Avantages du relais de verrouillage à faible consommation : alimentation en veille nulle, bobines plus froides, meilleure sélection

Un relais monostable de 12 V avec une bobine de 400 mW qui reste alimenté 24 heures sur 24 brûle environ 9,6 Wh par jour en maintenant un contact fermé. Quarante canaux dans un panneau d'éclairage, ou les contacts de maintien à l'intérieur d'un compteur intelligent qui doivent rester fermés pendant des années, en font l'une des plus grandes charges continues du tableau. Les relais de verrouillage de faible puissance le suppriment : une courte impulsion change l'état et un aimant permanent le maintient là sans courant de maintien.

La conclusion d’emblée. Si un contact doit rester dans la même position pendant des heures, des jours ou des années, un relais bistable supprime la puissance de la bobine en régime permanent, la chaleur de la bobine et la marge d'alimentation qui les accompagnent. Ce que cela ne supprime pas, ce sont les efforts d'ingénierie, car vous échangez un courant de bobine constant contre un pilote d'impulsions, une convention d'État documentée et une décision de sécurité.

Ce que signifie réellement une faible puissance dans un relais à verrouillage

Les deux familles de relais déplacent les contacts avec le champ magnétique d'une bobine. La différence, c'est ce qui se passe après. Un relais monostable est maintenu dans sa position libérée par un ressort, la bobine doit donc rester alimentée aussi longtemps que le contact doit rester fermé. Un relais de verrouillage bistable utilise un aimant permanent pour maintenir l'armature dans la position stable dans laquelle elle a été entraînée pour la dernière fois, de sorte que la bobine n'a qu'à la déplacer - généralement avec une impulsion de 5 à 20 ms à la tension nominale de la bobine.

La méthode d'entraînement dépend de la configuration de la bobine. Un relais de verrouillage à bobine unique se règle et se réinitialise en inversant la polarité, ce qui nécessite un demi-pont ou un pont en H, deux sorties qui ne doivent jamais se chevaucher et une bobine qui flotte au-dessus du sol. Une version à double bobine consacre un enroulement au réglage et un autre à la réinitialisation, donc deux commutateurs côté bas suffisent, au prix d'une fenêtre de bobine plus grande et d'un coût unitaire légèrement plus élevé.

C’est dans l’arithmétique que les choses deviennent claires. Une bobine de 400 mW allumée en continu consomme environ 34,5 kJ (9,6 Wh) par jour ; le même relais sous forme de verrouillage, commuté cent fois par jour à 8 mJ par impulsion, consomme environ 0,8 J. Pour une vue de cette comparaison au niveau du circuit, cette explication de comment les circuits de relais à verrouillage coupent l'alimentation en veille par rapport aux relais conventionnels couvre la synchronisation des impulsions et l'étape du pilote.

Des avantages qui apparaissent dans les conceptions réelles

Les fiches techniques répertorient la même poignée d’avantages. En pratique, chacun résout un problème spécifique et il est utile de savoir pour quel problème vous achetez une solution.

Alimentation en veille et autonomie de la batterie

La consommation en régime permanent d'une bobine de verrouillage est essentiellement due à la fuite de son étage d'attaque, souvent de l'ordre du microampère, de sorte que la consommation passe d'une consommation continue à une consommation par opération. Dans un appareil alimenté par batterie qui commute une vanne plusieurs fois par jour, c'est la différence entre une pile bouton qui dure des semaines et des années. Sur les équipements alimentés par le secteur, le même changement apparaît dans les chiffres de veille et dans les documents de conformité qui les sous-tendent.

Moins de chaleur de serpentin, plus de marge thermique

Une bobine sous tension est une petite résistance qui n’a nulle part où envoyer sa chaleur. Une bobine de 0,4 W à l'intérieur d'un relais scellé élève la température interne de plusieurs degrés au-dessus de la température ambiante et cette chaleur atteint le ressort de contact, le corps en plastique et les composants voisins. Sa suppression élargit les marges de déclassement, ralentit le vieillissement de l'isolation et peut faire la différence entre une pièce standard et une version à 105 °C dans une enceinte chaude.

