Définition et bases des relais électroniques
Définition : Un relais électronique est un interrupteur électronique qui fonctionne pour ouvrir ou fermer les contacts de circuit en utilisant des composants électroniques, éliminant ainsi la nécessité de tout mouvement mécanique. Dans les systèmes électriques, le schéma de relais par courant pilote est couramment utilisé dans ces relais pour la protection des lignes de transmission. Cette approche permet une détection efficace et précise des défauts, assurant la sécurité et la fiabilité du réseau électrique.
Les relais électroniques utilisent des valves électroniques comme unités de mesure, qui jouent un rôle crucial dans la surveillance des paramètres électriques. Il existe deux configurations fondamentales de relais électroniques, comme illustré ci-dessous. Une configuration est basée sur un comparateur d'amplitude, tandis que l'autre repose sur un comparateur de phase. Chaque configuration a ses propres avantages et est conçue pour répondre à différents besoins de protection au sein des systèmes électriques.
Relais électronique à comparateur d'amplitude
Le schéma du relais électronique à comparateur d'amplitude est montré ci-dessous. Ce relais reçoit deux grandeurs d'entrée en courant alternatif (CA). Ces grandeurs sont d'abord comparées puis redressées par un circuit de pont redresseur. L'entrée CA est appliquée à la grille de contrôle du pont, qui traite les signaux électriques. Le relais, connecté en série avec le circuit de pont, s'active lorsque l'amplitude d'une grandeur d'entrée dépasse celle de l'autre. Ce mécanisme permet au relais de réagir rapidement aux variations d'amplitude électrique, en faisant un composant efficace pour la détection des défauts et la protection des circuits.
Fonctionnement du relais électronique à comparateur de phase
Dans un relais électronique à comparateur de phase, les deux grandeurs en courant alternatif (CA) sont traitées de manière distincte. Une grandeur CA est alimentée dans la grille de contrôle de la tube électronique, tandis que l'autre est directement connectée à l'écran de la tube. Cette configuration unique forme la base de l'analyse de signaux basée sur la phase au sein du relais.
Le mécanisme d'activation du relais repose sur la relation de phase entre ces deux grandeurs CA. Plus précisément, le relais initie son fonctionnement exactement lorsque les deux grandeurs CA sont en phase. Lorsque cela se produit, cela indique une condition électrique particulière, que le relais est conçu pour détecter et y répondre. Cette opération sensible à la phase rend le relais électronique à comparateur de phase très efficace pour les applications où l'identification précise des conditions en phase est cruciale, comme dans certaines scénarios de protection et de surveillance des systèmes électriques.
Avantages et inconvénients des relais électroniques
Avantages des relais électroniques
Les relais électroniques offrent plusieurs avantages notables qui contribuent à leur utilité dans diverses applications électriques :
Besoins de maintenance réduits : Contrairement aux relais mécaniques traditionnels, les relais électroniques n'ont pas de pièces mobiles. Cette absence de composants physiques sujets à l'usure réduit considérablement la nécessité d'une maintenance fréquente. Par conséquent, les relais électroniques peuvent fonctionner pendant de longues périodes avec un entretien minimal, réduisant les coûts de maintenance et améliorant la fiabilité du système.
Temps de réponse rapides : Les relais électroniques sont conçus pour répondre aux stimuli électriques avec une vitesse exceptionnelle. Leurs mécanismes de commutation basés sur l'électronique leur permettent de détecter les changements dans les signaux électriques et d'activer ou de désactiver les contacts de circuit en une fraction de seconde. Ce temps de réponse rapide est crucial dans les applications où une action rapide est nécessaire pour protéger les équipements électriques ou maintenir la stabilité du système.
Charge réduite sur les transformateurs de mesure : En raison de leur conception, les relais électroniques consomment moins de courant par rapport à certains autres types de relais. Cette faible consommation de courant entraîne une charge réduite sur les transformateurs de mesure, permettant à ces transformateurs de fonctionner plus efficacement et potentiellement d'augmenter leur durée de vie. Cet avantage est particulièrement précieux dans les systèmes de puissance où l'optimisation de la performance des transformateurs de mesure est essentielle pour des mesures précises et une protection fiable.
Inconvénients des relais électroniques
Malgré leurs avantages, les relais électroniques ont également certaines limites qui restreignent leur utilisation généralisée :
Besoin d'alimentation haute tension : Les relais électroniques nécessitent généralement une alimentation haute tension pour fonctionner. Ce besoin d'une alimentation haute tension peut poser des défis en termes d'intégration au système de puissance et de sécurité. Des infrastructures électriques spécialisées et des mesures de sécurité peuvent être nécessaires pour fournir l'alimentation haute tension requise, augmentant la complexité et le coût de l'implémentation des relais électroniques dans certaines applications.
Consommation élevée de puissance : Comparativement à certaines technologies de relais alternatives, les relais électroniques consomment souvent une quantité relativement importante d'énergie électrique. Cette consommation élevée peut être un inconvénient significatif, surtout dans les applications soucieuses de l'énergie ou les systèmes où la minimisation de la consommation d'énergie est une priorité. La consommation accrue d'énergie non seulement augmente les coûts d'exploitation mais peut également contribuer à la production de chaleur, affectant potentiellement les performances et la durée de vie des relais.
Durée de vie limitée : Bien que les relais électroniques soient exempts d'usure mécanique, ils sont toujours sujets à la dégradation des composants au fil du temps en raison de facteurs tels que le stress électrique, les fluctuations de température et le vieillissement des composants électroniques. Par conséquent, les relais électroniques ont généralement une durée de vie plus courte par rapport à certaines technologies de relais plus robustes. Cette durée de vie limitée peut conduire à des remplacements plus fréquents, augmentant les coûts de maintenance et potentiellement causant des perturbations du système.
Limitations pratiques dans les systèmes de puissance : En raison des facteurs combinés de besoins en alimentation haute tension, de consommation élevée de puissance et de durée de vie limitée, les relais électroniques n'ont pas trouvé une utilisation généralisée dans les systèmes de puissance. Ces limitations les rendent souvent moins attractifs par rapport à d'autres types de relais qui offrent de meilleures performances, fiabilité et rentabilité dans l'environnement exigeant de la protection et du contrôle des systèmes de puissance.
