Les relais électriques représentent des composants fondamentaux dans les systèmes électriques modernes, permettant le contrôle et la commutation des circuits. Ces dispositifs électromécaniques assurent la liaison entre les circuits de commande et de puissance, offrant une solution fiable pour diverses applications industrielles et domestiques. Découvrons la fonction relais electrique, les différents types de relais et leurs applications essentielles dans les installations électriques.

C’est quoi un relais électrique ? Définition et principe

Le relais électrique représente une innovation majeure dans le contrôle des circuits électriques. Cette technologie permet de commander des équipements puissants à partir d’un signal de faible intensité, tout en assurant une isolation complète entre les circuits de commande et de puissance.

La structure fondamentale d’un relais repose sur deux éléments essentiels. D’une part, une bobine de commande génère un champ magnétique lorsqu’elle est alimentée par une tension. D’autre part, ce champ magnétique actionne mécaniquement des contacts électriques.

Ainsi, la fonction du relais électrique est de permettre le pilotage d’un circuit de puissance à partir d’un circuit de faible puissance. Grâce à cette configuration, on obtient une séparation physique entre deux circuits :

• la partie commande, qui fonctionne généralement en basse tension (par exemple 12V ou 24V),
• et la partie puissance, capable de supporter des tensions plus élevées.

Autrement dit, c’est la fonction relais électrique : commander à distance, sans contact direct, un courant plus fort ou une tension plus élevée.

Les relais se déclinent en plusieurs versions selon leurs caractéristiques techniques, avec des capacités de commutation allant de quelques ampères pour les modèles de signalisation jusqu’à plusieurs dizaines d’ampères pour les applications industrielles.

Composition structure fonction relais électrique

La bobine : le cœur du système électromagnétique

Au cœur du mécanisme électromagnétique, la bobine de commande constitue l’élément fondamental du relais. Elle a pour fonction de transformer l’énergie électrique en force magnétique, déclenchant ainsi le mouvement nécessaire pour actionner le système. Cet enroulement de fil conducteur, ajusté avec précision, génère un champ magnétique proportionnel au courant qui le traverse.

Par extension, plus le nombre de spires est élevé, plus la puissance magnétique est importante. Cette intensification permet d’exercer une force suffisante pour déplacer l’armature mobile du relais électrique avec fiabilité. Un noyau ferromagnétique situé au centre de la bobine canalise le champ magnétique, renforçant encore son effet.

Ensuite, la fonction des contacts dépend directement de l’état de la bobine. Lorsqu’elle reçoit une tension d’alimentation, elle attire l’armature grâce à l’effet électromagnétique. À l’inverse, en l’absence de courant, un ressort de rappel ramène le relais en position de repos, assurant une commutation rapide et sûre.

En définitive, cette fonction relais repose sur un principe simple : utiliser un petit courant de commande pour contrôler un circuit électrique de puissance, sans contact direct. C’est ce rôle d’interface électrique, capable d’ouvrir ou fermer un circuit à distance, qui rend le relais indispensable dans de nombreux systèmes automatisés.

Les contacts : éléments de commutation électrique

Les contacts électriques constituent des éléments essentiels dans la fonction d’un relais électrique. En effet, ils assurent la commutation physique des circuits, ce qui permet d’ouvrir ou de fermer un circuit en réponse à une commande. Leur configuration influe directement sur le mode de fonctionnement du relais, ainsi que sur sa capacité à gérer différentes charges électriques.

Par exemple, dans un relais normalement ouvert (NO), les contacts restent séparés en l’absence de commande, empêchant le passage du courant. Dès que la bobine est activée, ces contacts se ferment, établissant ainsi la connexion. À l’inverse, dans un relais normalement fermé (NF), les contacts sont en position de conduction au repos et s’ouvrent uniquement lorsque la bobine est excitée.

En lien direct avec la fonction d’un relais électrique, la qualité des matériaux utilisés pour les contacts est cruciale. Des alliages comme l’argent ou l’or sont souvent privilégiés pour leur excellente conductivité électrique et leur résistance à l’usure provoquée par des commutations répétées. En complément, de nombreux relais électriques intègrent un système de protection contre les arcs électriques, garantissant une sécurité accrue lors des changements d’état.

