Relais électromagnétique: appareil, marquage, types + subtilités de connexion et de réglage

La conversion des signaux électriques en la quantité physique correspondante - mouvement, force, son, etc., est effectuée à l'aide d'entraînements. Le lecteur doit être classé comme un convertisseur, car cet appareil change un type de quantité physique en un autre.

Le variateur est généralement activé ou contrôlé par un signal de commande basse tension. Il est en outre classé comme un appareil binaire ou continu en fonction du nombre d'états stables. Ainsi, le relais électromagnétique est un entraînement binaire, étant donné les deux conditions stables existantes: marche - arrêt.

Dans l'article présenté, les principes de fonctionnement du relais électromagnétique et la portée de l'utilisation des appareils sont discutés en détail.

Notions de base sur les lecteurs

Le terme «relais» est caractéristique des appareils qui assurent une connexion électrique entre deux points ou plus par le biais d'un signal de commande.

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

Il ressemble à une conception d'une large gamme de produits, appelés relais électromagnétiques. Voici une version fermée du mécanisme utilisant un couvercle en plexiglas transparent.

Le schéma de contrôle fondamental pour tout équipement offre toujours la possibilité d'activer et de désactiver. La façon la plus simple de terminer ces étapes consiste à utiliser l'interrupteur de verrouillage d'alimentation.

Les interrupteurs à action manuelle peuvent être utilisés pour le contrôle, mais présentent des inconvénients. Leur inconvénient évident est le réglage physique des états «activé» ou «désactivé», c'est-à-dire manuellement.

Les dispositifs de commutation manuelle, en règle générale, sont des dispositifs de grande taille à action retardée capables de commuter de petits courants.

Le mécanisme de commutation manuelle est un «parent éloigné» des relais électromagnétiques. Il offre la même fonctionnalité - commutation des lignes de travail, mais est contrôlé exclusivement à la main

Parallèlement, les relais électromagnétiques sont principalement représentés par des interrupteurs à commande électrique. Les appareils ont différentes formes et dimensions et sont divisés par le niveau de puissance nominale. Les possibilités de leur application sont vastes.

De tels dispositifs, équipés d'une ou de plusieurs paires de contacts, peuvent être inclus dans une conception unique d'actionneurs de puissance plus grands - des contacteurs, qui sont utilisés pour commuter la tension secteur ou les dispositifs haute tension.

Principes fondamentaux du travail du DME

Traditionnellement, les relais de type électromagnétique sont utilisés dans le cadre de circuits de commande de commutation électriques (électroniques). En même temps, ils sont installés soit directement sur les cartes de circuits imprimés, soit en position libre.

Structure générale de l'appareil

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

Dispositifs de diverses configurations, conçus pour être installés sur des cartes de circuits électroniques ou directement en tant qu'appareil installé séparément

La conception du relais électromagnétique convertit le flux magnétique généré par la tension CA / CC appliquée en force mécanique. Grâce à la force mécanique obtenue, le groupe de contact est contrôlé.

La conception la plus courante est la forme du produit, qui comprend les composants suivants:

• bobine excitante;
• noyau en acier;
• châssis de base;
• groupe de contact.

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

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

Disposition détaillée de la conception: 1 - ressort d'essorage; 2 - noyau métallique; 3 - ancre; 4 - contact normalement fermé; 5 - contact normalement ouvert; 6 - contact général; 7 - une bobine de fil de cuivre; 8 - rocker

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

En règle générale, le ou les ressorts de rappel situés entre la poutre et l'armature ramènent les contacts à leur position d'origine lorsque la bobine de relais est hors tension.

L'action du système électromagnétique relais

La conception classique simple d'EMF comprend deux ensembles de contacts électriquement 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 normalement ouverte (NO) ou, étant dans un état différent, normalement fermée (NC).

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

L'une des deux options possibles pour définir un groupe de contacts par défaut. Ici, à l'état hors tension de la bobine «par défaut», une position normalement fermée (fermée) est définie

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. Autrement dit, les contacts de l'interrupteur reviennent à leur position de fermeture normale.

