L’utilisation des

relais et contacteurs

Patrick Prin

Version de Décembre 2016

Introduction et avant-propos

Ce document a uniquement pour but de donner un aperçu du

type de solution à mettre en œuvre pour utiliser des relais et

contacteurs électriques à bon escient, et leurs rôles dans une

installation électrique.

Il fait la synthèse d’une expérience pratique et de lecture

d’ouvrages spécialisés en électricité et installations électriques.

Il n’est pas exhaustif et ne prétend pas répondre à toutes les

questions relatives à l’utilisation des relais ou contacteurs sur une

installation électrique, mais doit être considéré comme une aide

documentaire.

Qu’est-ce qu’un relais

Un relais est généralement utilisé pour commander l’ouverture ou la fermeture d’un circuit à partir d’un autre circuit simple avec phase et neutre.

On parle de relais électromécanique quand celui-ci comporte deux parties: une partie électrique avec des connexions phase(s) et neutre, et une partie mécanique avec un électroaimant déplaçant et rapprochant ou séparant des contacts, les ouvrant ou les fermant.

Définition Wiki: Un relais électromécanique est un organe électrique permettant de dissocier la partie puissance de la partie commande : il permet l'ouverture/fermeture d'un circuit électrique par un second circuit complètement isolé (isolation galvanique) et pouvant avoir des propriétés différentes.

On parle de relais statique lorsque l’ensemble des composants sont électroniques donc sans partie mécanique. Il est plus fragile mais sa durée de vie en principe plus longue puisque pas d’usure mécanique des bobines ou des contacts.

Définition Wiki: Un contacteur statique ou relais statique est un dispositif permettant de commuter un courant électrique sans recours à des éléments mécaniques ou électromécaniques.

Le circuit de commande (bobine) peut être en 220V ou en basse tension, en général 24V, avec une durée de vie en principe plus longue et une consommation moindre, mais une puissance supportée plus faible.

Qu’est-ce qu’un contacteur

Il n’y a pas de différence majeure de fonction entre un relais et un contacteur, si ce n’est que le second va permettre de supporter un courant plus important par un plus grand dimensionnement résistance et une meilleure isolation des contacts (résistance aux arcs électriques), ce qui fait qu’on parle souvent de contacteur de puissance.

Définition Wiki: Un contacteur est un appareil électrotechnique destiné à établir ou interrompre le passage du courant, à partir d'une commande électrique ou pneumatique

Autre différence, le contacteur est parfois équipé d’un bouton poussoir ou d’une tirette permettant de fermer ou d’ouvrir les contacts selon le cas, en by-passant le circuit de commande, ce mécanisme n’existe pas sur les relais.

On trouve des contacteurs unipolaires, bipolaires (phase et neutre), tripolaires (trois phases sans neutre), et tétrapolaires (trois phases plus neutre).

Comme pour le relais, il existe des contacteurs électromécaniques et des contacteurs statiques, sans composant mécanique mais plus sensibles aux surtensions.

Les contacteurs ou relais peuvent être simples ou doubles, avec un contact normalement ouvert et un autre normalement fermé, qui s’inversent lorsque la commande est alimentée.

Le contacteur peux également être pourvu de contacts auxiliaires qui peuvent être utilisés pour couper des circuits de plus faible intensité, pour informer sur l’état du contacteur (ouvert ou fermé), ou alimenter un voyant.

Fonctionnement d’un relais ou

contacteur électromécanique

Dans cet exemple, il s’agit d’un relais ou contacteur Normalement Fermé (Normally Closed) ou contacteur à Ouverture. Lorsque la bobine est alimentée par la commande, le circuit de phase est interrompu, lorsqu’elle n’est plus alimentée, le circuit de phase est rétabli

Il s’agit ici d’un contacteur unipolaire, c’est-à-dire que seule la phase va être coupée.

Bobine

alimentée

Contact

palette

Contact

circuit

ouvert

Alimentation

interrompue

Bobine

non

alimentée

Palette

relâchée

Contact

circuit

fermé

Alimentation

rétablie

Rôle d’un relais ou d’un

contacteur Les contacteurs ou relais ont un rôle commun, celui de permettre de couper ou

de rétablir un circuit à partir d’une commande automatique.

La commande automatique se fait par l’intermédiaire d’un électro-aimant activé par un courant alternatif 220V ou un courant continu de faible voltage (12, 24V ou 48V).

Une commande manuelle additionnelle sur certains contacteurs permet de couper ou de rétablir le circuit en by-passant la commande automatique.

Lorsque le circuit de commande va être alimenté par phase + neutre, le contacteur va s’ouvrir et stopper le passage du courant ou se fermer et le rétablir.

