Relais de commande solénoïde, comment fonctionne le relais
Un relais est un dispositif électrique conçu pour commuter les circuits électriques (modifier brusquement les valeurs de sortie) pour des changements donnés dans les valeurs d'entrée électriques ou non électriques.
Les éléments de relais (relais) sont largement utilisés dans les circuits de contrôle et d'automatisation car ils peuvent être utilisés pour contrôler de grandes puissances de sortie avec des signaux d'entrée de faible puissance; remplir opérations logiques; création de dispositifs de relais multifonctionnels ; effectuer la commutation de circuits électriques; pour corriger les écarts du paramètre contrôlé par rapport au niveau défini ; remplit les fonctions d'un élément de mémoire, etc.
Le premier relais a été inventé par l'Américain J. Henry en 1831 et basé sur le principe de fonctionnement électromagnétique, il convient de noter que le premier relais n'était pas un relais de commutation, mais le premier relais de commutation a été inventé par l'américain S.Breeze Morse en 1837, qui l'utilisa plus tard dans un appareil télégraphique... Le mot relay vient de l'anglais relay, qui signifie changer les chevaux de poste fatigués dans les gares ou passer le relais (bâton) à un athlète fatigué.
Classement des relais
Les relais sont classés selon différents critères : selon le type de grandeurs physiques d'entrée auxquelles ils réagissent ; par les fonctions qu'ils remplissent dans les systèmes de gestion ; par conception, etc. Selon le type de grandeurs physiques, on distingue électrique, mécanique, thermique, optique, magnétique, acoustique, etc. relais. Il convient de noter que le relais peut répondre non seulement à la valeur d'une certaine grandeur, mais aussi à la différence de valeurs (relais différentiels), à un changement de signe d'une grandeur (relais polarisés), ou à la taux de variation d'une grandeur d'entrée.
Dispositif relais
Un relais se compose généralement de trois éléments fonctionnels principaux : sens, intermédiaire et exécutif.
Un élément percepteur (primaire) perçoit la grandeur contrôlée et la transforme en une autre grandeur physique.
Un élément intermédiaire compare la valeur de cette valeur à la consigne et lorsqu'elle est dépassée, transmet la première action au variateur.
Un actionneur transfère l'effet du relais aux circuits commandés. Tous ces éléments peuvent être exprimés ou combinés entre eux.
L'élément sensible, selon la destination du relais et le type de grandeur physique à laquelle il répond, peut avoir une conception différente, tant au niveau du principe de fonctionnement qu'au niveau du dispositif.Par exemple, dans un relais de surintensité ou un relais de tension, l'élément sensible est réalisé sous la forme d'un électroaimant, dans un pressostat - sous la forme d'une membrane ou d'un manchon, dans un interrupteur de niveau - dans un flotteur, etc.
Par le dispositif du variateur, les relais sont divisés en contact et sans contact.
Les relais à contact agissent sur le circuit commandé au moyen de contacts électriques dont l'état fermé ou ouvert permet d'assurer soit un court-circuit complet, soit une interruption mécanique complète du circuit de sortie.
Les relais sans contact affectent le circuit contrôlé par un changement soudain (brusque) des paramètres des circuits électriques de sortie (résistance, inductance, capacité) ou un changement du niveau de tension (courant).
Caractéristiques du relais
Les principales caractéristiques du relais sont déterminées par les dépendances entre les paramètres des grandeurs de sortie et d'entrée.
Les principales caractéristiques suivantes du relais sont distinguées.
1. L'amplitude d'actionnement du relais Xcr - la valeur du paramètre de valeur d'entrée à laquelle le relais est activé. Lorsque X < Xav, la valeur de sortie est égale à Umin, lorsque X ³ Xav, la valeur de Y passe brusquement de Umin à Umax et le relais s'active. La valeur d'acceptation par laquelle le relais est ajusté s'appelle le point de consigne.
2. Puissance d'actionnement du relais Psr — la puissance minimale qui doit être fournie à l'organe récepteur pour le faire passer d'un état de repos à un état de fonctionnement.
3. Puissance contrôlée Rupr — la puissance qui est contrôlée par les éléments de commutation du relais dans le processus de commutation.En ce qui concerne la puissance de commande, une distinction est faite entre les relais pour circuits de faible puissance (jusqu'à 25 W), les relais pour circuits de moyenne puissance (jusqu'à 100 W) et les relais pour circuits de forte puissance (plus de 100 W), qui appartiennent aux relais de puissance et sont appelés contacteurs.
