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Qu’est-ce que la PWM ?

PWM signifie “Pulse Width Modulation”, ou modulation de largeur d’impulsion. Cette technologie permet de générer des ondes d’impulsion de différentes largeurs. Les ondes d’impulsion sont des signaux numériques mais, en combinant plusieurs ondes d’impulsion, elles peuvent être converties en divers signaux pseudo-analogiques, y compris des ondes sinusoïdales.

La PWM est une technologie qui module la largeur de l’impulsion avec une période constante. Il existe également une technologie PFM qui module la fréquence avec une largeur d’impulsion constante, mais toutes deux sont utilisées pour la commutation entre l’excitation et la désexcitation.

Utilisations de la PWM

La PWM est généralement utilisée pour contrôler la tension des alimentations électriques et les cycles d’excitation/désexcitation des semi-conducteurs. En particulier, elle est souvent utilisée pour contrôler efficacement les moteurs à courant continu. En contrôlant le temps d’application de la tension au moteur, la tension de fonctionnement peut être contrôlée.

De plus, lors de la génération d’un courant alternatif modulé dans des circuits inverseurs, la MLI peut être utilisée pour générer des tensions d’impulsion de différentes largeurs, qui peuvent ensuite être synthétisées pour effectuer une conversion CC-CA. La MLI est utilisée non seulement dans les circuits d’onduleurs, mais aussi dans la commande d’alimentations à découpage et dans la gradation des LED sans affecter la couleur de la lumière.

Principe de la PWM

Les circuits MLI pour modulation de largeur d’impulsion utilisent des transistors pour générer des ondes d’impulsion de différentes largeurs en allumant et éteignant le circuit de manière répétée.

La PWM module la largeur d’impulsion sur une période fixe, ce qui permet de faire varier le rapport cyclique. Le rapport cyclique est la largeur d’impulsion divisée par la période, exprimée en “%” (pourcentage). Dans le contrôle de la tension, la tension de fonctionnement est le produit de la tension d’impulsion et du rapport cyclique, et un rapport cyclique de 100 % correspond à l’utilisation d’une alimentation en courant continu.

La régulation de tension par PWM se caractérise par le fait que l’alimentation est coupée pendant un certain temps, ce qui la rend plus économe en énergie que l’utilisation d’une alimentation en courant continu qui fonctionne en permanence. De plus, dans les circuits numériques tels que les microcontrôleurs, des signaux pseudo-analogiques peuvent être générés simplement en synthétisant des ondes d’impulsion. Cela permet de construire des circuits de conversion analogique constitués uniquement de circuits numériques sans utiliser de convertisseurs N/A.

Autres informations sur la PWM 

1. Contrôle

Lors de la commande dynamique de charges dans des circuits électroniques, outre la commande de la charge par une tension constante et la commande de la charge par un courant constant, il existe d’autres méthodes de commande de la charge par PWM.

Récemment, en raison des problèmes d’environnement et d’énergie, des méthodes plus efficaces sur le plan énergétique sont devenues la tendance. Les raisons de la faible efficacité des méthodes linéaires telles que la commande à tension constante et la commande à courant constant sont les suivantes :

• Une marge de plusieurs V est nécessaire pour la stabilisation.
• Lorsque la tension ou le courant est réduit, la composante réduite est consommée dans le circuit et devient une perte.

Par exemple, si une alimentation stabilisée avec une tension maximale de 10 V et une capacité de courant de 2 A est utilisée à 5 V 2 A, la puissance de perte consommée dans la section de puissance du circuit d’alimentation est (12 V – 5 V) x 2 A = 14 W si la tension d’entrée de la section de puissance est de 12 V. La puissance consommée dans la charge est de 5 V x 2 A = 10 W.

1,4 fois la puissance consommée par la charge est consommée comme perte dans le circuit. Outre le gaspillage de puissance, les composants utilisés sont également plus volumineux, ce qui augmente le coût, la taille et le poids.

D’autre part, la commande MLI ne modifie pas la tension de sortie mais fait varier la largeur d’impulsion en fonction de la sortie. Par exemple, avec une MLI à 10 V et un rapport de service de 50 %, la tension de commande apparente est de 5 V, il n’y a donc pas de perte théorique et le rendement réel est très élevé.

2. Rapport d’utilisation

Le terme rapport d’utilisation est souvent utilisé dans la commande par PWM. Il s’agit de la largeur d’impulsion/cycle, et dans une forme d’onde PWM avec un rapport de service de 50 %, H et L ont la même largeur.

La modification du rapport cyclique modifie la tension apparente. Par exemple, lorsque le rapport cyclique passe de 0 % à 25 %, à 50 %, à 75 % et à 100 % avec un MLI de 10 V, la tension apparente de la charge passe de 0 V à 2,5 V, à 5 V, à 7,5 V et à 10 V.

La fréquence de commutation du PWM peut être modérée et le rapport d’obligation peut être augmenté ou diminué de manière programmatique sur un microcontrôleur, en utilisant les broches d’E/S du microcontrôleur, Il est possible de créer des signaux analogiques arbitraires jusqu’au niveau du signal numérique.

Dans ce cas, un LPF approprié doit être inséré aux bornes d’E/S pour supprimer la composante de fréquence de commutation PWM et ses composantes harmoniques.

3. Bruit dans la commande MLI

Comme mentionné ci-dessus, la commande PWM est souvent utilisée pour contrôler le fonctionnement des moteurs et pour augmenter l’efficacité des onduleurs. Toutefois, le bruit causé par la commande PWM dérange les utilisateurs : comme la commande PWM est contrôlée par l’activation/désactivation rapide des transistors, y compris le rapport d’obligation, elle génère du bruit à différents niveaux.

Cette fréquence est d’environ 30-40 MHz, ce qui entraîne non seulement des problèmes de bruit pour les personnes environnantes et l’environnement, mais affecte également les radios AM et les capteurs qui utilisent des bandes de basse fréquence comme bruit. C’est pourquoi il est souvent nécessaire de prendre des mesures contre le bruit. Les mesures spécifiques comprennent, dans le cas d’un équipement à onduleur, le recouvrement de l’équipement par un boîtier, le raccourcissement du câble d’alimentation et l’insertion de filtres anti-bruit tels que des ferrites ou des selfs LC.

Avec la commande PWM, il est parfois possible pour l’utilisateur de modifier cette fréquence de commutation, c’est donc une autre option à essayer. L’abaissement de la fréquence de la porteuse de commutation réduit le bruit de commutation global mais augmente généralement le bruit du moteur.

Il existe des exemples de produits pour lesquels le bruit généré par le moteur est réduit par l’utilisation d’une méthode de modulation. Celle-ci distribue activement la fréquence de la porteuse de commutation des basses aux hautes fréquences.

Qu’est-ce qu’un moteur à balais ?

Les moteurs à balais sont des moteurs dotés de contacts coulissants, appelés balais, qui conduisent le courant vers l’arbre en rotation.

