Relais à impulsions pour le contrôle de l'éclairage : fonctionnement, types, marquages ​​et connexions

Pour répondre aux exigences modernes d'éclairage des appartements, des bureaux et des entreprises, des systèmes d'électrification complexes sont utilisés. Lors de leur conception, un certain nombre d'équipements sont utilisés pour résoudre des problèmes individuels, qui sont constamment améliorés.

Ainsi, un relais à impulsions permettant de contrôler l'éclairage à partir de plusieurs endroits a commencé à être utilisé relativement récemment. Elle remplace progressivement les circuits standards par des interrupteurs pass-through.

Où peut-on utiliser un relais à impulsions ?

L'introduction de cet appareil dans l'usage domestique s'explique par une simple commodité. Après tout, il vous permet de contrôler l’éclairage à partir d’au moins deux points.

Dans un appartement, il peut s'agir d'une chambre dont l'interrupteur est allumé à l'entrée et l'interrupteur éteint à côté du lit. Dans les bureaux, il y a de longs couloirs, des volées d'escaliers et de grandes salles de conférence.

Utiliser deux interrupteurs pour éclairer les escaliers est devenu une nécessité. Après avoir allumé la lumière au rez-de-chaussée, il est tout à fait logique de l'éteindre avec le deuxième interrupteur à l'étage

La tâche de contrôle à trois positions peut être assurée par passage et commutateurs croisés. Ce schéma est encore largement utilisé. Mais il présente aussi des défauts évidents.

Premièrement, il s'agit d'un système assez complexe à installer, dans lequel l'électricité passe par le disjoncteur principal, le coffret de distribution, les interrupteurs eux-mêmes puis jusqu'aux lampes d'éclairage.Lors de son installation, des erreurs se produisent souvent. Si plus de trois postes de contrôle sont nécessaires, le schéma devient plus compliqué.

Le schéma montre clairement l'encombrement des fils : du premier interrupteur - cinq, du deuxième - six, du premier et du deuxième rétroéclairage - trois câbles chacun

Deuxièmement, tous les fils ont la même section, puisqu’ils utilisent la même tension, ce qui affecte les coûts globaux. Ils incluent également le prix des commutateurs pass-through, plusieurs fois supérieur au coût des commutateurs conventionnels.

Mais la nécessité d'utiliser un relais à impulsions n'est pas seulement pour des raisons de confort. Il est également utilisé pour la signalisation et la protection.

Par exemple, dans une entreprise industrielle pour démarrer des processus de production nécessitant une puissance électrique élevée, ce dispositif permet de protéger l'opérateur. Puisqu'il fonctionne à partir de courants basse tension ou est entièrement contrôlé à distance.

Dispositif et principe de fonctionnement

Au sens général du terme, un relais est un mécanisme électrique qui ferme ou interrompt un circuit électrique en fonction de certains paramètres électriques ou autres qui l'affectent.

Sa conception sans commutation a été inventée en 1831 par J. Henry. Et deux ans plus tard, ils ont commencé à utiliser S. Morse pour assurer le fonctionnement du télégraphe.

Deux groupes principaux peuvent être distingués : électromécaniques et électroniques. Dans le premier type d'appareil, le travail est effectué par un mécanisme, et dans le second, un circuit imprimé avec un microcontrôleur est responsable de tout. Il est pratique d'envisager son fonctionnement en utilisant l'exemple d'un relais électromécanique, qui est un relais à impulsions.

Lors du choix d'un mode de fonctionnement du relais, vous devez être guidé par la fréquence d'allumage, le type et l'amplitude du courant et la nature des charges testées.

Structurellement, il peut être représenté comme suit :

1. Bobine - Il s'agit d'un fil de cuivre enroulé sur une base en matériau non magnétique. Il peut être isolé avec du tissu ou recouvert d'un vernis qui ne laisse pas passer l'électricité.
2. Cœur, contenant du fer et activé par le passage du courant électrique à travers les spires de la bobine.
3. Ancre mobile - il s'agit d'une plaque qui est fixée à l'armature et affecte les contacts de fermeture.
4. Système de contact – commuter directement l’état du circuit.

