Em iluminação pública, dispositivos responsáveis por comandar o acionamento de lâmpadas e acoplados a luminárias nos postes que constituem o sistema de fornecimento ou rede elétrica externa, são chamados relés fotoelétricos. Funcionam conforme a iluminância do ambiente com um valorreferencial de 10 lux sendo aquele que controla o funcionamento do relé, abaixo do qual ele atua ligando as lâmpadas e acima do qual efetua o desligamento. Possuem estado definido pelo intervalo de tempo equivalente a 12 horas fechado ou aberto para efeito de tarifação pela concessionária, relativo ao consumo dos equipamentos de iluminação aos quais encontram-se ligados. Considerando-se o fator eficiência, devem ser instalados com sensores apontando na direção sul, o que lhe atribui maior confiabilidade independente da estação climática (inverno ou verão).

A utilização do relé fotoelétrico é feita com uso de comando que pode ser individual (quando atua sobre um ponto luminoso apenas), por exemplo o relé que comanda uma lâmpada em cada poste da rede elétrica de fornecimento ou em grupo (quando é responsável por acionar diversas lâmpadas), muito comum em praças e áreas esportivas.

Características do relé fotoelétrico

Tendo em vista a funcionalidade podemos destacar algumas particularidades correspondentes a esse tipo de relé utilizado com frequência em sistemas de iluminação. Suas partes integrantes nos permitem qualificar tais dispositivos através de particionamentos a saber:

Módulo Sensor

O sensor que integra o dispositivo pode ser de 2 tipos:

Fotocélula como fotoresistor de CdS (Sulfeto de Cádmio): Aciona diretamente o módulo de potência que deve conter um relé térmico ou magnético;

Fotocélula como fototiristor ou material transmissivo: Acoplados a circuitos eletrônicos com cerca de 50 componentes, realizam o acionamento dos relés de potência controladores de lâmpadas.

É muito mais vantajoso utilizar um sensor contendo apenas um componente que seria a própria fotocélula (de CdS) do que utilizar sensor de silício acoplado a um circuito eletrônico com inúmeros componentes, os quais poderiam apresentar muitos defeitos tornando o módulo menos confiável e mais inseguro.

Relés fotoelétricos para comando na IP (referente a um grupo de lâmpadas) são instalados junto à rede de distribuição de energia, pertencem à categoria “C” das normas ANSI, C62.41, devendo serem neste caso bastante robustos e suportarem as variações de tensão e corrente na rede a qual estão submetidos cujos valores máximos são de 10 kV e 10 kA respectivamente, segundo o que aponta o site da STI Eletrônica no seguinte link: http://www.stieletronica.com.br/

Módulo de Potência

Conforme o dispositivo interno deste módulo, descrevemos a seguir quais opções encontram-se disponíveis:

Relé Térmico operando em CA (Corrente Alternada): Operam com deflexão de um bimetal aquecido por uma resistência específica que utiliza uma fotocélula de CdS para monitorar a luminosidade ambiente. O nível de iluminamento determina a operação desse dispositivo, sendo que no escuro ou em condições precárias de luz o fotoresistor impede a passagem de corrente pela resistência utilizada para aquecer o bimetal e com luminosidade ambiente, a corrente aquecerá o bimetal que deflete com o calor operando os contatos de carga do relé. Sua operação é considerada estável, apresentando duas posições fundamentais: aberta ou fechada.

Características funcionais dos relés térmicos:

Compensação de temperatura, atuando com o mesmo nível de luminosidade independente da condição climática a que estejam submetidos;

Retardo de operação, tornando-os imunes a variações luminosas bruscas e indesejadas (como as provocadas por faróis de automóveis e raios);
Se as lâmpadas utilizadas com esses relés forem as de descarga que são vapor de sódio e vapor de mercúrio, sendo que estas ao serem desligadas levam um tempo para atingir novamente a luminosidade total, o retardo é fator relevante nesses relés que atuam prologando a vida útil da carga de iluminação, evitando operações desnecessárias.

Relé Magnético operando em CA (Corrente Alternada): Nesse tipo de relé, uma força magnética de atracação é responsável pelo movimento dos seus componentes que são as partes fixa e móvel dos relés eletromecânicos. Funciona como uma chave, abrindo e fechando os contatos. Na parte fixa existe uma bobina que uma vez percorrida por corrente, produz um campo magnético necessário à aproximação entre os contatos através da força de atracação, monitorada por fotoresistor sensível a luz. Essa força mecânica e de valor fixo é antagônica àquela produzida sob comando via sensor, sendo de manutenção do estado inerente aos contatos NA (normalmente abertos) ou NF (normalmente fechados).

