Fonctionnement des relais

Dans cet article, les bases d'un relais, comme les relais polarisés et non polarisés, sont expliquées en détail. De même, la conception, la construction, le fonctionnement, les applications et le choix des relais sont expliqués en détail.

Qu'est-ce qu'un relais ?

Nous savons que la plupart des appareils des applications industrielles haut de gamme utilisent des relais pour leur fonctionnement efficace. Les relais sont des interrupteurs simples qui sont actionnés à la fois électriquement et mécaniquement. Les relais se composent d'un électroaimant et d'un jeu de contacts. Le mécanisme de commutation est réalisé à l'aide de l'électroaimant. Il existe également d'autres principes de fonctionnement. Mais ils diffèrent selon leurs applications. La plupart des appareils utilisent des relais.

Pourquoi utilise-t-on un relais ?

Le principal fonctionnement d'un relais intervient dans les cas où seul un signal de faible puissance peut être utilisé pour contrôler un circuit. Il est également utilisé dans les cas où un seul signal peut être utilisé pour contrôler de nombreux circuits. L'utilisation des relais a commencé lors de l'invention du téléphone. Ils ont joué un rôle important dans la commutation des appels dans les centrales téléphoniques. Ils étaient également utilisés dans la télégraphie longue distance. Ils étaient utilisés pour commuter le signal d'une source à une autre destination. Après l'invention des ordinateurs, ils ont également été utilisés pour effectuer des opérations booléennes et d'autres opérations logiques. Les applications haut de gamme des relais nécessitent une puissance élevée pour être pilotées par des moteurs électriques, etc. Ces relais sont appelés contacteurs.

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Conception du relais

Il n'y a que quatre parties principales dans un relais. Ce sont

• Électroaimant
• Armature mobile
• Contacts de point de commutation
• Ressort

Les figures ci-dessous montrent la conception réelle d'un relais simple.

C'est un relais électromagnétique avec une bobine de fil, entourée d'un noyau de fer. Un chemin de très faible réluctance pour le flux magnétique est prévu pour l'armature mobile et également pour les contacts de point de commutation.  L'armature mobile est connectée au joug qui est mécaniquement connecté aux contacts de point de commutation. Ces pièces sont solidement maintenues à l'aide d'un ressort. Le ressort est utilisé afin de produire un espace d'air dans le circuit lorsque le relais devient non polarisé.

Comment fonctionne le relais ?

Le fonctionnement d'un relais peut être mieux compris en expliquant le diagramme suivant ci-dessous.

Le diagramme montre un diagramme de la section intérieure d'un relais. Un noyau de fer est entouré par une bobine de commande. Comme indiqué, la source d'alimentation est donnée à l'électroaimant par un interrupteur de commande et par des contacts à la charge. Lorsque le courant commence à circuler dans la bobine de commande, l'électroaimant commence à se polariser et intensifie ainsi le champ magnétique. Ainsi, le bras de contact supérieur commence à être attiré vers le bras fixe inférieur et ferme ainsi les contacts, provoquant un court-circuit pour la puissance vers la charge. D'un autre côté, si le relais était déjà non polarisé lorsque les contacts étaient fermés, alors le contact se déplace dans le sens opposé et crée un circuit ouvert.

Dès que le courant de la bobine est coupé, l'armature mobile sera ramenée par une force à sa position initiale. Cette force sera presque égale à la moitié de la force magnétique. Cette force est principalement fournie par deux facteurs. Ce sont le ressort et également la gravité.

Les relais sont principalement fabriqués pour deux opérations de base. L'une est l'application basse tension et l'autre est la haute tension. Pour les applications basse tension, plus de préférence sera donnée pour réduire le bruit de l'ensemble du circuit. Pour les applications haute tension, ils sont principalement conçus pour réduire un phénomène appelé arc électrique.

Bases des relais

Les bases pour tous les relais sont les mêmes. Jetez un coup d'œil à un relais à 4 broches montré ci-dessous. Il y a deux couleurs montrées. La couleur verte représente le circuit de commande et la couleur rouge représente le circuit de charge. Une petite bobine de commande est connectée au circuit de commande. Un interrupteur est connecté à la charge. Cet interrupteur est contrôlé par la bobine dans le circuit de commande. Maintenant, prenons les différentes étapes qui se produisent dans un relais.

• Relais polarisé (ON)

Comme indiqué dans le circuit, le courant circulant dans les bobines représentées par les broches 1 et 3 provoque l'éveil d'un champ magnétique. Ce champ magnétique provoque la fermeture des broches 2 et 4. Ainsi, l'interrupteur joue un rôle important dans le fonctionnement du relais. Comme c'est une partie du circuit de charge, il est utilisé pour contrôler un circuit électrique qui y est connecté. Ainsi, lorsque le relais est polarisé, le courant circulera à travers les broches 2 et 4.

