Ces dernières années, parallèlement au développement rapide de la croissance scientifique et technologique, les équipements d’automatisation ont progressivement été largement utilisés dans diverses industries. Dans le processus de construction et de développement de l’électrotechnique, l’automatisation des appareils électriques basse tension est l’une des principales applications de la technologie d’automatisation dans l’électrotechnique.
Parmi la majorité des appareils électriques basse tension d’automatisation, les relais sont des composants indispensables. Grâce à l’application de relais, le bon fonctionnement des appareils électriques automatisés à basse tension peut être assuré efficacement, favorisant ainsi le développement de l’ingénierie électrique. Par conséquent, analyser et comprendre les types de relais peut nous aider à mieux utiliser la technologie électrique d’automatisation.
Classification par objectif :
Relais de contrôle :
Utilisé pour contrôler la marche/arrêt ou la commutation du circuit.
Un relais de commande est un dispositif de commutation électrique utilisé pour contrôler la marche/arrêt ou la commutation d’un circuit. Il se compose généralement d’un composant électromagnétique et de contacts de commutation.
Lorsque la bobine électromagnétique du relais de commande est alimentée, le champ magnétique généré attire ou repousse les contacts du commutateur, permettant ainsi d’allumer ou d’éteindre d’autres appareils ou charges dans le circuit de commande, réalisant ainsi des fonctions de contrôle pour le circuit.
Plus précisément, lorsque la bobine électromagnétique du relais de commande est excitée, le champ magnétique généré provoque le déplacement des contacts, réalisant ainsi la mise sous tension ou la commutation du circuit. Cette action peut soit fermer les contacts (comme dans les relais normalement ouverts), soit les ouvrir (comme dans les relais normalement fermés), en fonction des exigences spécifiques de l’application pour contrôler la charge ou le dispositif dans le circuit.
Les relais de contrôle sont largement utilisés dans divers domaines tels que les systèmes d’automatisation, les équipements industriels, les systèmes électriques et les appareils électroménagers. Par exemple, dans l’automatisation industrielle, les relais de contrôle peuvent être utilisés pour contrôler le démarrage/arrêt de la machine, la commutation de direction, la régulation de vitesse et d’autres fonctions ; dans les appareils électroménagers, les relais de commande peuvent être utilisés pour contrôler l’allumage/extinction des lumières, des ventilateurs, des cuisinières à induction et d’autres appareils.
En résumé, les relais de commande réalisent le contrôle des circuits grâce à des principes électromagnétiques et possèdent des caractéristiques telles qu’une structure simple, une fiabilité élevée et une utilisation flexible, ce qui en fait l’un des dispositifs importants les plus couramment utilisés dans le domaine du contrôle électrique.
Relais de protection :
Utilisé pour surveiller l’état du circuit. Une fois que des conditions anormales telles qu’une surcharge ou des courts-circuits sont détectées, des actions de protection sont déclenchées pour protéger les équipements et les circuits.
Les relais de protection sont des dispositifs importants dans les systèmes électriques utilisés pour surveiller l’état des circuits et prendre des mesures de protection lorsque des anomalies sont détectées afin d’éviter des dommages à l’équipement ou des défauts de circuit. Leurs fonctions comprennent :
- Surveillance de l’état du circuit : les relais de protection surveillent des paramètres tels que le courant, la tension et la fréquence dans les circuits pour garantir un fonctionnement normal.
- Détection d’anomalies : lorsque des anomalies telles qu’une surcharge, un court-circuit ou des défauts à la terre se produisent dans le circuit, les relais de protection les détectent et réagissent en conséquence.
- Action de protection : lorsque des anomalies sont détectées, les relais de protection déclenchent des actions de protection telles que couper l’alimentation, déconnecter les circuits défectueux ou émettre des alarmes pour protéger les circuits et les équipements.
Les types de relais de protection comprennent :
- Relais de protection contre les surcharges : Surveillez le courant dans le circuit, en le considérant comme une surcharge s’il dépasse la valeur nominale.
- Relais de protection contre les courts-circuits : surveillent le courant dans le circuit, en le considérant comme un court-circuit s’il atteint ou dépasse le seuil défini.
- Relais de protection contre les défauts à la terre : surveillez la situation de mise à la terre dans le circuit et prenez des mesures de protection lorsqu’un défaut à la terre est détecté.
- Relais de protection contre les surtensions et les sous-tensions : surveillez la tension dans le circuit et prenez des mesures de protection si elle dépasse ou descend en dessous du seuil défini.
- Relais de protection contre les surfréquences et les sous-fréquences : surveillez la fréquence dans le circuit et prenez des mesures de protection si elle dépasse ou tombe en dessous de la plage de fréquence définie.