Force de contact qui ne suit pas la bobine

Étant donné que l'aimant plutôt que le flux de la bobine maintient l'induit, la pression de contact reste constante, quelle que soit la action du rail d'alimentation. De courtes baisses de tension ne peuvent pas faire vibrer les contacts et le relais est moins sensible aux vibrations qu'un type monostable maintenu uniquement par le courant de la bobine. Dans le domaine du comptage et du contrôle industriel, cela signifie moins d’interruptions inexpliquées.

Un approvisionnement plus petit, un dimensionnement plus simple

Quarante bobines à 0,4 W ajoutent 16 W à un rail DC avant que quoi que ce soit d'autre ne soit compté. Supprimez cette charge et le transformateur, la capacité globale et le dissipateur thermique rétrécissent tous, ou la même alimentation peut alimenter plus de canaux. L'économie est souvent supérieure à la différence de prix entre les deux types de relais.

Lorsque l'étage de commande existe déjà et que la priorité est la capacité de contact plus la certification, un relais de verrouillage de 16 A ou 20 A portant l'approbation UL et CQC couvre les charges d'appareils et d'éclairage sans matériel de bobine supplémentaire.

Relais de verrouillage FH42L 16A/20A avec UL et CQC Un relais à verrouillage compact évalué à 16 A/20 A avec approbation UL/CQC, options à simple ou double bobine et faible puissance de bobine de 250 mW pour les conceptions d'appareils, d'éclairage et de compteurs. Voir le produit →

Où les relais de verrouillage de faible puissance gagnent leur place

Les relais bistables ne constituent pas une mise à niveau universelle. Ils s'avèrent utiles lorsqu'un contact conserve son état pendant une longue période, lorsque le boîtier est scellé ou chaud, ou lorsque chaque milliwatt de veille doit être justifié.

Comptage intelligent et contrôle de charge

Un contact de déconnexion dans toute la maison à l'intérieur d'un compteur peut rester fermé pendant des années et s'attendre à ce qu'il s'ouvre à la première commande à la fin de cette période. La chaleur des bobines n'est pas seulement un gaspillage d'énergie : elle réchauffe le trajet actuel et déplace la ligne de base thermique de la chaîne de mesure, tout en consommant un budget de veille qui ne cesse de se resserrer. Les relais bistables de 80 A à 125 A sont courants pour cette fonction, normalement à côté d'un shunt ou d'un transformateur de courant côté mesure. L'application note sur compteur d'électricité intelligent montrez comment ces pièces s’emboîtent.

Un relais de verrouillage spécifié à la fois pour les fonctions de compteur intelligent et de contrôle d'éclairage permet à un numéro de pièce de servir l'interrupteur de charge interne du compteur et le circuit d'éclairage externe qu'il contrôle.

Relais de verrouillage W30L 40A/50A pour éclairage et compteurs intelligents Relais de verrouillage 40 A/50 A conforme aux normes UL, TUV et CQC avec interrupteur manuel, contacts 1A/1B/1C et indice de surtension de 12 KV pour l'éclairage et la commutation de charge de compteur intelligent. Voir le produit →

Éclairage et contrôle du bâtiment

Un panneau doté de quarante canaux monostables dissipe de l'énergie chaque jour, que quelqu'un allume ou non une lumière. Les canaux à verrouillage conservent leur dernier état de scène sans courant de bobine, et conservent cet état grâce à une réinitialisation du contrôleur ou une mise à jour du micrologiciel.

Équipements de recharge, solaires et de stockage

Dans les points de recharge et les onduleurs, les relais à verrouillage conviennent aux chemins CA qui doivent rester connectés pendant de longues périodes et évitent les coupures et les refermetures qu'une baisse du réseau provoquerait autrement. Les valeurs nominales des contacts de cette famille vont d'environ 25 A à 270 A, couvrant la plupart des chemins monophasés et triphasés plus petits.

Appareils alimentés par batterie et à distance

Les vannes d'arrêt à distance, les vannes de verrouillage et les déconnexions contrôlées par télémétrie n'ajoutent rien au budget actuel moyen entre les opérations, ce qui maintient le sommeil là où le concepteur l'a prévu.

