Relais électromécanique

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Relais électromécanique.
Fonctionnement monostable sans diode de roue libre. L'arc électrique lors de la mise hors tension augmente l'usure des contacts de l'interrupteur dans le circuit de commande.
Fonctionnement monostable avec diode de roue libre. L'énergie du champ magnétique peut être dissipée de manière contrôlée via la diode.

Un relais électromécanique est un organe électrique permettant de distribuer la puissance à partir d'un ordre émis par la partie commande. Ainsi, un relais permet l'ouverture et la fermeture d'un circuit électrique de puissance à partir d'une information logique. Les deux circuits, puissance et information, sont complètement isolés (isolation galvanique) et peuvent avoir des caractéristiques d'alimentation électrique différentes.

Description[modifier | modifier le code]

Schéma d'un relais électromécanique.
Vue principale d'un relais double inverseurs.
Autre vue du relais en correspondance montrant le détail des contacts (NO à gauche et NC à droite).
Relais radio.
  • Un relais est composé principalement d'un électroaimant qui, lorsqu'il est alimenté, soumet à une force une palette qui agit mécaniquement sur le système de commutation électrique : les contacts.
  • L'électroaimant peut être, suivant les spécifications et les besoins, alimenté en TBT (Très Basse Tension) (moins de 12 V, 24 V, 48 V) continu ou alternatif ou en BT (Basse Tension) (110 V, 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 utilisés dans la partie puissance.
  • Dans les systèmes mettant en œuvre de plus fortes puissances (au delà du kW), les relais sont appelés contacteurs.
  • Divers systèmes électroniques, mécaniques ou pneumatiques peuvent créer un retard à l'enclenchement (temporisation travail) ou au relâchement (temporisation retard).
  • 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 certains cas en inversant la polarité de l'alimentation.

Fonctionnement bistable à deux bobines : on alimente la première bobine pour que les contacts commutent : l'état ne change pas quand la bobine n'est plus excitée. Pour revenir à l'état initial, on alimente la deuxième bobine.

Relais électromécanique Siemens & Halske pour commutateur téléphonique.

Quelques symboles de relais spéciaux :

Utilisations[modifier | modifier le code]

  • 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 dans certaines applications, assurer aussi la sécurité de l’opérateur.
  • On peut les utiliser aussi pour créer des fonctions logiques adaptées, comme ce fut le cas pour les premiers ordinateurs ou dans les flippers. C'est toujours le cas également dans beaucoup de postes d'aiguillages, conçus avant les années 1990.
  • Les relais furent 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.
  • La durée de vie des relais électromagnétiques bas de gamme est relativement réduite en raison de l'usure des contacts lors de commutations répétées. Mais il existe des solutions pour en prolonger sa durée de vie[1]. Certains relais sont conçus et testés pour supporter au minimum 10 millions de manœuvres. Leur longévité est souvent supérieure à 50 ans en service, sans qu'il soit possible de dire précisément combien de manœuvres ils ont accompli.

Évolution[modifier | modifier le code]

Le relais statique, entièrement électronique, remplace avantageusement dans beaucoup de situations le relais électromécanique. Une meilleure vitesse de commutation, le silence de fonctionnement, et l'insensibilité aux vibrations sont quelques-uns de ses avantages sur l'électromécanique. Par contre il supporte — parfois — très mal les forts courants de court-circuit bien qu'il soit généralement équipé de protections internes. Il n'est pas utilisable non plus en tant que coupure de sécurité (au sens des personnes) à cause du courant de fuite et du court-circuit permanent qui peut être généré lors du flashage du composant (contrairement au relais électromécanique qui parfois « colle » mais, le plus souvent, s'ouvre lorsque le courant revient à zéro). Certains relais dits de « sécurité » sont conçus de façon à offrir une garantie d'ouverture en cas de défaillance (ouverture alors que la bobine est alimentée) de l'ordre d'un milliard de fois plus probable qu'une fermeture par défaillance (fermeture alors que la bobine n'est pas alimentée). Pour les applications ferroviaires fixes (signalisation) ces relais doivent respecter, en France, la norme NF F 70-030. La plupart des réseaux ferrés utilisent des relais de conception très semblable. La recherche de solutions alternatives par relais statiques n'a pas abouti jusqu'à présent en raison des probabilités trop proches des différents modes de défaillance.

Solution : Test des relais, essai et vérification. Qu'est-ce que le test des relais ? Introduction et utilisation de l'équipement[modifier | modifier le code]

Dans les systèmes à haute ou moyenne tension, les relais sont les dispositifs les plus couramment utilisés. Leur objectif principal est d'isoler une section défectueuse en quelques cycles, mais en assurant une interruption minimale des sections saines. Un relais idéal est une unité qui agit en anticipant les dommages de la section imparfaite. Les connexions des relais sont contaminées par l'usage ou détériorées par des particules de carbone, etc. Il est donc souhaitable que le fabricant et l'utilisateur final vérifient le comportement du relais après un certain temps.

