Comment brancher correctement un relais 24 V : guide complet

Un relais 24 V s'intercale entre une commande basse puissance et un circuit de puissance pour les isoler électriquement tout en transmettant l'ordre de commutation. Le bobinage est alimenté en 24 V continu ou alternatif selon le modèle, tandis que les contacts commutent un circuit indépendant pouvant atteindre plusieurs ampères sous une tension différente. Voici comment brancher ce composant correctement, sans endommager ni la bobine ni la charge.

Comprendre le fonctionnement d'un relais 24 V avant de le brancher

Un relais est un interrupteur électromécanique commandé à distance par un courant faible. La bobine, alimentée ici en 24 V, génère un champ magnétique qui attire un noyau métallique et déplace mécaniquement le contact mobile. Ce mouvement connecte ou déconnecte le circuit de puissance sans aucun lien galvanique entre les deux parties. C'est exactement cet isolement qui justifie l'usage d'un relais : on pilote un moteur 230 V avec une sortie de microcontrôleur 3,3 V, ou on commute une charge 12 V depuis un automate 24 V, sans risque de retour de tension vers la partie commande.

Un relais comporte toujours deux parties distinctes. La partie commande regroupe les bornes de la bobine, identifiées A1 et A2 sur la norme CEI 60617. La partie puissance regroupe les contacts : le contact commun (COM ou C), le contact normalement ouvert (NO, ouvert au repos) et le contact normalement fermé (NC, fermé au repos). Certains relais miniatures intègrent plusieurs paires de contacts indépendants sur la même bobine.

La tension nominale de bobine, ici 24 V, admet une plage de fonctionnement réelle. La plupart des relais industriels 24 VDC déclenchent entre 16 et 20 V (tension de pick-up) et relâchent entre 2 et 8 V (tension de drop-out). Si l'alimentation descend sous le seuil de pick-up, le relais ne commute pas ; si elle reste au-dessus du seuil de drop-out après coupure de la commande, le contact reste collé. Connaître ces deux seuils évite bien des pannes intermittentes sur des installations dont l'alimentation fluctue.

Il faut aussi distinguer 24 VDC (courant continu) et 24 VAC (courant alternatif). Un relais marqué 24 VDC refusera de fonctionner correctement sur 24 VAC : la bobine en courant alternatif intègre un anneau de Frager pour éliminer le bourdonnement, absent sur les modèles DC. Vérifier systématiquement le marquage avant tout câblage.

Lire le schéma d'un relais 24 V et identifier les bornes

Le schéma constructeur, imprimé sur le boîtier ou fourni dans la fiche technique, est la première chose à consulter. Il représente systématiquement la bobine par un rectangle ou deux traits parallèles, et les contacts par des symboles normalisés CEI. Un contact NO est dessiné avec un espace entre les deux traits ; un contact NC comporte un trait oblique indiquant la connexion au repos.

Repérage des bornes sur un relais monostable standard

Sur un relais de la famille Finder série 40 ou Schneider Zelio, les bornes sont numérotées selon la convention suivante : A1 et A2 pour la bobine, et pour les contacts, les dizaines indiquent le numéro du groupe de contact (11, 12, 14 pour le premier groupe ; 21, 22, 24 pour le deuxième). La borne 11 est le COM, la borne 12 est le NC, la borne 14 est le NO. Cette logique s'applique à la très grande majorité des relais modulaires européens. Sur les relais américains ou asiatiques moins standardisés, le marquage peut être COM, NO, NC en toutes lettres, ou une numérotation propre au fabricant.

Lire un schéma de branchement avec diode de roue libre

Sur un circuit 24 VDC, la bobine du relais accumule de l'énergie magnétique pendant sa phase de conduction. À la coupure de l'alimentation, cette énergie se libère sous forme d'une surtension inverse (pic inductif) pouvant dépasser 100 V en quelques microsecondes. Ce pic détruit les transistors de sortie d'un automate ou les sorties numériques d'un Arduino si aucune protection n'est prévue. La solution standard est une diode de roue libre montée en antiparallèle sur la bobine : anode reliée à A2 (pôle négatif), cathode reliée à A1 (pôle positif). Elle court-circuite le pic inductif sans affecter le fonctionnement normal. De nombreux relais industriels intègrent cette diode en interne ; vérifier le marquage "D" ou "EMC" sur le boîtier.