Le principe de fonctionnement implique :
- Obtention d’informations sur les paramètres du circuit via des capteurs tels que des transformateurs de courant et des transformateurs de tension.
- Saisie des informations sur les paramètres dans les comparateurs ou les unités de contrôle des relais de protection.
- Comparaison des paramètres avec des seuils prédéfinis.
- Déclenchement d’actions de protection lorsque les paramètres dépassent ou atteignent des seuils prédéfinis.
Les applications des relais de protection comprennent les systèmes électriques (générateurs, transformateurs, systèmes de distribution), les systèmes industriels ( moteurs, systèmes de contrôle ) et les systèmes de construction (ascenseurs, systèmes de climatisation).
Les avantages des relais de protection incluent l’amélioration de la sécurité et de la fiabilité des circuits, la prévention des dommages aux équipements et des défauts de circuits, ainsi que la garantie d’une surveillance en temps réel et d’une réponse rapide aux situations anormales pour protéger la sécurité des équipements et du personnel.
En résumé, les relais de protection jouent un rôle crucial dans les systèmes électriques en surveillant l’état des circuits et en prenant des mesures de protection en cas d’anomalies, garantissant ainsi le fonctionnement sûr des circuits et des équipements.
Relais temporisé :
Possède une fonction de temporisation et déclenche une action après un délai défini.
Un relais temporisé est un appareil électrique équipé d’une fonctionnalité de temporisation, qui exécute des actions spécifiques après un délai prédéfini.
Les fonctions:
- Fonctionnalité de temporisation : les relais temporisés peuvent retarder l’exécution d’actions spécifiques pendant une période définie, comme la connexion ou la déconnexion d’un circuit.
- Réglage de l’heure : les utilisateurs peuvent définir le délai selon leurs besoins, généralement en secondes, minutes ou heures.
- Contrôle d’action : les relais temporisés peuvent contrôler diverses actions d’équipements électriques, telles que la commutation, la connexion ou la déconnexion de circuits, le démarrage ou l’arrêt de moteurs, etc.
Les types:
- Relais de retard à l’activation : démarre la synchronisation après la déconnexion du signal de déclenchement, exécutant des actions après le délai défini.
- Relais de temporisation : démarre la synchronisation après la connexion du signal de déclenchement, exécutant des actions après le délai défini.
- Relais de réinitialisation : démarre la synchronisation après la disparition du signal de déclenchement, exécutant des actions après le délai défini.
Principe de fonctionnement:
- Les relais temporisés se composent généralement d’une minuterie, d’un relais et d’un circuit de commande.
- Lorsque le signal d’entrée se déclenche, la minuterie commence à compter.
- Après avoir atteint le temps de retard défini, le circuit de commande active le relais pour effectuer l’action correspondante.
- Une fois l’action terminée, le relais revient à son état initial, en attendant le prochain signal de déclenchement.
Applications:
- Contrôle de démarrage : utilisé pour retarder le démarrage des moteurs ou d’autres équipements afin d’éviter les dommages causés par les fluctuations de la tension du réseau.
- Contrôle de protection : retarde la déconnexion du circuit lorsque des défauts du système se produisent, permettant au système de récupérer ou de subir les réparations nécessaires.
- Contrôle de sécurité : utilisé pour activer des dispositifs de sécurité ou des systèmes d’alarme, permettant au personnel d’évacuer les zones dangereuses.
Avantages :
- Fournit un contrôle de temporisation flexible adapté à divers scénarios d’application.
- Augmente la fiabilité et la sécurité des systèmes électriques.
- Peut réduire l’impact sur l’équipement, prolongeant ainsi sa durée de vie.
Les relais temporisés sont largement utilisés dans les domaines du contrôle industriel et de l’automatisation, offrant un contrôle du temps précis ainsi que des fonctionnalités et une protection essentielles pour divers systèmes électriques.
Relais thermique :
Contrôle les circuits par réponse thermique.
Un relais thermique est un appareil électrique qui contrôle les circuits par réponse thermique. Il utilise la chaleur générée par le courant traversant le relais pour contrôler son fonctionnement.
Principe de fonctionnement:
- Les relais thermiques comprennent généralement un composant thermosensible tel qu’une résistance thermique ou une diode thermique.
- Lorsque le courant traverse le relais, le composant thermosensible s’échauffe, provoquant une élévation de température.
- Lorsque la température du composant thermosensible atteint un certain seuil, elle déclenche un dégagement de chaleur à l’intérieur du relais, entraînant le fonctionnement du relais.
