Types de contacts de relais : NO, NC, COM en commande industrielle

Introduction (Aperçu de l'ingénierie des systèmes)

Le réseau sous-jacent qui rend possible l'automatisation industrielle est constitué de dispositifs de commutation électromagnétiques et statiques appelés relais. Leur rôle principal est de contrôler le passage du courant en fonction des signaux transmis par un dispositif de calcul. Ils sont utilisés pour la distribution d'énergie et le séquencement logique dans les installations industrielles.

Du point de vue de l'ingénierie des systèmes, un relais est bien plus qu'un simple bouton marche/arrêt. C'est un dispositif logique capable de commander des circuits de forte puissance à l'aide de signaux de faible puissance. Il y parvient en maintenant les deux côtés physiquement séparés, empêchant ainsi le passage du courant électrique. Ce procédé est appelé isolation galvanique. Il protège à la fois l'équipement et le personnel contre les chocs électriques dangereux.

Il existe trois états de connexion fondamentaux d'un relais qui modifient complètement son fonctionnement :

• Commun (COM)
• Normalement ouvert (NO)
• Normalement fermé (NC)

Ces types de contacts déterminent le fonctionnement du système et sa prise de décision, selon une logique opérationnelle. Ils influent également sur sa sécurité et sa fiabilité. Ce guide explique en détail tous ces types de contacts de relais du point de vue de l'ingénierie des systèmes.

Définitions fondamentales et identification des terminaux

Contacts normalement ouverts (NO)

Ces contacts sont souvent désignés comme étant de type « H » . Ils fonctionnent comme des interrupteurs classiques. Lorsque le relais est au repos et n'est pas alimenté, on dit qu'il est hors tension . Le relais est alors ouvert et bloque le passage du courant électrique ; on parle alors d'état non conducteur.

L'excitation de la bobine électromagnétique à l'intérieur du relais NO provoque la fermeture de l'entrefer. Le circuit est alors fermé, permettant au courant de circuler vers la charge. Ce mécanisme permet aux ingénieurs de l'utiliser pour mettre en marche des dispositifs, comme le démarrage d'une machine, l'activation d'un appareil ou le déclenchement d'une alarme. Il est également utilisé dans des applications où l'opérateur doit maintenir physiquement le bouton enfoncé pour actionner un appareil. On parle alors de circuits de maintien en marche avec un dispositif pilote momentané.

Remarque : Ne jamais les utiliser pour des arrêts d’urgence. En cas de rupture du fil, il est impossible d’arrêter la charge en marche.

Contacts normalement fermés (NC)

Les relais normalement fermés (NF) sont désignés par la lettre « D » . Lorsqu'ils sont hors tension, les contacts sont fermés, permettant ainsi le passage du courant sans apport d'énergie externe pour maintenir le circuit fermé.

Lorsqu'un relais est alimenté, il crée un champ magnétique qui attire l'armature, interrompant ainsi le circuit. Le flux électrique est alors coupé. Ces relais constituent l'élément fondamental des systèmes de sécurité, notamment dans les circuits comportant un bouton d'arrêt d'urgence. En cas de coupure de courant, les circuits de protection sont capables de dissiper l'énergie résiduelle à la terre.

Remarque : Les fils endommagés interrompent automatiquement le circuit et le système passe en mode d'arrêt sécurisé.

Configuration du terminal commun (COM) et du SPDT

La borne commune est le principal point d'entrée de l'alimentation. Elle agit comme un pont mobile qui assure physiquement la connexion électrique entre les bornes NO et NC.

Lorsqu'un relais possède les trois bornes (COM, NO et NC), on parle de relais unipolaire à deux directions (SPDT) ou de relais inverseur (CO). Ce montage permet à une seule commande d'effectuer deux actions simultanément : couper le courant d'une machine en interrompant la connexion NC et activer celle d'une autre en établissant la connexion NO. La liaison mécanique garantit qu'un seul circuit peut être actif à la fois.

