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.