Schéma de branchement relais 24 V : câblage pas à pas

La méthode de câblage la plus courante consiste à alimenter la bobine depuis une sortie de commande et à utiliser le contact NO pour alimenter la charge. Le circuit se décompose en deux boucles indépendantes.

Câblage de la bobine (circuit de commande)

Brancher le fil positif 24 V de l'alimentation commande sur la borne A1 du relais. La borne A2 se raccorde à la masse de l'alimentation commande, en passant ou non par le collecteur d'un transistor NPN si la commande provient d'un microcontrôleur. Quand la tension entre A1 et A2 atteint 24 V, le relais s'enclenche. Si la commande provient d'un automate programmable, la sortie transistor de l'automate prend en charge le courant de bobine, typiquement compris entre 50 et 100 mA pour un relais standard. Il faut vérifier que le courant de bobine reste inférieur au courant maximal admissible par la sortie de l'automate ; si ce n'est pas le cas, un transistor de puissance (BC337, TIP120) ou un driver de relais (ULN2003) s'intercale entre la sortie logique et la bobine.

Câblage du contact de puissance (circuit de charge)

Le circuit de puissance utilise les bornes COM et NO pour un contact normalement ouvert. Couper l'alimentation de la charge (ne jamais travailler sous tension sur des circuits de puissance). Relier la phase ou le pôle positif de l'alimentation charge à la borne COM. Relier la borne NO à l'entrée de la charge (moteur, pompe, résistance, contacteur). La borne NC reste libre si elle n'est pas utilisée. Quand la bobine est excitée, le contact bascule de NC vers NO, et le courant circule à travers la charge. Si la charge est inductive (moteur, solénoïde), prévoir un condensateur de suppression ou une varistance en parallèle sur les contacts de puissance pour limiter l'arc électrique à chaque ouverture de contact.

Exemple de branchement avec un Arduino

Un Arduino Uno délivre 5 V sur ses sorties numériques avec un courant maximal de 40 mA par broche. La bobine d'un relais 5 V consomme environ 70 à 100 mA, ce qui dépasse directement cette limite. La solution correcte utilise un transistor NPN (BC547 ou 2N2222) : la base est reliée à la sortie Arduino via une résistance de 1 kΩ, l'émetteur va à la masse commune, le collecteur va à A2 du relais, et A1 est relié au 5 V externe ou à la broche 5 V de l'Arduino via le Vin. La diode de roue libre est indispensable dans ce montage. Pour un relais 24 VDC piloté par Arduino, l'alimentation de bobine doit provenir d'une alimentation externe 24 V distincte, les deux masses (GND Arduino et GND 24 V) étant reliées ensemble.

Tableau comparatif des configurations de branchement relais 24 V

Choix du relais 24 V selon la charge à commuter

Sélectionner un relais uniquement sur la tension de bobine est une erreur fréquente. Le paramètre dimensionnant est le courant de contact : la valeur nominale indiquée (6 A, 10 A, 16 A) s'applique à une charge résistive. Pour une charge inductive (moteur, transformateur), le courant d'appel au démarrage peut dépasser 6 à 8 fois le courant nominal de la charge, et l'arc à l'ouverture use les contacts beaucoup plus vite. La règle pratique est de sélectionner un relais avec un courant de contact égal à au moins 3 fois le courant nominal de la charge inductive.

Pour une charge capacitive (bloc d'alimentation à découpage, convertisseur), le courant d'appel est bref mais très élevé. Un relais de 10 A nominaux peut ne pas supporter l'appel d'un bloc de 500 W. Dans ce cas, soit on prédimensionne largement, soit on utilise un relais statique (SSR) qui supporte mieux les appels capacitifs sans usure mécanique.

