Introduction aux relais statiques (SSR) par Electronicslovers

Que sont les relais statiques SSR ?

Un relais statique (SSR) agit comme un interrupteur sans contact qui s'allume ou s'éteint lorsqu'une petite tension externe est appliquée sur ses bornes de commande. Le dispositif électronique est composé d'un élément électrique à l'état solide. Il peut s'allumer et s'éteindre sans contact ni étincelle. L'absence de pièces mobiles dans les relais statiques leur permet de commuter beaucoup plus rapidement que les relais électromécaniques. Pour cette même raison, ils durent plus longtemps et nécessitent moins d'entretien.

Avantages des relais statiques par rapport aux relais électromagnétiques :

Les relais statiques mentionnés précédemment durent plus longtemps et nécessitent moins d'entretien en raison de l'absence de pièces mobiles qui auraient causé l'usure de l'appareil. Les relais statiques présentent également une plus grande fiabilité, une durée de vie plus longue, des vitesses de commutation plus rapides et une taille plus petite.

Utilisations des relais statiques :

Les relais statiques ont un certain nombre d'utilisations. Par exemple, ils sont largement utilisés dans les machines CNC (Computer Numerical Control Machines), dans les systèmes télécommandés et dans les dispositifs industriels automatisés. Ceux-ci incluent tous les types d'industries, à savoir la chimie, la médecine, l'alimentation et les boissons, les plastiques, l'emballage, l'éclairage, etc. Ils sont également utilisés dans les dispositifs de contrôle de mouvement.

Comment fonctionnent les relais statiques ?

Ici, nous allons discuter du principe de fonctionnement de base des relais statiques. Nous pouvons d'abord et avant tout diviser les relais statiques en deux types en fonction de leur application :les relais statiques CA et les relais statiques CC.

Nous comprendrons le principe de fonctionnement des relais statiques en prenant un relais statique AC comme exemple. Le corps principal du SSR se compose d'un circuit de couplage, d'un circuit de déclenchement, d'un circuit de commande de passage par zéro et d'un circuit de commutation. Le SSR lui-même n'a que deux bornes d'entrée et deux bornes de sortie.

Avec seulement une petite tension à la borne d'entrée, le SSR peut contrôler l'état marche/arrêt de la borne de sortie. Le circuit de couplage fournit un canal entre les bornes d'entrée et de sortie mais coupe la connexion électrique entre les bornes d'entrée et de sortie pour empêcher la sortie d'affecter l'entrée. Des coupleurs optiques sont utilisés dans les circuits de couplage qui ont une bonne sensibilité d'action et une vitesse de réponse élevée et peuvent supporter des tensions d'entrée et de sortie élevées. Une diode électroluminescente est utilisée comme charge à la borne d'entrée. Il peut être directement connecté à l'interface de sortie du calculateur et peut donc être piloté par les niveaux logiques « 1 » et « 0 ».

Ensuite, le circuit de déclenchement est utilisé pour générer le signal de déclenchement souhaité pour piloter le circuit de commutation. Un circuit de contrôle de passage par zéro est utilisé pour contrôler toute interférence de radiofréquence qui peut avoir été générée. Il empêche également l'interférence d'harmoniques plus élevées et la pollution du réseau électrique.

Ensuite, nous avons un circuit d'amortissement qui est utilisé pour empêcher l'impact et les interférences sur le composant de commutation Triac des surtensions et des pointes de l'alimentation. Maintenant, si nous parlons de relais statiques CC, ils n'utilisent pas de circuit de commande de passage par zéro et de circuit d'amortissement à l'intérieur et un gros transistor de puissance est généralement utilisé pour le composant de commutation. Leurs principes de fonctionnement sont cependant les mêmes.