4. Temps de réponse du relais tav — l'intervalle de temps entre le signal Xav et l'entrée du relais jusqu'au début de l'action sur le circuit contrôlé. Selon le temps de réponse, il existe des relais normaux, à grande vitesse, retardés et des relais temporisés. Habituellement pour les relais normaux tav = 50 ... 150 ms, pour les relais à grande vitesse tav 1 s.
Le principe de fonctionnement et le dispositif des relais électromagnétiques
En raison de leur principe de fonctionnement simple et de leur grande fiabilité, les relais électromagnétiques sont largement utilisés dans systèmes d'automatisation et dans les schémas de protection des installations électriques. Les relais électromagnétiques sont divisés en relais CC et CA. Les relais CC sont divisés en neutre et polarisé. Les relais neutres répondent de manière égale au courant continu dans les deux sens circulant dans sa bobine, et les relais polarisés répondent à la polarité du signal de commande.
Le fonctionnement des relais électromagnétiques est basé sur l'utilisation des forces électromagnétiques qui apparaissent dans un noyau métallique lorsque le courant traverse les spires de sa bobine. Les pièces de relais sont montées sur la base et recouvertes d'un couvercle. Une armature mobile (plaque) avec un ou plusieurs contacts est montée au-dessus du noyau de l'électroaimant. En face d'eux se trouvent les contacts fixes appariés correspondants.
En position initiale, l'ancre est maintenue par un ressort. Lorsqu'une tension est appliquée, l'électroaimant attire l'armature, surmonte sa force et ferme ou ouvre les contacts, selon la conception du relais.Après désexcitation, le ressort ramène l'armature dans sa position d'origine. Certains modèles peuvent avoir des composants électroniques intégrés. Il s'agit d'une résistance connectée à l'enroulement de la bobine pour un actionnement plus clair du relais, ou/et d'un condensateur parallèle aux contacts pour réduire les arcs électriques et le bruit.
Le circuit commandé n'est relié électriquement d'aucune façon au circuit de commande ; de plus, dans le circuit commandé, la valeur du courant peut être beaucoup plus élevée que dans le circuit de commande. Autrement dit, les relais agissent essentiellement comme un amplificateur de courant, de tension et de puissance dans un circuit électrique.
Les relais AC fonctionnent lorsqu'un courant d'une certaine fréquence est appliqué à leurs bobines, c'est-à-dire que la principale source d'énergie est le réseau AC. La construction du relais AC est similaire à celle du relais DC, seuls le noyau et l'armature sont en tôle d'acier électrique pour réduire les pertes d'hystérésis et courants de Foucault.
Avantages et inconvénients des relais électromagnétiques
Le relais électromagnétique présente un certain nombre d'avantages que les concurrents des semi-conducteurs n'ont pas :
- possibilité de commuter des charges jusqu'à 4 kW avec un volume de relais inférieur à 10 cm3 ;
- résistance aux surtensions impulsionnelles et aux perturbations destructrices résultant des décharges de foudre et des processus de commutation dans l'électrotechnique haute tension;
- isolation électrique exceptionnelle entre le circuit de commande (bobine) et le groupe de contact - la dernière norme 5 kV est un rêve inaccessible pour la majorité des commutateurs à semi-conducteurs ;
- faible chute de tension sur les contacts fermés et, par conséquent, faible dégagement de chaleur : lors de la commutation d'un courant de 10 A, un petit relais dissipe au total moins de 0,5 W sur la bobine et les contacts, tandis qu'un relais triac émet plus de 15 W à l'atmosphère qui, d'une part, nécessite un refroidissement intensif, et d'autre part, aggrave l'effet de serre sur la planète ;
- coût extrêmement faible des relais électromagnétiques par rapport aux commutateurs à semi-conducteurs
Constatant les avantages de l'électromécanique, on note également les inconvénients du relais : faible vitesse de fonctionnement, ressource électrique et mécanique limitée (bien que très importante), création d'interférences radio lors de la fermeture et de l'ouverture des contacts, et enfin, la dernière et désagréable propriété — problèmes de commutation de charges inductives et de charges CC haute tension.