Dans les montages de relais à très haute vitesse, appelés paires inverseuses rapides, la connexion NF est spécialement conçue pour se déconnecter avant la fermeture de la connexion NO. Cela empêche le courant électrique d'emprunter des chemins de fuite ou de provoquer des dysfonctionnements logiques appelés course de contacts.

Référence d'identification standard

Conception logique par interaction de contact

Mise en œuvre de réseaux logiques ET/OU

Les ingénieurs utilisent différentes configurations de connexions de relais pour créer des règles que doivent suivre les machines connectées.

La règle du « ET » (Tous doivent être d'accord)

Pour réaliser un système « ET », les différents relais normalement ouverts sont connectés en série sur une seule ligne continue. Pour que le courant parvienne à son extrémité, tous les relais de la ligne doivent être fermés simultanément.

Les ingénieurs utilisent ce système pour créer des interverrouillages conditionnels. Par exemple, un moteur ne peut fonctionner que s'il reçoit le signal indiquant que la barrière de sécurité est fermée ET que le bouton de démarrage est enfoncé.

La règle du « OU » (n'importe lequel fera l'affaire)

Pour réaliser un système « OU », les relais sont câblés côte à côte, indépendamment du sens du circuit. On parle alors de montage en parallèle. La fermeture d'un seul contact dans ce montage permet le passage du courant et ferme le circuit.

Il est idéal pour les systèmes nécessitant plusieurs points de contrôle, tels que les stations de démarrage multi-sites ou permettant à plusieurs capteurs différents de déclencher une alarme.

La fonction « NON » et les dispositifs de sécurité intégrés

Dans certains cas, vous souhaitez que la machine n'effectue pas certaines opérations. Dans ce cas, la fonction « NON » est la plus appropriée.

La fonction « NON »

Si vous souhaitez un relais unique qui est normalement activé et se désactive lorsqu'il est actionné, utilisez un relais à contact normalement fermé (NF). En plaçant un tel relais « NOT » NF directement sur la ligne d'alimentation du moteur, vous garantissez qu'un avertissement de surcharge ou un bouton d'arrêt coupera instantanément l'alimentation.

Prévenir les conflits

Les concepteurs de circuits utilisent conjointement des relais normalement fermés (NF) et normalement ouverts (NO) pour empêcher la machine d'effectuer deux actions opposées simultanément. Ce procédé est appelé verrouillage électrique. Par exemple, ils connectent le contact normalement fermé (NF) du relais « Marche avant » directement au circuit de commande du relais « Marche arrière ». Ceci garantit que le moteur ne peut pas être commandé pour avancer et reculer simultanément.

Considérations d'ingénierie avancées

Circuits de mémoire et de scellement (fonctions de mémoire)

• Circuit de mémoire : Les machines qui doivent rester en marche même après avoir relâché le bouton de démarrage nécessitent un circuit de mémoire. Pour maintenir la machine sous tension, les ingénieurs intègrent un contact auxiliaire NO supplémentaire d'un relais, en parallèle avec le bouton de démarrage momentané. Lorsque le système est mis sous tension, ce relais auxiliaire se ferme et prend le relais pour l'alimentation électrique. Ainsi, le courant continue de circuler même après avoir relâché le bouton.
• Fonctionnement sécurisé en cas de panne : dans cette configuration, le circuit est conçu pour oublier la commande de démarrage en cas de coupure de courant. Il s'agit d'un circuit à mémoire de retour à l'arrêt. En cas de panne de courant, les circuits se coupent automatiquement, empêchant ainsi les machines de se remettre en marche au rétablissement du courant.
• Priorité à la sécurité : lors du câblage de ces circuits, l’interaction entre le contact NF « Arrêt » et le contact NO « Démarrage » est cruciale. Conformément aux normes de sécurité industrielles, la commande « Arrêt » doit toujours prévaloir sur la commande « Démarrage ».
• Alimentation continue vs verrouillage physique : les ingénieurs distinguent deux méthodes pour maintenir ces commandes. La méthode mentionnée ci-dessus nécessite une alimentation électrique constante pour rester fermée. Certains relais utilisent deux aimants distincts pour verrouiller et déverrouiller physiquement leur position. On les appelle relais à verrouillage mécanique à double bobine (verrouillage/déverrouillage).

