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Relais : indispensable pour la commutation des courants dans la électromécanique

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QU'est-ce qu'un relais ?
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Comment fonctionne un relais électromécanique ?
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Domaines d'utilisation des relais
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Quels types de relais existent et quelles sont leurs caractéristiques ?
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Critères importants lors de l'achat de relais
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Que signifie « commutation de tension nulle » ?
QU'est-ce qu'un relais ?
Un relais est un composant électrique qui sert à commuter les courants. Le courant de commande fourni détermine si le relais est ouvert ou fermé. Lorsque le relais est ouvert, le circuit de charge est activé sur le consommateur situé derrière le relais dans le circuit. Le courant de commande est souvent lié à une logique. Par exemple, il est possible de définir que le courant de commande pour l'ouverture du relais ne s'écoule que lorsqu'un capteur de mouvement ou de lumière est traité ou lorsque le contrôle de l'heure d'un logiciel informatique le prévoit.
Comment fonctionne un relais électromécanique ?
Un relais électromécanique fonctionne avec un électroaimant . Si le courant de commande s'écoule dans le circuit de commande, un flux magnétique est induit dans le noyau ferromagnétique du relais. Cela influence également l'ancrage ferromagnétique. Lorsqu'il se déplace dans le noyau en raison du flux magnétique, l'induit ferme les contacts de travail dans le relais, ce qui ferme le circuit de charge et permet d'alimenter le consommateur situé derrière le relais.
Domaines d'utilisation des relais
Les relais sont utilisés comme des commutateurs pour la commutation de courants. Cependant, si l'actionnement des interrupteurs se fait généralement mécaniquement, c'est-à-dire par une action physique manuelle, les relais sont utilisés pour le circuit automatique des courants. Par exemple, les relais peuvent être utilisés dans les scénarios suivants :
- Commutation d'un circuit de charge chaque fois qu'un autre circuit de charge est mis en service. Par exemple, dans un circuit, un témoin LED doit toujours s'allumer lorsque le circuit de charge d'un consommateur électrique est en service (commutation potentiellement séparée de deux circuits en cours de remplacement).
- Pour renforcer les performances électriques à faible puissance par induction (principe de l'amplificateur de commutation).
- Pour commuter le circuit de charge commandé par logiciel . Par exemple, le scénario le plus simple est qu'un Raspberry Pi ou une commande programmable par mémoire (SPS) commute le relais exactement lorsque le signal d'entrée d'un capteur change ou qu'un utilisateur d'un logiciel effectue une entrée spécifique.
Quels types de relais existent et quelles sont leurs caractéristiques ?
Une variété de relais différents est disponible dans la boutique en ligne de Conrad pour une utilisation professionnelle. Les produits sont classés dans les catégories suivantes :
- Blocs de construction pour rail DIN
- Relais semi-conducteurs
- Relais industriels
- Relais d'interface
- Relais pour voiture
- Magnétisme
- Relais d'impression, relais enfichable
- Technique Reed
- Accessoires pour relais
- Platines de relais;
- Contacteurs
- Commutateur à impulsion
- Relais temporisés/multifonctions
- Relais de surveillance
Le principe des relais électromécaniques (EMR) a déjà été décrit. Ils sont jusqu'à 20 pour cent moins chers que les relais de semi-conducteurs plus coûteux. En outre, leur consommation d'énergie est beaucoup plus faible, ce qui les rend particulièrement adaptées pour les faibles puissances de courant. Contrairement aux relais semi-conducteurs, les EMR n'ont généralement pas de pertes de chaleur aussi élevées dans le récepteur de courant de charge. Alors que les relais semi-conducteurs doivent souvent être montés sur un dissipateur thermique, cela n'est pas nécessaire pour les relais électromagnétiques.

Ce relais de semi-conducteur ne rencontre pas les relais PhotoMOS. Cependant, dans leur cas, une résistance de contact élevée se fait sentir par rapport aux relais électromécaniques. Ils ont également une moyenne de baisse de tension dans le circuit de charge en tant que relais semi-conducteur. Les relais électromécaniques ne peuvent pas être facilement alimentés par une tension alternative, car le champ magnétique se convie en permanence et l'ancrage ne peut donc pas être maintenu en permanence. C'est pourquoi il existe des relais de phase ou de pôle de coupure spéciaux à cet effet. Un relais DC ne peut être branché qu'à une tension alternative avec un redresseur en amont.
Les relais semi-conducteurs (anglais : relais statique, relais statique) sont des relais électroniques réalisés avec des commutateurs électroniques tels que des transistors, des thyristors ou des triacs. Ils sont adaptés pour la commutation de charges ohmiques et inductives. La séparation galvanique est généralement effectuée par transfert PhotoMOS. Les relais semi-conducteurs sont plus chers que les relais électromagnétiques, mais ils brillent par une distorsion de signal plus faible. C'est important, par exemple, pour les thermocouples ou les microphones. Alors que, pour les relais électromagnétiques, la trajectoire du signal peut être faussable par les différents niveaux de température des deux matériaux conducteurs (tension thermique), la tension dite de décalage générée par les supports de charge libres dans le semi-conducteur a un effet beaucoup plus faible sur le signal.
Comme les relais semi-conducteurs fonctionnent sans pièces mobiles, ils sont généralement plus durables et adaptés aux conditions environnementales défavorables, par exemple pour une utilisation à proximité de mélanges de gaz explosifs. Aucun bruit de commutation n'est émis et les relais semi-conducteurs sont insensibles aux chocs et aux chocs. Comme aucun aimant ferromagnétique n'est monté, ces relais ne sont pas aussi facilement dérangés par des champs magnétiques. Ils sont également utilisés dans les environnements nécessitant des vitesses de commutation élevées ou des fréquences de commutation faibles. Un autre avantage de ces relais est qu'il n'y a pas de « rebond de contact » chez eux. Ce terme désigne un phénomène lorsqu'au lieu de la fermeture immédiate d'un contact électrique, l'ouverture et la fermeture multiples du contact se font au préalable.