Une pratique d'application typique des relais électromagnétiques haute puissance est la commutation de charges à 220 V CA ou 5 à 24 V CC à des courants de commutation jusqu'à 10-16 A. servo), lampes à incandescence, électroaimants et autres consommateurs actifs, inductifs et capacitifs d'énergie électrique dans la plage de 1 W à 2-3 kW.
Relais électromagnétiques polarisés
Un type de relais électromagnétique est un relais électromagnétique polarisé. Leur principale différence avec les relais neutres est leur capacité à répondre à la polarité du signal de commande.
La série la plus courante de relais de commande électromagnétiques
Relais intermédiaire série RPL. Les relais sont destinés à être utilisés comme composants dans des installations fixes, principalement dans des circuits de commande pour entraînements électriques à des tensions jusqu'à 440 V DC et jusqu'à 660 V AC avec une fréquence de 50 et 60 Hz.Les relais sont adaptés pour fonctionner dans des systèmes de contrôle utilisant la technologie à microprocesseur où la bobine de fermeture est entourée d'un limiteur limiteur ou avec une commande à thyristor. Si nécessaire, l'un des éléments suivants peut être installé sur le relais intermédiaire. greffons PKL et PVL… Courant nominal des contacts — 16A
Relais intermédiaire série RPU-2M. Les relais intermédiaires RPU-2M sont conçus pour fonctionner dans des circuits électriques de contrôle et d'automatisation industrielle de courant alternatif avec tension jusqu'à 415V, fréquence 50Hz et courant continu avec tension jusqu'à 220V.
Série de relais RPU-0, RPU-2, RPU-4. Les relais sont fabriqués avec des bobines de détection CC pour les tensions 12, 24, 48, 60, 110, 220 V et des courants de 0,4 à 10 A et des bobines de détection CA pour les tensions 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 et courants 1 — 10 A. Relais RPU-3 avec bobines d'alimentation DC — pour tensions 24, 48, 60, 110 et 220 V.
Les relais intermédiaires de la série RP-21 sont destinés à être utilisés dans les circuits de commande des entraînements électriques à courant alternatif avec une tension jusqu'à 380 V et dans les circuits CC avec une tension jusqu'à 220 V. Les relais RP-21 sont équipés de douilles à souder, pour din. rail ou vis.
Les principales caractéristiques du relais RP-21. Plage de tension d'alimentation, V : DC — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 AC avec une fréquence de 50 Hz — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 AC avec une fréquence de 60 Hz — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Tension nominale du circuit de contact, V : relais CC — 12 … 220, relais CA — 12 … 380 Courant nominal — 6,0 A Nombre de contacts fermés . / repos / interrupteur — 0 … 4/0 … 2/0 … 4 Durabilité mécanique — au moins 20 millions de cycles.
Relais DC électromagnétique série RES-6 comme relais intermédiaire avec tension 80 — 300 V, courant de commutation 0,1 — 3 A
Il est également utilisé comme série intermédiaire de relais électromagnétiquesRP-250, RP-321, RP-341, RP-42 et un certain nombre d'autres qui peuvent être utilisés comme relais de tension.
Comment choisir un relais électromagnétique
Les tensions et courants de fonctionnement dans la bobine de relais doivent se situer dans les valeurs autorisées. Une diminution du courant de fonctionnement dans la bobine entraîne une diminution de la fiabilité du contact et une augmentation de la surchauffe de la bobine, une diminution de la fiabilité du relais à la température positive maximale admissible Même une alimentation à court terme avec une tension de fonctionnement accrue à la bobine de relais n'est pas souhaitable, car cela provoque des surtensions mécaniques dans certaines parties du circuit magnétique et des groupes de contact, et la surtension électrique de la bobine lorsque le circuit est ouvert peut provoquer une panne d'isolation.
Lors du choix du mode de fonctionnement des contacts de relais, il est nécessaire de prendre en compte la valeur et le type de courant commuté, la nature de la charge, le nombre total et la fréquence de commutation.
Lors de la commutation de charges actives et inductives, le plus difficile pour les contacts est le processus d'ouverture du circuit, car dans ce cas, en raison de la formation d'une décharge d'arc, l'usure principale des contacts se produit.
Commutateur Reed et relais Reed
Contacteurs électromagnétiques
Bobines d'appareils électriques
Interrupteurs de course et de fin de course
Appareils électriques modulaires
Dispositifs de commutation manuels. Commutateurs à couteau