Comment fonctionne un relais sur un circuit AC et DC ?

Les relais sont des composants polyvalents et essentiels dans les circuits AC et DC, utilisés pour une variété d'applications allant de la commutation de charges élevées au contrôle de petits appareils électroniques. Comprendre le fonctionnement des relais dans les circuits AC et DC est crucial pour toute personne impliquée dans l'ingénierie électrique, l'électronique ou même simplement curieuse de savoir comment fonctionnent les appareils quotidiens. Dans cet article, nous approfondirons les subtilités des relais et explorerons leur fonction dans les circuits AC et DC.

Les bases des relais

Les relais sont des interrupteurs électromécaniques activés par un signal électrique. Ils sont constitués d'une bobine, d'un induit, d'un jeu de contacts et parfois d'un ressort. Lorsqu'un courant électrique traverse la bobine, il produit un champ magnétique, provoquant le déplacement de l'armature et la fermeture ou l'ouverture des contacts. Les contacts constituent le véritable mécanisme de commutation du relais, lui permettant de contrôler un circuit séparé avec une tension et un courant différents de ceux du signal d'entrée. Les relais peuvent être classés en différents types en fonction de leur mode de fonctionnement, tels que les relais électromagnétiques, les relais statiques et les relais thermiques.

Les relais sont couramment utilisés dans les applications où il est nécessaire de contrôler un circuit haute puissance avec un signal faible puissance, comme dans les systèmes électriques automobiles, les systèmes de contrôle industriels et la domotique. Ils sont également largement utilisés à des fins de sécurité et d'isolation, car ils peuvent isoler électriquement le circuit de commande du circuit de charge.

Relais dans les circuits CA

Dans un circuit alternatif, le courant alternatif amène la bobine du relais à créer un champ magnétique qui change continuellement de direction. Ce changement constant du champ magnétique induit un courant alternatif dans l’induit, le faisant vibrer rapidement. En conséquence, les contacts du relais commutent à la même fréquence que le signal AC. Cette commutation rapide peut entraîner des arcs électriques et des piqûres dans les contacts, ce qui peut réduire la fiabilité et la durée de vie du relais.

Pour relever les défis posés par les circuits CA, des relais CA spéciaux sont conçus avec des fonctionnalités permettant de minimiser les arcs électriques, telles que l'utilisation de contacts avec une force de contact plus élevée et des matériaux de contact spéciaux. De plus, un relais CA peut incorporer une bobine d'ombrage ou un petit anneau de cuivre pour retarder légèrement l'ouverture des contacts après la mise hors tension de la bobine. Ce délai contribue à réduire les arcs électriques et à prolonger la durée de vie du relais.

Relais dans les circuits CC

Contrairement aux circuits alternatifs, dans un circuit continu, le courant circule dans une seule direction, ce qui amène la bobine du relais à produire un champ magnétique constant. Il en résulte une force constante agissant sur l'armature, conduisant à un fonctionnement plus fluide et plus prévisible du relais. Cependant, l'absence de passages à zéro dans les circuits CC peut entraîner une accumulation de vibrations électriques et une oxydation sur les contacts, ce qui peut affecter la fiabilité du relais.

Pour atténuer les effets du broutage électrique et de l'oxydation, les relais CC sont souvent conçus avec des fonctionnalités telles que des aimants d'extinction d'arc et des matériaux de contact spécifiquement adaptés aux circuits CC. De plus, certains relais CC utilisent une diode ou une diode de roue libre aux bornes de la bobine pour supprimer la force contre-électromotrice générée lorsque la bobine est hors tension, évitant ainsi les pics de tension susceptibles d'endommager les composants électroniques sensibles.

Comparaison du fonctionnement des relais AC et DC

Les différences de comportement des relais dans les circuits AC et DC sont principalement dues à la nature des signaux électriques et aux défis associés à chaque type de circuit. Dans les circuits à courant alternatif, les changements rapides du champ magnétique et les arcs et piqûres des contacts qui en résultent sont des considérations clés, tandis que dans les circuits à courant continu, les problèmes de broutage électrique et d'oxydation des contacts sont plus répandus.

En général, lors de la sélection d'un relais pour une application spécifique, il est important de prendre en compte les caractéristiques du circuit, le type de charge contrôlée et les conditions environnementales auxquelles le relais sera soumis. De plus, comprendre les nuances du fonctionnement des relais dans les circuits AC et DC peut aider à identifier le relais le plus approprié pour une application donnée.

Applications des relais dans les circuits AC et DC

Les relais trouvent de nombreuses applications dans les circuits AC et DC en raison de leur polyvalence et de leur capacité à s'interfacer entre différents niveaux de tension et de courant. Dans les circuits CA, les relais sont couramment utilisés pour contrôler les gros appareils électroménagers, les systèmes CVC et les systèmes d'éclairage. Ils sont également utilisés dans le contrôle des moteurs, la distribution d’énergie et les verrouillages de sécurité des équipements industriels.

Dans les circuits CC, les relais sont utilisés dans l'électronique automobile, les systèmes de gestion de batterie, les systèmes d'énergie solaire et les équipements de télécommunication. Ils font également partie intégrante des appareils électroniques et assurent des fonctions telles que la commutation des signaux, la protection du courant et la régulation de la tension.

Dans les circuits AC et DC, les relais sont essentiels à la mise en œuvre de systèmes de sécurité, dans lesquels le relais peut être utilisé pour déconnecter une charge en cas de défaut ou de condition anormale. Par exemple, les relais sont souvent utilisés dans les panneaux de commande pour surveiller l'état des équipements et lancer des actions de protection si nécessaire.

Conclusion

Les relais sont des composants fondamentaux des systèmes électriques et électroniques, permettant de contrôler et d'isoler des circuits avec différents niveaux de tension et de courant. Leur fonctionnement dans des circuits AC et DC présente des défis et des considérations uniques, nécessitant l'utilisation de relais spécialisés conçus pour répondre aux caractéristiques spécifiques de chaque type de circuit.

Comprendre le fonctionnement des relais dans les circuits AC et DC est essentiel pour les ingénieurs, les techniciens et les amateurs, car cela permet de sélectionner le relais le plus adapté à une application donnée et garantit le fonctionnement fiable et efficace des systèmes électriques et électroniques. Qu'il s'agisse de contrôler un moteur, de commuter un circuit d'éclairage ou de mettre en œuvre des verrouillages de sécurité, les relais jouent un rôle essentiel dans la technologie moderne et continuent d'être indispensables dans un large éventail d'applications.