Le fonctionnement d’un relais repose sur le phénomène de force électromagnétique. Il apparaît dans le noyau ferromagnétique de la bobine lorsque le courant le traverse. La bobine dans ce cas est un dispositif rétracteur.

Le noyau qu'il contient est connecté à une armature mobile qui active les contacts de puissance et effectue la commutation. Ils peuvent être de type normalement ouvert/normalement fermé. Parfois, un bloc de contacts peut contenir des types de connexion ouverts et fermés.

Lorsque le circuit est allumé, le mécanisme fixe cette position, qui change lorsque l'impulsion est à nouveau appliquée et est à nouveau fixée jusqu'au prochain changement.

Une résistance supplémentaire peut être connectée à la bobine, ce qui augmente la précision de fonctionnement, ainsi qu'une diode semi-conductrice, qui limite la surtension sur le bobinage. De plus, la conception peut contenir un condensateur installé parallèlement aux contacts pour réduire les étincelles.

Le fonctionnement de l'appareil peut être plus clairement représenté en le divisant en plusieurs blocs :

• effectuer – il s’agit d’un groupe de contact qui ferme/ouvre un circuit électrique ;
• intermédiaire – la bobine, le noyau et l'armature mobile activent l'unité d'exécution ;
• directeur – dans ce relais convertit un signal électrique en champ magnétique.

Puisqu'une seule impulsion électrique est nécessaire pour changer la position des contacts, nous pouvons conclure que ces appareils ne consomment de la tension qu'au moment de la commutation. Cela permet d'économiser considérablement de l'énergie, contrairement aux commutateurs pass-through classiques.

Le deuxième type de relais à impulsions est le type électronique. Le microcontrôleur est responsable de son fonctionnement. Le bloc intermédiaire est ici une bobine ou un interrupteur à semi-conducteur. L'utilisation d'éléments tels que des automates programmables dans le circuit permet de compléter le relais, par exemple, par une minuterie.

Ce type d'appareil ne comporte aucun élément mécanique mobile. Le travail est effectué par un capteur qui reconnaît le signal de commande et une électronique à semi-conducteurs qui commute le circuit

Types, étiquetage et avantages

Les principaux types de relais à impulsions sont électromécaniques et électroniques. Les électromécaniques, quant à elles, sont classées selon leur principe de fonctionnement.

Types d'appareils à impulsions

Cela signifie que la commutation des contacts de puissance peut être effectuée par des forces autres que la force de l'aimant.

Ils sont répartis en :

• électromagnétique;
• induction;
• magnétoélectrique;
• électrodynamique.

Les dispositifs électromagnétiques dans les systèmes d'automatisation sont utilisés plus souvent que d'autres. Ils sont assez fiables grâce à un mode de fonctionnement simple basé sur l'action de forces électromagnétiques dans un noyau ferromagnétique, à condition qu'il y ait du courant dans la bobine.

Impact sur les contacts relais électromagnétiques est réalisé par un cadre, qui est attiré par le noyau dans une position, et rappelé dans la seconde par un ressort.

Ancre, c'est-à-direune plaque aux propriétés magnétiques est attirée par un électro-aimant, qui est un fil de cuivre enroulé sur une bobine avec une culasse

Ceux à induction ont un principe de fonctionnement basé sur le contact de courants alternatifs à flux magnétiques induits avec les flux eux-mêmes. Cette interaction crée un couple qui déplace un disque de cuivre situé entre deux électro-aimants. En tournant, il ferme et ouvre les contacts.

Le fonctionnement des dispositifs magnétoélectriques est réalisé grâce à l'interaction du courant dans le cadre tournant avec le champ magnétique créé par un aimant permanent. La fermeture/coupure des contacts est contrôlée par sa rotation.

Ces relais sont très sensibles par rapport à leur type. Cependant, ils ne sont pas largement utilisés en raison du temps de réponse de 0,1 à 0,2 s, considéré comme long.

