Un relais électrique est un interrupteur à commande électronique qui est activé à distance par un électroaimant qui tire un ensemble de contacts pour enclencher ou couper un circuit. Les relais électriques sont couramment utilisés pour les signaux de commutation, les radiofréquences, les circuits à courant élevé lors de l’utilisation d’un circuit à courant faible et les charges telles que les applications résistives, moteurs, lampes, inductives et capacitives. Ceci est utile lorsqu’un commutateur en ligne ou un circuit existant n’a pas la capacité de gérer le courant requis.
Fonctions des relais électriques
- Séparation galvanique du circuit primaire ou d’actionnement et des circuits de charge
- Capacité entrée unique/sortie multiple
- Séparation de différents circuits de charge pour relais multipolaires
- Séparation des circuits CA et CC
- Interface entre les circuits électroniques et d’alimentation
- Opérations de commutation multiples – temporisation, condition de signal, entre autres
- Sert d’amplificateur
Chez TE, nous fabriquons l’une des plus larges gammes de relais électriques, y compris des relais haute tension pour véhicules, des relais à courant élevé pour véhicules, des relais à enclenchement (bi-stables) et les relais sans enclenchement (monostables), des relais enfichables, des relais de puissance, des relais haute fréquence, des relais à lame souple, timer relays, des relais de signaux, des relais de protection, des relais à usage général et des relais statiques, également connus sous le nom de relais SSR.
Nos relais électromécaniques sont généralement utilisés pour, entre autres applications, l’isolation électrique, le contrôle de la puissance dans les applications de fabrication et de transport, et pour la commutation de valeurs de courant plus petites dans un circuit de commande, comme dans la technologie d’automatisation des bâtiments et les panneaux de commande.
Les relais électriques de notre gamme comprennent des solutions de commutation de nos marques, notamment AGASTAT, Axicom, CII, DRI Relays (DRI), HARTMAN, KILOVAC, KISSLING, OEG, Potter and Brumfield et SCHRACK.
Fonctionnement des relais électriques
Les relais électriques ont les mêmes sous-systèmes et principes de fonctionnement, qu’il s’agisse de relais électromécaniques, de relais électroniques ou de relais conçus pour commuter un signal ou des charges de haute puissance. Les relais convertissent un signal d’entrée électrique du côté primaire en un signal physique intermédiaire et non électrique. Ces dispositifs reconvertissent également le signal physique non électrique pour actionner un élément de commutation (côté secondaire) tel que des contacts qui commutent et conduisent le courant électrique (c.-à-d. sortie, courant de charge). Les relais utilisent le signal non électrique entre le côté primaire et le côté secondaire pour fournir la séparation galvanique nécessaire entre les circuits d’entrée et de sortie. Les relais permettent une sortie unique qui peut activer plusieurs circuits et fonctions, ce qui contribue à augmenter les économies de coûts, car les commutateurs de capacité à courant élevé coûtent plus cher que les versions à courant inférieur. Les relais électriques peuvent également exécuter des fonctions logiques sur certaines entrées, telles que le verrouillage et l’activation/la désactivation d’une sortie à partir d’une entrée momentanée. Lorsqu’un commutateur ne peut pas supporter un courant élevé ou est actionné par un circuit électronique, le relais peut être actionné par des circuits de commutation. L’arc combiné au rebond des contacts est l’un des paramètres qui limitent le courant d’appel. Des précautions doivent être prises lors de la phase de conception et de test d’une application afin que le courant d’appel de crête ne dépasse pas la spécification du relais. Vous avez besoin d’un relais pour courant d’appel élevé lorsque vous devez traiter des courants d’appel pouvant être extrêmement élevés.
Comprendre les relais de signaux et relais de puissance
Les relais de signaux commutent le signal, les données et la voix jusqu’à une charge résistive d’environ 2 ampères. Les applications types comprennent les systèmes de mesure, les interfaces informatiques et les équipements de télécommunications. Les types de relais de signaux comprennent les relais à palette, les relais à lame souple et les relais statiques. Les relais de puissance peuvent commuter jusqu’à 600 volts et 100 ampères. Ces relais offrent une commutation à courant élevé qui peut chevaucher la plage de commutation des contacteurs. Il existe un schéma de contrôle utilisé dans les relais de puissance à usage général qui est connu sous le nom de modulation de la largeur d’impulsion (PWM). Le schéma PWM utilise une commande statique pour fonctionner. Il est généralement utilisé pour réguler les besoins de puissance du courant de maintien de la bobine de relais. Ceci, à son tour, aide à réduire la chaleur dissipée par la bobine de relais. Ce schéma est généralement utilisé pour l’efficacité énergétique du maintien de la bobine et la réduction de la chaleur de la bobine de relais et de la structure en général.
