Dernière mise à jour le 02/02/2014

Théories relais électromécaniques


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Présentation


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Un relais électromagnétique est un organe électrique permettant de dissocier la partie puissance de la partie commande : Il permet l’ouverture/fermeture d’un circuit électrique par un second circuit complètement isolé (isolation galvanique) et pouvant avoir des propriétés différentes.


Description
Un relais est composé principalement d’un électroaimant, qui lorsqu’il est alimenté, transmet une force à un système de commutation électrique : les contacts. L’électroaimant peut être, suivant les spécifications et besoins, alimenté en TBT (12 V, 24 V, 48 V) continu ou alternatif ou en BT (230 V, 400 V). Le système de commutation peut être composé d’un ou plusieurs interrupteurs simple effet appelés contacts normalement ouverts (NO) ou normalement fermés (NF), d’un ou plusieurs inverseurs (contacts repos-travail RT). Ces commutateurs sont adaptés aux courants et à la gamme de tensions à transmettre à la partie puissance.
Dans les systèmes mettant en œuvre une certaine puissance, on appelle les relais des contacteurs. Divers systèmes mécaniques ou pneumatiques peuvent créer un retard à l’enclenchement ou au relâchement.
Un relais peut être monostable ou bistable.


Fonctionnement monostable : les contacts commutent quand la bobine est alimentée et le retour à l’état initial se fait quand la bobine n’est plus alimentée.


Fonctionnement bistable à une bobine : on alimente la bobine pour que les contacts commutent : l’état ne change pas quand la bobine n’est plus alimentée, un système mécanique bloque le retour. Pour revenir à l’état initial, on alimente à nouveau la bobine pour débloquer le mécanisme, dans certain cas en inversant la polarité de l’alimentation


Utilisation
La fonction première des relais est le plus souvent de séparer les circuits de commande des circuits de puissance à des fins d’isolement, par exemple pour piloter une tension ou un courant élevé à partir d’une commande plus faible et assurer ainsi la sécurité de l’utilisateur. On peut les utiliser aussi pour créer des fonctions logiques adaptées, comme ce fut le cas pour les premiers ordinateurs. Les relais sont utilisés en très grande quantité dans les systèmes de commutation téléphonique électromécanique RTC ; ils le sont toujours, mais dans une moindre mesure car remplacés par de l’électronique et de l’informatique, dans les commutateurs actuels.

Schémas


Tous les schémas de démonstration sont réalisés avec des tensions continu de 12VDC, bien évidement il existe différents modèles et différentes tensions pour les relais électromécaniques. Les exemples permet de voir différentes façon pour commander un relais.


Relais par action direct

relais-1.par
Lorsque nous appuyons sur le bouton poussoir le contact du relais colle et lorsque le bouton poussoir est relâché le contact du relais ce décolle.


Diode de roue libre
diode-1.de
Elle peut être associée uniquement aux électroaimants courant-continu. Les polarités doivent être respectées. A la coupure, l’énergie emmagasinée tend à faire circuler un courant dans le même sens qu’avant la coupure. La diode permet cette circulation, et, grâce à son faible seuil de conduction (<1V), elle évite toute surtension aux bornes de la bobine.


Filtre RC (Dispositifs d’antiparasitage)
filtre.rc
Il est réservé aux électroaimants alimentés en courant alternatif. Le condensateur C ramène la fréquence propre d’oscillation de la bobine à environ 150Hz et écrête la surtension à 3Un. La résistance en série avec le condensateur limite l’appel de courant dans celui-ci lors de la fermeture du contact de commande .


Relais commandé
relais-1.commande
Il est possible de commander un relais à distance sous une faible tension (5VDC), par l’intermédiaire d’un transistor qui lui va amplifier le courant qui circule dans le collecteur et par la même occasion dans la bobine. Le rôle de la résistance R1 vient limiter le courant dans la base du transistor.