- Le fonctionnement du relais peut consister à connecter le circuit, à le déconnecter ou à effectuer d’autres actions de contrôle, en fonction de la conception et du scénario d’application du relais thermique.
Caractéristiques:
- Protection contre les surcharges : les relais thermiques sont couramment utilisés pour la protection contre les surcharges. Lorsque le courant dépasse la valeur nominale, le dégagement de chaleur à l’intérieur du relais déclenche son fonctionnement, déconnectant le circuit pour protéger l’équipement et les circuits.
- Contrôle de la température : Les relais thermiques peuvent également être utilisés pour le contrôle de la température. Lorsque la température ambiante dépasse un seuil défini, le fonctionnement du relais effectue les actions de contrôle correspondantes telles que le démarrage ou l’arrêt des ventilateurs ou des radiateurs pour maintenir l’équipement dans une plage de température sûre.
- Protection thermique : dans certains cas, les relais thermiques peuvent également être utilisés pour prévenir les risques de sécurité causés par la surchauffe de l’équipement, comme la protection contre la surchauffe du moteur.
Applications:
- Protection du moteur : utilisé pour la protection contre les surcharges des moteurs afin d’éviter les dommages dus à une surcharge.
- Systèmes de climatisation : Utilisé pour la protection du compresseur dans les systèmes de climatisation afin d’éviter tout dommage au compresseur dû à une surcharge ou à une surchauffe.
- Équipement de chauffage : utilisé pour le contrôle de la température des équipements de chauffage afin de garantir un fonctionnement sûr dans une plage de température spécifiée.
- Systèmes d’éclairage : utilisés pour la protection contre les surcharges des lampes afin d’éviter tout dommage aux lampes dû à une surcharge.
Avantages :
- Simple et fiable : le principe de fonctionnement des relais thermiques est simple et fiable, insensible aux conditions environnementales externes.
- Réponse rapide : En raison du contrôle par réponse thermique, les relais thermiques ont généralement une vitesse de réponse rapide.
- Polyvalence : les relais thermiques peuvent être appliqués à divers circuits et appareils, avec une large gamme d’applications.
En conclusion, les relais thermiques contrôlent les circuits par réponse thermique, fournissant des fonctions telles que la protection contre les surcharges et le contrôle de la température. Ce sont des dispositifs de protection couramment utilisés et efficaces pour divers équipements et systèmes électriques.
Classement par Structure :
Relais mécanique :
Actionne les contacts mécaniques grâce à la force électromagnétique pour réaliser la commutation de circuit.
Un relais mécanique est un appareil électrique qui contrôle le circuit marche-arrêt en utilisant la force électromagnétique pour déplacer les contacts mécaniques. Il utilise le champ magnétique généré par le courant traversant la bobine du relais pour attirer ou libérer des composants mécaniques, contrôlant ainsi l’état ouvert et fermé des contacts.
Structure:
Un relais mécanique se compose généralement de composants tels qu’une bobine, un noyau de fer, des contacts et des ressorts.
- Bobine : génère un champ électromagnétique lorsqu’elle est sous tension, produisant une force suffisante pour déplacer le noyau de fer et les contacts.
- Noyau de fer : Se déplace sous l’influence d’une force électromagnétique, modifiant ainsi l’état des contacts.
- Contacts : Connectés au noyau de fer, ils établissent ou coupent le circuit lorsqu’un mouvement mécanique se produit.
Principe de fonctionnement:
- Lorsque le courant traverse la bobine du relais, il génère un champ magnétique, provoquant l’attraction du noyau de fer.
- Le mouvement du noyau de fer active des composants mécaniques, entraînant la fermeture ou l’ouverture des contacts.
- Le changement d’état des contacts contrôle le circuit marche-arrêt, réalisant ainsi la fonction correspondante.
Les types:
- Relais unipolaire unidirectionnel (SPST) : ne possède qu’un seul jeu de contacts, capable de contrôler la marche/arrêt d’un circuit.
- Relais unipolaire double direction (SPDT) : possède un jeu de contacts mais peut contrôler deux circuits différents, permettant une commutation marche-arrêt.
- Relais bipolaire double direction (DPDT) : dispose de deux jeux de contacts, capables de contrôler deux circuits différents pour un contrôle marche-arrêt plus complexe.
Applications:
- Systèmes de contrôle automatique : utilisés pour le contrôle logique et la transmission de signaux dans les systèmes d’automatisation.
- Systèmes électriques : Utilisé pour la protection, le contrôle et la régulation des systèmes électriques.
- Équipement industriel : utilisé pour les opérations de contrôle électrique et de commutation dans divers équipements industriels.