Les balais sont également utilisés dans les moteurs à courant alternatif à enroulement filaire mais le terme de moteur à balais fait généralement référence aux moteurs à balais à courant continu.

Ils se caractérisent par une construction simple et peu coûteuse et un contrôle facile du couple. Cependant, les balais sont usés par la rotation et nécessitent un entretien régulier. L’inconvénient est qu’ils génèrent du bruit lorsqu’ils sont entraînés.

Utilisations des moteurs à balais

Les moteurs à balais sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, des produits de consommation aux secteurs industriels. Voici quelques exemples typiques :

• Petits ventilateurs de bureau et ventilateurs de refroidissement de PC.
• Équipements industriels tels que les ventilateurs d’évacuation des chaudières.
• Moteurs de roulement pour les trains de banlieue.
• Moteurs de levage d’ascenseurs.

En raison de leur faible coût parmi les moteurs à courant continu, ils sont utilisés dans les ventilateurs de refroidissement des équipements de bureau à courant continu. Ils sont également utilisés depuis longtemps dans les équipements mobiles tels que les trains et les ascenseurs, en raison de leur facilité de contrôle du couple et de la vitesse de rotation.

Ces dernières années, la commande par inverseur s’est imposée pour le contrôle du couple dans les équipements mobiles car elle ne nécessite pas de balais et est facile à entretenir. Les moteurs sans balais sont également de plus en plus populaires.

Principe des moteurs à balais

Les moteurs à balais se composent d’un rotor, d’un stator et d’un collecteur. Le stator peut être une bobine ou un aimant permanent.

Le stator génère un champ magnétique en permanence, et le courant circulant dans la bobine enroulée autour du rotor ainsi que le champ magnétique du stator génèrent une force électromagnétique qui fait tourner le moteur.
Il est important que les balais soient en contact avec le collecteur et que le courant de la bobine soit orienté dans une seule direction.

Le couple et la vitesse peuvent être contrôlés en faisant varier l’intensité du courant.

Autres informations sur les moteurs à balais

1. Durée de vie du moteur à balais

La durée de vie des balais des moteurs à balais est généralement de plusieurs centaines à plusieurs milliers d’heures. La durée de vie du moteur à balais lui-même, en revanche, est déterminée par la durée de vie des roulements et se situe généralement entre quelques dizaines de milliers et quelques centaines de milliers d’heures.

Les moteurs à balais tournent en alternant les forces de répulsion et d’attraction entre le stator et le rotor. Pour que le rotor tourne, la polarité de la force magnétique doit être modifiée en fonction de l’angle de rotation, ce qui est réalisé par le collecteur.

Le moteur peut être entraîné simplement en appliquant une tension continue. Cela le rend simple à conduire et facile à utiliser mais les balais sont des contacts mécaniques qui s’usent en raison de la rotation. Aussi, si les balais ne peuvent pas être remplacés, la durée de vie du moteur correspond à la durée de vie des balais.

2. Différence avec les moteurs sans balais

Les moteurs à balais sont également appelés moteurs à courant continu car ils peuvent être facilement alimentés par une source de courant continu. Les moteurs sans balais, quant à eux, sont également appelés moteurs synchrones à aimant permanent. Les moteurs à balais sont plus faciles à piloter et moins coûteux que les moteurs sans balais et peuvent donc être utilisés dans un large éventail de situations.

Les moteurs à balais sont utilisés dans de nombreuses applications mais leur courte durée de vie due à l’usure des balais est un inconvénient. Le remplacement des balais est nécessaire pour une utilisation à long terme. Les moteurs à balais peuvent être commandés par une tension continue ou par des impulsions MLI.

Les moteurs sans balais, quant à eux, éliminent le collecteur et les balais et utilisent des aimants permanents dans le rotor. L’absence de balais se traduit par une durée de vie plus longue, et la durée de vie des roulements est la durée de vie d’un moteur sans balais.

Les entraînements de moteurs sans balais peuvent être classés en “entraînements à ondes carrées”, c’est-à-dire entraînés par une tension à ondes carrées, ou en “entraînements à ondes sinusoïdales”, c’est-à-dire entraînés par une tension à ondes sinusoïdales. L’entraînement à onde carrée a un circuit d’entraînement relativement simple et, d’autre part, génère du bruit et des vibrations pendant la rotation. L’entraînement sinusoïdal, quant à lui, possède un circuit d’entraînement plus complexe. Il se caractérise cependant par un bruit et des vibrations moindres pendant la rotation.

Qu’est-ce qu’un scanner laser ?

Un scanner laser est un appareil de mesure qui acquiert des informations de position sur un objet en trois dimensions.

Un faisceau laser émis par le scanner laser est dirigé vers l’objet et la lumière réfléchie est utilisée pour mesurer les informations de position telles que la distance et l’angle. La mesure sans contact et sans prisme est une caractéristique de ce système, qui permet des mesures sûres.

Il peut également acquérir des informations tridimensionnelles sous la forme d’un grand nombre de données de nuages de points. Il existe quatre grands types de scanners laser : les lasers 3D terrestres, les lasers pour drones, les lasers aériens et (les systèmes de cartographie mobile).

Utilisations des scanners laser

Les principales utilisations des scanners laser sont les levés dans la conception d’équipements, la maintenance d’usines et les chantiers de construction. Ils sont également utiles pour documenter les plans d’exécution et créer des modèles CAO.

Les scanners laser sont également utilisés pour mesurer la topographie, les déplacements dans les tunnels et les structures existantes dans le domaine du génie civil, de l’entretien et de la réparation, ainsi que pour enregistrer avec précision les scènes d’accident et de crime dans le cadre d’enquêtes criminelles.

De plus, ils sont également utilisés pour mesurer les profils de surface projetés dans le cadre de la cartographie par projection 3D et peuvent être utilisés dans une grande variété de situations.

Principe des scanners laser

Les scanners laser mesurent les informations de position en irradiant un faisceau laser sur un objet et en détectant la lumière réfléchie. Les informations relatives à la position peuvent être mesurées sans toucher directement l’objet.

Les deux principales méthodes de mesure sont les suivantes :

1. Méthode du temps de vol

Le faisceau laser est irradié sur l’objet et le temps de retour du faisceau laser réfléchi ainsi que l’angle d’irradiation du laser sont mesurés. La distance est calculée à partir du temps de mesure et la position des coordonnées est calculée à partir de l’angle de mesure et des coordonnées XYZ.

Cela permet d’acquérir des données de coordonnées tridimensionnelles, ainsi qu’une grande quantité d’informations pour chaque point, telles que les coordonnées de couleur RVB, l’intensité de la réflexion, le taux de réflexion et même des informations sur l’angle.

La méthode du temps de vol nécessite un temps de mesure plus long pour obtenir plus d’informations, mais permet des mesures très précises.

2. Méthode du déphasage

Plusieurs faisceaux laser modulés sont irradiés sur l’objet et la distance de l’objet est déterminée en mesurant la différence de phase entre la lumière réfléchie par l’objet et la lumière émise. Par rapport à la méthode du temps de vol, la méthode du déphasage est plus sujette au bruit dans la mesure et a une distance de mesure plus courte. Cependant, le temps de mesure est considérablement plus court.