Le socle et les connexions de base

Monté sur un support robuste, le socle assure la stabilité mécanique du relais tout en facilitant son installation et sa maintenance. Sa conception intègre des bornes de raccordement clairement identifiées pour le circuit primaire et secondaire, permettant une connexion sécurisée des conducteurs électriques.

Les connexions primaires accueillent les fils de commande basse tension, généralement via des bornes à vis ou des connecteurs rapides. Pour la partie puissance, des bornes dimensionnées selon l’intensité nominale garantissent un contact optimal avec les conducteurs du circuit secondaire.

Un système de verrouillage mécanique maintient fermement le relais sur son socle, prévenant tout débranchement accidentel. Cette configuration modulaire simplifie le remplacement du relais en cas de maintenance, sans nécessiter la déconnexion complète du câblage.

Comment fonctionne un relais électrique ?

Comme cité en haut, un relais est un interrupteur à commande électrique. Traditionnellement, les relais utilisent un électroaimant pour actionner mécaniquement l’interrupteur. Des versions plus modernes utilisent des composants électroniques, comme les relais à semi-conducteurs.

Les relais sont utiles lorsqu’on veut :

• Contrôler un circuit avec un signal de faible puissance ;
• Ou contrôler plusieurs circuits avec un seul signal.

Un relais assure aussi une isolation électrique complète entre le circuit de commande et le circuit à contrôler. Autrement dit, la fonction relais électrique permet de simplifier, sécuriser et automatiser la gestion des circuits électriques.

Il comporte deux circuits principaux :

1. Le côté primaire : c’est lui qui reçoit le signal de commande. Il peut être déclenché par un interrupteur, un thermostat ou un capteur, et fonctionne souvent en courant continu.
2. Le côté secondaire : c’est le circuit chargé d’alimenter l’appareil (comme un ventilateur, une pompe, une ampoule…).

Sur le côté primaire, on trouve une bobine électromagnétique. Lorsqu’un courant la traverse, elle crée un champ magnétique. Ce champ attire une armature mobile, qui pivote.

Cette armature est reliée à un contacteur mobile. Quand l’armature bouge, elle ferme ou ouvre le circuit secondaire :

• Relais normalement ouvert (NO) : par défaut, la charge est coupée. Quand le relais est activé, le champ magnétique ferme le circuit secondaire et la charge est alimentée.
• Relais normalement fermé (NC) : par défaut, la charge est alimentée. Quand le relais est activé, le champ magnétique interrompt le circuit secondaire et coupe la charge.

Quand le courant s’arrête, un ressort remet l’armature dans sa position initiale.

Principe électromagnétique fondamental

La transformation de l’énergie électrique en force mécanique s’opère grâce au champ magnétique généré dans le relais. Cette conversion repose sur la création d’une force d’attraction magnétique proportionnelle au courant traversant l’enroulement conducteur.

Un noyau ferromagnétique amplifie ce phénomène en concentrant les lignes de champ. La palette mobile, attirée par cette force, permet alors la commutation mécanique des circuits avec une grande précision. Cette conception assure une séparation galvanique totale entre la commande et la puissance.

Le dimensionnement précis de l’entrefer et du nombre de spires garantit une sensibilité optimale du système. Un ressort antagoniste calibré ramène la palette en position initiale dès la mise hors tension, assurant ainsi la réversibilité du mécanisme.

Rôle des contacts NO et NC

Chaque contact NO (Normalement Ouvert) assure une fonction de fermeture du circuit lors de la mise sous tension de la bobine. Cette configuration permet un contrôle des machines nécessitant une activation électrique, comme les systèmes de ventilation ou d’éclairage.

Les contacts NC (Normalement Fermés) maintiennent quant à eux la continuité électrique à l’état initial. Un relais de protection utilise typiquement cette configuration pour couper automatiquement l’alimentation en cas d’anomalie, protégeant ainsi les équipements sensibles.

La partie mobile du relais actionne simultanément plusieurs contacts, permettant de gérer différents circuits avec un seul signal de commande. Cette modularité offre aux ingénieurs une grande flexibilité dans la conception des systèmes automatisés.

