Exemples d'application d'appareils et de relais, comment choisir et connecter correctement un relais

La commutation met l'appareil sous ou hors tension dans le réseau. Pour ce faire, utilisez des sectionneurs, interrupteurs, disjoncteurs, relais, contacteurs, démarreurs. Les trois derniers (relais, contacteurs et démarreurs magnétiques) sont de structure similaire, mais sont conçus pour différentes capacités de charge. Ce sont des dispositifs de commutation électromécaniques. Les débutants ont souvent des questions comme:

• «Pourquoi le relais a-t-il autant de contacts?»;

• «Comment remplacer le relais s'il n'y a pas de disposition de broches similaire?»;

• "Comment choisir un relais?".

Je vais essayer de répondre à toutes ces questions dans l'article.

À quoi sert un relais?

Pour allumer la charge, vous devez appliquer une tension à ses conclusions, elle peut être constante et variable, avec un nombre différent de phases et de pôles.

La tension peut être appliquée de plusieurs façons:

• Connexion enfichable (insérer la fiche dans une prise ou la fiche dans la prise);

• Déconnecteur (comment allumer la lumière dans la pièce, par exemple);

• Par relais, contacteur, démarreur ou dispositif de commutation semi-conducteur.

Les deux premières méthodes sont limitées à la fois par la puissance de commutation maximale et par l'emplacement du point de connexion. Ceci est pratique si vous allumez la lumière ou l'appareil avec un interrupteur ou un automate en même temps et qu'ils sont situés l'un à côté de l'autre.

Pour un exemple, je vais donner une situation, par exemple réservoir d'eau (chaudière) - c'est une charge assez puissante (1-3 kW ou plus). L'entrée d'énergie électrique dans le couloir, et sur le panneau électrique, vous avez l'allumage automatique de la chaudière, puis vous devez prolonger un câble d'une section de 2,5 mètres carrés. mm 3-5 mètres. Et si vous devez inclure une telle charge sur une longue distance?

Pour la télécommande, vous pouvez utiliser le même sectionneur, mais plus la distance est grande, plus la résistance du câble sera grande, ce qui signifie que vous devrez utiliser des câbles de grande section, ce qui est coûteux. Oui, et si le câble se casse, il est impossible d'allumer l'appareil directement sur place.

Pour ce faire, vous pouvez utiliser un relais installé directement près de la charge et l'activer à distance. Cela ne nécessite pas de câble épais, car le signal de commande est généralement de l'unité à des dizaines de watts, tandis qu'une charge de plusieurs kilowatts peut être activée.

Interrupteurs et sectionneurs - nécessaires pour allumer manuellement la charge, afin de la contrôler automatiquement, vous devez utiliser des relais ou des dispositifs semi-conducteurs.

Portées du relais:

• Schémas de protection des installations électriques. Pour l'entrée automatique d'énergie de protection contre les basses et hautes tensions, Relais de courant - pour déclencher des protections de courant, permettant le démarrage des machines électriques, etc.;

• Automatisation

• Instrumentation et automatisation;

• Systèmes de sécurité;

• Pour l'inclusion à distance.

Comment fonctionne le relais?

Un relais électromagnétique se compose d'une bobine, d'une armature et d'un ensemble de contacts. L'ensemble des contacts peut être différent, par exemple:

• Relais avec une paire de contacts;

• Avec deux paires de contacts (normalement fermé - NC, et normalement ouvert - NO);

• Avec plusieurs groupes (pour contrôler la charge indépendamment des autres circuits).

La bobine peut être conçue pour différentes valeurs de courant continu et alternatif, vous pouvez choisir votre circuit afin de ne pas utiliser de source supplémentaire pour contrôler la bobine. Les contacts peuvent commuter à la fois le courant continu et alternatif, le courant et la tension sont généralement indiqués sur le couvercle du relais.

La puissance de charge dépend de la capacité de commutation de l'appareil en raison de sa conception, une chambre d'arc est présente sur de puissants appareils de commutation électromagnétiques pour contrôler une charge résistive et inductive puissante, par exemple un moteur électrique.

Le relais est basé sur le champ magnétique. Lorsqu'un courant est fourni à la bobine, les lignes de force du champ magnétique pénètrent dans son noyau. L'ancre est faite d'un matériau magnétisé et est attiré vers le cœur de la bobine. Le plastique de contact en cuivre et l'eye-liner flexible (fil) peuvent être placés sur l'ancre, puis l'ancre est alimentée et une tension est appliquée au contact fixe via des bus en cuivre.

La tension est connectée à la bobine, le champ magnétique attire l'armature, il ferme ou ouvre les contacts. Lorsque la tension disparaît, l'armature revient à la normale avec un ressort de rappel.

Il peut y avoir d'autres conceptions, par exemple, lorsque l'ancre pousse un contact mobile et qu'elle passe de normale à active, cela est illustré dans l'image ci-dessous.

Bottom line: Le relais permet à un petit courant à travers la bobine de contrôler un grand courant à travers les contacts. L'amplitude de la tension de commande et commutée (via des contacts) peut être différente et ne dépend pas l'une de l'autre. De cette façon, nous obtenons un contrôle de charge isolé galvaniquement. Cela donne un avantage significatif sur les semi-conducteurs. Le fait est que le transistor ou thyristor lui-même n'est pas isolé galvaniquement, de plus, il est directement connecté.

Les courants de base font partie du courant commuté à travers un circuit émetteur-collecteur, dans un thyristor, en principe, la situation est similaire. Si la jonction PN est endommagée, la tension du circuit commuté peut aller au circuit de commande, si c'est un bouton, alors ça va, et si c'est un microcircuit ou microcontrôleur - ils, très probablement, échoueront également, donc une isolation galvanique supplémentaire est réalisée via un optocoupleur ou un transformateur. Et plus de détails - moins de fiabilité.

Avantages du relais:

• simplicité de conception;

• maintenabilité. vous pouvez auditer la plupart des relais, par exemple, nettoyer les contacts de la suie et cela fonctionnera à nouveau, et avec une certaine dextérité, vous pouvez remplacer la bobine ou souder ses conclusions si elles se détachent des contacts sortants;

• isolation galvanique complète du circuit de puissance et du circuit de commande;

• faible résistance de contact.

Plus la résistance des contacts est faible, moins de tension est perdue sur eux et moins d'échauffement. Les relais électroniques génèrent de la chaleur, un peu plus bas j'en parlerai brièvement.

Inconvénients du relais:

• en raison du fait que la conception est essentiellement mécanique - un nombre limité d'opérations. Bien que pour les relais modernes, il s'agit de millions d'opérations. Donc, le moment douteux est un défaut.

• vitesse de réponse. Un relais électromagnétique se déclenche en quelques fractions de seconde, tandis que les commutateurs à semi-conducteurs peuvent commuter des millions de fois par seconde. Par conséquent, il est nécessaire d'aborder judicieusement le choix de l'équipement de commutation.

• en cas d'écart par rapport à la tension de commande, le relais peut vibrer, c'est-à-dire un état où le courant à travers la bobine est faible, pour le maintien normal de l'armature, et qu'il "bourdonne" en s'ouvrant et se fermant à grande vitesse. C'est lourd d'un échec précoce de celui-ci. La règle suivante suit: pour contrôler le relais, le signal analogique doit être fourni par des dispositifs à seuil, tels que déclencheur Schmidt, comparateur, microcontrôleur, etc.;

• Clics lors du déclenchement.

Caractéristiques des relais

Pour choisir le bon relais, vous devez prendre en compte un certain nombre de paramètres, qui décrivent ses caractéristiques:

1. La tension de la bobine. Un relais 12 V ne fonctionnera pas de manière stable ou ne s'allumera pas du tout si vous appliquez 5 V à sa bobine.

2. Le courant à travers la bobine.

3. Le nombre de groupes de contact. Le relais peut être à 1 canal, c'est-à-dire contiennent 1 paire de commutation. Ou peut-être 3 canaux, qui vous permettront de connecter 4 pôles à la charge (par exemple, trois phases 380V)

4. Courant maximum à travers les contacts;

5. Tension de commutation maximale. Pour un même relais, il en va différemment pour les courants continus et alternatifs, par exemple 220 V AC et 30 V DC.Cela est dû aux particularités de la formation d'arcs lors de la commutation de différents circuits électriques.

6. Méthode d'installation - borniers, borne pour bornes, soudure à une carte ou Montage sur rail DIN.

Relais électroniques

Un relais électromagnétique normal clique lorsqu'il est déclenché, ce qui peut interférer avec votre utilisation de tels appareils dans des locaux domestiques. Relais électronique, ou comme on l'appelle aussi relais à semi-conducteurs, dépourvu de cet inconvénient, mais il génère de la chaleur, car comme clé, un transistor (pour un relais DC) ou un triac (pour un relais AC) est utilisé. En plus de la clé semi-conductrice, un relais électronique est installé dans le relais électronique pour permettre de contrôler la clé avec la tension de commande souhaitée.

Un tel relais utilise une tension constante de 3 à 32 pour le contrôle et commute une tension alternative de 24 à 380 V avec un courant allant jusqu'à 10 A.

Avantages:

• faible consommation de courant de commande;

• absence de bruit lors de la commutation;

• une ressource plus importante (un milliard ou plus d'opérations, ce qui est mille fois plus que celle électromagnétique).

Inconvénients:

• se réchauffe;

• peut brûler en raison d'une surchauffe;

• vaut plus;

• s'il brûle, cela ne fonctionnera pas.

