáveis.