Dans les systèmes de contrôle automatique et d'alimentation, les relais, en tant que composants électriques fondamentaux et cruciaux, assument des fonctions clés telles que le contrôle de commutation de circuit, la conversion de signal et le fonctionnement à distance. Les relais électromagnétiques font partie des types les plus utilisés. Leur principe de fonctionnement est basé sur l'attraction et la libération d'électro-aimants, permettant un contrôle sûr des circuits de fonctionnement à haute -tension via des circuits de commande à basse-tension. Cet article présentera systématiquement le principe de fonctionnement, les composants clés, les classifications communes et les scénarios d'application typiques des relais électromagnétiques. L'induit du relais, en tant que composant mobile central du relais électromagnétique, affecte directement les caractéristiques de fonctionnement et la durée de vie du relais grâce à la sélection des matériaux et à la précision de traitement.
Un relais électromagnétique se compose généralement d'un électro-aimant, d'un induit, d'un ressort et de contacts. Son circuit de fonctionnement comprend un circuit de commande basse-tension et un circuit de fonctionnement haute-tension. Les relais électromagnétiques permettent un contrôle à distance et automatisé. Lorsqu’une certaine tension est appliquée aux bornes de la bobine, un courant la traverse, générant un effet électromagnétique. L'armature, attirée par la force électromagnétique, surmonte la traction du ressort de rappel et est tirée vers le noyau, provoquant l'engagement du contact mobile avec le contact fixe (contact normalement ouvert). Lorsque la bobine est hors tension-, l'attraction électromagnétique disparaît et l'armature revient à sa position d'origine sous la force de réaction du ressort, libérant le contact mobile du contact stationnaire d'origine (contact normalement fermé). Cet engagement et désengagement cycliques permet d'atteindre l'objectif de connexion et de déconnexion du circuit.
La distinction entre les contacts « normalement ouverts » et « normalement fermés » dans un relais est la suivante : un contact fixe qui est ouvert lorsque la bobine du relais n'est pas alimentée est appelé « contact normalement ouvert » ; un contact fixe qui est fermé lorsque la bobine du relais est alimentée est appelé « contact normalement fermé ». Cette configuration de contact permet au relais d'effectuer simultanément des fonctions de commande marche et arrêt, offrant ainsi des options flexibles pour la conception de circuits. L'armature du terminal de relais se connecte au système de contact, permettant la transmission de la force électromagnétique au déplacement mécanique. Sa rigidité, sa précision et sa durée de vie en fatigue affectent directement la fiabilité opérationnelle et la durée de vie électrique du relais.
Dans les relais électromagnétiques, la borne de la plaque d'armature du relais est un élément clé déterminant les performances électromagnétiques. Les armatures en fer pur pour électriciens sont généralement fabriquées à partir de fer pur industriel de haute pureté, car le fer pur possède une induction magnétique à saturation élevée et une faible coercivité, ce qui lui permet de générer une force d'attraction suffisante avec un courant d'excitation relativement faible. Simultanément, il présente un magnétisme résiduel minimal après la mise hors tension-, garantissant une libération rapide de l'armature. La précision d'usinage de l'armature du relais affecte directement la stabilité de l'espace d'attraction ; un espace trop grand entraîne une force d'attraction insuffisante, tandis qu'un espace trop petit peut conduire à une fermeture ou une libération incomplète du contact.
Les caractéristiques de mouvement de l'induit dans le relais déterminent les temps de fonctionnement et de déclenchement du relais. Dans les applications à commutation rapide-, les parties métalliques d'armature des relais nécessitent une conception légère et une faible inertie mécanique. Les pièces métalliques d'armature des relais sont généralement fabriquées à l'aide de processus d'estampage de précision. En optimisant la forme et la conception du trou réduisant le poids-, la masse en mouvement est réduite tout en conservant la section transversale du circuit magnétique-. Simultanément, la surface nécessite un traitement antirouille-(tel que le placage au zinc ou au nickel) pour garantir que la corrosion ne provoque pas de blocage opérationnel lors d'une utilisation-à long terme.
Les relais électromagnétiques ont de nombreuses applications dans le contrôle industriel et les équipements civils. Dans une alarme d'inondation, K est un interrupteur de contact et B est un cylindre en bambou en forme d'entonnoir contenant un flotteur A. Lorsque le niveau d'eau dépasse la ligne d'avertissement, le flotteur A monte, activant le circuit de contrôle. Cela attire l'armature de l'électro-aimant, activant le circuit indicateur d'alarme et déclenchant une alarme lumineuse. Cette application démontre la capacité de surveillance automatique des relais électromagnétiques dans des environnements sans surveillance.
Dans une alarme de température automatique, lorsque la température atteint une certaine valeur, le niveau de mercure dans le thermomètre à mercure monte jusqu'au fil métallique. Le mercure étant conducteur, le circuit électromagnétique est activé. L'électro-aimant attire le ressort, fermant le circuit de la cloche et déclenchant une alarme. Lorsque la température baisse, le niveau de mercure s'éloigne du fil métallique, le circuit électro-aimant se déconnecte, le ressort revient à sa position initiale, le circuit de la cloche se désactive et l'alarme s'arrête. Cette application démontre la fiabilité des relais électromagnétiques dans la détection et le contrôle des seuils de température. Dans la production en série de relais, les processus d'emboutissage de précision et de traitement thermique garantissent la cohérence de leurs propriétés magnétiques et de leur résistance mécanique, garantissant que chaque relais maintient une force de traction-et un temps de relâchement stables pendant des millions de cycles de fonctionnement.
Les relais électromagnétiques, en tant que composants de contrôle électrique classiques, assurent un contrôle d'isolement entre la basse-tension et la haute-tension, ainsi qu'entre les petits-courants et les grands-courants grâce à une conversion électrique électromagnétique-mécanique-électrique. La sélection des matériaux et la précision du traitement de ses composants principaux -la plaque de fer pur de l'armature du relais et le système de contact-déterminent la vitesse de réponse, la durée de vie électrique et la fiabilité du relais. Les relais Reed à thermistance et les relais statiques - ont chacun leurs avantages en matière de détection de température et de commutation sans contact, respectivement, complétant les relais électromagnétiques. Comprendre les principes de fonctionnement et les caractéristiques des différents relais aide les ingénieurs à faire les sélections appropriées dans des domaines tels que le contrôle d'automatisation, la protection de l'alimentation et la surveillance intelligente.
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