Comment connecter un relais?

L'image ci-dessous montre un schéma de la connexion du relais au réseau et à la charge. Une phase est connectée à l'un des contacts de puissance, à une deuxième charge et zéro à une deuxième borne de charge.

Donc, le bloc d'alimentation va. Le circuit de commande est assemblé comme suit: une source d'alimentation, telle qu'une batterie ou une alimentation électrique, si le relais est contrôlé par du courant continu, est connectée à la bobine via un bouton. Pour contrôler un relais AC, le circuit est similaire, une tension alternative de la valeur souhaitée est fournie à la bobine.

Ici, il est évident que la tension de commande ne dépend pas de la tension dans la charge, également avec les courants. Ci-dessous, vous voyez le circuit de commande des activateurs du verrouillage central de la voiture avec commande bipolaire.

La tâche suivante, pour que l'activateur avance, vous devez connecter le plus et le moins à son solénoïde pour le faire reculer - la polarité doit être modifiée. Cela se fait à l'aide de deux relais à 5 contacts (normalement fermés et normalement ouverts).

Lorsque la tension est fournie au relais gauche, plus est fourni au fil inférieur (selon le circuit) de l'activateur, via les contacts normalement fermés du relais droit, le fil supérieur de l'activateur est connecté à la borne négative (à la terre).

Lorsque la tension est appliquée à la bobine du relais droit et que la gauche est désexcitée, la polarité est inversée: en plus, via le contact normalement ouvert du relais droit, elle est fournie au fil supérieur. Et par le contact normalement fermé du relais droit - le fil inférieur de l'activateur est connecté à la terre.

J'ai donné ce cas particulier comme exemple du fait que l'utilisation d'un relais vous permet non seulement de mettre la tension à la charge, mais également de mettre en œuvre une variété de schémas de connexion et d'inversion de polarité.

Comment connecter un relais à un microcontrôleur

Il est pratique d'utiliser un relais pour contrôler la charge CA via le microcontrôleur. Mais un petit problème se pose: la consommation de courant du relais dépasse souvent le courant maximum traversant la broche du microcontrôleur. Pour le résoudre, vous devez augmenter le courant.

Le schéma montre la connexion d'un relais avec une bobine 12V. Ici, le transistor à conductivité inverse VT4, il joue le rôle d'un amplificateur de courant, la résistance R est nécessaire pour limiter le courant à travers la base (réglée de sorte que le courant ne soit pas plus que le courant maximum à travers la broche du microcontrôleur).

La résistance dans le circuit collecteur est nécessaire pour régler le courant de la bobine, elle est sélectionnée en fonction de la valeur du courant de réponse du relais, en principe, elle peut être exclue. En parallèle avec la bobine, une diode inverse VD2 est installée - elle est nécessaire pour que les salves d'auto-induction ne tuent pas le transistor et la sortie du microcontrôleur. Avec la diode, les rafales iront vers la source d'alimentation, et l'énergie du champ magnétique cessera de fonctionner.

Arduino et relais

Pour les amoureux Arduino Il existe des blindages de relais prêts à l'emploi et des modules individuels.Pour sécuriser les sorties du microcontrôleur, selon le module spécifique, un optocoupleur du signal de commande peut être implémenté, ce qui augmentera considérablement la fiabilité du circuit.

Le schéma d'un tel module est:

Nous avons parlé des caractéristiques du relais, et elles sont donc souvent indiquées dans les marquages ​​sur la couverture avant. Faites attention à la photo du module relais:

• 10A 250VAC - signifie qu'il est capable de contrôler la charge de tension alternative jusqu'à 250V et de courant jusqu'à 10 A;

• 10A 30VDC - pour le courant continu, la tension dans la charge ne doit pas dépasser 30V.

• SRD-05VDC-SL-C - le marquage dépend de chaque fabricant. On y voit 05VDC - cela signifie que le relais fonctionnera sur une tension de 5V sur la bobine.

En même temps, le relais a des contacts normalement ouverts, seulement 1 contact mobile. Le schéma de connexion Arduino est illustré ci-dessous.

Conclusion

Le relais est un dispositif de commutation classique utilisé partout: panneaux de commande dans les ateliers industriels de tableaux, en automatisation, pour protéger les équipements et les personnes, pour connecter sélectivement un circuit spécifique, dans les équipements d'ascenseurs.

Il est très important pour un électricien débutant, un ingénieur en électronique ou un radio-amateur d'apprendre à utiliser des relais et à créer des circuits avec eux, afin que vous puissiez les utiliser au travail et à la maison, en mettant en œuvre des algorithmes de relais sans utiliser de microcontrôleurs. Bien que cela augmentera la taille, cela améliorera considérablement la fiabilité du circuit. Après tout, la fiabilité n'est pas seulement la durabilité, mais aussi la fiabilité et la maintenabilité!