Le Relais en Électricité

Bienvenue dans cet article de notre glossaire dédié au relais, un composant clé dans l’univers de l’électricité et des systèmes de commande. Que vous soyez bricoleur averti, professionnel ou étudiant en électrotechnique, cette fiche expose une définition claire, un fonctionnement détaillé, des exemples concrets, ainsi que les normes, avantages et inconvénients associés à ce dispositif indispensable.

Définition du Relais 

Le relais est un dispositif électromécanique qui permet de contrôler des circuits électriques en activant ou désactivant la circulation de courant dans un circuit secondaire, via une commande à faible puissance. Ce composant se présente souvent sous la forme d’un interrupteur commandé électriquement et joue un rôle primordial dans l’automatisation et la protection des installations électriques.

À Quoi Sert un Relais ?

Le relais sert à plusieurs fonctions essentielles dans les circuits électriques :

• Commande à distance : Il permet de commander des équipements de forte puissance (moteurs, lampes, solénoïdes) avec des signaux de faible puissance.
• Isolation : Le relais isole les circuits de commande des circuits de puissance, assurant ainsi la sécurité et la protection des composants sensibles.
• Automatisation : Dans les systèmes automatisés, le relais intervient dans la séquence des opérations, active ou désactive des dispositifs selon des critères prédéfinis.
• Protection : Grâce à sa capacité à interrompre le circuit en cas de surcharge ou de court-circuit, il protège le reste de l’installation.

Comment Fonctionne un Relais ?

Le fonctionnement du relais repose sur un principe électromécanique simple :

Principe de Base du Fonctionnement d’un Relais

Un relais se compose généralement d’une bobine, d’un ou plusieurs contacts, et d’un noyau mobile. Lorsqu’un courant électrique traverse la bobine, cela génère un champ magnétique capable d’attirer le noyau mobile, qui à son tour modifie la position des contacts. Selon le type de relais, cette action peut fermer ou ouvrir un circuit secondaire.

En d’autres termes, la petite énergie dirigée vers la bobine permet de contrôler une charge beaucoup plus importante. Ce dédoublement des fonctions rend le relais extrêmement utile dans divers systèmes électriques et électroniques où une isolation des circuits ou une amplification d’un signal est nécessaire.

Quels sont les différents types de relais ? 

Il existe plusieurs types de relais, chacun conçu pour répondre à des besoins spécifiques en termes de puissance, de rapidité et de conditions d’utilisation.

On retrouve : 

• les relais électromécaniques,
• les relais statiques,
• et les relais temporisés.

Les relais électromécaniques sont les plus répandus et reposent sur un système de bobine et de contacts mécaniques.

Les relais statiques (SSR), quant à eux, utilisent des composants électroniques, offrant une commutation silencieuse et sans usure mécanique.

Enfin, les relais temporisés intègrent une fonction de délai qui permet de contrôler l’activation ou la désactivation d’un circuit selon une durée prédéfinie. Pour mieux comprendre leurs différences et leurs usages, voici un tableau comparatif clair et pratique.

Tableau récapitulatif des types de relais

Exemples d’Utilisation d’un Relais

Les relais sont omniprésents dans divers domaines et applications :

• Systèmes automobiles : Les relais contrôlent des composants comme les phares, les essuie-glaces ou les démarreurs, garantissant une activation fiable via des signaux de commande faibles.
• Automatisation industrielle : Dans les chaînes de production, les relais commandent des machines, excluant ainsi la nécessité d’un câblage complexe pour des charges élevées.
• Domotique : Ils interviennent dans les systèmes de gestion de la maison intelligente pour activer ou désactiver des éclairages, des alarmes et autres dispositifs cette amélioration de la sécurité.
• Systèmes de sécurité : Les relais protègent contre les surcharges et permettent l’arrêt immédiat d’équipements en cas de dysfonctionnement.
• Équipements électroménagers : Des dispositifs comme les micro-ondes ou les climatiseurs utilisent des relais pour assurer un contrôle sécurisé des circuits internes.

Normes et Mesures Associées aux Relais

Les relais doivent se conformer à diverses normes pour garantir leur sécurité et leur performance. Parmi celles-ci, on peut citer :

• Norme NF C 15-100 : Réglemente l’installation électrique en France et impose des critères spécifiques concernant l’utilisation des dispositifs de protection, y compris les relais.
• Normes IEC : Les relais sont souvent soumis aux normes de l’International Electrotechnical Commission qui définissent les standards internationaux pour la sécurité des appareils électriques.
• Mesures techniques : Les caractéristiques telles que la tension de déclenchement, la capacité de commutation et la durée de vie mécanique et électrique sont soigneusement définies et contrôlées.

