Relés e contatores 
Autor: Reinaldo Pita Marinho | Publicado: 2013-11-28T16:21:00-03:00



 

 
  





  
   
   

   
   

   


   
   

   
   

   


   
  
 



Por Lívia Cunha

Os relés eletromagnéticos e contatores têm funções 
semelhantes, mas, com características próprias, se diferem em 
comportamento e aplicação. Conheça mais sobre eles e suas peculiaridades
 nesta radiografia.

Para falar de relés e contatores, que são os equipamentos 
radiografados dessa edição, é necessário retornarmos cerca de 180 anos 
na história das invenções elétricas. Relés eletromagnéticos e contatores
 têm origem nos estudos de eletroímãs e campos eletromagnéticos das 
primeiras décadas do século XIX. São equipamentos eletromecânicos que 
funcionam à base da excitação elétrica de seus componentes.





O Dicionário Brasileiro de Eletricidade classifica contator como um 
dispositivo mecânico de manobra de operação não manual, que tem uma 
única posição de repouso e é capaz de estabelecer, conduzir e 
interromper correntes em condições normais do circuito. Enquanto isso, 
relé é um dispositivo elétrico que tem como objetivo produzir 
modificações súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos
 de saída, quando certas condições são satisfeitas nos circuitos de 
entrada que controlam os dispositivos.

Entre os anos de 1820 e 1830, o cientista norte-americano Joseph 
Henry estudava a ação dos eletroímãs, dispositivos que utilizam 
correntes elétricas para gerar campos magnéticos, a exemplo dos campos 
existentes nos ímãs naturais, quando, simultaneamente a Michael Faraday,
 descobriu o fenômeno da indução eletromagnética. Faraday, entretanto, 
ficou com o crédito pela descoberta. Como consequência dos estudos, a 
Henry foi creditada a invenção do primeiro relé eletromagnético.

Os estudos sobre eletroímãs que confluíram na criação de relés e 
contatores por Henry e outros cientistas foram continuidade das 
pesquisas realizadas pelo físico dinamarquês Hans Christian Oersted, 
quem descobriu que eletricidade e magnetismo estavam intimamente 
ligados. Oersted percebeu que correntes elétricas poderiam criar campos 
magnéticos, constituindo as bases do eletromagnetismo. O funcionamento 
de diversos equipamentos importantes para as nossas instalações atuais, 
como relés, contatores, geradores, motores, é baseado nesse fenômeno 
físico.

Apesar de Joseph Henry ser considerado o criador do relé 
eletromagnético, foi só quase 50 anos após sua morte, em 1878, que esse 
dispositivo passou a ser utilizado em larga escala. O uso comercial do 
relé foi iniciado pelo inventor americano Samuel Morse com a criação do 
telégrafo, em 1937. O equipamento, um sistema de comunicação e 
transmissão de informação gráfica a longa distância, utilizava um 
eletroímã para funcionar, como o desenvolvido por Joseph. “Este foi o 
primeiro relé eletromecânico, que foi utilizado durante muitos anos e é 
largamente utilizado até hoje”, relata o engenheiro eletricista e 
diretor comercial da Finder Componentes, Juarez Guerra.

A esse relé eletromagnético é dado o nome popular de “tudo ou nada”. A
 partir da metade do século XX, influenciado pelo desenvolvimento 
tecnológico, começaram a surgir outros tipos de relés no mercado 
elétrico. Na década de 1950, apareceram os relés de estado sólido, 
também chamados de SSR. Diferente dos eletromecânicos, que têm contatos 
que se movimentam durante a operação do relé, o que naturalmente reduz a
 vida útil do dispositivo pelo desgaste das peças, o relé de estado 
sólido é um dispositivo eletrônico que não tem partes móveis para 
funcionar, utiliza elementos da elétrica, eletrônica, ótica dos 
materiais semicondutores e dos componentes elétricos.

Poucos anos depois, em 1954, o italiano Piero Giordanino criou o relé
 de impulso, também conhecido como telerruptor ou relé de passo, uma 
variação do relé eletromecânico. Este dispositivo, muito utilizado em 
instalações residenciais e comerciais, permite uma programação variável 
de atuação do equipamento, feita por meio de cames – peça mecânica 
semelhante a uma roda dentada –, tem até dois contatos e pode realizar 
diferentes sequências de acionamento, de acordo com a programação.