• Relais non polarisé (OFF)

Dès que le courant s'arrête de circuler à travers les broches 1 et 3, l'interrupteur s'ouvre et ainsi le circuit ouvert empêche le courant de circuler à travers les broches 2 et 4. Ainsi le relais devient non polarisé et donc en position éteinte.

En simple, lorsqu'une tension est appliquée à la broche 1, l'électroaimant s'active, provoquant le développement d'un champ magnétique, qui va ensuite fermer les broches 2 et 4 provoquant un circuit fermé. Lorsqu'il n'y a pas de tension sur la broche 1, il n'y aura pas de force électromagnétique et donc pas de champ magnétique. Ainsi les interrupteurs restent ouverts.

Pôle et jetée

Les relais ont exactement le même fonctionnement qu'un interrupteur. Donc, le même concept est également appliqué. Un relais est dit commuter un ou plusieurs pôles. Chaque pôle a des contacts qui peuvent être jetés principalement de trois façons. Ce sont

• Contact normalement ouvert (NO) – Le contact NO est également appelé contact de fermeture. Il ferme le circuit lorsque le relais est activé. Il déconnecte le circuit lorsque le relais est inactif.
• Contact normalement fermé (NC) – Le contact NC est également connu comme contact d'ouverture. C'est l'opposé du contact NO. Lorsque le relais est activé, le circuit se déconnecte. Lorsque le relais est désactivé, le circuit se connecte.
• Contacts de basculement (CO) / Double jetée (DT) – Ce type de contacts sont utilisés pour contrôler deux types de circuits. Ils sont utilisés pour contrôler un contact NO et également un contact NC avec une borne commune. Selon leur type, ils sont appelés par les noms ouverture avant fermeture et fermeture avant ouverture contacts.

Les relais sont également nommés avec des désignations comme

• Simple pôle simple jetée (SPST) – Ce type de relais a un total de quatre bornes. Parmi ceux-ci, deux bornes peuvent être connectées ou déconnectées. Les deux autres bornes sont nécessaires pour la bobine.
• Simple pôle double jetée (SPDT) – Ce type de relais a un total de cinq bornes. Parmi ceux-ci, deux sont les bornes de la bobine. Une borne commune est également incluse qui se connecte à l'un des deux autres.
• Double pôle simple jetée (DPST) – Ce relais a un total de six bornes. Ces bornes sont ensuite divisées en deux paires. Ainsi ils peuvent agir comme deux SPST qui sont actionnés par une seule bobine. Parmi les six bornes, deux d'entre eux sont des bornes de bobine.
• Double pôle double jetée (DPDT) – C'est le plus grand de tous. Il a principalement huit bornes de relais. Parmi ceux-ci, deux rangées sont conçues pour être des bornes de basculement. Ils sont conçus pour agir comme deux relais SPDT qui sont actionnés par une seule bobine.

Applications des relais

• Les relais sont utilisés pour réaliser des fonctions logiques. Ils jouent un rôle très important dans la fourniture d'une logique de sécurité critique.
• Les relais sont utilisés pour fournir des fonctions de retard de temps. Ils sont utilisés pour le temps de retard d'ouverture et de fermeture des contacts.
• Les relais sont utilisés pour contrôler des circuits haute tension avec l'aide de signaux basse tension. De même, ils sont utilisés pour contrôler des circuits à fort courant avec l'aide de signaux à faible courant.
• Ils sont également utilisés comme relais de protection. Par cette fonction, toutes les pannes pendant la transmission et la réception peuvent être détectées et isolées.

Sélection du relais

Vous devez noter certains facteurs lors de la sélection d'un relais particulier. Ce sont

• Protection – Différentes protections comme la protection des contacts et la protection de la bobine doivent être notées. La protection des contacts aide à réduire l'arc électrique dans les circuits utilisant des inductances.  La protection de la bobine aide à réduire la tension de crête produite pendant la commutation.
• Cherchez un relais standard avec toutes les approbations réglementaires.
• Temps de commutation – Demandez des relais de commutation haute vitesse si vous en voulez un.
• Classifications – Il y a des classifications de courant ainsi que de tension. Les classifications de courant varient de quelques ampères à environ 3000 ampères.  Dans le cas des classifications de tension, ils varient de 300 Volt AC à 600 Volt AC. Il y a également des relais haute tension d'environ 15 000 Volts.
• Type de contact utilisé – Qu'il s'agisse d'un NC ou NO ou contact fermé.
• Sélectionnez Make before Break ou Break before Make contacts sagement.
• Isolation entre le circuit de la bobine et les contacts

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