Au fil du temps, la technologie des relais a évolué, tout comme les tests de relais. Divers systèmes d'essai ont été mis au point, avec l'aide des derniers relais à microprocesseur. En ce qui concerne les équipements de test de relais les plus petits, les plus légers et les plus inégalés, ils fournissent les meilleurs outils dont vous avez besoin pour tester vos compteurs et vos relais de protection. L'équipement est capable de s'attaquer à toutes sortes de tâches auparavant effectuées par de gros équipements.

Les relais de protection d'aujourd'hui offrent de multiples fonctions de protection qui nécessitent un nouveau niveau de logiciel et un matériel de test perfectionné capable d'analyser pleinement le fonctionnement de l'unité en temps réel. Le test des relais et de chacune de leurs facettes peut être facilement réalisé avec un équipement de test de relais avancé. Auparavant, les équipements de test de relais étaient associés à quelque chose de lourd et d'encombrant. Dans ces conditions, le déplacer sur le terrain n'était une tâche possible que pour une personne très forte. Mais aujourd'hui, avec les progrès technologiques, les équipements de test des relais sont plus petits et plus faciles à manipuler.

L'objectif du test, de l'essai et de la vérification des relais, en gardant à l'esprit que les relais sont des dispositifs discrets, contrairement aux circuits intégrés, est de fournir un signal logique de faible puissance pour piloter un circuit de puissance beaucoup plus élevée. Le relais permet d'isoler le circuit haute tension du circuit logique basse tension afin de protéger le circuit basse tension. Pour ce faire, le relais est doté d'une petite bobine électromagnétique qui contrôle le circuit logique. Lorsque la bobine est alimentée, il en résulte un interrupteur magnétisé à haute capacité de puissance qui active le circuit haute puissance. Le relais qui fournit une grande quantité de courant aux phares d'une automobile en est un exemple. Lors de la commande du relais, le circuit logique basse tension du tableau de bord de la voiture active les phares.

Un relais comporte généralement une bobine, un ensemble de contacts et un pôle. Il existe deux types de contacts dans le test des relais : normalement ouvert et normalement fermé. Normalement ouvert (N/O) est l'ensemble des contacts qui sont ouverts lorsque le relais n'est pas alimenté et normalement fermé (N/C) est l'ensemble des contacts qui sont fermés lorsque le relais n'est pas alimenté.

L'utilisation des équipements de test des relais nécessite des connaissances adéquates. Il faut comprendre comment utiliser l'équipement. Il existe de nombreux nouveaux produits pour tester les relais, chacun étant accompagné d'un manuel d'utilisation pour comprendre le fonctionnement. Les équipements modernes de test de relais intègrent souvent des caractéristiques telles que des amplificateurs linéaires avec mode commuté ou rétroaction, une protection contre les canaux ouverts, la surchauffe, les canaux à tension court-circuitée et les défauts internes.

Ils sont conçus avec un système de contrôle intelligent qui simule de manière réaliste le système électrique. Pour éviter les dommages et obtenir les meilleures performances des instruments de test de relais, il est essentiel de connaître les bases de l'équipement avant de l'utiliser, en veillant à stocker et transporter correctement l'équipement de test, en n'essayant pas de forcer 1800 watts à travers 100' de câble d'extension 14 AWG ou de câblage de banc sous-dimensionné, et en faisant attention aux conditions de condensation. En outre, il faut faire attention aux ouvertures de ventilation, afin d'éviter que des matières étrangères ne pénètrent dans l'équipement de test. Il ne faut jamais essayer de connecter un amplificateur de courant à une source de tension externe, telle qu'une batterie ou toute autre source, ni de déclencher le disjoncteur, d'enrouler un verrou ou de connecter une charge significative à la sortie du contact.

En ce qui concerne les équipements de test, d'essai et de vérification des relais, Amperis se distingue en lançant et en développant sa commercialisation avec les appareils les plus modernes et les plus sophistiqués, dotés d'une technologie DSP et FPGA intégrée avec sa propre technologie brevetée d'amplificateur haute performance. En outre, ils ont été les premiers équipements de test de relais capables d'analyser tous les types de relais (courant, tension, fréquence, puissance, impédance, harmoniques, distance, ...) avec des fonctions avancées de déclenchement GPS, oscillation, fréquence de protection, répétition de transitoires avec fichier comtrade et solution IEC61850 (en option).

Autoprotection totale et indicateurs d'alarme en cas de connexion défectueuse, de circuit ouvert, de court-circuit, de surcharge et de surchauffe, etc. Le tout avec une interface super conviviale et intuitive, convenant aussi bien aux utilisateurs inexpérimentés que confirmés.

Grâce à la gamme complète et sophistiquée d'équipements de test de relais d'Amperis, chaque phase du test de relais peut être traitée efficacement. À cet égard, Amperis propose une gamme puissante d'équipements de test de relais à la hauteur de sa réputation de colosse. L'équipement de test des relais Amperis comprend :

- Amperis AK-6 Jeu de test de relais triphasé

- Amperis AK-30 Jeu de test de relais triphasé

- Amperis AK-10 Jeu de test de relais  triphasés

- Source d'injection de courant primaire Amperis APCI-600

- Banc d'essai Amperis ARFD 200

- Amperis AMCCB250 Jeu d'essai de disjoncteur à boîtier moulé

Notes et références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Liens externes[modifier | modifier le code]