Os relés são classificados quanto à tecnologia empregada na sua 
construção. Os eletromecânicos, por exemplo, são chamados relés de 
primeira geração. Nas décadas de 1950 e 1960 foram desenvolvidos os 
primeiros relés da chamada segunda geração. O engenheiro eletricista e 
professor doutor da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo 
(Poli/USP) José Antônio Jardini conta que foi nesse período que “os 
relés começaram a ser feitos com eletrônica, mas fazendo as mesmas 
coisas que um eletromecânico fazia. Foi quando surgiram os relés da 
segunda geração”. Esses dispositivos utilizavam eletrônica analógica 
como princípio de funcionamento, quando surgiram os SSR.

Nas décadas de 1980 e 1990 surgiram os relés digitais, chamados de 
terceira geração, que trabalham com microcomputadores e, por meio 
desses, analisam os sinais e as informações digitais para fazer a 
manobra de um circuito.

O engenheiro eletricista e consultor Hilton Moreno conta que “há um 
avanço no uso cada vez mais acentuado de relés eletrônicos em 
substituição aos eletromecânicos”. Por isso, esses dispositivos são a 
principal tendência para o mercado de relés. O engenheiro eletricista 
Hamilton Nicoletti, do Controle de Qualidade da Pextron, comenta que “os
 relés digitais hoje produzidos oferecem grandes vantagens se comparados
 aos relés eletromecânicos, possibilitam coordenação do sistema de 
proteção e melhor sensibilidade devido os ajustes melhores e mais 
precisos que essa tecnologia proporciona”.

Os avanços tecnológicos que os relés sofreram foram sentidos também 
pelos contatores. Inicialmente eletromecânicos, depois vieram os SSR e 
mais recentemente os eletrônicos. Os dois produtos radiografados nessa 
edição têm funcionamento semelhante e estrutura parecida, mas são 
equipamentos distintos. Apesar de serem originalmente dispositivos 
eletromecânicos, que tem a função de comandar a manobra de circuitos, a 
operação dos dois é distinta.

Hilton Moreno explica que “ambos atuam no circuito em que estão 
instalados, abrindo e fechando cargas. Mas, enquanto o contator atua 
basicamente pelo princípio eletromagnético, embora existam contatores de
 estado sólido também, o relé pode atuar por eletromagnetismo, calor 
(relés térmicos), luz (relés fotoelétricos), movimento (relés de 
presença), etc. É praticamente como se o contator fosse um exemplo de 
relé eletromagnético, enquanto que existem diversos relés que atuam por 
outros princípios”.

Tanto relés quanto contatores são dispositivos de manobra de cargas, 
construídos e certificados a partir de normas específicas para cada um 
deles. Juarez Guerra, da Finder, ressalta alguns outros pontos de 
diferenciação desses dois dispositivos elétricos: “basicamente um 
contator tem a função de chaveamento de cargas importantes, já os relés 
são destinados à multiplicação de sinais”.



Relés



O relé é um dispositivo elétrico destinado a produzir modificações 
súbitas e predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída, 
quando alcançadas determinadas condições no circuito de entrada, que 
controla o dispositivo. Assim, o relé não possui a função de interromper
 o circuito principal, mas sim de fazer atuar o seu sistema de manobra.

Esse equipamento, quando ligado a uma instalação, tem como função 
permitir o funcionamento de outros aparelhos conectados ao mesmo ou em 
outro circuito elétrico que estejam ligados ao relé, devido a uma 
alteração nas condições do equipamento pela passagem da corrente 
elétrica. Funciona como uma chave automática comutadora que atua pela 
alteração de algumas variáveis predeterminadas como temperatura, 
corrente elétrica, ar e campo magnético.

Os relés eletromecânicos são utilizados para controlar o fluxo de 
correntes e são comumente aplicados em instalações industriais de baixa 
tensão. Apesar disso, Nicoletti, da Pextron, ressalta que “existem relés
 para baixa, média e alta tensão e que é necessário especificar”.

