Un relais statique à semi-conducteurs (SSR) ou contacteur statique est un dispositif de commutation électronique qui utilise un élément de commutation à composants électroniques au lieu d’un contact électromécanique pour établir ou rompre la connexion dans le circuit de charge.
Bénéfices du relais statique
Nos relais statiques présentent plusieurs caractéristiques qui les distinguent des autres dispositifs de commutation :
Ils sont construits avec des niveaux de fiabilité et de performance plus élevés pour commander les résistances, les inductances ou les transformateurs.
Ils offrent une durée de vie exceptionnelle grâce à des composants électroniques sélectionnés.
Ils n’ont pas de résistance interne et peuvent donc commuter à des vitesses plus élevées sans surchauffe.
Nos relais statiques s’intègrent dans des espaces restreints où des commutateurs plus grands ne peuvent pas être installés.
Ils remplacent facilement tous vos relais mécaniques.
Ils tolèrent des charges de surintensités importantes et répondent à des sollicitations répétées et des échauffements élevés.
Avantages techniques des relais statiques
Simple à installer
Conception modulaire
Montage panneau ou Rail DIN
Silence de fonctionnement
Précision et fiabilité
Faibles émissions électromagnétiques
Grande fréquence de commutation
Longue durée de vie
Qu’est-ce qu’un relais statique ?
Les SSR (solid state relay) sont conçus pour contrôler des charges électriques CA de grande puissance avec un signal d’entrée de faible tension.
Ces composants électroniques permettent de commuter un courant électrique alternatif AC ou continu DC sans mouvements mécaniques.
Ils sont généralement utilisés dans des systèmes dans lesquels les automates ou les microcontrôleurs ne peuvent pas fournir la capacité de gestion de la puissance requise.
C’est une catégorie de produits concurrentielle aux relais électromécaniques et aux autres méthodes de commutation.
Il existe deux technologies de relais SSR :
Relais statique hybride :
Le relais statique hybride utilise un optocoupleur en même temps que la technologie conventionnelle des thyristors pour fournir une isolation et un courant nominal plus élevé.
Relais statique optoélectronique :
Ces relais utilisent un opto coupleur comme élément essentiel de l’isolation et utilisent des MOSFET, des IGBT ou des thyristors de puissance discrets pour des courants nominaux plus élevés.
Quelle est la conception d’un relais statique ?
La structure interne de base d’un SSR se compose de plusieurs éléments principaux :
L’interface d’entrée, utilisée pour isoler optiquement le circuit de la sortie de l’entrée.
Une partie commande sert d’isolateur optique. Elle est souvent composée d’une ou deux diodes électroluminescentes (LED) pour l’émission. Pour la réception, on utilise un ou plusieurs éléments photosensibles tels que des photodiodes ou des phototransistors. Ces éléments ferment le circuit et permettent le passage du courant vers la charge.
Une partie puissance avec un élément de commutation, généralement un thyristor tel qu’un TRIAC, un SCR, un thyristor GTO, mais des FET et des triacs sont également utilisés pour commuter les charges.
Comment fonctionne un relais statique ?
Le fonctionnement d’un relais statique utilise des dispositifs à semi-conducteurs tels que des transistors, des thyristors ou des MOSFET au lieu de dispositifs électromécaniques comme les relais pour commuter des charges résistives ou des charges inductives de fortes puissances.
Comment piloter un relais statique ?
Les relais SSR sont commandés par une petite tension externe appliquée à leurs bornes de commande. Ce signal peut être une tension alternative ou continue. Un circuit de faible puissance peut être utilisé pour commuter les commandes des alimentations AC ou DC d’une charge de forte puissance.
Un régulateur de température PXE ou un régulateur PID PXF assure le pilotage du contacteur statique en tension et courant continu pour réguler la température. Le contrôleur de température est responsable de la mise en marche et de l’arrêt du SSR en réponse aux changements de température. Pour contrôler correctement le relais statique, le régulateur de température doit être correctement choisi. Sinon, le relais statique risque de ne pas s’allumer ou de ne pas s’éteindre à la bonne température, ce qui peut endommager des équipements sensibles ou présenter des risques pour la sécurité. En outre, le régulateur de température doit être capable de gérer le courant requis par le relais statique.
Quand utiliser un relais statique ?
