Choisir le bon relais : types, fonctions et applications

Contrôle et protection des circuits électroniques est un processus critique. Exemple : gérer le courant dans une ampoule LED 10W. Impossible de la piloter directement depuis un microprocesseur, un relais électrique est nécessaire. Analyse approfondie des types de relais, principe de fonctionnement, et applications.

Qu'est-ce qu'un relais ?

Figure 1 : Interrupteur relais électrique

Un relais est un interrupteur électrique contrôlant circuits haute tension via source basse tension.

Construction de base d'un relais

Figure 2 : Commutation relais électrique

Pour comprendre la construction, il faut connaître les parties internes :

Bornes du relais

Figure 3 : Bornes pour connexion fils

Un relais a quatre bornes principales :

Bornes de commande / bobine

Deux bornes d'entrée déterminant la commutation. Connectez source d'alimentation commune via ces bornes. Courant d'appel AC ou DC.

Borne commune (COM)

Borne de sortie où connecter le circuit de charge.

Borne normalement ouverte (NO)

Reste ouverte quand relais inactif.

Borne normalement fermée (NC)

Connectée à COM sans courant d'entrée.

Pôles & Positions (Throw)

Interrupteurs internes. Pôles = nombre de contacts. Throw = circuits contrôlés par pôle. Simple position (1 circuit) ou double position (2 circuits).

Types de relais

Figure 4 : Relais commutation électrique

Divers types selon propriétés, chacun pour fonction spécifique. Choix crucial pour fonctionnement efficace.

Selon Pôles & Positions

Relais SPST (Simple Pôle Simple Position)

Un seul circuit contrôlé. Une seule position de contact. Circuit soit ouvert, soit fermé.

Relais SPDT (Simple Pôle Double Position)

Un seul circuit à la fois. Double position → conduction depuis deux positions. Deux états : un circuit ouvert, l'autre fermé. Inversion simultanée.

Relais DPST (Double Pôle Simple Position)

Deux circuits différents contrôlés. Une seule position de conduction. Avantage : commutation simultanée deux circuits.

Relais DPDT (Double Pôle Double Position)

Deux circuits simultanés. Double position → conduction deux points. Équivalent à deux SPDT avec commutation simultanée. Jusqu'à 12 pôles possibles.

Selon Formes

Figure 5 : Un relais

Relais « Forme A »

SPST état normalement ouvert (NO).

Relais « Forme B »

SPST état normalement fermé (NC).

Relais « Forme C »

SPDT. Deux contacts : NC et NO pour deux circuits. Ouvre l'un puis ferme l'autre → « break-before-make ».

Relais « Forme D »

Similaire Forme C mais mode différent : « make-before-break ». Ferme d'abord, puis ouvre l'autre.

Selon Principes de Fonctionnement

Figure 6 : Relais dans circuit complexe

Relais à verrouillage (Latching)

Maintiennent état après actionnement. Relais statique ou impulsionnel. Importants pour contrôle consommation/dissipation puissance. Aimant interne maintient position contact sous courant. Retrait courant ne change pas position. Économie énergie circuit commande.

Relais électromécaniques (EMR)

Bobine électromagnétique + contact mobile. Courant dans bobine → champ magnétique → attire contact mobile. Champ disparu → contact revient position normale. Fonctionne AC/DC. Structure bobine diffère AC/DC. DC EMR : diode roue libre protège contre contre-EMF. Polarité EMR sans importance, mais avec diode contre-EMF, polarité impérative. Inconvénient : arc à la rupture → résistance accrue → durée vie réduite.

Relais à lames (Reed)

Similaire EMR mais plus petit, masse inférieure. Essentiel pour contacteurs à lames. Deux lames ferromagnétiques dans tube verre gaz inerte. Énergisation bobine → attraction lames → chemin fermé. Principe similaire EMR mais contacts plus petits → commutation plus rapide. Pas d'armature mobile → pas d'usure. Gaz inerte → durée vie prolongée.

Relais Buchholz

Gaz comme milieu. Détection défauts naissants protection transformateurs. Relais robustes, réseaux transport/distribution.

Relais à semi-conducteurs (SSR)

Composés semi-conducteurs (MOSFET, TRIAC, BJT). Isolent circuit basse tension de haute tension via optocoupleur. Commande → allume LED IR. Dispositif photosensible → signal électrique. Signal commande commute circuit. Avantages : consommation inférieure EMR, commutation plus rapide (pas contacts mécaniques), durée vie plus longue, pas contact physique → pas risque arc/burnout.

Relais hybride

EMR + SSR en parallèle. SSR perd puissance en chaleur. EMR : problème arc contact. Hybride résout les deux. Circuit commande active SSR d'abord → prend courant charge → élimine arc. Puis EMR s'énergise + ferme contact. Pas d'arc car SSR gère. EMR opère sans perte significative courant charge. Fonctionne comme relais de protection.

Relais électrothermique (Thermique)

Lame bimétallique exploitant dilatation différentielle. Courant → chaleur → dilatation une partie lame → flexion → fermeture contact. Courants dans moteurs électriques.

Relais polarisé & non-polarisé

Polarisé : aimant permanent + électromagnète. Aimant maintient position armature fixe. Électromagnète déplace armature. Non-polarisé : pas d'aimant permanent, facile à énergiser.

Applications des relais

Figure 7 : Interrupteurs Marche/Arrêt

• Isolation circuit haute tension / basse tension
• Contrôle flux courant multiples circuits
• Changements automatiques
• Contrôle microprocesseur charges électriques lourdes
• Relais surcharge : protection surcharge moteurs

Conclusion

Tout sur les relais : types, fonctionnement, utilisation sur circuit imprimé. Choisissez selon temps commutation et type circuit. Questions sur commutation courant ? Contactez-nous, réponse rapide.