TP4: PRESENTATION FOUR

RELAIS STATIQUE Le relais statique est un composant électronique réalisant une fonction d’interface entre un circuit de commande, généralement bas niveau, et un circuit de puissance alternatif ou continu connecté à des charges pouvant être de forte puissance ( résistances, moteur, pompes, électrovanne…) De plus cette fonction s’effectue de manière totalement statique, sans pièce en mouvement, conférant au composants une durée de vie quasi illimitée.

STRUCTURE D’UN RELAIS STATIQUE Le relais statique, également appelé SSR ( Solid State Relay), comporte 5 fonctions tels que décrites ci-dessous. Cette structure est techniquement équivalente et comparable a celle d’un relais électromécanique EMR ( Electro Mechanical Relay).

CARACTERISTIQUE DU RELAIS STATIQUE

LE THYRISTOR L’élément de commutation le plus couramment utilisé dans un SSR à sortie alternative en raison de sa capacité à commuter des courants pouvant aller jusqu’à plusieurs millier d’Ampères tout en limitant la chute de tension à ses bornes à des valeurs faibles ( 2Volts max) et supporter des pointes non répétitives de courant égale à 10 ou 12 fois le courant nominal pou rlequel il est défini. Le thyristor supporte par ailleurs des tension inverses de crête pouvant aller jusqu’à plusieurs Kv.

AVANTAGES ET INCONVENIENTS DU RELAIS STATIQUE Avantages: • Inconvénients: Faible puissance de commande - Tension résiduelle de sortie Commutation synchrone - Sortie AC ou DC Commutation asynchrone - Radiateur fréquemment requis Bruit électromagnétiques faible en synchrone - Utilisation petits signaux en sortie Durée de vie et fiabilité - Tenue aux tensions transitive Temps de réponse faible - Courant de fuite non nul Pas de pièce mécanique en mouvement - Contact simple Pas d’usure mécanique Comptabilité avec circuit digitaux Résistance aux chocs Pas de bruit acoustique

AVANTAGES DU RELAIS STATIQUES PAR RAPPORT AU RELAIS ELECTROMECANIQUE • Absence de pièces mobiles , d'où une durée de fonctionnement pratiquement illimitée. • Absence d'arcs (antidéflagrant) , • Entièrement surmoulé donc fonctionnement sans problème en atmosphère polluée (poussière, gaz, etc.....) , • Silencieux, • Résistant aux chocs et aux vibrations

RELAIS ASYNCHRONE Principe de la commutation instantanée: La commutation de puissance a lieu dès l’application de la tension de commande. Il est, soit utilisés pour réaliser des gradateurs à angle de phase, soit en tout ou rien sur des charges inductives (relais, contacteurs, transformateurs) afin de limiter le doublement du courant nominal ou la saturation. Il est parfois utilisé en remplacement du relais synchrone quand le synchronisme subit un problème de fonctionnement.

SON FONCTIONNEMENT Les relais a commutations instantanés sont généralement utilisés dans les applications qui requierent des temps de réponses très faible ou pour la commutation des charges résistives ou inductive avec toutefois un facteur de puissance <0.7 . Il conviendra de veiller a la protection en entrée de ce type de relais, surtout dans le cas d’une utilisation en environnement électromagnétique fortement perturbé.

COMMUTATION AU PASSAGE A ZERO La commutation synchrone se caractérise par une commutation de la puissance sur la charge, que lors du premier passage a zéro de la tension du réseau, après application du signal de commande sur l’arrivée.L’enclenchement du relais ne se fera pas précisément a zéro volt mais à une tension de valeur suffisante pour activer l’ensemble du circuit interne du SSR. Cette tension est appelée tension de synchronisation, et à une valeur voisine de plus ou moins 15 volts, fonctions du circuit interne du SSR, ce qui correspond a un retard de phase négligeable de l’ordre de 2 ou 3 degrés pour une tension réseau 240 vac.

RELAIS SYNCHRONE « Synchrone » signifie commutation au zéro de tension. Un relais synchrone se ferme quand la tension au borne du thyristor est proche de zéro ce qui correspond sur charge résistive au zéro secteur. L’avantage est de limité les variations rapide de courants à la fermeture des sources de perturbation électromagnétique. Il est le plus utilisé sur les charges résistives(chauffages,lampes) capacitives, lampes à décharge compensées, moteur monophasé, moteur triphasé notamment pour les redémarrage à la volée.

FONCTIONNEMENT GENERAL « synchrone », »asynchrone » Tout d’abord, les relais statiques synchrone sont utilisés pour les charges résistives, alors que les relais statiques asynchrone sont destinés aux contrôles de moteur et au pilotage de transformateurs. Le circuit d’adaptation recoit le signal de commande, et donne l’ordre de conduction à l’élément de puissance de façon que la commutation se produise, soit au début de l’alternance qui suit l’application de la commande (version synchrone) soit instantanément à l’instant de la commande (version asynchrone).

PROTECTION DES RELAIS STATIQUES CONTRE LES COURTS-CIRCUIT Lors d’un court-circuit, la ligne doit être protégé suivant les normes en vigueur ( NFC15100 ; CEI 364) et donc disposé d’un dispositif capable d’interrompre le courant dans un temps réduit en protégeant les personnes et le matériel. Ce dispositif de coupure devra être d’autant plus rapide, s’il est associé avec un relais statique classique à thyristor ou a triac, car ses éléments ne supportent qu’un courant de point limité.

DEFINIR UN BON RELAIS POUR CHARGE MOTEUR TRIPHASE Démonstration: - U= 400V ; P= 15 KW V3=1,732=courant en ligne Rendement du moteur: 0,8 pour un moteur < 5 KW Rendement du moteur: 0,9 pour un moteur >5KW Energie électrique: 0,8 pour un moteur <5 KW Energie électrique:0,9 pour un moteur >5 KW I=15000/400*1,732*0,9*0,9= 26,7 A Le calibre du relais doit être: - I du relais= 4*I moteur >>> 106,8 Il faut donc utilisé un relais 125 A