Os relés podem ser encontrados em automação predial, em sistemas de 
geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, em máquinas e 
equipamentos em geral. Como esses equipamentos são componentes 
construtivos de manobras de motores, é por meio destes que os relés 
estão presentes em outros ambientes como residências, comércios e 
automóveis, atuando no controle de circuitos elétricos, permitindo a 
ligação, o desligamento ou a alteração do circuito dependendo de sua 
ligação.

Com funcionamento simples, mas de vital importância para a atuação 
dos equipamentos elétricos, os relés eletromecânicos, baseados no 
princípio eletromagnético, são compostos, de modo geral, por um 
eletroímã, em forma de bobina; uma armadura metálica, que possa ser 
atraída pelo campo magnético criado pelo eletroímã; uma mola e um 
conjunto de contatos elétricos, que serão abertos, fechados ou 
comutados, conforme a configuração de cada relé. Quando a corrente 
elétrica percorre a bobina e dá origem a um campo magnético, a armadura é
 atraída por essa força que altera a posição dos contatos, abrindo, 
fechando ou comutando, dependendo da posição e do tipo de relé, fazendo o
 dispositivo atuar. Quando a corrente da bobina é interrompida, o campo 
magnético se anula e os contatos, pela ação da mola, retornam à posição 
original.

A bobina é o principal componente do relé porque a operação do relé 
só acontece se o campo magnético for gerado em torno dela, com a ação de
 passagem da corrente elétrica, quando o relé é energizado. Quando o 
campo é formado, os contatos móveis alteram seu estado inicial, que são,
 em geral, normalmente abertos ou normalmente fechados. É comum ainda 
que os relés contenham invólucros protetores em volta do conjunto de 
componentes dos dispositivos.

Além de funcionar como um interruptor eletromecânico que faz a 
ligação e o desligamento de dispositivos elétricos, um relé pode ser 
ligado a dois circuitos diferentes e fazer a comutação de cargas de um 
para o outro. Em geral, os relés são usados para retransmissão de 
sinais, especialmente os eletromecânicos, que podem ter de um a oito 
contatos. “Já os relés de estado sólido não possuem contatos, conduzem a
 corrente em função de um sinal (tensão) na sua entrada”, comenta 
Guerra.



Princípio construtivo de um relé de sobrecarga bimetálica

 

Tipos



Além de serem eletromagnéticos, de estado sólido ou digitais, os 
relés podem funcionar devido a diferentes componentes e assumir, assim, 
diversos tipos construtivos, mesmo entre os formatos mais tradicionais, 
no caso dos eletromecânicos. Além disso, o número de contatos pode 
variar bastante. Os tipos mais comuns de relés são os eletromagnéticos, 
cujo sistema de funcionamento já foi explicado.

O engenheiro e gerente de marketing de produto da Siemens, Olimpio 
Correa, relata que os relés podem ser do tipo que atuam em sobrecorrente
 (de sobrecarga ou de curtocircuito) ou relés que atuam diante de uma 
variação inadmissível de tensão. Segundo ele, “os relés de sobrecarga, 
por razões construtivas, podem ser térmicos (quando atuam em função do 
efeito Joule sobre sensores bimetálicos) ou eletrônicos (podendo assumir
 adicionalmente outras funções, como supervisão dos termistores – 
componentes semicondutores – ou da corrente de fuga)”.

A exemplo dos outros tipos, os relés podem ser construídos com 
princípio de atuação térmica, pneumática ou de impulso. Nesse caso, 
outras variáveis são responsáveis pela operação do dispositivo. No relé 
térmico, como citado por Correa, ao invés de a ação do campo magnético 
ser a responsável pela operação do aparelho, é a temperatura que o faz. 
Quando uma determinada temperatura predefinida é atingida, o relé 
dispara. Essa elevação térmica pode ser provocada, por exemplo, por uma 
corrente de sobrecarga ou de curto-circuito.

Nesse tipo de dispositivo, o elemento sensor da temperatura é uma 
lâmina bimetálica, composta por dois ou mais metais trefilados com 
diferentes coeficientes de dilatação. Quando os metais são aquecidos, 
eles dilatam de maneira diferente entre si, provocando uma deformação 
entre as lâminas. Essa deformação faz com que o bimetal seja curvado, os
 contatos móveis alteram suas posições iniciais e o relé atua.