Un exemple classique pour l’utilisation d’un contacteur est l’alimentation d’un chauffe-eau uniquement en heures creuses:

a1

a2

N Ph1 3

2 4

ContacteurHC à fermeture

En Heures Creusesle circuit de commandedu contacteur va êtrealimenté et va fermer lecircuit; la résistance duchauffe-eau sera alimentée.Une commande manuellepermet de forcer la fermeturedu contacteur en HeuresPleines

Ph

N

La commande des circuits

de puissance

• Lorsque la bobine du contacteur ou du relais n’est pas alimenté, on ditqu’il est au repos

• Un contacteur à fermeture (F) ou contacteur Normalement Ouvert (Normally Open ou NO) ne laisse pas passer le courant lorsqu’il est au repos. Lorsque la bobine seraalimentée, le contact va se fermer et donc va laisser le courant passer.

• Un contacteur à ouverture (O) ou contacteur Normalement Fermé (en anglaisNormally Closed ou NC) laisse passer le courant lorsqu’il est au repos. Lorsque la bobine sera alimentée, le contact va s’ouvrir et donc ne laisserale courant passer.

• Les contacteurs peuvent comporter une commande manuelle qui est leplus souvent une tirette pouvant être actionnée vers le haut ou vers lebas en position I, ce qui simule l’alimentation de la bobine du contacteur, ouen position 0, ce qui stoppe l’alimentation de la bobine du contacteur.La position médiane est la position automatique, qui laisse le contacteur s’ouvrir ou se fermer selon que la bobine sera ou non alimentée.

Les possibilités de coupure

ou fermeture

• On parle de contacteur unipolaire, lorsqu’un seul circuit est commandé, en général une Phase, le Neutre étant alimenté en direct. Est utilisé pour des circuits d’éclairage principalement.

• On parle de contacteur bipolaire, lorsque deux circuits sont commandés, en général Neutre et Phase (2 NO ou 2 NC). Est utilisé pour commander des prises de courant ou un chauffe-eau par exemple, lorsqu’il est nécessaire de couper Phase et Neutre.

• On parle de contacteur tripolaire, lorsque trois circuits de Phase sont commandés dans des installations triphasées.

• On parle de contacteur tétrapolaire, lorsque un circuit de Neutre et trois circuits de Phase sont commandés dans des installations triphasées.

• Certains contacteurs combinent 1 NO et 1 NC, ce qui permet d’inverser deux circuits avec la même commande.

Les relais ou contacteurs

courantsContacteur monophasé simple avec soit un circuit normalement ouvert, soit un circuit normalement fermé. 2 circuits: une phase et un neutre.Il est souhaitable de protéger les contacteurs électromécaniquesavec un disjoncteur de faible ampérage.

Contacteur monophasé avec commande manuelle, même caractéristique que le contacteur simple, mais possibilité de fermer ou ouvrir manuellement le circuit (bypass).

Contacteur monophasé avec à la fois un circuit normalement ouvert, et un circuit normalement fermé. 2 circuits: deux phases uniquement. Le même type de contacteur existe avec deux phases et deux neutres.

Contacteur tétrapolaire avec commande manuelle, même caractéristique que le contacteur monophasémais avec 4 circuits: trois phases et un neutre.

Contacteur statique monophasé avec deux circuitsde puissance: 1 phase et 1 neutre. Certains contacteurs statiques sont protégés par des fusibles internes.

Autre types de contacteurs et

relais spécifiques

Il existe des contacteurs de type inverseur, c’est-à-dire qu’ilvont permettre de permuter deux circuits d’alimentation.Sont utilisés par exemple pour passer d’une alimentationpar le réseau EDF vers une alimentation de type génératrice.

Il existe des relais temporisés qui vont se déclencher après un laps de temps prédéfini. Utilisés pour commander un appareil qui ne doit pas démarrer dès que le circuit de commande du relais est alimenté, ou doit fonctionner pendant une durée prédéterminée.

On trouve également des relais thermiques pour protéger les moteurs avec contrôle de surcharge ou température excessive pouvant les endommager.

Un autre type de relais est le bistable, c’est-à-dire qu’on active une première fois la bobine pour ouvrir le circuit de puissance, et une seconde fois la bobine pour le fermer, ou vice-versa. Dans certains relais bistables il y a deux bobines, qu’on active alternativement.

Un autre type de relais permet d’ouvrir ou fermer un circuiten contrôlant une tension, une intensité, une fréquence, oupar le biais de capteurs un niveau d’eau, une température, une vitesse de rotation, etc…

Contacteur à deux contacts

Exemple d’application Dans cet exemple, on utilisera un contacteur à deux contacts

inversés, 1 Normalement Ouvert et 1 Normalement Fermé

Alimentation230V

Un relais à contacts inversés 1F 1O est très utile pourcommuter deux appareils en fonction d’unévènement déclencheur comme un changementtarifaire par exemple.

Dans cet exemple, le contacteur va permettre dedésactiver la Pompe à chaleur en période tarifairerouge (contrat EDF Tempo), et d’activer un mode alternatif de chauffage, à gaz ou au fioul.La fermeture d’un contact sur un relais de gestion des informations tarifaires EDF permet d’ouvrir l’un des deux contacts du contacteurs et de fermer l’autre.

Ici la PAC et la chaudière d’appoint sont équipés d’un contact sec à fermeture, qui permet de lesactiver ou de les mettre en veille.