Les relais électrodynamiques fonctionnent grâce à la force générée entre les bobines de courant mobiles et fixes. La méthode de fermeture des contacts est la même que dans un appareil magnétoélectrique. La seule différence est que l’induction dans l’espace de travail est créée de manière électromagnétique.

Les modèles électroniques sont de conception presque identique aux modèles électromécaniques. Ils ont les mêmes blocs : exécution, intermédiaire et contrôle. La seule différence est cette dernière. La commutation est contrôlée par une diode semi-conductrice faisant partie d'un microcontrôleur sur une carte de circuit imprimé.

Les transistors et les thyristors jouent le rôle de semi-conducteurs dans cet appareil. Bien qu'ils puissent résister à des conditions difficiles de poussière et de vibrations, ils sont sensibles aux surintensités et aux surcharges de tension à court terme.

Ce type de relais est équipé de modules supplémentaires.Par exemple, une minuterie vous permet d'exécuter un programme de contrôle de l'éclairage après une période de temps spécifiée. Ceci est pratique pour économiser de l’énergie lorsqu’il n’est pas nécessaire de faire fonctionner l’équipement. Si nécessaire, vous pouvez éteindre la lumière en appuyant deux fois sur le bouton.

Avantages et inconvénients des principaux types de relais

Contrairement aux commutateurs à semi-conducteurs, les commutateurs électromécaniques présentent les avantages suivants :

1. Coût relativement faible grâce à des composants peu coûteux.
2. Une petite quantité de chaleur est générée au niveau des contacts commutés en raison de la faible chute de tension.
3. La présence d'une isolation puissante de 5 kV entre la bobine et le groupe de contact.
4. Non soumis aux effets nocifs des impulsions de surtension, des interférences de la foudre ou des processus de commutation d'installations électriques puissantes.
5. Contrôle de lignes avec une charge allant jusqu'à 0,4 kV avec un petit volume d'appareil.

Lorsqu'un circuit est fermé avec un courant de 10 A dans un relais de petit volume, moins de 0,5 W est distribué aux bornes de la bobine. Alors que sur les analogues électroniques, ce chiffre peut être supérieur à 15 W. Grâce à cela, il n'y a aucun problème de refroidissement et aucun dommage à l'atmosphère.

Leurs inconvénients incluent :

1. Usure et problèmes lors de la commutation de charges inductives et de hautes tensions avec courant continu.
2. La mise sous et hors tension du circuit s'accompagne de la génération d'interférences radio. Cela nécessite d'installer un blindage ou d'augmenter la distance avec l'équipement sujet aux interférences.
3. Temps de réponse relativement long.

Un autre inconvénient est la présence d'une usure mécanique et électrique continue lors des commutations. Ceux-ci incluent l'oxydation des contacts et leurs dommages dus aux décharges d'étincelles, la déformation des blocs à ressort.

Lors de l'installation, il convient de considérer que la version électromécanique des contacteurs peut ne pas fonctionner correctement si elle est en position horizontale

Contrairement aux relais électromécaniques, les relais électroniques contrôlent l'unité intermédiaire via un microcontrôleur.

Les avantages et les inconvénients de l'électronique peuvent être analysés à l'aide de l'exemple des appareils de la société F&F par rapport à la marque ABB, qui produit de la mécanique.

Les avantages du premier type de commutateurs incluent :

• une plus grande sécurité;
• vitesse de commutation élevée;
• disponibilité sur le marché;
• un indicateur alerte sur le mode de fonctionnement ;
• fonctionnalités avancées ;
• fonctionnement silencieux.

De plus, l'avantage incontestable réside dans plusieurs options d'installation - il est possible d'installer non seulement sur le rail DIN du panneau, mais également dans boîte à prises.