Le nombre de cycles mécaniques garanti par le fabricant est également à considérer pour les applications à commutation fréquente. Un relais électromécanique standard offre typiquement entre 10 et 30 millions de cycles mécaniques, mais seulement 100 000 à 300 000 cycles électriques sous charge nominale. À raison de 10 commutations par heure, 100 000 cycles représentent un peu plus d'un an de fonctionnement continu. Dans ce scénario, un relais statique ou un contacteur prévu pour la commutation fréquente est bien plus adapté.

Schéma d'auto-alimentation (self-holding) avec relais 24 V

Le montage en auto-alimentation, ou self-holding, permet à un relais de rester enclenché après que l'impulsion de commande initiale a disparu. Ce schéma est courant dans les machines industrielles, les circuits de démarrage de moteur et les systèmes de sécurité.

Principe du contact d'auto-maintien

Un deuxième contact NO du relais est câblé en parallèle avec le bouton-poussoir de démarrage dans le circuit d'alimentation de la bobine. Quand on appuie sur le bouton, la bobine s'alimente, le relais commute, et ce second contact NO se ferme. Quand on relâche le bouton, le circuit reste fermé via le contact d'auto-maintien : le relais reste enclenché de lui-même. Pour ouvrir le circuit, un bouton-poussoir NC (stop) est inséré en série avec la bobine. Appuyer sur stop interrompt l'alimentation de la bobine, le relais retombe, le contact d'auto-maintien s'ouvre, et le circuit reste ouvert même après relâchement du bouton stop.

Application au démarrage de moteur 24 V

Dans un circuit de démarrage de moteur en 24 VDC, le bouton start (NO) est câblé en série avec un contact NC du bouton stop et avec la bobine du relais. Le contact d'auto-maintien est en parallèle sur le bouton start. Le contact de puissance NO du relais alimente le moteur depuis la ligne 24 V. Un thermostat ou un capteur de surintensité peut être inséré en série dans la boucle de bobine pour déclencher automatiquement l'arrêt en cas de surchauffe ou de surcourant, sans modifier la partie puissance. Cette architecture est répliquée à grande échelle dans les armoires industrielles, où elle constitue la base du schéma de commande tout-ou-rien.

Câblage d'un relais 24 V sur rail DIN dans une armoire électrique

Le montage sur rail DIN standardise l'installation et facilite la maintenance. Les relais modulaires comme les séries Finder 40, Phoenix Contact PLC-RSC ou Schneider RSL peuvent être clipsés directement sur rail DIN 35 mm. Le câblage professionnel respecte plusieurs règles qui évitent les pannes futures.

Les fils de la partie commande (24 V) doivent être physiquement séparés des fils de la partie puissance (tension plus élevée). Dans une armoire, on les sépare en goulottes distinctes ou au minimum en faisceaux séparés par une distance suffisante. Le code couleur normalisé NF C 15-100 impose le bleu pour le neutre, le vert-jaune pour la terre, et au moins deux couleurs distinctes pour les phases et les conducteurs de commande. Pour un circuit 24 VDC, la pratique courante utilise le rouge pour le positif et le bleu ou noir pour le négatif.

Chaque borne de relais doit être connectée avec un câble de section adaptée. Pour une bobine 24 V consommant 80 mA, un fil de 0,5 mm² suffit largement. Pour les contacts de puissance commutant 6 A sous 230 V, une section de 1,5 mm² est le minimum ; à 10 A, passer à 2,5 mm². Serrer les vis de borne au couple recommandé par le fabricant, généralement 0,5 à 0,6 N.m pour les borniers de commande et 0,8 à 1 N.m pour les contacts de puissance. Un sertissage avec embout en cuivre (ferrule) prévient le relâchement des fils multibrins dans le temps.