Protection contre les arcs électriques

Un relais statique moderne assure une protection efficace contre les phénomènes d’arcs électriques grâce à sa technologie de détection rapide. Cette source d’alimentation intègre des composants semi-conducteurs qui réagissent en quelques millisecondes pour couper le circuit en cas d’anomalie.

La sécurité repose sur un interrupteur manuel de secours, couplé à une surveillance électronique constante. Le système analyse en temps réel les variations de tension et de courant pour détecter toute formation d’arc avant qu’il ne devienne dangereux.

Pour maximiser la protection, le relais électromécanique traditionnel est complété par des varistances qui absorbent les surtensions transitoires. Cette fonction principale de sécurité garantit une durée de vie optimale des contacts tout en protégeant les équipements connectés.

Les différents types de relais électromécaniques

Relais de puissance et de commande

Les relais de puissance et de commande permettent de contrôler des charges importantes à l’aide de signaux de faible intensité. Cette configuration assure une isolation galvanique optimale entre les circuits, protégeant ainsi les composants sensibles du système.

Un circuit de commande en basse tension (12V ou 24V) peut piloter des charges puissance à l’aide de contacts dimensionnés selon l’application. Cette séparation garantit la sécurité des opérateurs tout en simplifiant la maintenance des installations.

Les applications industrielles modernes privilégient les relais statiques pour leur fiabilité accrue et leur silence de fonctionnement. Sans pièces mécaniques mobiles, ils offrent une durée de vie supérieure et une commutation plus rapide des charges électriques.

Relais 12v et 220v : caractéristiques

La domotique moderne exige des relais adaptés aux différentes tensions d’utilisation. Les relais 12V, comme notre modèle spécialisé pour la domotique, assurent une commande sécurisée des circuits 220V jusqu’à 10A. Cette capacité permet de piloter la majorité des équipements domestiques.

Un système de protection intégré garantit une isolation parfaite entre le circuit de commande basse tension et le circuit de puissance 220V. Cette séparation rend possible l’automatisation des éclairages, volets roulants ou systèmes de chauffage via des microcontrôleurs.

Relais à 4 et 5 broches : spécificités

La configuration des broches de connexion détermine les capacités de commutation du relais. Les modèles 4 broches utilisent deux connexions (85 et 86) pour la bobine de commande, tandis que les broches 30 et 87 gèrent le circuit de puissance.

Les relais 5 broches ajoutent une connexion supplémentaire (87a) permettant une fonction inversée automatique. Cette configuration offre une polyvalence accrue pour les systèmes nécessitant une commutation complexe, notamment dans les applications de sécurité ou les circuits redondants.

Le choix entre ces deux versions dépend des besoins spécifiques de votre installation. Les modèles 4 broches conviennent parfaitement aux applications simples comme l’éclairage, tandis que la version 5 broches s’avère indispensable pour les systèmes requérant une gestion plus sophistiquée des circuits.

Schéma et branchement d’un relais électrique

Pour réussir le branchement d’un relais électrique, la compréhension du circuit primaire et du circuit secondaire est essentielle. Le circuit primaire, alimenté en basse tension (12V ou 24V), reçoit le signal de commande via les bornes 85 et 86 de la bobine.

Le circuit secondaire, connecté aux bornes 30 et 87, supporte des tensions plus élevées et gère la charge à contrôler. Pour un relais 5 broches, la borne supplémentaire 87a offre une fonction de commutation inversée automatique.

La sécurité du montage repose sur une isolation galvanique parfaite entre les deux circuits. Un multimètre permet de vérifier la continuité des contacts et la résistance de la bobine avant la mise sous tension, garantissant un fonctionnement optimal du système.

Exemples d’utilisation

1. Relais NO (normalement ouvert)
Ex : contrôler un ventilateur avec une bande bimétallique (qui se plie avec la température).

2. Relais NC (normalement fermé)
Ex : système de pompe qui se coupe lorsque le niveau d’eau atteint un seuil.

3. Relais de verrouillage
Ex : bouton d’appel d’ascenseur.

• Une fois pressé, le relais reste fermé même après relâchement.
• Une autre commande (ex : arrivée de la cabine) le réinitialise.
• Avantage : mémoire de position sans alimentation continue.

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