Outra característica de funcionamento desses relés é a existência de um estágio intermediário em que as forças anteriormente citadas são iguais em módulo e direção, porém de sentidos contrários. Isso confere ao relé uma instabilidade grande provocada pela vibração deste, sendo tal condição em que opera considerada insegura. No caso de uma lâmpada, só haverá estabilidade se uma das forças for maior que a outra, evitando prejuízos à vida útil da carga luminosa.

Relé Magnético operando em CC (Corrente Contínua): Utilizado somente nos relés que possuam módulo sensor eletrônico, podem ser considerados estáveis já que a corrente é retificada, passando a ser contínua. Desse modo o circuito eletrônico comanda o relé permitindo que ele ligue ou desligue a lâmpada conforme as condições de luminosidade a que está submetido o sensor de silício.

Módulo de Potência Eletrônico a Tiristor: Constituído de um componente eletrônico apenas o qual comuta a carga, sendo ele o tiristor. Possuem um circuito equivalente a um “clock” que funciona como temporizador, abrindo o circuito principal do relé algumas horas depois do seu fechamento. Adotá-los pode ser interessante quando pensamos na economia feita ao realizar o desligamento das cargas de lâmpadas em vias públicas nos horários em que ocorre pouco movimento (de 0hs a 6hs da manhã). Possuem como características a inexistência de componentes mecânicos, contatos ou peças móveis e comutação da carga pelo zero da curva de corrente (típica do tiristor).

Os relés possuem uma vida útil relacionada às condições de funcionamento e operação. Os térmicos podem sofrer com as mudanças de temperatura, os magnéticos podem ser deteriorados pela força mecânica da mola que produz altas vibrações. Esses dois tipos duram o equivalente a 4000 operações porém são mais baratos. Os magnéticos em CC são totalmente confiáveis e duram muito mais. Já os que possuem tiristor em seu módulo de potência duram o equivalente a 2,5 vezes mais que os convencionais (térmico e magnético), além de operarem com segurança, portanto mesmo sendo mais caros costumam ser utilizados com frequência pelas empresas de fornecimento elétrico em seus sistemas de iluminação pública.

Relés NA e NF

Os relés também podem ser avaliados em função dos contatos de carga que são NF (normalmente fechado) ou NA (normalmente aberto) na condição em que estiverem desenergizados.

Os relés que comandam cada luminária individualmente são os que possuem contatos NF e os que atuam sobre as bobinas de uma chave de IP seriam os NA.

Modo de Falha do Relé Fotoelétrico

Quando o relé fotoelétrico apresenta um defeito qualquer em seu funcionamento, os contatos que o integram poderão ficar permanentemente fechados ou abertos. Isso é o fator que determina os modos de falha inerentes ao dispositivo sendo eles:

Falha em Aberto (Fail Off):Situação em que o relé, sejatérmico, magnético ou eletrônico, permanece com seus contatos mecânicos em aberto quando ocorre a falha no dispositivo. Nesse caso a lâmpada que ele comanda ficará apagada de forma perene.

Falha em Fechado (Fail On):Considerado qualquer tipo derelé, independente da categoria que o identifica com seus contatos mecânicos, estes permanecerão fechados quando ocorrer o defeito no dispositivo. Nesse caso a lâmpada que ele comanda permanecerá acesa de modo permanente.

Os contatos NA ou Normalmente Abertos comandam a bobina de uma chave IP, responsável pelo acionamento de um grupo de lâmpadas em locais como praças públicas por exemplo. No caso de inoperância do relé, o projetista deve decidir se as lâmpadas devem permanecer acesas ou apagadas. Em se tratando de iluminação pública, o melhor mesmo é que o dispositivo atue de forma regular, pois caso as lâmpadas permaneçam apagadas o tempo inteiro a concessionária sai ganhando, pois ainda assim é tarifado um valor pelo tempo relativo ao funcionamento durante 12 horas e se elas ficarem acesas ininterruptamente, quem sai ganhando é a prefeitura da cidade que não pagará pelo consumo dessas lâmpadas durante o dia e os cidadãos que nunca encontrarão lâmpadas apagadas no período da noite enquanto houver defeito no relé a ser substituído.

Base para Relé

Bases para Relé Fotoelétrico

A tomada para relé ou simplesmente base, é um equipamento utilizado para encaixar os terminais do dispositivo, afim de provê a conexão dele ao circuito com lâmpadas que serão comandadas pelo mesmo. Podem ser de 3 tipos: avulsa, incorporada ao reator ou incorporada à luminária.

Instalação de um relé fotoelétrico

Conheça um pouco mais sobre o dispositivo e como instalá-lo no vídeo a seguir, extraído do canal de Zergui Pfleger.

Fonte e credibilidade: https://www.portaleletricista.com.br/rele-fotoeletrico/