Já no pneumático, sua operação é provocada pelo esgotamento do ar, 
também em um dado período de tempo, existente no ambiente em que o relé 
se encontra. Para que o equipamento opere com o escoamento do ar são 
utilizados temporizadores para controle ambiente.

Existem ainda os relés de impulso que são uma variação de um relé 
eletromagnético. Com o mesmo funcionamento de um dispositivo 
eletromecânico, o de impulso não necessita que bobina fique sempre 
energizada para mudar o estado de seus contatos. Para isso, o 
equipamento precisa de apenas um pulso de tensão, pois não é o campo 
magnético que faz com que os contatos permaneçam comutados, mas sim a 
catraca mecânica.

O engenheiro Juarez Guerra explica que as principais aplicações de 
relés de impulso, que este ano completa 55 anos de invenção, são em 
instalações de uso comercial e residencial. “A aplicação de relés de 
impulso em outros países em especial na Europa é muito grande. Aqui no 
Brasil estamos iniciando a aplicação deste produto principalmente em 
sistemas de automação ou pré-automação residencial.”



Componentes



Os relés são formados basicamente de um eletroímã, uma armadura, uma 
mola e um conjunto de contatos elétricos. A composição, os materiais 
utilizados e a forma construtiva desses elementos determinam a 
eficiência e a atuação do dispositivo. A bobina do relé, por exemplo, é 
enrolada com um fio esmaltado. A espessura do fio e o número de são 
características de cada relé. De forma geral, nos relés mais sensíveis, 
nos quais circulam correntes elétricas baixas, existem milhares de 
espiras de fios esmaltados muito finos.

A armadura, por sua vez, deve ser de um material metálico que possa 
ser atraído pelo campo magnético gerado pela corrente. Em geral, são 
utilizados materiais ferromagnéticos flexíveis. Nela, podem ser 
acopladas articulações e molas para garantir mobilidade à peça. Enquanto
 isso, os contatos, que variam de número e disposição de acordo com a 
aplicação do relé, devem ser de materiais condutores resistentes para 
suportarem possíveis altas correntes. É comum a utilização de materiais 
como cobre, prata e tungstênio.

“O dimensionamento correto de todos os componentes, material 
utilizado, como cobre, elastômeros de qualidade, núcleo de ferro de boa 
qualidade, assim como material do contato (que podem ser entre outras, 
de prata níquel ou prata mais oxido de cádmio) garantem uma boa 
performance do relé”, explica Guerra.

Esses contatos podem ser de algumas formas diferentes, garantindo aos
 relés diversas configurações, que podem ser divididos em três grupos de
 contatos: contato NA ou normalmente aberto; contato NF ou normalmente 
fechado; e contato comum ou central, também chamado de contato C.

Relés que têm contatos NA são aqueles em que os contatos estão 
abertos, ou seja, desligados, quando a bobina não está energizada. No 
momento em que a corrente elétrica começa a percorrer a bobina, os 
contatos se fecham e o relé começa a operar. A utilização de 
dispositivos com contatos normalmente abertos é feita quando se quer 
ligar uma carga externa a partir da energização da bobina.

Os normalmente fechados, ao contrário, têm seus contatos fechados, ou
 seja, ligados, quando o relé está desenergizado. Quando a bobina recebe
 corrente elétrica, os contatos se abrem e interrompem a circulação de 
corrente pela carga externa. Usa-se esse tipo de relé para desligar uma 
carga externa ao fazer uma corrente percorrer a bobina do relé.

O central, ou C, é o contato comum dos relés. No momento em que o 
contato NA fecha, e a circulação de corrente por ele é interrompida, é 
com o C que se estabelece a condução elétrica, da mesma forma pode ser 
feito com o NF. Esse tipo de contato é comum aos normalmente fechados e 
normalmente abertos, por isso, contato C.



