Relais électromagnétiques: appareil, types, marquage, connexion et réglage

La conversion des signaux électriques en la quantité physique correspondante - mouvement, force, son, etc. - est réalisée à l'aide d'entraînements. Le lecteur doit être classé en tant que transducteur, car cet appareil modifie un type de grandeur physique en un autre.

Le variateur est généralement activé ou contrôlé par un signal de commande basse tension. De plus, il est classé comme appareil binaire ou continu en fonction du nombre d'états stables. Ainsi, le relais électromagnétique est un entraînement binaire, prenant en compte deux états stables existants: marche / arrêt.

Dans le présent article, les principes de fonctionnement du relais électromagnétique et le domaine d'utilisation des dispositifs sont discutés en détail.

Bases du lecteur

Le terme "relais" est caractéristique des dispositifs qui établissent une connexion électrique entre deux points ou plus au moyen d'un signal de commande.

Le type de relais électromagnétique (EMR) le plus répandu et le plus utilisé est la conception électromécanique.

Le schéma de contrôle fondamental de tout équipement prévoit toujours la possibilité d'activer et de désactiver. Le moyen le plus simple consiste à utiliser les commutateurs de verrouillage d'alimentation.

Les commutateurs à action manuelle peuvent être utilisés pour contrôler, mais présentent des inconvénients. Leur désavantage évident est la définition d’états «activé» ou «désactivé» par des moyens physiques, c’est-à-dire manuellement.

En règle générale, les dispositifs de commutation manuels sont de grande taille, au ralenti, capables de commuter de petits courants.

Pendant ce temps, les relais électromagnétiques sont principalement représentés par des commutateurs à commande électrique. Les appareils ont différentes formes, dimensions et sont divisés par le niveau de puissance nominale. Les possibilités de leur application sont étendues.

De tels dispositifs, équipés d’une ou de plusieurs paires de contacts, peuvent être inclus dans une même structure de plus grande taille. actionneurs de puissance - contacteurs utilisés pour commuter la tension du secteur ou la haute tension appareils.

Principes fondamentaux d'EWM

Traditionnellement, les relais de type électromagnétique sont utilisés dans les circuits de commande de commutation électriques (électroniques). Dans ce cas, ils sont installés soit directement sur des cartes de circuit imprimé, soit en position libre.

Structure générale de l'appareil

Les courants de charge des produits utilisés sont généralement mesurés à partir de fractions d'amplificateur jusqu'à 20 A ou plus. Les circuits de relais sont répandus dans la pratique électronique.

La conception du relais électromagnétique convertit le flux magnétique créé par la tension alternative / continue appliquée en une force mécanique. En raison de la force mécanique obtenue, le groupe de contact est contrôlé.

La conception la plus courante est la forme du produit, y compris les composants suivants:

• bobine d'excitation;
• noyau en acier;
• support châssis;
• groupe de contact.

Le noyau en acier comporte une partie fixe, appelée bascule, et une partie mobile à ressort, appelée ancre.

En fait, l’ancre complète le circuit de champ magnétique en fermant l’entrefer entre la bobine électrique fixe et l’armature mobile.

L'armature se déplace sur des charnières ou tourne librement sous l'action du champ magnétique généré. Ceci ferme les contacts électriques attachés à la vanne.

En règle générale, le ressort (ressort) de la course inverse situé entre la bascule et l'ancre ramène les contacts à la position initiale lorsque la bobine de relais est à l'état non alimenté.

Système électromagnétique à relais d'action

Une conception classique simple de DME comporte deux jeux de contacts conducteurs.

Sur cette base, deux états du groupe de contact sont réalisés:

1. Contact normalement ouvert.
2. Contact normalement fermé.

En conséquence, une paire de contacts est classée comme étant normalement ouverte (NO) ou, étant dans un état différent, normalement fermée (NC).

Pour les relais avec contacts normalement ouverts, l'état "fermé" n'est atteint que lorsque le courant d'excitation traverse une bobine inductive.

Dans un autre mode de réalisation, la position normalement fermée des contacts reste constante lorsque le courant d'excitation est absent dans le circuit de bobine. C'est-à-dire que les contacts de l'interrupteur reviennent à leur position de fermeture normale.

Par conséquent, les termes «normalement ouvert» et «normalement fermé» doivent faire référence à l’état des contacts électriques lorsque la bobine du relais est hors tension, c’est-à-dire que la tension d’alimentation du relais est désactivée.

Groupes de relais de contact électrique

Les contacts de relais sont généralement représentés par des éléments métalliques électriquement conducteurs en contact les uns avec les autres, fermant le circuit, agissant comme un simple commutateur.