La méthode du temps de vol convient pour les mesures de haute précision, tandis que la méthode du déphasage convient si le temps de mesure est une priorité. Les données acquises par le scanner laser sont lues par un logiciel spécial.

Les données de coordonnées sont représentées à l’écran sous forme de points et, sur la base de ces informations, les conditions locales mesurées sont reproduites sur le PC. Les données situées dans la zone de détection sont acquises de manière exhaustive, ce qui permet de reproduire la situation.

Autres informations sur les scanners laser

Les voitures et les scanners laser

Les véhicules modernes sont équipés de fonctions d’aide à la conduite, appelées ADAS (Advanced Driver Assistance Systems), qui comprennent des caméras, des capteurs à ultrasons, des radars à ondes millimétriques et d’autres capteurs.

Ces dernières années, les progrès de la technologie de la conduite automatisée ont conduit à l’ajout de nouveaux capteurs basés sur des scanners laser appelés LiDAR (Light Detection And Ranging). Ils peuvent détecter des objets à courte distance avec une plus grande précision que les radars conventionnels.

Ils sont utilisés dans la conduite automatisée, où la distance par rapport à un objet doit être mesurée avec une plus grande précision. Toutefois, les scanners laser ne peuvent pas remplacer les radars à ondes millimétriques et d’autres capteurs. Chacun a ses avantages et ses inconvénients et est utilisé de manière complémentaire.

Les scanners laser sont excellents pour détecter des objets à courte distance avec une grande précision. Toutefois, leur performance de détection est facilement affectée par de mauvaises conditions météorologiques telles que la pluie et le brouillard. Le radar à ondes millimétriques, quant à lui, est moins affecté par les conditions météorologiques et a de meilleures performances de détection pour les objets éloignés que les scanners laser. Cependant, ses performances de détection pour les objets à courte distance et les objets à faible réflectivité radio sont inférieures à celles des scanners laser.

Qu’est-ce qu’un comparateur ?

Un comparateur est un élément qui compare deux signaux d’entrée et produit des sorties différentes en fonction des résultats. Généralement, deux entrées sont utilisées : l’entrée du signal à mesurer et un signal de référence.

Cela permet d’effectuer des branchements conditionnels dans le circuit, par exemple pour effectuer une opération spécifique lorsqu’un signal  dépassant la valeur de référence est entré.

L’entrée d’un comparateur est analogique, mais le signal de sortie est numérique. Les comparateurs peuvent donc être utilisés comme interface entre les circuits analogiques et numériques.

Utilisations des comparateurs

Les comparateurs peuvent être utilisés pour construire des circuits logiques qui effectuent des comparaisons entre des signaux d’entrée et des signaux de référence. Par exemple, ils peuvent surveiller les hausses ou les baisses excessives de tension et donner l’alerte lorsqu’elles sont hors limites, ou contrôler le fonctionnement d’un équipement.

D’autres branchements conditionnels de type “si/alors” peuvent également être utilisés, comme le réglage automatique de la température d’un réfrigérateur ou d’un climatiseur, ou la limitation des performances d’un téléphone portable ou d’un PC lorsque la batterie est faible.

Principe du comparateur

Les comparateurs ont cinq bornes, dont une borne d’alimentation positive et une borne d’alimentation négative, deux entrées et une borne de sortie. Ils ont pratiquement la même configuration qu’un amplificateur opérationnel, la seule différence étant la présence ou non d’une amplification inverse. Les amplificateurs opérationnels ont à l’origine la propriété de délivrer la tension de l’alimentation en cas de différence de tension d’entrée, et les comparateurs utilisent cette propriété.

Inversement, si un circuit est construit pour appliquer une rétroaction de la borne de sortie du comparateur à la borne d’entrée négative, il peut être utilisé comme un amplificateur opérationnel. Comme les comparateurs ne disposent pas d’un mécanisme d’amplification inversée, ils ne fournissent pas de compensation de phase pour empêcher l’oscillation comme le font les amplificateurs opérationnels.

Par conséquent, la principale caractéristique des comparateurs est que leur réponse est supérieure à celle des amplificateurs opérationnels. Si plusieurs comparateurs sont utilisés et que la valeur de référence est fixée par étapes, ils peuvent être utilisés comme convertisseurs AD. Les convertisseurs AD dotés d’une telle structure peuvent effectuer des conversions à grande vitesse.

Autres informations sur les comparateurs

Comparateurs à hystérésis

Si le comparateur a un seul seuil de comparaison, un bruit externe inattendu superposé au signal analogique fait que le comparateur répète High/Low en réponse au bruit. Cela provoque un dysfonctionnement au lieu de commuter avec la valeur d’entrée originale, c’est pourquoi un comparateur appelé comparateur à hystérésis a été inventé.

Les comparateurs à hystérésis se caractérisent par deux valeurs de seuil en fonction de l’état de la sortie. Dès que la sortie commute, elle passe à une autre valeur seuil différente de la précédente, ce qui permet d’éviter les dysfonctionnements inattendus dus au bruit.

La configuration du circuit d’un comparateur à hystérésis applique une rétroaction positive de la borne de sortie d’un comparateur conventionnel à la borne d’entrée par l’intermédiaire d’une résistance ou d’un dispositif similaire. Ce circuit est d’ailleurs appelé déclencheur de Schmitt, d’après le nom de l’inventeur (Otto Schmitt).

Les déclencheurs de Schmitt sont généralement utilisés en combinaison avec des éléments actifs tels que des diodes Zener pour éviter les fluctuations de la tension d’alimentation, ce qui rend le circuit plus polyvalent. Les seuils des comparateurs à hystérésis peuvent être réglés soit en plus ou en moins de manière symétrique par rapport à 0 V, soit de manière asymétrique, mais l’important est que la largeur de l’hystérésis ne soit pas trop importante.

En effet, bien que l’augmentation de la largeur de l’hystérésis améliore l’immunité aux bruits extérieurs, la sensibilité à la valeur d’entrée qui doit être jugée à l’origine est dégradée. Il faut donc veiller à ne pas augmenter la largeur de l’hystérésis plus que nécessaire au-dessus de la valeur réelle du bruit. Pour une conception plus équilibrée, le rapport entre la tension de seuil et la tension d’alimentation du comparateur doit également être pris en compte.

Qu’est-ce qu’un interrupteur à glissière ?

Un interrupteur à glissière est un interrupteur qui s’allume et s’éteint en faisant glisser un bouton.

Il existe des interrupteurs à glissière verticaux et horizontaux. Ils sont également utilisés dans des appareils électriques courants. Toutefois, les possibilités de les utiliser dans des produits numérisés sont de plus en plus réduites. Il existe différentes méthodes de raccordement des bornes pour les interrupteurs à glissière, notamment des trous traversants, des angles droits, des soudures et des vis. Ces dernières années, la miniaturisation a progressé et certains produits sont montés comme des interrupteurs dip.