Vous pouvez utiliser ce composant pour commuter des charges de courant alternatif ou continu à partir d’une faible tension ou courant. Le relais statique, souvent considéré comme l’équivalent moderne du contacteur mécanique, présente de nombreux avantages. Il est particulièrement utile dans des lieux où la protection contre les surtensions est cruciale. Ce dispositif offre une commande sans contacts mobiles, ce qui réduit les risques d’usure et de maintenance. Grâce à sa fonction sans contact, il est idéal pour des circuits nécessitant une commutation silencieuse et sans étincelles.
Un autre avantage clé est sa capacité à gérer des charges sur plusieurs phases, ce qui le rend adapté pour une large gamme d’applications industrielles. La connexion du relais statique est simplifiée, généralement avec des vis ou des fils, et il peut être monté avec un dissipateur pour gérer la dissipation thermique. Dans des cas particuliers, où une commande précise et rapide est nécessaire, le relais statique offre des résultats fiables et constants. En termes de sélection, il existe de nombreuses options disponibles sur notre page produit pour répondre à vos besoins spécifiques en matière de courant et de tension.
Enfin, ce type de contacteur statique est fréquemment recommandé dans les applications techniques pour sa robustesse et sa capacité à offrir une protection optimale dans divers circuits de commande.
Quelles sont les applications des relais statiques ?
Les relais statiques sont couramment utilisés dans les procédés industriels et dans l’automatisation des machines. Cela s’explique notamment par leur capacité à commuter des tensions et des courants élevés, ainsi que par leur résistance aux chocs et aux vibrations. Ils sont donc idéaux pour les environnements où il y a beaucoup de mouvements ou des conditions difficiles.
Ces produits peuvent également être utilisés dans des procédés dans lesquels la précision est importante, comme dans les équipements médicaux ou les systèmes d’acquisition de données. En outre, ils sont souvent utilisés dans des endroits où l’espace est limité. Par conséquent, les relais statiques ont un large éventail d’applications, notamment :
Systèmes de commande de chauffage électrique
La régulation de la température des fours électriques.
Les contrôleurs de puissance pour les moteurs électriques.
La régulation de la température des machines d’emballage
Automatisation industrielle et gestion en énergie
Quels sont les avantages des relais statiques (Solid State Relay) ?
Les contacteurs statiques (SSR) présentent plusieurs avantages par rapport aux relais électromécaniques (EMR). Voici quelques-uns de ces avantages qui rendent les relais SSR plus attrayants que les relais EMR :
Isolation entrée/sortie plus élevée que les relais mécaniques.
Commutation à haute vitesse.
Faible consommation d’énergie.
Pas de pièces mobiles.
Longue durée de vie, estimée dans certains cas à 10 millions d’opérations.
Résistance élevée aux chocs, aux vibrations et au bruit.
Pas de rebondissement des contacts ;
Temps d’activation/désactivation rapide ;
Immunité au bruit élevée en raison de l’absence de contacts ;
Faible puissance d’entraînement requise ;
Faible rayonnement électromagnétique parasite ;
Peut avoir de multiples sorties ;
Contrôle de charges résistives ou inductives.
Pour toutes ces raisons, les relais statiques sont le choix privilégié dans de nombreuses applications où la fiabilité et la précision sont essentielles.
Parmi les inconvénients de ces produits, on peut citer leur prix plus élevé. Toutefois, cet inconvénient est souvent compensé par les nombreux avantages des relais SSR.
Longue durée de vie
Commutation à haute vitesse
Ultra résistant
Comment choisir ses relais statiques ?
La première chose que vous devez savoir pour effectuer la sélection de vos relais statique est de vérifier le type d’entrée et de sortie :
S’agit-il de courant alternatif ou continu (ac dc) ?
Ont-elles une commande en courant ou en tension ?
Quel est le courant nominal de la charge du relais ?
Quelle est sa tension de fonctionnement ?
Quel est le type de charge résistive ou inductive ?
Quel est le nombre de circuits ou phases à commuter ?
Ensuite, il y a d’autres caractéristiques techniques importantes à prendre en compte :
le temps de commutation,
l’isolation de l’entrée et de la sortie,
la tension de commande,
la température de fonctionnement et le besoin en dissipateur,
les courants d’appel au démarrage pour certaines charges,
les risques de surtensions suivant leur application et conditions de leur utilisation.
les fonctions de diagnostic telles que la rupture de charge ou le court-circuit.
le type d’installation (montage sur panneau, débrochable), le conditionnement (rail DIN).
Vous devez également vérifier les dimensions maximum (longueur x largeur x hauteur), le bruit de sortie et les fonctions de protection. Et n’oubliez pas la résistance de contact !