Inconvénients de l’électronique F&F par rapport à la mécanique ABB :

• interruption du travail en raison de pannes de courant ;
• surchauffe lors de la commutation de courants élevés ;
• des « problèmes » sont possibles sans raison apparente ;
• éteindre l'appareil lors d'une panne de courant de courte durée ;
• haute résistance en position fermée ;
• certains relais fonctionnent uniquement sur courant continu ;
• Le circuit semi-conducteur ne permet pas immédiatement au courant de revenir dans sa direction normale.

Malgré ces inconvénients, les interrupteurs électroniques évoluent constamment et, en raison du plus grand potentiel de fonctionnalité par rapport aux interrupteurs électromécaniques, leur utilisation prédominante est attendue.

Pour éviter toute confusion, le fabricant fournit les caractéristiques les plus détaillées du produit dans les catalogues des magasins et dans la fiche technique de l'appareil.

Principaux paramètres caractérisants

Selon l'objectif et le domaine d'application, les relais peuvent être classés selon plusieurs critères :

• facteur de retour – le rapport entre la valeur du courant de sortie de l'induit et le courant de rétraction ;
• courant de sortie – sa valeur maximale dans les pinces de la bobine à la sortie de l'induit ;
• courant d'attraction – son indicateur minimum dans les pinces de la bobine lorsque l'armature revient à sa position d'origine ;
• point de consigne – le niveau de la valeur de réponse dans les limites spécifiées définies dans le relais ;
• valeur d'actionnement – la valeur du signal d'entrée auquel l'appareil répond automatiquement ;
• valeurs nominalesje – tension, courant et autres grandeurs sous-jacentes au fonctionnement du relais.

Les appareils électromagnétiques peuvent également être divisés par temps de réponse. Le délai le plus long pour un relais temporisé est supérieur à 1 seconde, avec la possibilité de configurer ce paramètre. Ensuite, il y a les lents - 0,15 seconde, les normaux - 0,05 secondes, les rapides - 0,05 secondes. Et les plus rapides sans inertie durent moins de 0,001 seconde.

Décoder l’étiquetage des produits

Le code de marquage du contacteur se trouve souvent dans les catalogues des magasins et sur l'appareil lui-même. Il donne une description complète des caractéristiques de conception, du but et des conditions de leur utilisation.

La composition de la désignation est visible sur le relais intermédiaire électromagnétique REP-26. Il est utilisé dans les circuits AC jusqu'à 380 V et DC jusqu'à 220 V.

Pour comprendre les marquages, il faut diviser l'inscription en blocs et utiliser des tableaux descriptifs que l'on trouve dans des ouvrages de référence spécialisés

La désignation du produit dans le magasin peut ressembler à ceci : REP 26-004A526042-40UHL4.

REP 26 – ХХХ Х Х ХХ ХХ Х – 40ХХХ4. Ce type de notation peut être analysé comme suit :

• 26 – numéro de série ;
• XXX – type de contacts et leur numéro ;
• X – classe de résistance à l'usure de la commutation ;
• X – type de bobine de commutation, type de retour du relais et type de courant ;
• XX – conception selon la méthode d'installation et de connexion des conducteurs ;
• ХХ – valeur du courant ou de la tension de la bobine ;
• X – éléments structurels supplémentaires ;
• 40 – niveau de protection selon la norme IP ou GOST 14254 ;
• ХХХ4 – zone climatique d'application conformément à GOST 15150.

La conception climatique peut être : UHL - pour les climats froids et tempérés ou O - pour la conception pour un climat tropical ou général.

Selon les tableaux de désignation spéciaux, l'appareil en question est relais intermédiaire électromagnétique, avec quatre contacts de commutation, classe de résistance de commutation A, en courant continu. Il dispose d'un support de prise avec lamelles pour souder les conducteurs externes, d'une bobine 24 V et d'un manipulateur manuel.

Plusieurs types de schémas de connexion

Il existe plusieurs options d'installation, chacune ayant ses propres caractéristiques, avantages et inconvénients.

La désignation des contacts du relais RIO-1 a la signification suivante :

• N – fil neutre ;
• Y1 – activer l'entrée ;
• Y2 – entrée d'arrêt ;
• Y – entrée marche/arrêt ;
• 11-14 – contacts de commutation du type normalement ouvert.