Relais électromagnétiques et relais électroniques
Un relais électromagnétique peut être classé en fonction de la nature du signal intermédiaire entre le côté primaire et l’élément de commutation. Un champ magnétique généré par le signal d’entrée agit sur les contacts mécaniques. Les exemples incluent le relais à palette standard et le relais à lame souple. Ce type de relais à palette standard se compose d’une bobine de fil enroulée autour d’un noyau de fer souple, d’une armature et d’un ou plusieurs ensembles de contacts. La bobine de fil génère un champ électromagnétique lorsque le courant est appliqué, ce qui provoque l’activation de l’armature. L’armature est la pièce mobile du relais. Elle est articulée sur la palette et reliée mécaniquement aux contacts mobiles, ce qui ouvre et ferme les contacts. Elle comprend un ressort attaché qui la ramène à sa position d’origine. L’armature est maintenue en place par un ressort. Ainsi, lorsque le relais n’est plus excité, il y a un trou d’air dans le circuit magnétique. Bien que toutes les versions offrent le même concept de fonctionnement de base, les relais électriques sont disponibles dans une variété de tailles et de types utilisant des technologies légèrement différentes. Les relais électroniques utilisent des commutateurs électroniques – tels que des transistors, des triacs – comme élément de commutation principal. Cela permet au relais de contrôler un circuit beaucoup plus grand. D’autres types de relais électroniques – qui transmettent par d’autres moyens, tels que par l’optique, par la modulation de fréquence ou par des effets capacitifs – comprennent les optocoupleurs (du côté primaire, un signal optique est transmis par une diode électroluminescente, tandis qu’un phototransistor agit comme récepteur et contrôle l’élément de commutation), les relais thermoélectriques (l’énergie d’entrée du côté primaire chauffe une pièce bimétallique qui actionne les contacts mécaniquement) et les relais piézoélectriques (les contacts sont actionnés mécaniquement par l’effet piézoélectrique).
Relais électromécaniques vs. relais statiques
Comparaison des caractéristiques
CAPACITÉS GÉNÉRALES
Caractéristiques EMR SSR
Résistance aux abus et aux mauvaises applications Bonne Faible
Sensible à la corrosion/oxydation/contaminants Oui Non
Sensible aux chocs/vibrations/accélération Oui Non
Sensibilité aux rayonnements Correcte Faible
Polyvalence Bonne Correcte
Coût par pôle Excellent Correct
Compatibilité TTL et CMOS (tampon) en entrée Correcte Excellente
Temps de fonctionnement et de déclenchement 5-20 ms 25-10 ms
Compatibilité avec spec. militaires/aérospatiales. Bonne Faible
Facilité de dépannage Bonne Faible
Capacité d’isolation entrée vers sortie 4 Kv >4 Kv
Mode de défaillance normal (sortie) Ouvert Court-circuit
Mécanisme d’usure normal Contacts LED
Comprendre les relais sans enclenchement et les relais à enclenchement
Les relais électriques peuvent avoir plusieurs ensembles de contacts pour changer entre plusieurs contacts. Les contacts sont actionnés par le mouvement de l’armature et sont normalement ouverts ou normalement fermés selon que le relais est activé ou ouvre un circuit. Lorsqu’un contact est ouvert avec le relais au repos, cela est appelé Normalement ouvert (NO), tandis que si le contact est fermé avec le relais au repos, le relais est Normalement fermé (NC). Les relais NO sont plus courants que les relais NC. Les relais électriques sans enclenchement (monostables) n’ont qu’une seule position stable : OFF ou position non excitée. Ceux-ci resteront dans cet état non excité, sans recevoir de puissance. La plupart des relais de puissance sont des relais monostables avec un système de bobine neutre. Lorsque la puissance passe par le circuit de la bobine, le relais passe à une position excitée. Une bobine interne génère une force magnétique qui maintient cette position. Lorsque la puissance est coupée, le relais revient à la position non excitée. Pour cette raison, les relais sans enclenchement – également appelés relais monostables – sont utiles dans les applications à bouton-poussoir telles que les claviers et le bouton d’entrée d’un microcontrôleur. Bien que les relais sans enclenchement et les relais à enclenchement soient similaires dans leur conception et leur fonction, la principale différence entre ces deux principes est que le relais à enclenchement restera dans la position qui était la sienne lorsqu’il a été alimenté pour la dernière fois, tandis qu’un relais sans enclenchement revient à sa position normale une fois que la puissance de la bobine n’est plus présente. Les relais (bistables) à enclenchement conservent la position commutée après l’interruption du courant d’excitation traversant la bobine. Pour réinitialiser un relais à enclenchement, il est nécessaire de contre-exciter la bobine. Les relais à enclenchement ont deux positions stables – ON et OFF – et maintiennent la dernière position de commutation. Pour changer l’état, il faut l’alimenter en énergie. L’utilisation de relais bistables présente deux avantages : l’alimentation nulle est consommée après la commutation et la capacité du relais à maintenir son état commuté même pendant de longues périodes. De plus, comme la bobine du relais n’est pas excitée, elle ne générera pas de chaleur, ce qui signifie que le relais sera plus froid et aura une plage de courant plus large. Dans les relais électriques à enclenchement, l’effet mémoire des contacts signifie que les contacts ne changent pas d’état même en cas de panne de courant. Les relais électriques à enclenchement sont utilisés dans de nombreux types d’applications.
