Qu’est-ce qu’un relais de puissance à courant continu ?
Un relais de puissance à courant continu est un relais qui utilise une source d’alimentation en courant continu pour transmettre un contact de sortie.
Les relais généraux utilisent une alimentation en courant alternatif, tandis que des conceptions spéciales, telles que des diodes de connexion, sont nécessaires pour l’utilisation d’une alimentation en courant continu. Ils sont largement utilisés dans les domaines industriels où des tensions et des courants élevés sont manipulés.
Les relais de puissance à courant continu sont des équipements essentiels dans de nombreux domaines où l’on utilise des alimentations à courant continu. La demande augmente dans les secteurs où une grande fiabilité est requise.
Utilisations des relais de puissance à courant continu
Les relais de puissance à courant continu sont utilisés dans une grande variété d’équipements industriels. En particulier, ils constituent un équipement essentiel pour le contrôle de l’alimentation dans les systèmes de cogénération à pile à combustible et les installations de production d’énergie solaire. Ils sont également utilisés dans les centrales éoliennes, par exemple pour contrôler la connexion entre les générateurs et le réseau électrique.
Ils constituent également un équipement essentiel pour les véhicules électriques et hybrides. Les véhicules électriques modernes utilisent des batteries à haute tension et donc des relais de puissance à courant continu pour contrôler l’alimentation. Ils peuvent aussi être installés pour la gestion de la charge des stations de recharge et des batteries.
Les chemins de fer constituent un autre secteur. Au Japon notamment, les tramways et les trains de banlieue sont alimentés en courant continu et sont utilisés pour la commande des véhicules et de l’éclairage, ainsi que pour les systèmes de communication.
Principe des relais de puissance à courant continu
La force motrice, qui sous-tend le fonctionnement des relais de puissance à courant continu, est la force magnétique générée lorsque le courant circule dans une bobine. Comme un relais normal, il se compose d’une bobine, d’une coupure mobile, d’un contact et d’un boîtier. L’alimentation en courant continu de la bobine attire les coupures mobiles et ouvre ou ferme les contacts qui y sont attachés.
Les relais de puissance à courant continu se caractérisent également par l’incorporation de dispositifs de protection tels que des diodes d’absorption de surtension. Elles protègent le relais en absorbant les signaux à haute fréquence, tels que les forces électromotrices de retour pendant le fonctionnement du relais, ainsi que le bruit de commutation dans le circuit. Elles dispersent ces signaux par la chaleur Joule générée dans la diode.
Les grands relais de puissance à courant continu peuvent être constitués d’un conteneur rempli de gaz sous pression à haute conductivité thermique, d’un aimant permanent qui génère un champ magnétique puissant, d’un contact fixe s’étendant entre les deux bornes et d’un contact mobile déplacé par un ressort. Le conteneur est construit en matériaux antidéflagrants pour empêcher les arcs de s’échapper vers l’extérieur et est hermétiquement fermé pour empêcher les gaz sous pression de s’infiltrer à l’intérieur.
Types de relais de puissance à courant continu
Il existe différents types de relais de puissance à courant continu.
1. Classification selon le nombre de contacts ouverts/fermés
Le nombre de contacts ouverts/fermés constitue la principale classification des types de relais, tels que les relais unipolaires à double tour (SPDT) et les relais bipolaires à double tour (DPDT). Plus le nombre de pôles et de lancers est élevé, plus les relais sont polyvalents, mais plus ils sont coûteux. Ils contrôlent les circuits électriques en commutant le chemin du courant.
2. Classification selon la structure de sortie
En termes de structure de sortie, l’on distingue les relais mécaniques et les relais statiques. Les relais statiques sont des relais qui utilisent des éléments semi-conducteurs pour la commutation au lieu de contacts physiques.
Ils fonctionnent plus rapidement et ont une durée de vie plus longue que les relais mécaniques, ce qui les rend idéaux pour les charges nécessitant un fonctionnement à grande vitesse. Les éléments semi-conducteurs connus sous le nom de MOSFET servent aussi de relais de puissance à courant continu.
Les MOSFET sont des relais possédant des transistors pour la commutation et se caractérisent par de faibles pertes et des vitesses de fonctionnement élevées.
Choisir un relais de puissance à courant continu
Lors de la sélection d’un relais de puissance à courant continu, il faut tenir compte de la capacité, de la vitesse de fonctionnement et de la consommation d’énergie.
1. Capacité
La capacité est la limite supérieure du courant et de la tension que le relais peut contrôler et qui peut endommager le relais en cas de dépassement. Il est important de faire un choix approprié en fonction du dispositif de charge et des autres équipements à utiliser.
2. Vitesse de fonctionnement
La tension a une limite supérieure qui peut être appliquée aux parties de contact et une tension nominale pour la bobine, chacune d’entre elles devant être sélectionnée en fonction de la situation. La vitesse de fonctionnement du relais est également un facteur important. Les relais de puissance ouvrent et ferment physiquement leurs contacts, ce qui est un inconvénient en raison de leur faible vitesse de fonctionnement. Si une vitesse élevée est nécessaire, d’autres dispositifs doivent être sélectionnés.
3. Consommation d’énergie
En raison de la forte consommation d’énergie due à la bobine, il est important de réduire la consommation d’énergie en minimisant la capacité du relais.