Ces désignations sont utilisées sur la plupart des modèles de relais, mais avant de vous connecter au circuit, vous devez également vous familiariser avec elles dans la fiche technique du produit.

Le circuit d'électrification présenté est utilisé pour contrôler la lumière à partir de trois endroits à l'aide d'un relais et de trois interrupteurs à bouton-poussoir sans fixer la position

Dans ce circuit, les contacts des relais de puissance utilisent un courant de 16 A. Protection des circuits de commande et systèmes d'éclairage réalisée par un disjoncteur de 10 A.Les fils ont donc un diamètre d'au moins 1,5 mm².

Le raccordement des interrupteurs à bouton-poussoir s'effectue en parallèle. Le fil rouge est la phase, il passe par les trois interrupteurs à bouton-poussoir jusqu'au contact d'alimentation 11. Le fil orange est la phase de commutation, il arrive à l'entrée Y. Il quitte ensuite la borne 14 et va aux ampoules. Le fil neutre du bus est connecté à la borne N et aux lampes.

Si la lumière a été initialement allumée, lorsque vous appuyez sur un interrupteur, la lumière s'éteint - une commutation à court terme du fil de phase vers la borne Y se produira et les contacts 11 à 14 s'ouvriront. La même chose se produira la prochaine fois que vous appuierez sur un autre interrupteur. Mais les broches 11 à 14 changeront de position et la lumière s'allumera.

L'avantage du circuit ci-dessus par rapport aux commutateurs pass-through et croisés est évident. Cependant, en cas de court-circuit, la détection des dommages entraînera certaines difficultés, contrairement à l'option suivante.

Ce schéma permettra d'économiser des fils, puisque la section des câbles de commande peut être réduite à 0,5 mm². Cependant, vous devrez acheter un deuxième dispositif de protection

Il s'agit d'une option de connexion moins courante. C'est le même que le précédent, mais les circuits de commande et d'éclairage ont leurs propres disjoncteurs de 6 et 10 A respectivement. Cela facilite l'identification des défauts.

S'il est nécessaire de contrôler plusieurs groupes d'éclairage avec un relais séparé, le circuit est alors légèrement modifié.

Cette méthode de connexion est pratique à utiliser pour allumer et éteindre les lumières de groupes entiers. Par exemple, éteignez immédiatement un lustre à plusieurs niveaux ou l'éclairage de tous les postes de travail de l'atelier

Une autre option pour utiliser des relais impulsionnels est un système à commande centralisée.

Le schéma est pratique car vous pouvez éteindre tout l'éclairage avec un seul bouton lorsque vous quittez la maison. Et à votre retour, allumez-le de la même manière

Deux interrupteurs sont ajoutés à ce circuit pour établir et couper le circuit. Le premier bouton ne peut allumer que le groupe d'éclairage. Dans ce cas, la phase de l'interrupteur « ON » viendra aux bornes Y1 de chaque relais et les contacts 11-14 se fermeront.

Le commutateur de déclenchement fonctionne de la même manière que le premier commutateur. Mais la commutation s'effectue sur les bornes Y2 de chaque interrupteur et ses contacts occupent la position de coupure.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le matériel vidéo raconte l'appareil, le fonctionnement, l'application et l'historique de la création de ce type d'appareil :

L'histoire suivante décrit en détail le principe de fonctionnement des relais statiques ou électroniques :

L'utilisation de relais à impulsions est de plus en plus utilisée dans les systèmes d'électrification modernes. Les exigences croissantes en matière de fonctionnalité et de flexibilité dans la commande de l'éclairage, d'économies de matériaux et de sécurité créent une impulsion continue pour l'amélioration des contacteurs.

Ils sont de taille réduite, de conception simplifiée, augmentant ainsi la fiabilité. Et l'utilisation de technologies fondamentalement nouvelles au cœur du travail permet de les utiliser dans des conditions difficiles d'industries poussiéreuses, de vibrations, de champs magnétiques et d'humidité.

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