Par conséquent, les termes «normalement ouvert» et «normalement fermé» doivent se référer à l'état des contacts électriques lorsque la bobine du relais est hors tension, c'est-à-dire que la tension du relais est déconnectée.

Groupes de contacts de relais électriques

Les contacts de relais sont généralement représentés par des éléments métalliques électriquement conducteurs qui sont en contact les uns avec les autres, ferment le circuit, agissant de manière similaire à un simple interrupteur.

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 du courant dans le circuit de la bobine est exclu.

Le groupe de contact de tout interrupteur électromécanique en mode ouvert a une résistance de plusieurs centaines de mégohms. La valeur de cette résistance peut varier légèrement d'un modèle à l'autre.

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

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

Caractéristiques du passage des courants de charge

Pour la pratique d'installation d'un nouveau relais électromagnétique, la résistance de contact de l'inclusion est notée petite, généralement inférieure à 0,2 ohms.

La raison est simple: les nouvelles pointes restent propres jusqu'à présent, mais avec le temps, la résistance de la pointe augmentera inévitablement.

Par exemple, pour les contacts sous un courant de 10 A, la chute de tension sera de 0,2x10 = 2 volts (loi d'Ohm). Il s'avère que si la tension d'alimentation fournie au groupe de contact est de 12 volts, alors la tension pour la charge sera de 10 volts (12-2).

Lorsque les pointes métalliques de contact s'usent et ne sont pas suffisamment protégées contre les charges inductives ou capacitives élevées, les dommages causés par l'effet d'un arc électrique deviennent inévitables.

Un arc électrique sur l'un des contacts d'un dispositif de commutation électromécanique. C'est l'une des causes de dommages au groupe de contact en l'absence de mesures appropriées.

Un arc électrique - produisant des 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 cet état, les conseils de contact peuvent complètement perdre la propriété physique du contact.

Mais il y a un facteur plus grave lorsque, à la suite d'un endommagement par un arc, les contacts finissent par se souder, créant une condition de court-circuit.

Dans de telles situations, le risque d'endommagement du circuit contrôlé par l'EMI n'est pas exclu.

Ainsi, si la résistance de contact augmente de 1 ohm sous l'influence de l'arc électrique, la chute de tension entre les contacts pour le même courant de charge augmente à 1 × 10 = 10 volts CC.

Ici, l'amplitude de la chute de tension entre les contacts peut ne pas être acceptable pour le circuit de charge, en particulier lorsque vous travaillez avec des tensions d'alimentation de 12 à 24 V.

Type de matériau de contact de relais

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

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

Pointes de plaques de contact d'appareils de commutation électromécaniques. Voici des options de pointes plaquées argent. Ce type de revêtement réduit le facteur d'endommagement.

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

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

L'augmentation de la durée de vie des pointes des groupes de contact du relais en réduisant le nombre de formations de l'arc électrique est obtenue en connectant des filtres résistifs à condensateur, également appelés amortisseurs RC.

Ces circuits électroniques sont connectés en parallèle avec les groupes de contact des relais électromécaniques. Le pic de tension, qui est observé au moment de l'ouverture des contacts, avec cette solution est considéré comme étant court en toute sécurité.

En utilisant des amortisseurs RC, il est possible de supprimer l'arc électrique qui se forme sur les pointes de contact.

Conception de contact EMR typique

En plus des contacts classiques normalement ouverts (NO) et normalement fermés (NC), la mécanique de la commutation des relais nécessite également une classification en fonction de l'action.

Caractéristiques de l'exécution des éléments de connexion

Les conceptions de relais électromagnétiques dans ce mode de réalisation permettent un ou plusieurs contacts de commutation séparés.

Voici à quoi ressemble un appareil configuré technologiquement pour SPST - unipolaire et unidirectionnel. D'autres options sont également disponibles.

L'exécution des contacts est caractérisée par l'ensemble d'abréviations suivant:

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

Chacun de ces éléments de connexion est appelé «pôle». N'importe lequel d'entre eux peut être connecté ou réinitialisé, tout en activant simultanément la bobine de relais.