- Appareils électroménagers : Utilisé pour les fonctions de contrôle des appareils électroménagers tels que les climatiseurs et les machines à laver.
Avantages :
- Haute fiabilité : les relais mécaniques ont une grande fiabilité, adaptés à divers environnements et conditions de travail.
- Rentabilité : les relais mécaniques ont généralement des coûts inférieurs à ceux des autres types de relais.
- Polyvalence : les relais mécaniques sont applicables à divers circuits et scénarios d’application, affichant une grande polyvalence.
En résumé, les relais mécaniques contrôlent le circuit marche-arrêt en entraînant le mouvement des composants mécaniques par l’intermédiaire d’une force électromagnétique, contrôlant ainsi l’ouverture et la fermeture des contacts. Ils trouvent de nombreuses applications dans les systèmes d’automatisation, les systèmes électriques, les équipements industriels et les appareils électroménagers.
Relais statique :
Utilise des dispositifs semi-conducteurs (tels que des thyristors, des MOSFET, etc.) pour le contrôle, sans pièces mécaniques mobiles, offrant une réponse rapide et une longue durée de vie.
Un relais à semi-conducteurs (SSR) est un dispositif électrique qui utilise des composants semi-conducteurs tels que des thyristors ou des transistors à effet de champ pour le contrôle. Il manque de pièces mécaniques mobiles et permet un contrôle marche-arrêt du circuit grâce à la conduction ou au blocage de dispositifs semi-conducteurs.
Principe de fonctionnement:
Le composant central d’un relais statique est généralement un dispositif semi-conducteur, généralement un thyristor ou un transistor à effet de champ.
Lorsqu’un signal de commande est appliqué à la borne de commande du SSR, le dispositif semi-conducteur est activé, provoquant un changement dans l’état marche-arrêt du circuit.
Lorsque le signal d’activation est appliqué à la borne de commande, le dispositif semi-conducteur est conducteur, fermant le circuit ; lorsque le signal d’activation s’arrête, le dispositif semi-conducteur se bloque, ouvrant le circuit.
Avantages :
- Réponse rapide : les relais statiques, dépourvus de pièces mécaniques mobiles, présentent des temps de réponse très rapides, exécutant généralement des actions en quelques microsecondes ou millisecondes.
- Longue durée de vie : en raison de l’absence de mouvement mécanique, les relais statiques ont généralement une durée de vie plus longue que les relais mécaniques, capables d’effectuer davantage d’opérations de commutation.
- Pas de bruit : Comme il n’y a pas de mouvements mécaniques, les relais statiques fonctionnent sans générer de bruit, ce qui les rend adaptés aux applications sensibles au bruit.
- Pas d’usure des contacts : les relais statiques n’ont pas de contacts, évitant ainsi les mauvaises connexions ou les pannes liées à l’usure des contacts, ce qui se traduit par une meilleure stabilité et fiabilité.
Applications:
- Systèmes d’automatisation : utilisés dans l’automatisation d’usine, le contrôle de machines, etc., pour obtenir un contrôle rapide et précis des équipements.
- Systèmes d’alimentation : Utilisé dans les systèmes d’alimentation pour la protection, la régulation et le contrôle, par exemple pour commuter des circuits ou contrôler des moteurs.
- Équipement médical : en raison de leur silence et de leur longue durée de vie, les relais statiques conviennent aux applications d’équipement médical nécessitant un faible bruit et une grande stabilité.
- Appareils électroménagers : Utilisé dans les fonctions de contrôle des appareils électroménagers comme les fours, les fours à micro-ondes, les chauffe-eau, etc.
Les types:
- Relais statique monocanal : possède un seul canal de contrôle, adapté au contrôle d’un seul circuit.
- Relais statique multicanal : équipé de plusieurs canaux de contrôle, capable de contrôler simultanément plusieurs circuits ou appareils.
En conclusion, les relais statiques permettent un contrôle rapide et fiable des circuits via des dispositifs à semi-conducteurs, offrant des avantages tels qu’une réponse rapide, une longue durée de vie et un fonctionnement silencieux. Ils trouvent des applications dans divers domaines tels que les systèmes d’automatisation, les systèmes électriques et les appareils électroménagers.
Conclusion
En résumé, la classification des relais industriels permet une compréhension complète de leurs types et fonctions. Les relais de contrôle, de protection, temporisés, thermiques et mécaniques jouent un rôle crucial dans la réalisation d’un contrôle précis des circuits, la protection des équipements, la fourniture d’une fonctionnalité de temporisation et la garantie d’un fonctionnement fiable dans divers systèmes électriques.
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