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relais inverseur Paris MTI RGV 48V

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Le relais peut être considéré historiquement comme le premier composant actif en ce sens que la puissance qu’il peut contrôler peut être plus élevée que celle qu’il absorbe. Un relais est un interrupteur qui se télécommande par un courant électrique. Un interrupteur est un contact électrique mobile. Pour maintenir le contact fermé -état passant ou 1 logique-, il faut appliquer une pression sur le contact ; pour garantir l’ouverture du contact -état ouvert ou 0 logique- et maintenir l’isolement il faut éloigner suffisamment les conducteurs en contact. Ces déplacements et ces forces sont obtenues dans un relais par l’action d’un électro-aimant, d’où l’appellation électromécanique ou électromagnétique pour ce type de relais.
A noter que les relais sans pièces mobiles donc utilisant des composants purement électroniques tels que des transistors ou des thyristors sont appelés relais statiques.
La force exercée par un électro-aimant est d’origine magnétique. Les ingrédients suivants sont utilisés :
1) Le fer doux sert à conduire et à augmenter des lignes de force magnétique. L’astuce est d’avoir un circuit magnétique déformable avec une partie fixe magnétisée par une bobine et une partie mobile qui referme le circuit magnétique..
2) Une bobine de fil de cuivre parcourue par du courant électrique magnétise le fer. On appelle ce courant : courant magnétisant. C’est la résistance de la bobine et la tension d’alimentation du relais qui détermine ce courant. Ici la tension est de 48 V.
3) Une fois le fer magnétisé, il attire la palette magnétique qui était maintenue éloignée par un ressort antagoniste.(Souvent l’effet élastique des lamelles de contact). Cette palette applique les lamelles de contact contre le contact fixe et le circuit électrique se referme. Le temps que le courant passe, on a deux aimants qui se collent. On parle de force de collage. Le relais est dit en position de travail.
Pour couper le contact, il suffit de couper le courant pour que le fer perde sa magnétisation et alors la force du ressort antagoniste rompt le contact et le relais s’ouvre. Le relais est alors en position de repos.
Le gain en puissance est intéressant et il dépasse facilement 1000. C’est à dire qu’avec 1 W dissipé dans la bobine de commande, on peut commuter un courant de 10 A et maintenir une tension d’isolement de 100 V.
A noter que c’est le débattement des contacts qui détermine la tension commutée surtout pour garantir l’extinction des arcs.
On peut très bien commander des relais avec d’autres et toutes les fonctions logiques actuelles ont d’abord fonctionné avec des relais. Tous les centraux téléphoniques automatiques jusque dans les années 1970 utilisaient des fonctions logiques à relais.
Les premiers ordinateurs des années 1940 utilisaient des relais par milliers.

Quelques phénomènes de physique s’invitent pour rendre le fonctionnement des relais un peu plus compliqué.

Courant d’extra-rupture dans la bobine de commande : Lorsqu’un courant est établi dans une bobine, une énergie magnétique E s’y trouve stockée : c’est
E = ½ L*I^2. Il se trouve que ce courant ne peut pas disparaître instantanément, il cherche à se prolonger. C’est là qu’un autre phénomène intervient, c’est la capacité répartie du fil du bobinage qui justement va absorber ce courant. L’énergie magnétique va se transférer sous forme d’énergie capacitive ½ C* V^2 et la tension aux bornes du bobinage va augmenter et on aura des surtensions aux bornes de la bobine qui pourront aller jusqu’à produire des claquages et autres étincelles. Ce n’est pas fini, une fois la capacité répartie chargée, elle va refournir du courant à la bobine et c’est ainsi que l’on crée un circuit oscillant. Ce sont les oscillations de courant d’extra-rupture qui ont été exploitées au début de la radio pour faire fonctionner les émetteurs à étincelles amorties.
Ce courant d’extra-rupture est le principe même des bobines de Ruhmkorff où l’on augmente les surtensions par un effet transformateur qui multiplie la surtension. C’est ainsi que l’on a obtenu les dizaines de milliers de volts pour faire fonctionner les tubes à rayons X du début .
Les moteurs à explosion des voitures utilisent toujours des étincelles d’extra-rupture pour l’allumage.
En pratique pour les relais électromécaniques, les pertes P par effet Joule dans la résistance R de la bobine P = R* I^2 finissent par amortir les oscillations. Pour limiter les surtensions, on peut ajouter de la capacité aux bornes de la bobine ou encore mieux rajouter une diode en parallèle dite de roue libre qui permet au courant de se prolonger sans charger la capacité répartie.