Esquema construtivo de um relé eletromecâmico

 

Vantagens



Cada dispositivo elétrico deve ser aplicado em uma instalação 
dimensionada para ele, levando em conta as características e as 
peculiaridades de cada circuito. Mas, em termos gerais, existem algumas 
vantagens em utilizar relés ao invés de outros equipamentos elétricos 
com ação semelhante. Uma dessas é que eles podem ser energizados com 
correntes muito pequenas, comparada à corrente que o circuito controlado
 utiliza nominalmente. Dessa forma, eles são utilizados para controlar 
correntes elétricas de grande intensidade usando uma pequena corrente 
elétrica. Isso é importante porque em muitas aplicações o valor de 
corrente circulante é tão alto que o controle com outros tipos de 
dispositivos elétricos ficaria. Essa característica permite que 
circuitos de altas correntes sejam controlados diretamente.

Um relé permite ainda que seja acionado mais de um circuito ao mesmo 
tempo com um único sinal. Entre outras características do dispositivo, 
pode-se destacar que os sinais de saída são isolados e independentes dos
 sinais de entrada; a tensão da bobina pode ser diferente, muito menor 
que a dos contatos; além de poder controlar sinais de corrente contínua 
por meio de tensão alternada, assim como o inverso.

 

CONTATORES



Como um dispositivo mecânico de manobra, o contator pode estabelecer,
 conduzir e interromper correntes elétricas em condições normais de 
cargas como motores, iluminação, banco de capacitores, resistências e 
circuitos auxiliares, etc. Assim, a partir de um circuito de comando, 
ele faz o controle de cargas em um circuito de potência.

“O contator é o dispositivo de manobra mais utilizado na indústria e 
nas instalações elétricas prediais, sejam públicas ou privadas. É um 
dispositivo de manobra que permite, por exemplo, a partida direta de 
motores assíncronos trifásicos, suportando uma corrente de partida 
várias vezes maior que a designada”, conta Olimpio Correa.

Assim como os relés, estes também são chaves originalmente 
eletromagnéticas que, com o processo de evolução tecnológica que a área 
técnica experimentou em meados do século passado, desenvolvendo e 
aprimorando a eletrônica, passaram a ser fabricados também com sistema 
de funcionamento eletrônico, como no caso do contator de estado sólido, 
por exemplo.

Os contatores são constituídos para realizarem um elevado número de 
manobras em corrente nominal. Esse número, para contatores mecânicos, 
varia conforme o tipo de carga ligada ao dispositivo, especialmente 
devido aos efeitos de arco sobre as peças de contato durante a operação e
 ao desgaste dos contatos.



Visão de corte de um contador de potência

 

Funcionamento e componentes



Os contatores também são divididos em eletromecânicos e eletrônicos. 
Compostos por contatos móveis, os eletromecânicos podem ser divididos em
 dois tipos principais: os contatores auxiliares e os de potência, 
classificação relacionada à disposição de seus contatos no dispositivo. O
 primeiro é utilizado para ligar e desligar circuitos de comando, 
sinalização, controle, interface com processadores eletrônicos, etc., 
enquanto o de potência é usado como chave de ligação e desligamento de 
motores e outras cargas elétricas.

Olimpio Correa, da Siemens, relata que “os contatos principais são a 
parte mais delicada do contator e são construídos com ligas de prata 
especiais. Dessa forma, garante-se não somente uma manobra efetiva, mas 
também uma vida útil muito elevada, evitando que os contatos se grudem 
ou se destruam durante seu funcionamento normal”.

O funcionamento padrão dos contatores dá-se da seguinte forma: quando
 a bobina eletromagnética é energizada, forma-se um campo magnético que 
se concentra na parte fixa do dispositivo e atrai o núcleo móvel, onde 
estão localizados os contatos móveis, que, por consequência, também são 
deslocados. O comando da bobina é feito por meio de uma botoeira com 
duas posições, que tem seus elementos ligados à bobina. A velocidade de 
fechamento dos contatos é uma junção da força proveniente da bobina e da
 força mecânica das molas de separação que atuam em sentido contrário. 
As molas de compressão são também as responsáveis pela velocidade de 
abertura do circuito, quando a alimentação da bobina cessa.

Os contatos principais tem como função estabelecer e interromper 
correntes elétricas de motores e chavear cargas resistivas ou 
capacitivas. No contato são utilizadas placas de prata. Enquanto isso, 
os contatos auxiliares são utilizados para comutar circuitos auxiliares 
de comando, sinalização e intertravamento elétrico. Esses contatos podem
 ser normalmente aberto, ou NA, ou normalmente fechado, chamado de NF, 
assim como nos relés.