Les versions à simple et double bobine changent le circuit, pas l'avantage

Les deux configurations offrent une puissance de maintien nulle ; ils diffèrent par ce que le conducteur doit faire. Avec une seule bobine, le réglage et la réinitialisation sont des polarités opposées, le driver a donc besoin d'un demi-pont ou d'un pont en H et les deux sorties ne doivent jamais être actives ensemble. Avec deux bobines, chaque enroulement dispose de son propre interrupteur côté bas, le câblage est plus simple et la polarité ne peut pas être inversée, au prix d'une fenêtre de bobine plus grande.

Deux détails interpellent. Un canal de commande hors tension qui perd du courant peut alimenter partiellement une bobine, la fuite doit donc être vérifiée par rapport au seuil de non-fonctionnement du relais. Et la largeur d'impulsion est spécifiée à la tension nominale de la bobine, de sorte qu'une conception qui entraîne la bobine à partir d'un condensateur ou d'un rail qui s'affaisse sous charge peut fournir moins d'énergie que prévu, en particulier à basse température, où la résistance de la bobine est à son plus bas.

Là où l'espace sur la carte compte plus que la simplicité du pilote, un relais à verrouillage proposé en versions à simple bobine et à double bobine conserve une empreinte et un effort de qualification pendant que le pilote décide de la disposition.

Relais de verrouillage FH31L 80A pour compteur intelligent Relais de verrouillage 80 A conforme à la norme IEC62052-31 UC2 avec options de bobine simple ou double et empreinte orientée compteur, adapté à la commutation de compteurs intelligents où la rétention d'état est utile. Voir le produit →

Compromis et liste de contrôle de sélection

Le principal compromis est comportemental plutôt qu’électrique : un relais à verrouillage se souvient. C'est un avantage en matière de mesure et d'éclairage, et un risque dans les circuits censés se mettre hors tension lorsque l'alimentation de commande disparaît. Si une fonction de sécurité dépend de la chute du relais, maintenez un dispositif monostable sur ce chemin ou ajoutez un contact auxiliaire pour que le contrôleur puisse lire la position réelle après un redémarrage.

Trois autres limites appartiennent à la revue de conception. La bobine ne peut pas servir d'indicateur d'état, car le courant circule uniquement pendant l'impulsion. Le soudage par contact ne peut pas être déduit de la bobine. Et la bobine est de courte durée, donc le matériel et le micrologiciel doivent tous deux garantir qu'une impulsion se termine même si le contrôleur se bloque au milieu de la séquence.

Lorsque vous comparez des pièces candidates, ce sont les paramètres qui décident si la conception survit au terrain :

• Indice de contact contre l'appel réel, et non contre le courant constant, car les lampes et les charges capacitives consomment plusieurs fois leur courant nominal pendant quelques millisecondes.
• Les tensions de bobine doivent fonctionner et être libérées aux températures ambiantes spécifiées les plus froides et les plus chaudes, et pas seulement à 25 °C.
• Largeur d'impulsion, intervalle minimum entre les opérations et cycle de service autorisé.
• Configuration de la bobine, plus le courant de fuite de l'étage driver qui l'alimente.
• Matériau et structure du contact, car l'AgSnO2 et les ponts à double contact tolèrent mieux les appels qu'un seul contact fin.
• Certifications et variantes de température pour le marché cible : UL TUV CQC RoHS

Les avantages des relais à verrouillage de faible puissance se résument à un changement dans la conception : la bobine cesse d'être une charge continue et devient un événement bref. Tout le reste en découle : une consommation en veille réduite, moins de chaleur à l'intérieur du boîtier, une alimentation plus petite et un contact qui maintient sa position en cas de pannes et de baisses de tension. Le prix est un pilote d'impulsion, une convention d'État documentée et une réponse claire à ce que le relais doit faire lorsque l'alimentation de commande disparaît. Réglez d'abord ces trois points, et la comparaison des pièces devient principalement une question de valeur de contact, de configuration de bobine et de certification.