Utilisations des interrupteurs à glissière

Les interrupteurs à glissière servent principalement à allumer et à éteindre l’électricité et sont utilisés dans un large éventail de situations, des produits industriels aux appareils ménagers. Voici quelques exemples d’utilisations des interrupteurs à glissière :

• Appareils ménagers tels que les ventilateurs.
• Produits portables tels que les rasoirs et les sèche-cheveux.
• Appareils d’éclairage tels que les lampes de poche.
• Paramètres d’équipements industriels tels que les onduleurs.

Certains produits à profil bas ne font que 1,4 mm d’épaisseur, ce qui les rend encore plus compacts. Les interrupteurs glissière compacts sont parfois utilisés comme interrupteurs dip intégrés dans les cartes de circuits imprimés. Certains produits ont un effet autonettoyant grâce à un mécanisme de contact ingénieux.

Principe des interrupteurs à glissière

Les interrupteurs à glissière se composent de bornes, de boutons/boîtiers et de contacts.

La borne est le composant auquel le câblage externe est connecté. Des formes de broches et des bornes à souder sont utilisées. En général, l’on utilise des alliages de cuivre et d’autres matériaux mais des contacts coûteux en or ou en argent peuvent être utilisés pour les charges à faible courant.

Le bouton est la partie mobile qui est actionnée par la personne, tandis que le boîtier est la partie qui supporte et isole les autres parties. Des matériaux isolants solides sont préférables et des résines synthétiques dures sont généralement utilisées. Sous le bouton se trouve une partie mobile du point de contact, qui peut être commutée en actionnant le bouton.

Le point de contact est la voie électrique et se compose d’une partie mobile et d’une partie fixe. Les produits à deux points de contact sont plus fiables en tant qu’interrupteurs que ceux à un seul point de contact entre la couche intercalaire mobile et la couche intercalaire fixe. De plus, l’on peut s’attendre à un effet autonettoyant avec les systèmes de contacts glissants à clips.

Comment choisir un interrupteur à glissière

Les interrupteurs à glissière sont sélectionnés en fonction du nombre de circuits et de bornes requis et d’autres facteurs. Plus précisément, la sélection est basée sur les aspects suivants.

1. Courant et tension admissibles

Le courant admissible est la quantité de courant que l’interrupteur à glissière peut alimenter. Plus le courant admissible est élevé, plus le courant qui peut circuler est important. Plus la taille est petite, plus le courant admissible tend à être faible. Des produits allant de quelques dizaines d’A à quelques centaines de mA sont disponibles, généralement de 0,1 à 1 A.

La tension admissible, ou tension de tenue, est la tension qu’un produit peut supporter ; les produits destinés à être utilisés à 100 VAC sont souvent décrits comme ayant une tension admissible de 125 VAC. Dans le cas des produits destinés au montage sur carte, la tension admissible est souvent de l’ordre de 30 VDC.

2. Méthode de montage

La méthode de montage consiste à installer l’interrupteur à glissière. Elle est étroitement liée à la forme de la borne et est disponible pour le montage en surface de la carte, l’insertion dans le trou de la carte, etc. Il existe également différentes formes, telles que des produits dont les interrupteurs sont disposés verticalement ou horizontalement par rapport à la surface de montage.

3. Fonctionnement

Le fonctionnement des interrupteurs à glissière comprend le pôle, la portée et le type de contact. Ces éléments sont souvent combinés et exprimés sous la forme, par exemple, d’un interrupteur bipolaire à double tour.

Les pôles d’un interrupteur correspondent au nombre de circuits qui peuvent être ouverts et fermés en une seule opération. Il s’agit du nombre de points de contact simultanés sur un circuit électrique qui peuvent être réalisés en faisant glisser l’interrupteur. Les produits de petite taille sont souvent unipolaires, tandis que des produits de deux à quatre pôles sont disponibles.

Le type de contact désigne le type de contact qui est activé par la commutation, par exemple un contact a ou un contact b. Les interrupteurs à glissière utilisent souvent des contacts c, qui ont des bornes normalement ouvertes et normalement fermées et une borne commune. La portée d’un interrupteur indique également le nombre d’opérations effectuées par l’interrupteur. Les interrupteurs à glissière sont généralement de type double, c’est-à-dire que la portée de l’interrupteur correspond à deux contacts.

4. Méthode de commutation

La méthode de commutation est l’action du contact lors de la commutation. Il existe des produits à court-circuit et des produits sans court-circuit.

Le court-circuitage est une méthode dans laquelle deux contacts ou plus conduisent simultanément lors de la commutation des contacts. Le non court-circuitage est une méthode dans laquelle le circuit est déconnecté une fois au moment de la commutation des contacts. En général, les produits sans court-circuit sont plus courants.

Qu’est-ce qu’un moteur AC ?

Un moteur AC est un moteur électrique alimenté par une source de courant alternatif.

CA signifie courant alternatif, c’est-à-dire un courant dont la fréquence passe de positive à négative au fil du temps. Une source d’énergie qui produit un tel courant est appelée source d’énergie à courant alternatif.

Les moteurs AC sont principalement composés d’un stator et d’un rotor :

• Stator : bobine enroulée sur une plaque d’acier électromagnétique.
• Rotor : un noyau de rotor en tôle d’acier électromagnétique avec un conducteur en forme de cage en aluminium et des bobines.

Les moteurs électriques alimentés par une source de courant continu sont appelés moteurs à courant continu ou moteurs DC (anglais : direct current motor).

Utilisations des moteurs AC

Les moteurs AC sont utilisés pour faire tourner des équipements tels que des pompes, ainsi que des convoyeurs, des rouleaux et des ventilateurs pour le transport dans les usines. Ils sont utilisés en reliant l’équipement à faire tourner et l’arbre de sortie du rotor à l’aide d’un dispositif appelé accouplement.

Les moteurs AC sont largement utilisés parce qu’ils sont plus faciles à entretenir que les moteurs DC, qui sont alimentés par une source de courant continu et n’ont pas de balais qui s’usent.

À l’origine, les moteurs à courant continu étaient considérés comme plus faciles à manipuler pour un fonctionnement à vitesse contrôlée. Dorénavant, les moteurs AC peuvent également être contrôlés en vitesse en général et sont de plus en plus utilisés.

Principe des moteurs AC

Dans les moteurs AC, une alimentation en courant alternatif triphasé, déphasé de 120°, est fournie à la bobine du stator. Le courant circulant dans la bobine transforme la plaque d’acier électromagnétique en électro-aimant, formant un champ magnétique dans le moteur. La polarité de l’électro-aimant est déterminée par la loi du fil de droite.

Comme l’alimentation en courant alternatif est déphasée dans le temps, la direction du champ magnétique tourne avec le temps.

Le champ magnétique tournant produit des courants de Foucault dans le rotor, et les courants de Foucault et le champ magnétique génèrent une force de rotation, entraînant la rotation du rotor. Le sens de la force de rotation est déterminé par la règle de Fleming.