Os componentes do contator ficam alojados no interior da carcaça que é
 constituída de duas partes simétricas (tipo macho e fêmea), unidas por 
meio de grampos, e, normalmente, fabricadas a partir de plásticos de 
engenheira. No Brasil, esses equipamentos, desde seus componentes até 
sua montagem, são elaborados conforme a norma ABNT NBR IEC 
60947-4-1:2008 - Dispositivo de manobra e controle de baixa tensão - 
Parte 4-1: Contatores e partidas de motores - Contatores e partidas de 
motores eletromecânicos.

As vantagens de utilização de contatores ficam por conta do comando à
 distância, do elevado número de manobras, da grande vida útil mecânica,
 do pequeno espaço para montagem e da tensão de operação de 85% a 110% 
da tensão nominal prevista para contator. Mas assim como qualquer outro 
dispositivo elétrico, sua seleção para uma dada instalação deve levar em
 conta as particularidades do circuito. Para especificar um contator, é 
preciso considerar a corrente nominal do dispositivo, a tensão e a 
frequência da rede, a tensão e frequência de acionamento e a quantidade 
de contatos auxiliares, fazendo uma previsão de que como o contator irá 
operar.



 



55 anos do relé de impulso


“Empregamos então muita energia e, naturalmente, um considerável 
período de estudo e projeto”, Piero Giordanino, relatando o período 
anterior à invenção do relé de impulso.

O relé de impulso, também chamado de telerruptor ou relé de passo, 
foi criado em 1954 pelo italiano Piero Giordanino, presidente da Finder 
Componentes. Neste ano, completa 55 anos de criação. Desde o lançamento 
do produto, entretanto, o equipamento teve sua construção muito alterada
 da original, apesar de manter o princípio de funcionamento.



Giordanino, em entrevista à revista O Setor Elétrico, contou que, 
nesses 55 anos, “aconteceu uma evolução e uma mudança total no nível 
tecnológico. Os relés atuais Série 20, 26 e 27 são completamente 
diferentes dos relés que construímos com as primeiras patentes. Surgiram
 muitas melhorias ditadas no progresso da tecnologia, da exigência dos 
usuários, do surgimento de novas normas e homologações”.

O relé de impulso tem o mesmo princípio de funcionamento de um relé 
eletromecânico, porém, não precisa que sua bobina fique sempre 
energizada para mudar o estado de seus contatos. Para que essa mudança 
aconteça ele utiliza apenas um pulso de tensão. Isso é possível porque 
não é o campo magnético que faz com que os contatos permaneçam 
comutados, mas sim a catraca mecânica do dispositivo. Além disso, 
permite uma programação variável de operação. Com até dois contatos, 
pode operar tanto em corrente contínua quanto em alternada.

O diferencial que o relé de impulso trouxe à área de instalações 
elétricas na metade do século XX foi ter um “novo tipo de circuito, com 
ligação comum interna (jumper), e uma mudança mecânica dos componentes 
internos do relé através de uma mola”, relata Giordanino. “Este tipo de 
inovação mecânica substituiu os velhos relés que possuíam o mecanismo 
acionado por gravidade”, conta. Assim, “os instaladores e eletricistas 
também passaram a usufruir da grande vantagem de poder instalar o relé 
em qualquer posição (primeiramente o funcionamento por ‘gravidade’ 
obrigava o instalador a posicionar o relé verticalmente).”

Apesar do lançamento do produto na década de 1950, Piero comenta que o
 conceito do relé de impulso já existia antes disso. Mas só depois de 
muito tempo de estudo e projeto, o protótipo ganhou forma. Logo no ano 
do lançamento do relé já foram iniciados projetos para melhorar o 
equipamento apresentado. Por isso, o fato de o produto final ser 
diferente do original é encarado como um processo de evolução natural.

E sse tipo de relé é muito utilizado no setor civil, em instalações 
comerciais e residenciais, em circuitos de iluminação. Podem ser 
empregados em outros campos, como em alarmes e acionamento de bombas. 
Além disso, Giordanino ressalta que, como “não são produtos para uso 
tipicamente industrial e então, para qualquer aplicação devem-se 
respeitar os dados reportados em catálogo”.