Courant d’extra-rupture dans le circuit des contacts : C’est le cas des relais qui commandent des moteurs électriques. L’énergie magnétique du moteur tend à se dissiper dans des arcs dans les contacts. Les arcs sont destructeurs des contacts à beaucoup de titres :
Leur température dépasse la température de fusion des métaux usuels comme le cuivre et de plus
Le champ électrique tend à déplacer les métaux et créer des déformations des contacts comme des cratères.
L’effet de résistance négative des arcs tend à maintenir le passage du courant en train d’être coupé surtout si la tension est continue.(Pas de passage par 0 de la tension qui éteint les arcs). D’où des systèmes compliqués pour allonger les circuits d’arc par soufflage d’air comprimé ou par champ magnétique.
Pour limiter l’érosion des contacts, on a mis au point des contacts très bons conducteurs de la chaleur à base d’argent et dopés avec des adjuvants comme le palladium qui donnent un effet réfractaire.

Le relais représenté ici a deux paires de contacts de façon à commuter deux circuits différents.
De plus chaque position ferme un contact et en plus d’une fonction interrupteur on a une fonction aiguillage. Cet arrangement de contacts est appelé inverseur en référence à l’application où les contacts fixes sont deux polarités opposées et que l’on peut ainsi commander l’inversion de sens de rotation d’un moteur à courant continu.

En commande de moteurs triphasés, on a jusqu’à 5 circuits commutés.

Le déplacement mécanique n’est pas instantané en raison des forces d’inertie et de frottement de sorte que la fréquence des commutations des relais est très dépendante de leur taille.
Les relais les plus rapides sont les relais miniature à lame souple magnétique ILS qui peuvent commuter jusqu'à 1 kHz.

Les vibrations mécaniques des contacts provoquent des phénomènes de rebond. Pour les supprimer, on peut enduire ou mouiller les contacts de mercure qui maintient le passage du courant malgré les vibrations.

Pour éviter de gaspiller de l’énergie pour maintenir la magnétisation du relais, on peut utiliser des matériaux magnétiques durs qui mémorisent leur magnétisation. Ces matériaux ayant une forte aimantation rémanente réalisent des aimants permanents. Ces relais à économie d’énergie sont appelés relais bistables.

Dans les tableaux électriques, on utilise des relais spéciaux appelés disjoncteurs qui permettent de couper le courant en cas de perte d’isolement ou lors de surintensités ; ce sont respectivement des disjoncteurs différentiels ou des disjoncteurs magnéto-thermiques.

Voir des exemples de circuits à relais utilisés en télécommunications dans la galerie : télécommunications / Commutation /:électromécanique’’.
Un relais plus complexe permettant de commuter séquentiellement plusieurs contacts est représenté en : ‘’moteur relais pas a pas selector palette mobile’’.

Les circuits magnétiques qui se déforment en permanence sont les moteurs électriques qui sont répandus en grand nombre un peu partout. Une voiture bien équipée en éléments de confort en comporte une vingtaine…

Auteur Ph Maliet
Créée le Dimanche 27 Août 2006
Ajoutée le Jeudi 20 Décembre 2007
Dimensions 1024*768
Fichier relais_inverseur.jpg
Poids 242 Ko
Tags arc, commutation, Condensateur, contact, décharge, Inductance, magnétique, mémoire, résistance
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