Relais (CC) : 99,9 % de puissance en moins et option de verrouillage : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

La commutation de relais est un élément fondamental des systèmes de commande électrique. Datant d'au moins 1833, les premiers relais électromagnétiques ont été développés pour les systèmes de télégraphie. Avant l'invention des tubes à vide, et plus tard des semi-conducteurs, les relais étaient utilisés comme amplificateurs. C'est-à-dire que lors de la conversion de signaux de faible puissance en signaux de puissance plus élevée, ou lorsque la commutation de charge à distance était bénéfique ou nécessaire, les relais étaient l'option de pointe. Les stations télégraphiques étaient reliées par des kilomètres de fil de cuivre. La résistance électrique dans ces conducteurs limitait la distance à laquelle le signal pouvait être communiqué. Les relais permettaient au signal d'être amplifié ou "répété" en cours de route. En effet, partout où un relais était connecté, une autre source d'alimentation pouvait être injectée, augmentant suffisamment le signal pour l'envoyer plus loin sur la ligne.

La commutation de relais électromagnétique n'est peut-être plus une technologie de pointe, cependant, elle est toujours largement utilisée dans le contrôle industriel et lorsqu'une véritable commutation à isolation galvanique est souhaitée ou requise. Les relais à semi-conducteurs, la deuxième des deux principales catégories de commutateurs à relais, présentent certains avantages par rapport aux relais électromagnétiques. Les relais statiques peuvent être plus compacts, plus économes en énergie, plus rapides et ils n'ont pas de pièces mobiles.

Le but de cet article est de montrer une méthode simple pour augmenter l'efficacité énergétique et la fonctionnalité des commutateurs à relais électromagnétiques standard actionnés en courant continu.

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Étape 1: Les 3 types de relais électromagnétiques courants

1. Standard non verrouillable (monostable):

• Bobine unique de fil magnétique entourant un noyau de faible perméabilité magnétique (seulement magnétisé lorsque la bobine est sous tension).
• L'armature du commutateur est maintenue dans son état stable (non tirée) par un ressort.
• Nécessite qu'une tension continue soit appliquée à la bobine, dans l'une ou l'autre polarité, pour tirer dans l'armature du commutateur.
• Nécessite un courant continu pour magnétiser temporairement la pièce polaire sur l'armature et maintenir cet état.
• Il faut plus de courant pour tirer l'armature qu'il n'en faut pour la maintenir.

Utilisations: Usage général.

2. Verrouillage (bistable):

Type de bobine simple:

• Bobine unique de fil magnétique entourant un noyau semi-magnétiquement perméable (reste légèrement magnétisé).
• L'armature de l'interrupteur est maintenue en état déverrouillée (non tirée) par un ressort.
• Ne nécessite qu'une courte impulsion de courant continu à appliquer à la bobine, dans une polarité, pour tirer et verrouiller magnétiquement l'armature du commutateur dans cet état.
• Ne nécessite qu'une courte impulsion de polarité inversée à appliquer à la bobine pour se déverrouiller.

Type de bobine double:

• Deux bobines de fil magnétique entourant un noyau semi-magnétiquement perméable (reste légèrement magnétisé).
• L'armature de l'interrupteur est maintenue à l'état déverrouillée (non tirée) par un ressort.
• Ne nécessite qu'une courte impulsion de courant continu à appliquer à une bobine, dans une polarité, pour tirer et verrouiller magnétiquement l'armature du commutateur dans cet état
• Ne nécessite qu'une courte impulsion de courant continu à appliquer à la deuxième bobine, dans une polarité, pour se déverrouiller.

Utilisations: En dehors du contrôle industriel, principalement utilisé pour la commutation de signaux RF et audio.

3. Type de roseau:

• Bobine unique de fil magnétique entourant un noyau de faible perméabilité magnétique (seulement magnétisé lorsque la bobine est sous tension).
• Contacts métalliques à ressort rapprochés hermétiquement scellés dans un tube de verre (reed).
• L'anche est positionnée près de la bobine.
• Les contacts sont maintenus dans un état stable par la tension de leur ressort.
• Nécessite qu'une tension continue soit appliquée à la bobine, dans l'une ou l'autre polarité, pour tirer les contacts ouverts ou fermés.
• Nécessite un courant continu pour maintenir magnétiquement les contacts dans un état instable.

Utilisations: Presque exclusivement utilisé pour la commutation de petits signaux.

Étape 2: Avantages et inconvénients des 3 types

1. Non verrouillable standard (monostable):

Avantages:

• Généralement le plus facilement disponible.
• Presque toujours l'option la moins chère.
• Polyvalent et fiable.
• Aucun circuit pilote requis.

Les inconvénients:

• Pas économe en énergie en conduite conventionnelle.
• Produit de la chaleur lorsqu'il est sous tension pendant une longue durée.
• Bruyant lors de la commutation.

2. Verrouillage (bistable):

Avantages:

• Efficacité énergétique, parfois plus que les SSR.
• Une fois actionné, maintenez l'un ou l'autre état même en l'absence d'alimentation.

Les inconvénients:

• Moins facilement disponibles que les relais standard.
• Presque toujours plus chers que les relais standard.
• Généralement moins d'options de configuration de commutateur par rapport aux relais standard.
• Nécessite des circuits de commande.

3. Roseau:

Avantages:

Généralement le plus compact des 3 types

Les inconvénients:

Plus spécialisé, moins disponible, moins d'options

Étape 3: Pressez ce jus comme un avare

Une manière conventionnelle de réduire le courant de maintien d'un relais standard consiste à connecter la bobine à travers une résistance en série avec un condensateur électrolytique de grande valeur mis en parallèle avec la résistance. La plupart des relais sans verrouillage n'ont besoin que d'environ 2/3 (ou moins) du courant d'actionnement pour maintenir l'état.

Lorsque l'alimentation est appliquée, une surtension de courant suffisante pour actionner le relais traverse la bobine pendant que le condensateur se charge.

Une fois le condensateur chargé, un courant de maintien est limité et fourni par la résistance en parallèle.

Étape 4: Maximisez votre méfait avare

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