Ce principe de rotation est le même que celui du disque d’Arago.

Le nombre de pôles du stator est appelé nombre de pôles, par exemple 2 pôles ou 4 pôles. La vitesse du champ magnétique tournant Ns est déterminée par le nombre de pôles p et la fréquence f de l’alimentation électrique et peut être calculée comme Ns = 120 f/p.

La vitesse N du rotor dépend du type de moteurs* AC décrit ci-dessous, mais les moteurs à induction tournent à une vitesse légèrement inférieure à celle du champ magnétique rotatif. La différence de vitesse entre le champ magnétique tournant et le rotor est exprimée par N=120f(1-s)/p en utilisant le paramètre s, appelé “glissement”.

Types de moteurs AC

Ils sont divisés en deux grandes catégories : les moteurs synchrones et les moteurs à induction, mais ils peuvent également être classés en fonction du type de source d’alimentation en courant alternatif.

• Moteurs à courant alternatif monophasés
  Alimentés par un courant alternatif de 100 V tel qu’il est distribué dans les ménages. Les moteurs utilisés dans les appareils ménagers, tels que les moteurs de machines à laver, sont classés dans cette catégorie.
• Moteurs à courant alternatif triphasé
  Les moteurs des pompes et des convoyeurs fonctionnant sur une alimentation triphasée, tels que ceux distribués dans les usines, font partie de cette catégorie. Au Japon, le courant alternatif 200 V est le principal type de moteur.

Les moteurs AC peuvent également être alimentés par des sources de courant continu. Dans ce cas, un onduleur qui convertit le courant continu en courant alternatif triphasé est utilisé conjointement.

1. Moteurs synchrones

Les moteurs synchrones sont des moteurs dans lesquels il n’y a pas de glissement, ou synchronisation, entre le champ magnétique tournant et le rotor, la vitesse de rotation étant déterminée par le nombre de pôles du moteur et la fréquence de l’alimentation électrique.

Les moteurs synchrones sont divisés en plusieurs types en fonction de la construction du rotor, mais le type à aimant permanent, qui est relativement courant, est expliqué ici.

Les moteurs synchrones à aimants permanents ont des aimants dans le noyau du rotor et tournent lorsque le champ magnétique des aimants se synchronise avec le champ magnétique rotatif de l’alimentation électrique.

Les aimants fixés à la surface du noyau du rotor sont appelés aimants permanents de surface (SPM), tandis que ceux qui sont intégrés dans le noyau du rotor sont appelés aimants permanents intérieurs (IPM).

2. Moteurs à induction

Les moteurs à induction sont également appelés moteurs asynchrones.

Les moteurs à induction se caractérisent par une vitesse de rotation du rotor légèrement inférieure à celle des moteurs synchrones. La vitesse de l’alimentation électrique et la vitesse du rotor sont asynchrones.

Les moteurs à induction sont généralement constitués d’aluminium ou d’autres conducteurs en forme de cage, comme le montre la figure.

Le champ magnétique rotatif de l’alimentation en courant alternatif génère un courant induit dans le conducteur en forme de cage selon le principe de l’induction électromagnétique. La loi de Fleming stipule qu’une force est générée par l’action du courant et du champ magnétique. Cette force fait tourner le moteur AC et déplace la machine reliée à l’arbre de sortie.

Qu’est-ce qu’un capteur de débit ?

Un capteur de débit est un détecteur qui mesure le débit d’un fluide, qu’il s’agisse d’un gaz ou d’un liquide.

Il existe différents types de capteurs de débit, notamment les capteurs de débit analogiques qui surveillent le fluide circulant dans un circuit pour détecter toute anomalie et les capteurs de débit numériques qui sont connectés à un mécanisme de contrôle de rétroaction pour ajuster l’alimentation en gaz à un certain volume.

Utilisations des capteurs de débit

Les capteurs de débit sont incorporés dans les circuits de fluides et sont également utilisés dans des applications familières telles que les capteurs de débit pour surveiller et étudier l’écoulement de l’eau dans les canalisations et les capteurs de débit pour mesurer et ajuster l’écoulement des gaz.

Les capteurs de débit ne se limitent pas à l’eau et à l’air, mais sont également disponibles pour des gaz spéciaux tels que le gaz de gravure utilisé dans les sites de fabrication de semi-conducteurs.

Par ailleurs, si les capteurs de débit appropriés ne sont pas choisis, non seulement le débit correct ne sera pas mesuré, mais la sous-estimation du débit peut entraîner la rupture du chemin d’écoulement, etc. C’est pourquoi un capteur de débit est presque toujours utilisé dans les situations où un contrôle des fluides est nécessaire.

Principe des capteurs de débit

Bien que divers formats de mesure soient employés en fonction de la structure interne et du fluide à mesurer, cette section décrit le principe des capteurs de débit à pression différentielle, qui sont applicables aux fluides courants tels que l’air et l’eau.

Les débitmètres à pression différentielle utilisent le théorème de Bernoulli pour mesurer le débit.

Il introduit un mécanisme qui rétrécit intentionnellement le chemin d’écoulement d’un fluide d’une certaine taille. Ce faisant, une chute de pression est créée dans le fluide, et la pression avant et après la chute change.

En mesurant chacune de ces pressions, la vitesse d’écoulement peut être calculée sur la base de la loi de Bernoulli.

Il existe différents types de débitmètres, tels que le type d’orifice et le type de buse, en fonction du mécanisme utilisé pour rétrécir le chemin d’écoulement, mais ils sont tous identiques en ce sens qu’ils mesurent la différence de pression entre le fluide avant et après l’orifice.

Comment choisir les capteurs de débit ?

Les capteurs de débit appropriés dépendent du type de fluide à mesurer.

Si vous choisissez les mauvais capteurs de débit pour un gaz ou un liquide, vous reconnaîtrez non seulement un débit incorrect, mais vous risquez également un accident grave si vous choisissez les mauvais capteurs de débit pour mesurer le débit d’une substance dangereuse ou inflammable.

Il est donc important de commencer par examiner soigneusement les propriétés de la substance à mesurer.

De plus, les capteurs de débit ne peuvent généralement pas mesurer une large gamme à la fois. Si le débit attendu est déterminé à l’avance, il est recommandé de choisir des capteurs de débit ayant une grande précision pour cette plage.

À propos des capteurs de débit de type clamp-on

L’expression “à pince” signifie que l’instrument est installé à l’extérieur de la tuyauterie dans laquelle circule le fluide à mesurer. Dans ce cas, l’instrument à installer est le capteurs de débit. Il ne peut pas être installé en fonction du matériau de la tuyauterie ou du type de fluide circulant dans la tuyauterie.

