5.5: Relés de estado sólido

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Tan versátiles como pueden ser los relés electromecánicos, sí sufren muchas limitaciones. Pueden ser costosos de construir, tener una vida de ciclo de contacto limitada, ocupar mucho espacio y cambiar lentamente, en comparación con los dispositivos semiconductores modernos. Estas limitaciones son especialmente ciertas para relés de contactores de gran potencia. Para abordar estas limitaciones, muchos fabricantes de relés ofrecen relés de “estado sólido”, que utilizan una salida SCR, TRIAC o transistor en lugar de contactos mecánicos para cambiar la potencia controlada. El dispositivo de salida (SCR, TRIAC o transistor) está acoplado ópticamente a una fuente de luz LED dentro del relé. El relé se enciende energizando este LED, generalmente con alimentación de CC de bajo voltaje. Este aislamiento óptico entre entrada y salida rivaliza con lo mejor que pueden ofrecer los relés electromecánicos.

Al ser dispositivos de estado sólido, no hay partes móviles que se desgasten y pueden encenderse y apagarse mucho más rápido de lo que cualquier armadura de relé mecánico puede moverse. No hay chispas entre los contactos y no hay problemas con la corrosión por contacto. Sin embargo, los relés de estado sólido siguen siendo demasiado caros para construir en clasificaciones de corriente muy altas, por lo que los contactores electromecánicos continúan dominando esa aplicación en la industria hoy en día.

Una ventaja significativa de un relé SCR o TRIAC de estado sólido sobre un dispositivo electromecánico es su tendencia natural a abrir el circuito de CA solo en un punto de corriente de carga cero. Debido a que los SCR y TRIAC son tiristores, su histéresis inherente mantiene la continuidad del circuito después de que el LED se desenergiza hasta que la corriente de CA cae por debajo de un valor umbral (la corriente de retención). En términos prácticos lo que esto significa es que el circuito nunca se interrumpirá en medio de un pico de onda sinusoidal. Tales interrupciones inoportunas en un circuito que contiene inductancia sustancial normalmente producirían grandes picos de voltaje debido al colapso repentino del campo magnético alrededor de la inductancia. Esto no sucederá en un circuito interrumpido por un SCR o TRIAC. Esta característica se llama conmutación de cruce cero.

Una desventaja de los relés de estado sólido es su tendencia a fallar “cortocircuitados” en sus salidas, mientras que los contactos electromecánicos de los relés tienden a fallar “abiertos”. En cualquier caso, es posible que un relé falle en el otro modo, pero estas son las fallas más comunes. Debido a que un estado de “apertura por falla” generalmente se considera más seguro que un estado “cerrado por falla”, los relés electromecánicos siguen siendo favorecidos sobre sus homólogos de estado sólido en muchas aplicaciones.