Sélection des matériaux et durabilité au contact

• Relais haute puissance : pour les relais capables de supporter des puissances élevées sans incidence sur leur fonctionnement, utilisez de l’oxyde d’argent-cadmium ou de l’oxyde d’argent-étain. Ils résistent au soudage et à l’érosion par arc électrique.
• Signaux faibles : En cas de circuits secs ou de relais de signaux de faible niveau (microampères), le plaquage or est la norme. Il contribue à prévenir la formation de couches d’oxyde isolantes.
• Capacité de charge minimale : Il est fréquent de croire, à tort, qu’un relais haute puissance peut tout supporter. Il est essentiel de vérifier sa capacité de charge minimale. Un signal électrique trop faible ne parviendra pas à traverser les contaminants microscopiques de surface.
• Mécanisme d'autonettoyage : pour limiter l'accumulation de saletés, les relais mécaniques sont équipés de contacts qui glissent l'un contre l'autre. C'est ce qu'on appelle le mécanisme d'autonettoyage par frottement.
• Durée de vie prévue : Les ingénieurs doivent adapter le matériau de contact au type de charge spécifique (résistive, inductive ou capacitive). Correctement dimensionné, un relais peut durer plus de 100 000 cycles.

La norme pour une sécurité garantie

En milieu industriel, les relais de sécurité de classe A haut de gamme doivent répondre à des exigences de conception physique strictes. Conformément à la norme européenne EN 50205, ces relais doivent être équipés de contacts à guidage de force afin de prévenir les défaillances d'équipement.

Conclusion

La compréhension des contacts NO, NC et COM est le point de départ absolu pour construire un système d'automatisation industrielle robuste. Les ingénieurs peuvent ainsi concevoir un panneau de commande parfaitement fonctionnel et se concentrer sur trois points essentiels :

• Sélection stratégique des supports de contact
• Mise en œuvre de réseaux logiques à sécurité intégrée
• Utilisation de configurations de sécurité avancées telles que les relais à guidage de force

Ces systèmes fonctionnant dans un environnement industriel exigeant, ils doivent être fabriqués avec des composants de haute qualité. Ils doivent résister à des millions de cycles sans défaillance. Si vous mettez en œuvre un circuit d'automatisation ou si vous adoptez l'approche moderne de l'Industrie 4.0, envisagez une solution hautement fiable proposée parRY-ELE Ils fournissent des relais intermédiaires miniatures, des relais électromagnétiques industriels, des relais statiques à courant élevé et bien plus encore.

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• Adresse : NO.5, Yonghe 3rd Road, Chengdong Street, Yueqin, ville de Wenzhou, province du Zhejiang, 325600, Chine

FAQ

1. Quelle est la différence entre un contact NO et un contact NC ?

Le contact NO reste ouvert hors tension. Les contacts ne sont pas établis et le courant ne circule pas. Le contact NC reste fermé hors tension. Les contacts sont établis et le courant peut circuler.

2. Pourquoi des contacts à guidage de force sont-ils nécessaires dans les circuits de sécurité ?

Les contacts à guidage de force empêchent la fermeture simultanée des contacts NO et NC, évitant ainsi tout fonctionnement dangereux des équipements. Cette fermeture simultanée peut se produire lors de la fermeture de la soudure du contact. Ces contacts garantissent un retour d'information fiable pour la commande de sécurité.

3. Pourquoi un signal « de faible niveau » nécessite-t-il des contacts plaqués or ?

Lorsqu'une très faible puissance doit traverser le contact du relais de commande, la formation, même légère, de poussière ou d'une couche d'oxyde peut entraîner un dysfonctionnement du système. Le plaquage or offre une excellente résistance à la corrosion et garantit un faible courant de passage dans les applications de commutation de signaux.