Lorsque les contacts sont ouverts, la résistance entre les contacts normalement ouverts est mesurée par une valeur élevée en mégohms. Cela crée une condition de circuit ouvert lorsque le passage de courant dans le circuit de bobine est exclu.

Si les contacts sont fermés, la résistance de contact devrait théoriquement être égale à zéro - résultat d'un court-circuit.

Cependant, cette condition n'est pas toujours notée. Le groupe de contacts de chaque relais individuel a une certaine résistance de contact à l'état "fermé". Une telle résistance est appelée stable.

Caractéristiques du passage des courants de charge

Pour la pratique de l'installation d'un nouveau relais électromagnétique, la résistance de contact d'inclusion est marquée par une petite valeur, généralement inférieure à 0,2 Ohm.

La raison est simple: les nouvelles pointes restent nettes pour le moment, mais avec le temps, leur résistance augmentera inévitablement.

Par exemple, pour les contacts sous un courant de 10 A, la chute de tension sera de 0,2 x 10 = 2 volts (loi d'Ohm). Il en résulte que si la tension d'alimentation appliquée au groupe de contacts est de 12 volts, la tension de la charge sera de 10 volts (12-2).

Lorsque les pointes de contact en métal s'usent, n'étant pas correctement protégées des hautes charges inductives ou capacitives, il devient inévitable que les dommages causés par l’effet de arc.

Un arc électrique - formation d'étincelles au niveau des contacts - entraîne une augmentation de la résistance de contact des pointes et, par conséquent, des dommages physiques.

Si vous continuez à utiliser le relais dans cette situation, les pannes de contact peuvent perdre complètement la propriété physique du contact.

Mais il existe un facteur plus grave lorsque, à la suite d’un dommage par un arc, les contacts finissent par se souder, créant ainsi des conditions de court-circuit.

Dans de telles situations, le risque de détérioration du circuit surveillé par le champ magnétique n'est pas exclu.

Ainsi, si la résistance de contact augmentait de 1 ohm par rapport à un arc électrique, la chute de tension entre les contacts pour le même courant de charge augmentait à 1 × 10 = 10 volts continus.

Ici, l'amplitude de la chute de tension au niveau des contacts peut être inacceptable pour le circuit de charge, en particulier lorsque vous travaillez avec des tensions d'alimentation de 12 à 24 V.

Type de matériel Contacts relais

Afin de réduire l’influence d’un arc électrique et de résistances élevées, les pointes de contact des relais électromécaniques modernes sont fabriquées ou revêtues de divers alliages à base d’argent.

De cette manière, il est possible de prolonger considérablement la durée de vie du groupe de contact.

En pratique, on note l'utilisation des matériaux suivants, avec lesquels sont traitées les pointes des groupes de contact d'un relais électromagnétique (électromécanique):

• Ag - argent;
• AgCu - argent-cuivre;
• AgCdO - oxyde d'argent-cadmium;
• AgW - argent-tungstène;
• AgNi - argent-nickel;
• AgPd - argent-palladium.

Augmenter la durée de vie des pointes des groupes de contact des relais en réduisant le nombre de formations arc électrique, est réalisé en connectant des filtres résistance-condensateur, également appelés Amortisseurs RC.

Ces circuits électroniques sont connectés en parallèle aux groupes de contact des relais électromécaniques. Le pic de tension, observé au moment de l’ouverture des contacts, avec cette solution semble être court en toute sécurité.

L'utilisation d'amortisseurs RC peut supprimer l'arc électrique qui se forme sur les pointes de contact.

Exécution typique des contacts DME

En plus des contacts classiques normalement ouverts (NO) et normalement fermés (NC), la mécanique de la commutation par relais suggère également une classification basée sur l'action.

Caractéristiques d'exécution des éléments de liaison

La conception du relais de type électromagnétique dans ce mode de réalisation permet la présence d'un ou de plusieurs contacts de commutation individuels.

L'exécution des contacts est caractérisée par les abréviations suivantes:

• SPST (Single Pole Single Throw) - unidirectionnel unidirectionnel;
• SPDT (Single Pole Double Throw) - bidirectionnel unipolaire;
• DPST (Double Pole Single Throw) - bipolaire unidirectionnel;
• DPDT (Double Pole Double Throw) - Bipolaire bidirectionnel.

Chacun de ces éléments de connexion est désigné comme un «pôle». Chacun d'entre eux peut être connecté ou réinitialisé, en activant simultanément la bobine de relais.