Les capteurs de débit à pince sont généralement appelés débitmètres à ultrasons ou capteurs de débit à ultrasons et peuvent être utilisés comme instrument de mesure si l’objet à mesurer est un fluide pouvant être mesuré par des ondes ultrasoniques. Les principaux fluides pouvant être mesurés sont les solutions pures et chimiques, l’huile, l’eau froide et chaude, les liquides corrosifs et les liquides très visqueux. Les débitmètres à ultrasons sont disponibles dans différents types, y compris la mesure du temps de propagation et la mesure de la fréquence par la méthode Doppler.

Les avantages des débitmètres à ultrasons sont qu’ils peuvent être installés sans enlever ou couper la tuyauterie, ce qui réduit les coûts d’installation, améliore considérablement la maintenabilité après l’installation et élimine la perte de pression dans la tuyauterie. Cependant, les inconvénients sont que le débitmètre est installé à l’extérieur de la tuyauterie, ce qui nécessite de connaître la longueur de la section droite de la tuyauterie, et le diamètre de la tuyauterie est également un facteur, ainsi que le fait que la mesure ne peut pas être effectuée si le fluide à mesurer contient beaucoup de solides ou de bulles.

À propos des capteurs de débit à air

Les débitmètres à air sont disponibles sous forme de débitmètres à pince ou de débitmètres à raccordement vissé. Le type de raccordement à vis élimine le besoin d’une partie intuitive, ce qui rend le dispositif de mesure compact et peu encombrant. En plus de la tuyauterie, des raccords peuvent être fixés pour permettre la mesure avec des tuyaux d’air ou d’eau.

Par exemple, les débitmètres d’air conventionnels utilisent un débitmètre massique thermique si le gaz à mesurer est un fluide compressible. Il existe plusieurs méthodes de mesure pour les débitmètres massiques thermiques. La plus courante est le type capillaire, dans lequel un élément de débit avec une valeur de résistance est installé à l’intérieur du tube, et un élément chauffant est enroulé autour de l’extérieur du tube, avec des capteurs de température de part et d’autre de l’élément chauffant mesurant l’équilibre du débit. Toutefois, les débitmètres massiques thermiques sont sensibles à la contamination et ne conviennent pas aux environnements à basse pression. Il est donc recommandé de ne pas les utiliser dans les installations où il y a beaucoup de brouillard d’huile.

Actuellement, les débitmètres massiques thermiques utilisent une méthode appelée “Capteurs de débit”. Ce type de débitmètre est composé de capteurs de débit à semi-conducteurs et possède une large plage de mesure. Il peut être utilisé dans des environnements à basse pression sans se soucier de la contamination.

Bien que diverses méthodes aient été conçues pour mesurer les fluides cibles, il existe des restrictions sur les capteurs de débit qui peuvent être utilisés en fonction du fluide à mesurer. Il est donc souhaitable d’examiner attentivement l’environnement opérationnel et d’autres facteurs avant d’installer des capteurs de débit dans une installation.

Qu’est-ce qu’un vibromètre ?

Un vibromètre est un appareil permettant de mesurer la magnitude de la vibration d’un objet à mesurer. L’amplitude de la vibration est généralement exprimée sur trois échelles : le déplacement, la vitesse et l’accélération.

Il est important de choisir le paramètre à mesurer, en fonction du type de vibration que l’on veut mesurer et de l’objet que l’on veut évaluer. Lorsqu’ils mesurent l’accélération, ils sont parfois appelés accéléromètres.

Utilisations des vibromètres

Les vibromètres sont largement utilisés dans la recherche et le développement, sur les sites de production et dans la protection de l’environnement. Dans le domaine de la recherche et du développement, par exemple, les caractéristiques vibratoires des composants sont mesurées au cours de la phase de développement du produit afin de prévenir les résonances, les dommages et les bruits anormaux.

Dans le domaine de la production, par exemple, la mesure des vibrations des moteurs est utilisée pour déterminer s’ils sont bons ou mauvais en tant que méthode d’inspection de l’expédition des produits. De plus, pour éviter les dommages pendant le transport, les vibrations pendant le transport sont reproduites dans une machine d’essai afin d’améliorer l’emballage.

Pour les turbogénérateurs, par exemple, les vibrations en cours de fonctionnement sont surveillées afin de détecter les défauts à un stade précoce. Dans le domaine de l’environnement, la mesure des vibrations est essentielle pour résoudre les problèmes de pollution causés par les vibrations des usines et des travaux de construction.

L’effet des vibrations sur le corps humain est déterminé en mesurant le niveau de vibration, qui est un rapport avec une accélération de référence. Les niveaux de vibration sont définis dans les normes ISO et JIS (norme japonaise) et sont également utilisés pour déterminer le confort de conduite des voitures et des véhicules ferroviaires.

Ils sont également utilisés pour mesurer les vibrations des tremblements de terre et émettre des alertes, et pour mesurer les formes d’onde des vibrations des tremblements de terre afin d’évaluer la structure sismique et isolée des vibrations des bâtiments.

Principe des vibromètres

La détection des vibrations dans les vibromètres fait appel à ce que l’on appelle un capteur. Les capteurs peuvent être piézoélectriques, électromagnétiques, mécaniques, optiques ou électromagnétiques.

1. Vibromètres piézoélectriques

La force générée par la vibration est convertie en une tension proportionnelle à cette force par l’effet piézoélectrique de l’élément piézoélectrique. Il en existe deux types : le type à cisaillement, qui mesure la déformation à la surface de l’élément piézoélectrique, et le type à compression, qui présente une structure simple avec un poids sur l’élément piézoélectrique. Ils sont compacts, légers et peuvent mesurer des fréquences élevées.

2. Vibromètres électromagnétiques

Ce type de vibromètre se compose d’un aimant et d’une bobine et mesure les variations du courant électrique causées par l’induction électromagnétique, qui est générée par la vibration en fonction de la relation de position entre l’aimant et la bobine.

3. Vibromètres mécaniques

Utilise un élément semi-conducteur MEMS (micro electric mechanical system) pour mesurer les changements de capacité en réponse au déplacement d’une électrode variable.

4. Autres vibromètres

Il existe également des vibromètres optiques, qui mesurent le déplacement en irradiant un faisceau laser, et des vibromètres électromagnétiques, qui utilisent des lasers Doppler à micro-ondes pour mesurer le déplacement relatif. Ces méthodes ne nécessitent pas la fixation d’un capteur sur l’objet vibrant et conviennent à la mesure des vibrations de petits objets, d’objets chauds et de surfaces liquides.

Autres informations sur les vibromètres

1. Comment utiliser le vibromètre

Il est recommandé de fixer solidement le capteur à l’aide de goujons ou d’autres dispositifs similaires, de manière à ce qu’il soit en contact étroit avec l’objet non mesuré. Notez que si la méthode de montage n’est pas fermement fixée, le capteur peut filtrer et empêcher une mesure précise.

Les méthodes de fixation autres que les goujons comprennent l’utilisation d’adhésifs ou d’aimants. L’analyse de fréquence est largement utilisée pour l’analyse des vibrations. Il s’agit d’une méthode permettant de déterminer quelles fréquences la forme d’onde mesurée contient et à quelle intensité chaque fréquence est présente.