Ces normes garantissent que les relais utilisés dans les installations respectent des critères précis de sécurité et de performance, limitant ainsi les risques de dysfonctionnement ou d’incendie.

Avantages et Inconvénients des Relais

Le relais présente plusieurs avantages mais possède également certains inconvénients :

Avantages

• Simplicité de commande : Permet de contrôler des circuits puissants avec des signaux faibles.
• Isolation électromécanique : Sépare les circuits de commande et de puissance, ce qui améliore la sécurité de l’installation.
• Robustesse : Adapté pour des applications industrielles et automobiles car il résiste à de nombreuses cycles de commutation.
• Polyvalence : Peut être utilisé dans divers domaines allant de la domotique à l’automobile.

Inconvénients

• Usure mécanique : Les contacts mécaniques peuvent s’user avec le temps, ce qui nécessite un remplacement périodique.
• Temps de commutation : Bien que rapides, ils ne sont pas aussi instantanés que les dispositifs purement électroniques.
• Bruit : La commutation peut générer un bruit de claquement, parfois gênant dans un environnement sensible.
• Influence des conditions environnementales : La poussière, l’humidité ou des chocs mécaniques peuvent altérer leur fonctionnement.

Équipements et Composants Liés aux Relais

Plusieurs équipements et composants sont souvent associés aux relais dans des installations électriques et électroniques :

• Contacteurs : Utilisés principalement pour la commande de charges lourdes, ils partagent un principe de fonctionnement similaire au relais.
• Interrupteurs : Certains interrupteurs motorisés se basent sur le même concept de commande à distance que les relais.
• Modules de commande programmables : En association avec des relais, ils permettent de créer des automatismes complexes dans l’industrie.
• Transformateurs : Utilisés pour adapter les tensions, ils sont souvent intégrés avec des relais pour assurer une distribution sécurisée de l’énergie.
• Disjoncteurs : Bien qu’ils aient des fonctions de protection différentes, ils coopèrent fréquemment avec les relais dans les systèmes de sécurité.

Mots-clés Associés

• Électromécanique
• Commande électrique
• Automatisation
• Contacteur
• Interrupteur
• Isolation de circuit

Questions Fréquentes (FAQ)

Qu’est-ce qu’un relais et pourquoi en utilise-t-on ?

Un relais est un dispositif électromécanique utilisé pour commander un circuit électrique par un autre circuit de faible puissance. On l’utilise principalement pour isoler la commande de la puissance et pour faciliter le contrôle à distance d’équipements lourds.

Comment choisir le relais adapté à mon installation ?

Le choix d’un relais dépend de plusieurs critères, tels que la tension et le courant à contrôler, la fréquence de commutation, les conditions environnementales, et les normes en vigueur. Il est recommandé de consulter les spécifications techniques fournies par le fabricant ou de faire appel à un professionnel en électrotechnique.

Quels sont les types de relais existants ?

Les principaux types de relais comprennent :

• Relais électromécaniques : Fonctionnent par l’action mécanique d’un noyau attiré par une bobine.
• Relais statiques ou SSR (Solid State Relay) : Utilisent des composants électroniques pour effectuer la commutation, réduisant ainsi l’usure mécanique et améliorant la rapidité de commutation.
• Relais temporisés : Intègrent des délais de commutation pour des applications spécifiques, comme la temporisation d’un moteur.

Quel entretien est nécessaire pour un relais ?

Un entretien régulier peut inclure la vérification visuelle des connexions, le nettoyage des contacts pour éviter l’oxydation, et, si nécessaire, le remplacement des relais qui affichent des signes d’usure ou de défaillance.

Quelle différence entre un relais et un contacteur ?

Le relais et le contacteur fonctionnent selon un principe similaire (commande électrique par bobine), mais leur usage diffère :

• Le relais est conçu pour commuter des charges modestes et variées, souvent en automatisation ou en électronique.
• Le contacteur, quant à lui, est une version « renforcée » du relais, capable de supporter de fortes intensités (jusqu’à plusieurs centaines d’ampères). Il est donc privilégié pour les moteurs, l’éclairage industriel ou les installations de puissance.