Relais sur voyant
relais.sur.voyantrelais-1.sur
A la mise sous tension du relais il est possible d’alimenter une ampoule (schéma de principe)


Temporisation retardé à l’ouverture
temporisation.retarde.a.l.ouverture.-rheostatique-
Nous avons ici un autre montage qui permet de retardé l’ouverture du relais. A la fermeture du bouton poussoir, le courant traverse la bobine et ne peut traverser le collecteur et l’émetteur en raison que le transistor n’est pas passant. Le courant ce voit donc obliger de passer par le bouton poussoir ci celui-ci est enclenché et passe à travers le condensateur qui lui va se charger pour obtenir Uc=12V. Une partie du courant va traverser le potentiomètre RV1, et une autre partie la résistance R1, le transistor Q1 devient cette fois-ci passant et ainsi le courant dans le collecteur peut circuler ce qui va exciter la bobine et donc fermé le contact du relais. A l’ouverture du bouton poussoir, le condensateur C1 étant chargé va ce décharger à travers RV1 et R1, si le curseur du montage rhéostatique (RV1) est en position haut, l’ouverture du contact du relais mettra moins longtemps que si le curseur était en bas. Vous avez compris le faite de « jouer » sur RV1 nous réglons la durée de l’ouverture plus ou moins rapide du contact du relais.

Schéma 001


relais-2.temporise

Ce montage électronique permet d’alimenter un relais électromécanique 12V retardé à l’ouverture et à la fermeture, les contatcs eux peuvent supporter une tension plus importante tous en restant quand même correct au niveau du courant, à vous de mettre votre relais en fonction de l’intensité consommé en aval du montage. Le bouton poussoir permet de décharger le condensateur C2, ainsi le cycle recommence.
ouverture.fermeture
Le graph ci-dessus, montre l’ouverture et la fermeture du contact.

Alimentation d’un relais


Tension continu nominal
sous.tension.reduite.
Le relais utilisé est un relais qui doit être alimenté sous une tension de 12V, j’ai essayé de l’alimenter sous 9V (environ) et ça fonctionne plutôt bien.


Sous tension continu réduite
mesure.sous.tension.reduitesous.tension.reduite

Le relais à une tolérance (tous dépend des constructeurs), il peut très bien collé sous une tension inférieur à sa tension nominal (la preuve avec 9V ça fonctionne), mais est ce qu’on peut descendre plus bas ? La réponse est oui.


Courant / tension
Étant donné que le relais « colle » sous une tension réduite, on peut faire la même chose sous un courant réduit en gardant la tension nominal du relais constant (après on peut très bien faire avec une tension réduite et voir jusqu’à quel intensité le relais va coller le relais). Je ne suis pas aller jusque là.


Courant d’appel
À la mise sous tension du relais, c’est-à-dire lorsque nous venons fermer l’interrupteur un courant d’appel qui est supérieur au courant de maintient peut être important. En ce qui concerne notre relais il peut varier entre 100mA à 150mA (2 à 3 x In). Encore une fois tous dépend du constructeur les courant d’appel peuvent être donné. Nous pouvons mesurer à l’aide d’un oscilloscope et voir l’appel de ce courant.
Il est important de connaître ces courants d’appel, car lorsque nous faisons des dimensionnement d’installations, pour le choix du transformateur de commande par exemple (je parle aux Électrotechniciens), il faut prendre en considération ces courants.


Courant de maintien
mesure.intensite.nominal.sous.9v
Sous une tension nominal 12V d’ailleurs que je n’ai pas respecté j’ai alimenté le relais sous 9V continu et j’ai par la même occasion mesuré les courant de maintien autour de 50mA c’est déjà pas mal pour un petit relais.

Circuit(s) imprimé(s)


Aucun

Historique


– Ajout du graph (01/12/13)
– Modif implantation (01/12/13)
– Ajout mesure alimentation d’un relais (02/02/14)