2. Unités de vibration

La vibration d’une machine est définie par la norme japonaise JIS comme un changement temporel de la magnitude d’une quantité représentant le mouvement ou le déplacement d’un système mécanique, alternant entre des états supérieurs et inférieurs à une certaine valeur moyenne ou de référence. La vibration se compose de trois éléments : l’amplitude, la fréquence et la phase. Lors de la mesure des vibrations, trois paramètres – le déplacement, la vitesse et l’accélération – sont utilisés pour les vibromètres.

Les unités pratiques de vibration sont les suivantes :

• Déplacement : cm, μm (=10-6 m), nm (=10-9 m)
• Vitesse : cm/s, mm/s
• Accélération : cm/s2, Gal (Gal = cm/s2), G (Gee = 9,80665 m/s2).

Pour les vibromètres utilisés pour mesurer les vibrations environnementales, l’ampleur des vibrations environnementales est évaluée par le niveau de vibration (dB). Il s’agit d’une valeur de mesure basée sur les caractéristiques sensorielles des vibrations du corps humain. Il s’agit du même concept que pour les niveaux de bruit, où la valeur mesurée obtenue après correction de la quantité de vibration physique par les caractéristiques sensorielles du corps humain est utilisée comme cible d’évaluation.

• Niveau de vibration L = 20log(V/ V0) [dB].
• V0 : Accélération vibratoire de référence
• V : valeur efficace de l’accélération vibratoire (r.m.s.)

V0 est utilisé comme 10-5 m/s2 au Japon et 10-6 m/s2 dans les autres pays.

Qu’est-ce qu’un anémomètre ?

Un anémomètre est un appareil qui mesure la vitesse du vent. La vitesse du vent mesurée par un anémomètre est affichée en unités telles que m/s ou nœuds. Un anémomètre peut être utilisé pour mesurer différentes vitesses de vent, y compris le vent causé par les conditions atmosphériques, la rotation et le vent sortant des bouches d’échappement des climatiseurs.

La vitesse du vent est une grandeur vectorielle. C’est pourquoi de nombreux anémomètres peuvent mesurer à la fois la vitesse du vent, qui est une grandeur, et la direction du vent, qui est une direction. Les anémomètres sont disponibles dans une variété de principes de fonctionnement. Par exemple, les anémomètres à coupelle, les anémomètres à moulin à vent, les anémomètres à ultrasons et les anémomètres thermiques ne sont que quelques-uns des types d’anémomètres disponibles sur le marché.

Utilisations des anémomètres

Les anémomètres sont utilisés dans la vie de tous les jours. Par exemple, ils sont utilisés pour la réparation et l’entretien des climatiseurs et pour mesurer la vitesse anémométrique des gaz provenant des bouches d’évacuation. Les anémomètres servent également à déterminer les conditions atmosphériques pour l’observation météorologique.

Il existe plusieurs types d’anémomètres, notamment les anémomètres à moulin à vent, les anémomètres à ultrasons, les anémomètres thermiques et les anémomètres à coupelle. Le type d’anémomètre le plus courant est l’anémomètre à moulin à vent, utilisé par des organismes tels que les agences météorologiques. Les anémomètres de type moulin à vent et coupe-vent sont utilisés pour mesurer la vitesse du vent à l’extérieur. Ils se caractérisent par le fait qu’ils sont installés à l’extérieur et qu’ils mesurent le degré de vitesse du vent à l’extérieur par rotation.

Les anémomètres de moulin à vent et de coupe-vent ont été de plus en plus numérisés ces dernières années. La numérisation des anémomètres permet de vérifier la vitesse du vent à distance de l’endroit où l’anémomètre est installé. La vitesse du vent en temps réel peut être vérifiée sur un PC ou un smartphone à l’intérieur. Les anémomètres thermiques et à ultrasons sont principalement utilisés en intérieur. Les anémomètres thermiques et à ultrasons sont souvent portables.

Les anémomètres thermiques et à ultrasons sont utilisés en plaçant l’instrument directement sur la zone ou la partie du bâtiment où la vitesse du vent doit être mesurée, ou à la main, et en mesurant continuellement la vitesse du vent sur place. Les anémomètres thermiques et à ultrasons fournissent des données immédiates sur la vitesse du vent. Ils se caractérisent également par leur souplesse d’utilisation, la position d’installation pouvant être facilement modifiée. Il faut toutefois veiller à ce que la vitesse du vent ne soit pas affectée par le mouvement des personnes.

Types d’anémomètres

En général, pour mesurer la vitesse du vent, il faut déterminer l’objectif et les conditions environnementales dans lesquelles les résultats sont souhaités. Le type d’anémomètre à utiliser dépend du fait que les mesures doivent être effectuées à l’intérieur ou à l’extérieur.

Il existe quatre types d’anémomètres : les anémomètres à coupelle, les anémomètres à moulin à vent, les anémomètres à ultrasons et les anémomètres thermiques.

1. Anémomètres à girouette

L’anémomètre à girouette utilise une lame conique appelée girouette. La vitesse du vent est calculée en mesurant le nombre de rotations des pales à l’aide d’un générateur ou d’un codeur rotatif. La vitesse du vent n’est pas liée à la direction du vent, mais uniquement à la vitesse du vent, ce qui la rend très sensible aux variations du vent.

2. Anémomètres pour éoliennes

L’anémomètre à turbine éolienne utilise des pales en forme d’hélice qui tournent avec le vent. La vitesse du vent est mesurée en utilisant la vitesse de rotation des pales, qui est mesurée par un générateur ou un autre dispositif. Les anémomètres qui peuvent mesurer simultanément la direction du vent en attachant une hélice à une extrémité de l’anémomètre et une girouette à l’autre extrémité sont courants.

3. Anémomètres à ultrasons

Un anémomètre à ultrasons mesure la vitesse du vent en mesurant la variation de la vitesse du son qui varie avec la vitesse du vent. L’onde ultrasonique est émise par l’émetteur et reçue par le récepteur, et le temps écoulé entre l’émission et la réception est utilisé pour mesurer la vitesse du vent.

4. Anémomètres thermiques

Les anémomètres thermiques utilisent le changement de température de la section de mesure refroidie par le vent. L’anémomètre mesure la vitesse du vent en mesurant le signal électrique généré par l’élément de détection de la température. Certains anémomètres thermiques peuvent mesurer non seulement la vitesse du vent, mais aussi l’humidité et la pression en même temps.

Comment choisir un anémomètre ?

Les anémomètres ont différents principes de mesure, c’est pourquoi il faut faire attention au moment d’en choisir un. Par exemple, il existe des anémomètres qui résistent à la pluie et à la neige et conviennent à une utilisation en extérieur, et des anémomètres qui conviennent à une utilisation dans les salles blanches et autres sites de fabrication où la précision est requise.

