[Fiche pratique] Les relais principe, fonctionnement et test

Introduction
Pour pouvoir effectuer des tests de fonctionnement des appareils embarqués, il est important de comprendre le fonctionnement de certains composants.
L'un des composants les plus importants en électricité automobile est le relais.

1 Principe du relais
:idea: Le relais n'est rien d'autre qu'un interrupteur.

Ce qui le différentie d'un interrupteur classique, c'est qu'il est commandé.
Au lieu de s'enclencher par la pression du doigt, il va fermer le circuit sur ordre d'un autre appareil (module, sonde...) ou interrupteur!
Ces appareils étant eux mêmes des.... interrupteurs!


2 Composition du relais
Représentation schématique d'un relais de base.
Les autres n'étant que des variantes.

2.1 Schéma vue d'ensemble:




Le relais est en fait composé de deux parties bien distinctes.

Ces deux parties sont normalement alimentées par deux circuits électriques indépendants!
Ceci implique que même lorsque l'un des fusibles a "sauté", le relais est encore en partie sous tension!

2.2 La partie puissance:
C'est elle qui fait office d'interrupteur.
ET
C'est elle qui va alimenter l'appareil qui sera branché en sortie. (moteur de ventilation, lumières, pompe à essence....)
Elle fournit la puissance électrique, d'où son nom!
NB:
C'est un bras en acier sur lequel est placé un contacteur en acier spécial.
NB:
Il est très semblable aux rupteurs qui équipaient les voitures et qui commandaient les étincelles de bougies avant la venue des allumages électroniques.
Lorsque les contacts se touchent, le circuit est dit fermé, Le contact est établi entre l'entrée et la sortie puissance, et le courant peut alors circuler d'une borne à l'autre

2.3 La partie commande:
Elle est "le doigt" qui va presser sur l'interrupteur!
Elle se compose d'une petite bobine, et d'un axe qui se trouve en son centre.

Lorsque la bobine est parcourue par un courant, l'axe qui se trouve en son centre devient un aimant.
Cet aimant va pousser ou tirer sur le bras du contacteur.
Ceci aura pour effet de fermer le circuit (relais classique).
Mais... Quel est l'intérêt de commander un interrupteur par un autre interrupteur?


3 Intérêts du relais
Ils sont essentiellement au nombre de trois.

3.1 fonctionnalité
Ils peuvent être commandés électriquement, et ne nécessitent pas forcément d'intervention extérieure mécanique.

3.2 Fiabilité
Ils permettent la rupture ou la fermeture d'un circuit électrique dans lequel passe beaucoup de courant, en minimisant les risques de mauvais contact et/ou de contact permanent.

La quantité de courant qui passe lors de la mise en route de certains appareils est très importante.
Si les contacts sont:
trop petits,
et/ou
fabriques avec des métaux ayant une mauvaise conductivité
et/ou
ayant une surface de contact mal ajustée
comme c'est le cas des interrupteurs classiques, un arc électrique se formerait entre les contacts et les souderait définitivement.

Pour résister à de telles contraintes les interrupteurs devraient forcément être de grosse taille et lourds!

Il arrive aussi que les contacts des relais se soudent. On dit alors, que le relais est resté "collé"!
Mais ce genre d'incident est relativement rare comparé au nombre de d'interruptions qu'un relais fait dans le cadre d'une utilisation normale.

3.3 Sécurité
Ils permettent de limiter les risques d'incendies en cas de dysfonctionnement, en limitant au minimum la longueur des câblages à fort ampérage.


4 Les "trucs" à savoir:

Lorsque l'on se retrouve devant un montage, il peut être difficile pour un novice de savoir comment il fonctionne.
Il y a alors quelques "ficelles" qui aident grandement!
Ces repères sont:

4.1 La couleur des fils:
Par convention BMW utilise:

Fils uniquement Bruns sont des masses
Fils majoritairement Bruns vont vers des commandes par rupture de masse

Fils majoritairement Noirs alimentent des capteurs, sondes et autres

Les fils rouges uniquement sont du 12 V direct batterie (non protégés!!!)
Les fils verts uniquement sont du 12 V Après contact (parfois non protégés!!!)
Les fils rouges majoritairement avec une autre couleur sont du 12 V après fusible, donc protégés.
Les fils violets majoritairement avec une autre couleur sont du 12 V position Radio, après fusible, donc protégés.

4.2 La section des fils:
Valable pour toutes les marques
Lorsque l'on voit un "paquet de fils aller vers de relais ou des modules, la section des fils peut aussi aider!
Les fils à faible section de moins de 1 mm² sont dans la très grande majorité des cas des fils du circuit de commande.
Les fils à forte section de plus de 1.5 mm² à 4 mm² sont des fils du circuit de puissance.


4.3 Bornes de relais et Conventions:
Pour faciliter le travail des électriciens (une fois n'est pas coutume!), certaines conventions ont été adoptées en ce qui concerne les bornes des relais.
Ces bornes sont numérotées et ces nombres sont gravés ou moulés à l'arrière du relais.
Pour les relais "standards", les bornes suivantes correspondent toujours à:

Borne 30 Alimentation en circuit puissance
Borne 87 Sortie relais vers consommateur "final" COUPEE au repos
Borne 87a Sortie relais vers consommateur "final" ALIMENTEE au repos
Borne 86 Alimentation en circuit Commande
Borne 85 sortie - commande

Schéma d'un relais 5 bornes


Mais.... car il faut toujours un "mais"!
Très souvent les numéros sont des numéros propres aux fabricants.
Dans ce cas, les nombres figurant dans la liste ci dessus ne sont pas utilisés, pour éviter les erreurs!

5 Tester les relais à 5 bornes "classiques":

outillage nécessaire

Multimètre

Procéder de la manière suivante :

5.1 Test 1
Avec un multimètre, en position Ohmmètre, Relais démonté :

Bornes (entre) Mesure effectuée valeur normale
Borne 85 et Borne 86 Résistance de la bobine entre 50 et 220 Ohms (faire la mesure dans les deux sens, car suivant les modèles de relais, il peut y avoir une diode entre ces deux bornes!)
Borne 30 et Borne 87a
(relais à 5 bornes uniquement!) résistance du circuit puissance (du relais) fermé au repos 0 Ohms en théorie (inférieur à 1 ohm en pratique)
Borne 30 et Borne 87 résistance du circuit puissance (du relais) ouvert au repos Infinie
(si cette résistance est faible, le relais est collé!)

5.2 Test 2
Raccorder (mettre de préférence un fusible dans le circuit):
la borne 86 au 12V batterie
la borne 85 au - batterie

Normalement on doit entendre un "clac"

Puis avec un multimètre, en position Ohmmètre, Relais démonté (en laissant la batterie branchée!):

Bornes (entre) Mesure effectuée valeur normale
Borne 30 et Borne 87a
(relais à 5 bornes uniquement!) résistance du circuit puissance (du relais) ouvert au travail Résistance Infinie
(supérieure à 1 méga Ohm)
Borne 30 et Borne 87 résistance du circuit puissance (du relais) fermé au travail 0 Ohms en théorie
(inférieur à 1 ohm en pratique)

Ces ficelles permettent d'éviter de faire de très grosses bêtises lorsque l'on effectue des tests électriques ou des montages d'options!




DarkGyver

Que dire de plus .....

Merci beaucoup dark

Bravo!
Très bien expliqué.