Subtilités d'application de dispositifs

Avec toute la simplicité de la conception des commutateurs électromagnétiques, la pratique d'utilisation de ces dispositifs présente certaines subtilités.

Ainsi, les experts déconseillent formellement de connecter tous les contacts de relais en parallèle afin de commuter le circuit de charge avec un courant élevé.

Par exemple, connectez la charge à 10 A par une connexion en parallèle de deux contacts conçus chacun pour un courant de 5 A.

Ces subtilités d'installation sont dues au fait que les contacts des relais mécaniques ne se ferment jamais et ne s'ouvrent jamais en un instant.

En conséquence, l'un des contacts sera surchargé dans tous les cas. Et même avec la surcharge à court terme, une défaillance prématurée du périphérique dans une telle connexion est inévitable.

Les produits électromagnétiques peuvent être utilisés dans la composition de circuits électriques ou électroniques à faible consommation d’énergie en tant que commutateurs pour tensions et courants relativement élevés.

Cependant, il est strictement déconseillé de transmettre différentes tensions de charge aux contacts adjacents du même appareil.

Par exemple, commutez la tension alternative de 220 V et la tension continue de 24 V. Vous devez toujours utiliser des produits distincts pour chacune des options afin de garantir la sécurité.

Techniques de protection contre les tensions inverses

Un détail important de tout relais électromécanique est la bobine. Cette partie appartient à la décharge d'une charge avec une inductance élevée, car elle a un enroulement enroulé.

Toute bobine de fil a une certaine impédance, constituée de l’inductance L et de la résistance R, formant ainsi un circuit en série LR.

Lorsque le courant traverse la bobine, un champ magnétique externe est créé. Lorsque le courant dans la bobine s’arrête en mode "arrêt", le flux magnétique augmente (théorie de la transformation) et une force EMF (force électromotrice) à tension inverse élevée se produit.

Cette valeur induite de la tension inverse peut être plusieurs fois supérieure à la tension de commutation.

En conséquence, tout composant semi-conducteur situé à proximité du relais risque d'être endommagé. Par exemple, un transistor bipolaire ou à effet de champ est utilisé pour appliquer une tension à une bobine de relais.

Un moyen d'éviter d'endommager un transistor ou un semi-conducteur à commutation dispositifs, y compris les microcontrôleurs, est la possibilité de connecter une diode polarisée en inverse à un circuit de bobine relais

Lorsque le courant traversant la bobine immédiatement après le déclenchement génère un champ électromagnétique inverse induit, cette tension inverse ouvre la diode polarisée en inverse.

À travers le semi-conducteur, l’énergie accumulée est dissipée, ce qui évite d’endommager le semi-conducteur de contrôle - transistor, thyristor, microcontrôleur.

Le semi-conducteur du circuit de bobine est souvent appelé:

• volant à diode;
• diode de dérivation;
• diode inversée.

Cependant, il n'y a pas beaucoup de différence entre les éléments. Ils remplissent tous la même fonction. Outre l'utilisation de diodes à polarisation inverse, d'autres dispositifs sont utilisés pour protéger les composants semi-conducteurs.

La même chaîne RC-amortisseurs, varistances à oxyde métallique (MOV), diodes Zener.

Marquage des dispositifs relais électromagnétiques

Les désignations techniques contenant des informations partielles sur les appareils sont généralement indiquées directement sur le châssis d'un appareil de commutation électromagnétique.

Une telle désignation sous la forme d'une abréviation abrégée et d'un ensemble numérique ressemble à ceci.

Exemple de marquage de cas de relais électromécaniques:

RES32 RF4.500.335-01

Cet enregistrement signifie: relais électromagnétique à faible courant, série 32, correspondant à l'exécution conformément au RF Passport4.500.335-01.

Cependant, ces désignations sont rares. On trouve plus souvent des versions abrégées sans indication explicite de GOST:

RES32 335-01

En outre, le châssis (sur le boîtier) de l'appareil est marqué avec la date de fabrication et le numéro de lot. Les détails figurent dans la fiche technique du produit. Chaque appareil ou lot est complété par un passeport.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo en dit long sur le fonctionnement de l'électronique de commutation électromécanique. Les subtilités des structures, caractéristiques des connexions et autres détails sont clairement indiqués:

Les relais électromécaniques sont utilisés depuis longtemps comme composants électroniques. Cependant, ce type d'appareil de commutation peut être considéré comme obsolète. Les dispositifs mécaniques sont de plus en plus remplacés par des dispositifs plus modernes - purement électroniques. Un tel exemple est relais à semi-conducteurs.

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