Les anémomètres sont utilisés sur les lieux de travail et pour mesurer l’efficacité du désenfumage. Toutefois, depuis peu, les occasions de mesurer la vitesse du vent à proximité sont de plus en plus nombreuses. Par exemple, vous pouvez vérifier la vitesse et le débit du vent lorsque vous jouez au golf, faites de la voile ou d’autres activités de plein air, ou lorsque vous utilisez le climatiseur à la maison.

Lors du choix d’un anémomètre, le type d’anémomètre le plus courant est le type compact. Les anémomètres compacts sont disponibles en version éolienne et thermique, et peuvent être achetés à des prix raisonnables par le grand public. L’avantage de l’anémomètre compact est qu’il est très maniable. L’anémomètre étant léger, il se caractérise par sa portabilité.

De plus, l’écran d’affichage des résultats de mesure est intégré à l’instrument de mesure, ce qui permet de vérifier immédiatement les résultats de la mesure de la vitesse du vent. Les anémomètres portatifs de type “à éolienne” sont principalement utilisés pour les activités sportives et de loisirs en plein air. Les anémomètres thermiques, tout comme les anémomètres à éolienne, sont également disponibles à des prix raisonnables. Les anémomètres thermiques peuvent être utilisés pour mesurer la vitesse du vent principalement à l’extérieur et à la maison dans des conditions où un climatiseur ou un circulateur est utilisé.

Qu’est-ce qu’un relais de puissance ?

Les relais de puissance sont des composants de relais capables de transporter un courant d’environ 3 A ou plus.

Les relais peuvent être classés en deux grandes catégories : les relais à contact et les relais sans contact, et les relais de puissance sont des relais à contact. Les relais de puissance sont de construction robuste pour supporter des courants importants : ils sont censés supporter des courants plus importants que les relais de commande généraux.

En raison de leurs caractéristiques, les relais de puissance sont parfois utilisés comme circuits de sécurité en cas de courant anormalement élevé circulant dans un circuit.

Utilisations des relais de puissance

Les relais de puissance sont l’un des composants les plus utilisés dans l’industrie. Voici quelques exemples d’utilisations des relais de puissance :

• Circuits dans les panneaux solaires et leurs alimentations électriques.
• Pour piloter de grands robots motorisés.
• Pour la commande d’ascenseurs et de machines lourdes sur les chantiers de construction.
• Dans les installations de recharge, par exemple pour les véhicules électriques.
• Circuits principaux des voitures hybrides.

Principe des relais de puissance

Les relais de puissance sont constitués de bornes, de contacts et de bobines électromagnétiques.

1. Bornes

La borne est la partie qui se connecte au câblage. Dans de nombreux cas, le câblage est fixé au relais de puissance par soudure. Dans d’autres cas, le relais de puissance est monté sur un bloc de bornes et le câblage est connecté avec des bornes traitées avec des cosses rondes ou similaires.

2. Contacts

Les contacts sont des éléments moteurs qui fournissent un chemin pour l’électricité. Plus le courant appliqué est élevé, plus les contacts sont grands ou nombreux.

Pour réduire la résistance électrique, l’on utilise des alliages d’argent ou de l’or pour les contacts. Les alliages d’argent sont largement utilisés car ils présentent également une faible résistance électrique. L’or est plus résistant à l’oxydation que les alliages d’argent, mais son point de fusion est plus bas et il est plus cher, ce qui le rend adapté aux petites charges.

Les contacts des relais de puissance peuvent être mobiles ou fixes. Les contacts fixes sont solidement fixés au boîtier, par exemple. Les contacts mobiles sont entraînés par une bande de fer mobile qui entre en contact avec les contacts fixes pour conduire l’électricité.

3. Bobines électromagnétiques

Les bobines électromagnétiques sont des composants entraînés par des forces électromagnétiques pour entraîner la pièce de fer mobile. La bande de fer mobile possède un contact mobile mis en contact avec le contact fixe par la force électromagnétique de la bobine électromagnétique. Lorsque la bobine électromagnétique est hors tension, les contacts sont écartés ou mis en contact l’un avec l’autre par un ressort.

Types de relais de puissance

Les relais de puissance sont divisés en deux grandes catégories : les relais à courant continu et les relais à courant alternatif.

1. Relais de puissance à courant continu

Les relais de puissance à courant continu sont des relais de puissance dans lesquels la bobine est alimentée par un courant continu, qui résiste aux tensions inductives et présente l’avantage d’un fonctionnement stable même à basse tension. La bobine du relais est souvent connectée à une diode pour éviter le courant inverse.

Les normes comprennent 5 VDC, 12 VDC et 24 VDC et sont utilisées en fonction de l’utilisation. Une alimentation 24 V avec une tension plus élevée est utilisée lorsque la distance de transmission est longue ou lorsque les circuits de relais sont assemblés dans une armoire de commande. Pour les circuits antidéflagrants à sécurité intrinsèque, on utilise 12 V CC, 5 V CC, etc.

2. Relais de puissance à courant alternatif

Les relais de puissance alimentés en courant alternatif sont des relais de puissance dont les bobines sont alimentées par une alimentation en courant alternatif. L’alimentation commerciale est en courant alternatif et peut donc être utilisée directement. Cela présente l’avantage de ne pas nécessiter l’alimentation requise pour les versions en courant continu.

Les tensions de bobine utilisées sont de 100 V CA ou 200 V CA. Les circuits de commande de 400 V CA sont rarement utilisés en raison de la difficulté à respecter les distances d’isolement.

Autres informations sur les relais de puissance

Défaillance des relais de puissance

Les relais de puissance sont actionnés mécaniquement par des forces électromagnétiques et ont donc une durée de vie. La durée de vie en termes de cycles de fonctionnement est de plusieurs centaines de milliers. Si la durée de vie est dépassée ou si des chocs excessifs sont appliqués, les défaillances suivantes peuvent se produire

1. Déconnexion de la bobine
Cette défaillance se produit lorsque la bobine électromagnétique du relais de puissance est déconnectée. La rupture de la bobine rend tous les contacts inopérants. Ce défaut est relativement facile à détecter car il n’y a pas de bruit de fonctionnement des contacts.

2. Soudage
Ce défaut se produit lorsqu’un courant excessif traverse le relais de puissance, ce qui fait que les contacts se soudent et ne s’ouvrent pas. Le diagnostic s’effectue en activant et en désactivant le relais et en vérifiant la continuité des contacts.

3. Fonctionnement défectueux des contacts
Il s’agit d’un défaut où les contacts du relais sont effilochés ou encrassés et ne sont plus conducteurs d’électricité. Les contacts restent ouverts sans court-circuit. Diagnostiquer en vérifiant la continuité et la tension de la même manière que pour la soudure.

4. Court-circuit des bobines
Ce défaut se produit lorsque le vernis de la bobine électromagnétique se décolle, entraînant un court-circuit. Celui-ci est identifié lorsque l’alimentation de commande elle-même se déclenche lors de la mise sous tension de la bobine électromagnétique.

Comme les circuits de commande comportent souvent plusieurs relais de puissance connectés en parallèle, la détection du défaut peut prendre un certain temps.