Peut-on remplacer un relais électromécanique par un SSR (relais statique) ?

Oui, mais pas dans toutes les situations. Un SSR offre plusieurs avantages : commutation silencieuse, rapidité, durée de vie accrue (pas d’usure mécanique). Cependant :

• Il est généralement plus coûteux.
• Il peut générer de la chaleur et nécessite parfois un dissipateur thermique.
• Il n’assure pas toujours la même isolation galvanique qu’un relais mécanique.

Le remplacement est conseillé dans des applications nécessitant silence, rapidité et fiabilité, comme en électronique ou en automatisation sensible.

Quelle est la durée de vie moyenne d’un relais ?

La durée de vie dépend du type de relais et des conditions d’utilisation :

• Relais électromécaniques : entre 100 000 et 10 millions de cycles, selon la qualité et la charge commutée.
• Relais statiques (SSR) : jusqu’à 50 millions de cycles, puisqu’ils n’ont pas de pièces mécaniques.

En pratique, la durée de vie est influencée par la charge, la fréquence de commutation, la température ambiante et l’entretien (nettoyage des contacts pour les relais mécaniques).

Le relais est-il adapté aux environnements humides ou poussiéreux ?

Bien que des relais conçus pour des environnements extrêmes existent (avec des boîtiers étanches ou protégés), il est essentiel de vérifier leurs caractéristiques techniques pour s’assurer qu’ils répondent aux exigences spécifiques de l’installation.

Erreurs fréquentes à éviter

1. Choisir un relais sous-dimensionné → risque d’échauffement et de panne.
2. Oublier l’isolation entre commande et puissance → danger pour l’équipement.
3. Utiliser un relais mécanique dans une application silencieuse → bruit gênant.
4. Installer un relais non adapté à l’environnement (poussière, humidité, vibrations).

Bonnes pratiques d’utilisation

• Toujours vérifier la tension et l’intensité nominales du relais.
• Prévoir une marge de sécurité de 20 % sur le courant supporté.
• Utiliser des relais statiques dans les environnements sensibles au bruit.
• Associer le relais à un disjoncteur adapté pour la protection.
• Entretenir régulièrement les contacts (nettoyage, remplacement si oxydés).

Conclusion

Le relais constitue un composant indispensable dans la conception and la maintenance de systèmes électriques modernes. Sa capacité à contrôler des charges importantes grâce à de signaux de faible puissance, tout en assurant l’isolation des circuits, en fait un outil incontournable dans l’automatisation, la sécurité et la protection des installations électriques. Que ce soit dans l’industrie, l’automobile, ou la domotique, comprendre le fonctionnement, les avantages et les limites du relais est essentiel pour garantir une installation fiable et conforme aux normes en vigueur.

Glossaire

• Relais : Dispositif électromécanique qui permet de commander un circuit de puissance à partir d’un circuit de faible puissance, en assurant isolation et sécurité.
• Bobine : Enroulement de fil conducteur qui, parcouru par un courant, génère un champ magnétique nécessaire à l’activation du relais.
• Contact : Élément mécanique qui s’ouvre ou se ferme selon l’état du relais, permettant ou interrompant le passage du courant.
• Noyau mobile : Partie métallique mobile du relais qui se déplace sous l’effet du champ magnétique pour activer les contacts.
• Relais électromécanique : Relais classique fonctionnant grâce à l’attraction magnétique d’un noyau par une bobine.
• Relais statique (SSR) : Relais sans pièces mécaniques, utilisant des composants électroniques pour commuter un circuit, silencieux et sans usure mécanique.
• Relais temporisé : Relais intégrant un délai de commutation, utilisé pour les séquences automatisées.
• Contacteur : Appareil de commande proche du relais mais conçu pour commuter des charges plus élevées, notamment en milieu industriel.
• Commande électrique : Action de piloter un circuit ou un appareil électrique via un signal de commande, souvent de faible puissance.
• Isolation électrique : Séparation des circuits de commande et de puissance afin d’assurer la sécurité des équipements et des personnes.
• Automatisation : Utilisation de relais et autres composants pour enchaîner des opérations électriques ou mécaniques sans intervention humaine directe.
• NF C 15-100 : Norme française régissant les installations électriques basse tension, imposant des critères de sécurité pour l’utilisation des relais.
• IEC : International Electrotechnical Commission, organisme international fixant les standards pour la sécurité et la performance des appareils électriques.