Comment sélectionner le meilleur SSR pour votre application :

1 :Type de chargement

Tout d'abord, déterminez votre type de chargement. Un type de charge résistive transformera l'énergie électrique en chaleur et en lumière (comme dans les éléments chauffants et les ampoules). Ce type de charge est mieux commuté avec un relais statique à passage par zéro dans lequel la sortie est activée aux premiers passages par zéro de l'onde sinusoïdale de tension souvent en moins de 8,33 ms. Des charges inductives peuvent être utilisées qui sont celles qui résistent aux variations de courant telles que les solénoïdes, les bobines, les pompes, etc. Les relais statiques instantanés sont activés immédiatement après l'application d'une tension de commande, souvent inférieure à 0,35 ms. Les types de charges inductives plus lourdes telles que les transformateurs doivent être commutés avec des relais statiques à commutation de crête. Dans ces relais statiques, le premier coup d'œil de la tension de ligne du relais statique active la sortie. Maintenant, si nous parlons de charges capacitives moins courantes, elles résistent aux changements de tension et se retrouvent partiellement dans des situations de charge et de décharge rapides telles que celles des flashs.

2 :nombre de pôles 

Ensuite, déterminez le nombre de pôles ou de lignes de tension qui sont connectés à la charge. Si vous utilisez une charge CC, vous aurez besoin d'un SSR VDC unipolaire. Pour une charge AC monophasée, en revanche, vous aurez besoin d'un SSR VAC unipolaire. Et si vous utilisez des charges CA triphasées, considérez si vous souhaitez commuter deux ou trois pôles de votre tension CA via un relais statique bipolaire ou tripolaire.

3 :Tension et courant de charge 

Ensuite, vous devrez déterminer la tension et le courant AC ou DC maximum pour votre charge. Vous pouvez les trouver sur les spécifications de votre moteur, de votre appareil de chauffage ou d'autres appareils. Les relais statiques commutent généralement une phase à 120 ou 240 VCA, ou 208, 240, 480 ou 600 VCA pour les applications triphasées pour les charges CA.

4 :Tension de commande ou signal d'entrée 

Maintenant, vous devez déterminer la tension de commande qui est nécessaire pour alimenter votre charge et la tension de chute, en dessous de cette tension, la charge se désactivera. Ces tensions contrôleront votre SSR. Les relais statiques n'ont pas de tension de contrôleur fixe ; au lieu de cela, ils ont des plages d'entrée qui incluent VAC, VDC ou double VAC, VDC. Si vous avez besoin de contrôler proportionnellement votre charge, vous aurez besoin de quelques spécifications supplémentaires pour choisir le bon relais statique. Cela se fait par un signal de commande 0-10 VDC ou 4-20 mA. Vous devez également déterminer le type de commutation de sortie optimal pour votre charge et votre application.

5 :Température ambiante 

Ensuite, déterminez votre température ambiante. Le courant nominal maximal de votre relais statique dépend de la température ambiante au moment de son montage. Des températures plus élevées peuvent réduire le courant nominal du SSR. Un dissipateur thermique est généralement requis avec de nombreux relais statiques pour garantir des performances optimales. Afin de spécifier le bon type de dissipateur thermique, vous devez connaître la température ambiante ainsi que l'orientation de montage.

6 :Choisissez un type de montage 

Les relais statiques sont disponibles dans un certain nombre de configurations de montage. Les relais statiques à montage sur circuit imprimé utilisent une taille de charge limitée en raison de contraintes d'espace et de dissipation thermique moindres. Les relais statiques montés sur châssis nécessiteront un dissipateur thermique pour atteindre le courant nominal du relais statique. Le relais statique peut généralement être monté sans dissipateur thermique si la charge est inférieure à 5 A ou 8 A si la surface de montage est de type métallique.

Vous pouvez également choisir un modèle à montage sur rail DIN si vous ne souhaitez pas vous soucier du dimensionnement et du montage. Les modèles à montage sur rail DIN s'enclenchent directement sur le rail DIN et sont prêts à être câblés et utilisés. Certains des relais statiques de type les plus avancés sont disponibles dans la catégorie et la conception.