Circuits de Commande Industriels : Contacteurs, Relais et Minuteries

Constitution des Circuits de Commande

Un circuit de commande est un ensemble d'appareils électriques et d'éléments de connexion ou d'interruption de l'énergie électrique du réseau vers les récepteurs.

Caractéristiques Principales des Circuits de Commande

• Permettre une commande manuelle ou automatique à distance, via des conducteurs de petite section et des éléments de commande.
• Interrompre les courants élevés lors de la fermeture et de l'ouverture du récepteur.
• Assurer la continuité d'un fonctionnement intermittent.
• Permettre de ralentir ou de lancer une action sur le récepteur.

Un circuit de commande est composé d'un circuit de puissance (CP) et d'un circuit de commande (CM).

• Le circuit de puissance (CP) est responsable de la connexion ou de la déconnexion d'un récepteur, suite à l'action effectuée par le circuit de commande. L'élément fondamental du CP est le contacteur.
• Le circuit de commande (CM) est chargé d'exécuter l'action d'activation/désactivation à distance du CP. Les éléments de base du CM sont les relais de commande, les minuteries et d'autres dispositifs de contrôle.

Les Contacteurs

Un contacteur est un dispositif capable de couper l'alimentation électrique d'un récepteur ou d'une installation. Il peut être contrôlé à distance et possède deux positions stables : fonctionnement ou repos.

Classification des Contacteurs

Les contacteurs sont classifiés en fonction de leur type d'action :

• Électromagnétiques : Ceux dont le fonctionnement est assuré par un électro-aimant ou une bobine.
• Électromécaniques : Ceux qui sont actionnés par des moyens mécaniques.
• Pneumatiques : Ceux qui sont entraînés par la pression d'un gaz.
• Hydrauliques : Ceux qui sont entraînés par la pression d'un liquide.

Composants d'un Contacteur

Les pièces de base d'un contacteur sont :

• Contacts principaux : Pour l'ouverture et la fermeture du circuit de puissance (CP).
• Contacts auxiliaires : Pour l'ouverture et la fermeture du circuit de commande (CM).
• Bobine : Élément qui produit une force d'attraction lorsqu'il est traversé par un courant électrique.
• Armature : Partie mobile du contacteur qui déplace les contacts principaux et auxiliaires sous l'action de la bobine.
• Noyau : Partie fixe qui ferme le flux magnétique produit par la bobine.
• Ressort : Responsable de ramener les contacts à leur position de repos après la cessation de la force d'attraction.

Fonctionnement d'un Contacteur Électromagnétique

En faisant circuler un courant à travers la bobine, il se produit la fermeture d'un circuit magnétique à travers le noyau et l'armature. Le flux magnétique produit une force d'attraction qui change la position des contacts principaux et auxiliaires, les faisant passer de leur état de repos à l'état de fonctionnement. Lorsque le courant cesse de circuler dans la bobine, la force disparaît et le contacteur retourne à son état de repos grâce à l'action du ressort.

Critères de Choix d'un Contacteur Électromagnétique

Le choix d'un contacteur électromagnétique dépend de plusieurs facteurs :

• La tension nominale de fonctionnement.
• La consommation d'énergie du récepteur en ampères.
• La nature et l'utilisation du récepteur (sa catégorie de service).
• Le courant interrompu, qui dépend du type de catégorie de service et est dérivé du courant de fonctionnement en ampères.

Étapes pour le Choix d'un Contacteur

1. Déterminer la puissance consommée par le récepteur.
2. Identifier le type de récepteur pour obtenir la catégorie de service.
3. À partir de la catégorie de service, déterminer le courant interrompu, ce qui donnera le calibre du contacteur.

Définitions Clés

• Calibre : C'est la capacité de puissance que le contacteur peut supporter pendant 8 heures sans surchauffe.
• Courant de coupure : Le courant maximal qu'un contacteur est capable de couper sans être détruit par la surchauffe.

Les Relais de Commande

Les relais de commande sont des dispositifs du circuit de commande (CM) responsables d'opérations telles que la validation de combinaisons de contacts auxiliaires ou le traitement de commandes externes. Ils sont conçus pour contrôler des courants très faibles et sont utilisés pour effectuer des cycles séquentiels ou combinatoires, typiquement dans les systèmes électriques séquentiels. Ils sont également appelés contacteurs auxiliaires ou relais d'automatisation.

Constitution d'un Relais de Commande

Sa constitution est similaire à celle d'un contacteur, à la différence qu'il ne possède pas de contacts de puissance (principaux). Tous ses contacts sont auxiliaires et peuvent être instantanés ou temporisés. Ils sont conçus pour laisser passer de faibles courants.

Fonctionnement d'un Relais de Commande

Le fonctionnement d'un relais de commande est identique à celui des contacteurs. Grâce à des pertes réduites dans le circuit magnétique, on obtient un dispositif plus robuste qu'un contacteur de puissance, capable de supporter un plus grand nombre de manœuvres.

Les Minuteries

Les minuteries sont des éléments du circuit de commande (CM) responsables de retarder ou de maintenir l'ouverture ou la fermeture d'un contact pendant un temps programmé par l'utilisateur, à partir d'un signal de commande.

Types de Minuteries

• Minuterie pneumatique : Se compose d'un relais contacteur et d'un bloc de contacts auxiliaires temporisés, couplé mécaniquement à un temporisateur pneumatique qui agit sur le contact auxiliaire.
• Minuterie électronique : Comprend un circuit électronique qui temporise l'ouverture ou la fermeture d'un contacteur en fonction de la fonction de minuterie choisie. Elle ne nécessite pas de support de contacts auxiliaires.

Fonctions des Minuteries

Il existe trois types de fonctions de minuteries :

• Minuterie au travail (ON-delay) : Retarde la fermeture ou l'ouverture d'un contact à partir du signal d'activation de la minuterie.
• Minuterie au repos (OFF-delay) : Maintient la position d'un contact pendant un temps programmé par l'utilisateur après la désactivation de la minuterie.
• Minuterie au travail/repos (ON/OFF-delay) : Retarde la fermeture ou l'ouverture d'un contact à partir de l'activation de la minuterie et reste dans cette position un certain temps après la désactivation de celle-ci.

Autres Concepts Électriques

Réactance

La réactance permet de monter la tension et de maintenir l'intensité.

Circuits Parallèles

En parallèle, les tensions partielles sont égales et, à leur tour, égales à la tension totale (Vt).

Intensité Totale

L'intensité totale est égale à la somme des intensités partielles.