Les relais à enclenchement sont couramment utilisés dans les applications à faible consommation d’énergie ou à haute température où l’application de la puissance de la bobine pendant une longue période n’est pas possible en raison de la consommation d’énergie ou de l’auto-échauffement de la bobine. Au lieu d’une tension continue appliquée à la bobine, ils fonctionnent avec de courtes impulsions de tension à la place. Les relais à enclenchement changent de position de contact lorsqu’une tension de bobine est appliquée et restent dans cette position même si la tension est coupée. (il est courant d’utiliser le terme SET pour le fonctionnement d’un relais à enclenchement). Pour réinitialiser un relais à enclenchement, une autre impulsion de tension doit être appliquée. En savoir plus sur les deux conceptions de base pour les relais électriques à enclenchement disponibles sur le marché : les relais à enclenchement mécaniques et les relais à enclenchement magnétiques.
Que sont les relais industriels ?
Conçus pour la fiabilité dans les environnements difficiles
Nos relais électriques sont conçus pour répondre aux attentes de l’industrie telles que Underwriters Laboratory (UL). Les relais industriels servent dans les chaînes de production, la robotique, les ascenseurs, les panneaux de commande, les machines CNC, les systèmes de contrôle du mouvement, l’éclairage, les systèmes de bâtiment, l’énergie solaire, le CVC et un éventail d’applications critiques pour la sécurité.
Les relais industriels sont actionnés à distance pour contrôler le flux de puissance électrique en complétant ou en coupant un circuit électrique. Les relais industriels fonctionnent de la même manière que les relais standard, sauf qu’ils sont conçus pour fonctionner de manière fiable dans des environnements industriels difficiles. Ces relais électriques sont actionnés à distance pour contrôler le flux de puissance électrique en complétant ou coupant un circuit électrique.
Autres relais électriques - relais ISO et relais minces
Les relais ISO sont généralement appelés mini relais ISO ou micro relais ISO dans le domaine automobile. Ils sont généralement également appelés relais enfichables et leur disposition des bornes Faston suit la spécification ISO. Les mini relais ISO se différencient également entre mini relais ISO et maxi relais ISO, parfois appelé mini relais de puissance. Les relais minces sont utilisés pour la commutation et les panneaux de commande avec environ 6 mm par canal. Très compacts et légers, ces relais électriques sont utiles lorsque l’espace est limité. Les relais minces sont utilisés dans les systèmes d’automatisation, les systèmes DCS, la fabrication de machines, les automates et les systèmes de transport.
Cette note d’application traite des problèmes liés aux méthodes utilisées pour désexciter les bobines des relais électromagnétiques, en particulier lorsqu’un commutateur statique est utilisé, et comment elles affectent la durée de vie des relais électriques. Elle s’intéresse principalement au cycle de désexcitation du relais et traite des thèmes suivants : 1) Dynamique de l’armature et de la commutation du système de relais lors de la désexcitation de la bobine. 2) Comment les tensions induites par la bobine se produisent. 3) Techniques de protection d’un commutateur statique. 4) L’effet néfaste d’une simple diode de suppression de bobine sur la dynamique de commutation des relais et la durée de vie des contacts. 5) Le « collage » type entre les contacts d’accouplement et la capacité réduite à se briser en cas d’utilisation d’une diode de suppression. 6) Comment l’ajout d’une diode Zener à la diode ordinaire peut fournir à la fois une suppression de la tension et des performances de commutation fiables. La désexcitation ou le « déclenchement » du relais dans les relais types de type clapet se déroule normalement comme suit : lorsque l’alimentation de la bobine est interrompue, le flux magnétique chute à un niveau où la force de maintien magnétique décroissante (essayant de maintenir l’armature en place) devient inférieure aux forces du ressort (essayant de la déloger) et l’armature commence à s’ouvrir. Au fur et à mesure que l’ouverture de l’armature se poursuit, les forces du ressort diminuent en fonction de la position de l’armature ; le contre-champ électromagnétique diminue cependant à la fois avec la position de l’armature et avec la chute du courant de la bobine (qui réduisent toutes deux le flux magnétique de la bobine). Lorsque le courant électrique dans une bobine de relais est interrompu, une tension transitoire induite de l’ordre de centaines, voire de milliers de volts peut être générée à travers cette bobine lorsque son flux magnétique, qui est lié aux tours de bobine, s’effondre. Cette tension induite, plus la tension d’alimentation de la bobine apparaissent le commutateur d’interruption à bobine dans un circuit de commutation en série simple