Subtilités de l'utilisation des appareils

Malgré la simplicité de la conception des interrupteurs électromagnétiques, il existe certaines subtilités de la pratique d'utilisation de ces appareils.

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

Par exemple, connectez une charge de 10 A en connectant en parallèle deux contacts, chacun étant conçu pour un courant de 5 A.

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

En conséquence, l'un des contacts sera en tout cas surchargé. Et même en tenant compte de la surcharge à court terme, une défaillance prématurée de l'appareil dans une telle connexion est inévitable.

Un fonctionnement incorrect, ainsi que la connexion du relais en dehors des règles d'installation établies, se terminent généralement par ce résultat. Presque tout le contenu a brûlé à l'intérieur

Les produits électromagnétiques peuvent être utilisés dans le cadre de circuits électriques ou électroniques à faible consommation d'énergie comme interrupteurs pour des courants et des tensions relativement élevés.

Cependant, il n'est absolument pas recommandé de faire passer différentes tensions de charge à travers les contacts adjacents du même appareil.

Par exemple, commutez la tension alternative de 220 V et DC 24 V. Utilisez toujours des produits séparés pour chaque option afin d'assurer la sécurité.

Techniques de protection contre les inversions de tension

Une bobine est un élément important de tout relais électromécanique. Cette partie se rapporte à une catégorie de charge à inductance élevée car elle a un enroulement de fil.

Toute bobine bobinée a une certaine impédance composée de l'inductance L et de la résistance R, formant ainsi un circuit série LR.

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

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

Par conséquent, il y a un risque d'endommagement des composants semi-conducteurs situés à côté du relais. Par exemple, un transistor bipolaire ou à effet de champ utilisé pour fournir de la tension à une bobine de relais.

Options de circuits, grâce auxquelles la protection des éléments de commande à semi-conducteurs est assurée - transistors bipolaires et à effet de champ, microcircuits, microcontrôleurs

Une façon d'éviter d'endommager un transistor ou tout dispositif semi-conducteur de commutation, y compris des microcontrôleurs, consiste à connecter une diode polarisée en inverse au circuit de la bobine de relais.

Lorsqu'un courant traversant la bobine immédiatement après un déclenchement génère une force électromagnétique induite, cette tension inverse ouvre la diode polarisée en inverse.

L'énergie accumulée est dissipée à travers le semi-conducteur, ce qui empêche d'endommager le semi-conducteur de commande - transistor, thyristor, microcontrôleur.

Un semi-conducteur souvent inclus dans un circuit de bobine est également appelé:

• diode volant;
• diode shunt;
• diode inverse.

Cependant, il n'y a pas beaucoup de différence entre les éléments. Tous remplissent une fonction. En plus d'utiliser des diodes à polarisation inverse, d'autres dispositifs sont également utilisés pour protéger les composants semi-conducteurs.

Les mêmes chaînes d'amortisseurs RC, varistances à oxyde métallique (MOV), diodes zener.

Marquage des appareils à relais électromagnétiques

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

Cette désignation ressemble à une abréviation abrégée et à un ensemble numérique.

Chaque dispositif de commutation électromécanique est traditionnellement étiqueté. Sur le châssis ou le châssis, approximativement le même jeu de caractères et de chiffres est appliqué, indiquant certains paramètres

Un exemple de marquage de corps de relais électromécaniques:

RES32 RF4.500.335-01

Ce record est décrypté comme suit: relais électromagnétique à faible courant, série 32, correspondant à l'exécution selon le passeport de la Fédération de Russie 4.500.335-01.

Cependant, ces désignations sont rares. Options abrégées plus courantes sans indication explicite de GOST:

RES 32 335-01

De plus, le châssis (sur le boîtier) de l'appareil n'est pas la date de production et le numéro de lot. Pour plus d'informations, consultez la fiche technique du produit. Chaque appareil ou lot est complété par un passeport.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo parle couramment du fonctionnement de l'électronique de commutation électromécanique. Les subtilités des structures, les caractéristiques des connexions et d'autres détails sont clairement notées:

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

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