Une caractéristique importante des relais semi-conducteurs : à l'exception des récepteurs Triac et PhotoMOS, une seule direction de courant est possible dans le circuit de charge. Lors de l'utilisation de relais semi-conducteurs avec optocoupleurs, il faut également veiller à ce que ceux-ci ne soient généralement pas autorisés pour des températures ambiantes supérieures à 85°C. Les alimentations électriques construites via des optocoupleurs ont une faible largeur de bande de 25 kHz maximum et réagissent donc lentement aux variations de tension d'entrée. Comme les optocoupleurs ont une consommation d'énergie relativement élevée, ils ne doivent pas être utilisés pour les circuits de veille, par exemple.
Les contacteurs sont à leur tour des relais spéciaux pour une utilisation dans la technique de courant de démarrage. Ils se distinguent par le fait que la tension électrique ainsi que l'intensité du courant dans le circuit de charge peuvent être beaucoup plus élevées que dans la bobine du circuit de commande. En outre, ils disposent généralement de plusieurs contacts de commutation nécessaires pour commuter les consommateurs de courant triphasé.
Les relais d'impression, également connus sous le nom de « petit relais », sont utilisés dans la gamme basse tension.
Les relais d'interface sont des relais avec entrées spéciales pour les contrôleurs programmables par mémoire (SPSen), les ordinateurs industriels, les systèmes de bus de terrain et d'autres contrôleurs commandés par logiciel. Ils sont souvent utilisés lorsque des courants commandés par logiciel doivent être commutés.
Les relais temporisés sont des relais avec un lien temporisé. Cela permet de retarder le temps d'activation ou de désactivation et est avantageux par exemple dans la technique d'automatisation.
Critères importants lors de l'achat de relais
Protection contre les facteurs de charge extérieurs
Les relais peuvent être protégés contre certaines influences extérieures en fonction des exigences. sein. Ainsi, il y a des relais protégés contre la poussière et des relais étanches qui sont scellés avec de la résine de coulée par une étanchéité. Les relais protégés au gaz sont fondus dans un tube en verre rempli de gaz de protection, tandis que les relais à vide dans ce tube en verre sont exempts de gaz.
Critères selon le comportement de coupure
Selon les catégories d'utilisation en 60947-4-1 et en 60947-5-1 les relais sont classés en fonction de leur comportement d'arrêt. En fonction de la catégorie, ils conviennent pour une charge électromagnétique ou résistive ou pour d'autres domaines d'utilisation spécifiques. De même, la catégorie détermine le nombre de phases et donc le courant.
Tension de commutation et de commande
Dans un relais, on distingue fondamentalement deux tensions
- La tension de commande est la tension qui doit être présente dans le circuit de commande pour que le relais déclenche un changement d'état de commutation. Pour ce faire, il existe généralement une valeur minimale et une valeur maximale dans laquelle la plage est définie.
- La tension de commutation est la tension qui peut être présente dans le circuit de charge après ouverture. C'est donc la tension qui peut être facilement vivivibre dans le circuit de charge avec la tension de commande. Pour cela également, il existe généralement une valeur pour le minimum et le maximum.
Valeur du courant de charge
La valeur du courant de charge détermine l'intensité du courant qui peut survenir de façon permanente dans le circuit de charge. Si l'intensité du courant dans le circuit de charge est plus importante que celle indiquée, un autre relais doit être utilisé.
Courant de choc
Le courant de choc est la mesure de l'intensité du courant qui peut se produire dans le circuit de charge à la tension maximale. Le courant de choc est généralement faible lorsque le relais est commuté au moment de la pointe de tension et élevé lorsqu'il est passé au moment d'un point zéro de tension. Par conséquent, les relais à commutation de tension nulle ont généralement une valeur élevée pour le courant de choc. Un courant de choc élevé peut entraîner des problèmes. Par exemple, le composant situé derrière le relais peut être endommagé s'il ne supporte pas un courant de choc aussi élevé ou s'il y a un arc lors de la coupure des lampes.
Que signifie « commutation de tension nulle » ?
La tension d'alimentation dans les circuits domestiques et industriels habituels ne fonctionne pas en continu, mais dans une courbe sinusoïdale. Si un appareil est allumé ou éteint à un moment où la tension n'est pas nulle, de fortes perturbations à haute fréquence se produisent (par exemple, un flasque de mise sous tension ou de coupure). Pour éviter cela, le relais peut être conçu de manière à ce qu'il ne commute toujours le consommateur qu'en mode zéro tension, c'est-à-dire au moment où la tension est juste à zéro.