Relais à semi-conducteurs sont des composants essentiels des systèmes de régulation de température (tels que les systèmes CVC, les chauffe-eau électriques, les saunas, les presses à injection, etc.) utilisés pour activer et désactiver rapidement et avec précision les éléments chauffants, permettant ainsi un contrôle précis de la température.
Tous les relais statiques utilisent principalement deux méthodes de commande : la commande au passage par zéro et la commande à activation aléatoire.
Que sont les relais statiques à passage par zéro et les relais statiques à déclenchement aléatoire ? Quels sont leurs avantages, leurs inconvénients et leurs principales différences ? Comment choisir le meilleur produit ?
Pour répondre à ces questions, nous vous proposons une explication détaillée dans cet article.
Qu'est-ce qu'un relais statique à passage par zéro ?
Un SSR à passage par zéro ne s'active pas immédiatement après la réception d'un signal de commande ; il attend que le courant alternatif passe par zéro avant de connecter la charge. Ces SSR intègrent un circuit de détection de tension au passage par zéro (indiqué en rouge sur le schéma ci-dessous).
Le fonctionnement du relais statique à passage par zéro est le suivant : lorsqu'un signal d'entrée de commande est reçu, la sortie du relais statique ne s'active pas immédiatement, mais attend que la tension sinusoïdale alternative atteigne le point de passage par zéro avant d'activer le circuit de sortie. Lorsque le signal d'entrée est supprimé, le relais statique se désactive automatiquement au point de passage par zéro suivant.
Avantages des relais statiques à passage par zéro
- Réduction du bruit électrique: Les relais statiques (SSR) à commutation au passage par zéro s'activent à une tension proche de zéro, ce qui permet de réduire les variations brusques de la tension de charge. Cela contribue à minimiser les interférences électromagnétiques (EMI).
- Courant d'appel réduit pour de nombreuses charges résistives: Le raccordement d'une charge résistive à proximité du point de passage à zéro de la tension permet de réduire le courant d'appel initial par rapport à une mise sous tension au point haut de l'onde alternative. Cela permet d'éviter l'impact des pics de tension et de courant sur la durée de vie de l'élément chauffant.
Inconvénients des SSR à passage par zéro
Le principal inconvénient est que les relais statiques (SSR) ne peuvent pas s'activer à n'importe quel instant d'une forme d'onde alternative.
Après avoir reçu un signal de commande, il peut être nécessaire d'attendre le prochain passage à zéro approprié.
Pour les applications de chauffage classiques, ce délai est généralement négligeable. Cependant, pour certaines charges qui nécessitent une mise sous tension immédiate, ce délai peut constituer un inconvénient majeur.
Qu'est-ce qu'un relais statique à activation aléatoire ?
Contrairement aux relais statiques à passage par zéro, les relais statiques à activation aléatoire (également appelés relais statiques à activation instantanée) ne nécessitent pas que la tension alternative atteigne un point de passage par zéro pour s'activer.
Lorsqu'une tension de commande est appliquée à la borne de commande, la borne de charge devient immédiatement conductrice. En d'autres termes, après l'application d'un signal de commande, la borne de charge peut devenir conductrice à pratiquement n'importe quel instant de la forme d'onde alternative.
Par exemple, si un signal de commande est appliqué alors que la tension alternative est proche de sa tension de crête, le relais statique à activation aléatoire s'activera à ce moment-là sans attendre le prochain passage à zéro.
Avantages des relais statiques (SSR) à activation aléatoire
- Réponse plus rapide: Les relais statiques à activation aléatoire n'ont pas besoin d'attendre le prochain passage à zéro ; ils peuvent commencer à conduire dès que le signal de commande est appliqué.
Inconvénients des relais statiques à activation aléatoire
- Bruit électrique et interférences électromagnétiques: Une commutation à n'importe quel point de la forme d'onde du courant alternatif peut générer davantage de bruit électrique et d'interférences électromagnétiques.
- Courant d'appel élevé: Cela génère également un courant transitoire élevé, susceptible d'affecter la durée de vie de certaines charges sensibles aux pics de courant, telles que les lampes à incandescence ou halogènes, les capteurs de précision et les instruments.
SSR à passage par zéro vs SSR à mise en marche aléatoire : tableau comparatif complet
Les relais statiques (SSR) à déclenchement au passage par zéro et les relais statiques (SSR) à déclenchement aléatoire présentent de nombreuses différences, notamment en ce qui concerne leur point de déclenchement, leur délai de déclenchement, leur circuit de détection du passage par zéro, le bruit électrique et les interférences électromagnétiques, etc.
Le tableau ci-dessous présente ces différences à titre de référence.
| Fonctionnalité | SSR à passage par zéro | Mise en marche aléatoire du relais statique (SSR) |
|---|---|---|
Seuil d'activation |
À proximité du passage à zéro de la tension alternative |
Tout point de la courbe de courant alternatif |
Temporisation à l'enclenchement |
Il faut attendre le prochain passage à zéro |
Pratiquement aucun temps de commutation |
Circuit de détection de passage à zéro |
Oui |
Non |
Bruit électrique |
Faible |
Haut |
EMI |
Faible |
Haut |
Courant d'appel |
Faible |
Élevée, mais cela dépend du point de commutation et de la charge |
Régulation de la température |
Excellent |
Excellent |
Éléments chauffants résistifs |
Adapté |
Adapté |
Charges sensibles aux pics de courant |
Adapté |
Ne convient pas |
Applications typiques |
Chauffages, fours, systèmes de chauffage, ventilation et climatisation, chauffe-eau |
Chauffages, fours, systèmes de chauffage, ventilation et climatisation, chauffe-eau, éclairage |
Comment choisir entre un SSR à passage par zéro et un SSR à déclenchement aléatoire ?
Les relais statiques à déclenchement au passage par zéro et à déclenchement aléatoire peuvent tous deux être utilisés pour contrôler avec précision des éléments chauffants et d'autres charges.
Si votre circuit nécessite une réduction du bruit électrique et des interférences électromagnétiques (EMI) vers les autres composants, utilisez un relais statique à passage par zéro.
Si vous avez besoin d'un contrôle rapide des appareils de chauffage ou d'autres charges, nous vous recommandons vivement d'utiliser un relais statique à activation aléatoire.
Sur le marché, la plupart des relais statiques sont conçus pour fonctionner en mode de commande « passage par zéro », sauf si des exigences particulières sont formulées concernant le Fabricants et fournisseurs de relais statiques.
Conclusion
En résumé, que vous choisissiez d'utiliser un relais statique à passage par zéro ou un relais statique à déclenchement aléatoire pour commander le chauffage, ces deux types de relais permettent de réguler avec précision la température du chauffage.
La principale différence réside dans le fait qu'ils génèrent ou non du bruit électrique et un courant de surtension au niveau de la charge.
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