Relais Statiques (SSR) : Guide Professionnel pour Ingénieurs Électroniciens

Que sont les Relais Statiques (SSR) ?

Un relais statique (SSR) agit comme un commutateur sans contact qui s'ouvre/ferme sous l'effet d'une faible tension externe appliquée à ses bornes de commande. Composé d'éléments électriques à semi-conducteurs. Commutation sans contact ni étincelle. L'absence de pièces mobiles permet une commutation bien plus rapide que les relais électromécaniques, une durée de vie plus longue et moins de maintenance.

Avantages des SSR sur les Relais Électromagnétiques :

Plus longue durée de vie, moins de maintenance (pas de pièces mobiles → pas d'usure). Fiabilité supérieure, commutation plus rapide, taille réduite.

Applications des SSR :

Largement utilisés : machines CNC, systèmes télécommandés, dispositifs industriels automatisés (chimie, médical, agroalimentaire, plasturgie, emballage, éclairage, etc.), dispositifs de commande de mouvement.

Principe de fonctionnement des SSR :

Deux types selon application : SSR AC et SSR DC. Prenons l'exemple SSR AC. Corps principal : circuit de couplage, circuit de déclenchement, circuit de contrôle passage par zéro, circuit de commutation. Deux bornes d'entrée, deux de sortie.

Faible tension entrée → commande état sortie. Circuit couplage : canal entrée/sortie mais coupure liaison électrique (sortie n'affecte pas entrée). Coupleurs optiques : bonne sensibilité, grande vitesse, supportent hautes tensions entrée/sortie. LED à l'entrée : raccordable directement sur sortie ordinateur, commandable par niveaux logiques « 1 » et « 0 ».

Circuit déclenchement : génère signal déclenchement pour piloter circuit commutation. Circuit contrôle passage par zéro : élimine interférences radiofréquences, harmoniques supérieures, pollution réseau.

Circuit snubber : protège le composant de commutation (Triac) des pics/surtensions alimentation. Pour SSR DC : pas de circuit passage par zéro ni snubber ; transistor de puissance pour commutation. Principe identique.

Comment choisir le meilleur SSR pour votre application :

1 : Type de charge

Charge résistive : convertit énergie en chaleur/lumière (résistances chauffantes, ampoules). Meilleur avec SSR passage par zéro (activation au premier passage par zéro de la sinusoïde, < 8,33 ms). Charge inductive : résiste aux variations courant (solénoïdes, bobines, pompes). SSR « instant-on » : activation immédiate (< 0,35 ms). Charges fortement inductives (transformateurs) : SSR commutation au pic. Charges capacitives rares : résistent variations tension (flashs, charge/décharge rapide).

2 : Nombre de pôles

Nombre de lignes de tension connectées à la charge. Charge DC → SSR 1 pôle VDC. Charge AC monophasée → SSR 1 pôle VAC. Charge AC triphasée → 2 ou 3 pôles selon besoin (SSR 2 ou 3 pôles).

3 : Tension et courant de charge

Tension/courant max AC ou DC de la charge (specs moteur, radiateur, etc.). SSR : 1 phase 120/240 VAC ; 208, 240, 480, 600 VAC triphasé pour charges AC.

4 : Tension de commande ou signal d'entrée

Tension commande pour énergiser charge ; tension de relâchement (en dessous → charge dé-énergisée). Pas de tension fixe unique : plages d'entrée VAC, VDC ou double VAC/VDC. Contrôle proportionnel → specs supplémentaires (0-10 VDC ou 4-20 mA). Déterminer type commutation sortie optimal.

5 : Température ambiante

Courant max SSR dépend température ambiante montage. Températures élevées → courant nominal réduit. Radiateur souvent requis. Pour dimensionner radiateur : connaître température ambiante et orientation montage.

6 : Type de montage

SSR montage PCB : charge limitée (espace, dissipation). Montage châssis : radiateur requis pour courant nominal. Sans radiateur si charge < 5A ou 8A sur surface métallique. Montage rail DIN : clipse direct, prêt à câbler. SSR avancés disponibles dans cette catégorie.