La PAC étant fortement consommatrice d’électricité,en période rouge, il est préférable de passer à un autre type d’énergie, et si possible de façonautomatique, ce que le contacteur va permettre defaire.

Chaudièregaz

Relais gestion tarifaire

PAC

Contacteur1F 1O

Contacteur inverseur

Exemple d’application Une application type pour un inverseur est de pouvoir changer de

source d’alimentation sur une installation électrique

Dans cet exemple le contacteurva être commandé à partir d’un bouton poussoir qui peut être sans ou avec voyant (besoin d’un Neutre)Selon que la bobine du contacteurinverseur sera alimentée ou pas, ellecommutera la sortie à l’une ou l’autredes alimentations.Le fonctionnement sera similaire à celuid’un inverseur de source.

Il est possible d’automatiser lefonctionnement de ce type d’installationen utilisant un relais de contrôle de tensionpar exemple.

Réseau EDFGénérateurou Onduleur

versInstallation

domestique

Relais temporisé

Exemple d’application Une application type pour un relais temporisé est de mettre en

dépendance un éclairage avec un autre appareil

Alimentation 230V

Réglage du décalageau démarrage

Réglage de latemporisation

Réglage du modede fonctionnement

Dans cet exemple, l’ouverture d’un portail va déclencher l’allumage d’un éclairage extérieur au bout d’un certain laps de tempsPuis l’éclairage va s’éteindre à l’issue d’un second laps de temps.Les relais temporisés peuvent être multifonctionsc’est-à-dire qu’on peut les utiliser de différentesfaçons pour des applications multiples.

Les relais multifonctions peuvent également être utilisés pouractiver un appareil à intervalles réguliers, ou en alternanceavec un autre appareil. Ils peuvent aussi commander des appareils d’aération ou de ventilation, des appareilsde capture d’image ou de vidéo, etc…

Relais de contrôle

Exemple d’application Dans cet exemple, on utilisera un relais de contrôle d’intensité

pour détecter si un appareil est en fonctionnement, et à partir de

là, couper un autre appareil.Alimentation230V Dans cet exemple, un appareil de chauffage

et climatisation est alimenté en permanenceet la phase d’alimentation transite par un relaisde contrôle d’intensité.Lorsque l’intensité absorbée par cet appareil vadépasser un niveau prédéfini, l’alimentation d’unsecond appareil sera stoppé (une pompe danscet exemple).

Un relais de contrôle d’intensité peut être utilisécomme un délesteur. Le principe de fonctionnementest le même, il y a seulement plus d’options de réglage sur un relais de contrôle d’intensité.

Plusieurs réglages sont possibles sur un relais de contrôle d’intensité. On peut contrôler aussi bienla surintensité que la sous-intensité, et par exempledétecter une panne d’un appareil ou un défautd’éclairage.Ces relais incluent également une temporisation audémarrage et à l’arrêt.

Relais de contrôle

Exemple d’application Dans cet exemple, on utilisera un relais de contrôle de niveau pour

alimenter une cuve d’eau à partir d’un forage ou d’un puits

Alimentation230V

Dans cet exemple, un réservoir d’eau va ëtrealimenté à partir d’un puits extérieur.La pompe va fonctionner lorsque le niveau duréservoir va baisser, et va stopper lorsque le niveaumaximal sera atteint à nouveau.

Sur ce type d’installation, il faut penser à protéger lapompe avec un disjoncteur permettant de détectersi elle tourne à vide, ce qui pourrait l’endommager.

Le relais va commander la mise en fonctionnementde la pompe, avec coupure ou alimentation de laphase.La capteur de niveau donner l’information au contacteur s’il est nécessaire de mettre en marche lapompe. Selon le type de capteur, il est possible degérer un niveau minimum, médian, ou maximum.

Capteur de niveau

Relais bistable

Exemple d’application Dans cet exemple, on utilisera un relais bistable pour ouvrir un portillon

à partir d’un poussoir, et le refermer à partir d’un second poussoir

Alimentation230V

L’utilisation d’un relais bistable est identique à celle d’un télérupteur. C’est-à-dire qu’uneImpulsion va permettre de faire basculer lerelais d’une position à une autre, provoquant l’ouverture ou la fermeture d’un contact.

Un avantage certain du relais bistable par rapportà un relais monostable, et qu’il ne nécessite pasd’alimentation permanente de la bobine. Une impulsion suffit à ouvrir ou fermer les circuits, il est donc plus économique qu’un relais classique, même s’il est en général plus cher à l’achat. .On parle également de relais à accrochage

Le contact du relais permettra d’alimenterun circuit de commande d’ouverture duportillon. On pourrait également connecterou déconnecter un circuit d’éclairageavec ce principe.

Certains relais bistables peuvent inclureune temporisation avec molette, ce quipermet de retarder l’action d’ouverture ou de fermeture par exemple.

Portillon

Poussoir 1

Poussoir 2

Informations de contact

Vous pouvez me contacter par email si vous avez des questions sur ce

document ou besoin de conseils sur l’installation d’un relais ou

contacteur

Email:

patrick.prin@gmail.com