Pour les installations soumises à la norme NF EN 60204-1 (sécurité des machines), les circuits de commande 24 VDC doivent être protégés par des fusibles ou des disjoncteurs miniatures dimensionnés au plus près du courant consommé par les bobines alimentées.

Dépanner un relais 24 V qui ne fonctionne pas

Le diagnostic d'un relais défaillant suit une logique de division du problème en deux parties indépendantes : d'abord la commande, ensuite le contact.

Tester la partie commande

Mesurer la tension entre A1 et A2 avec un multimètre en mode voltmètre AC ou DC selon le type de relais. Si la tension est absente ou inférieure à la tension de pick-up, le problème vient de la commande, pas du relais lui-même. Vérifier la sortie de l'automate ou du transistor de commande. Si la tension est présente et correcte mais le relais ne commute pas, mesurer la résistance de la bobine hors tension : une bobine ouverte donne une résistance infinie ; une bobine court-circuitée donne une résistance quasi nulle. Une bobine de relais 24 VDC présente typiquement entre 200 et 600 ohms selon le modèle. Toute valeur hors de cette plage indique une bobine défectueuse à remplacer.

Tester les contacts de puissance

Avec le relais hors tension, mesurer la résistance entre COM et NC : elle doit être inférieure à 0,1 ohm sur un contact en bon état. Entre COM et NO, la résistance doit être infinie (contact ouvert). Alimenter ensuite la bobine et refaire les mesures : COM-NC doit être infini, COM-NO inférieur à 0,1 ohm. Si la résistance de contact fermé dépasse 1 ohm, le contact est oxydé ou encrassé. Un contact collé, c'est-à-dire fermé même sans alimentation de bobine, indique une soudure des contacts due à un arc excessif. Dans ce cas, le relais doit être remplacé. Ne jamais tenter de limer ou polir les contacts d'un relais standard : ces contacts ont une géométrie et un placage prévus pour leur type de charge ; toute intervention mécanique modifie leurs propriétés et accélère la dégradation.

Erreurs fréquentes dans le branchement d'un relais 24 V

Confondre les bornes A1 et A2 sur un relais DC ne provoque pas toujours un dysfonctionnement immédiat si aucune diode interne n'est présente, mais inverse la polarité de la protection contre les pics inductifs. Sur un relais avec diode interne, l'inverser bloque le fonctionnement ou détruit la diode au premier cycle. Toujours vérifier la polarité avant de mettre sous tension.

Omettre la diode de roue libre sur un circuit 24 VDC est responsable d'une proportion significative des défaillances de cartes de commande dans les projets de domotique DIY. Le pic inductif survient à chaque ouverture de la commande et dégrade progressivement les jonctions des transistors jusqu'à leur claquage. Sur les modules relais du commerce destinés aux microcontrôleurs (modules à 5 V ou 12 V avec optocoupleur intégré), cette diode est généralement présente ; en revanche, sur les relais industriels nus, elle est rarement intégrée par défaut.

Sous-dimensionner les contacts par rapport à la charge réelle est une autre erreur courante. Un relais de 10 A nominaux en résistif ne doit pas commuter un moteur de 10 A sans dérating. Le fabricant Finder, par exemple, indique dans ses fiches techniques un facteur de dérating allant jusqu'à 50 % pour les charges moteur AC sur ses relais de la série 40. Appliquer ce facteur systématiquement pour toute charge inductive.

Câbler le neutre 230 V sur le COM et la phase sur NO revient à laisser la phase permanente sur la charge même relais ouvert, ce qui supprime toute isolation de sécurité. La phase passe toujours sur le COM pour que l'ouverture du contact isole réellement la charge.

Pour aller plus loin dans la compréhension des installations électriques à moteur, le guide sur changer la courroie d'une motobineuse Briggs et Stratton illustre comment la chaîne de commande mécanique et électrique interagit dans un équipement motorisé courant. Si tu travailles sur un projet d'alimentation en eau automatisée avec pompe, la lecture de l'article sur le fonctionnement d'un puits artésien te donnera le contexte hydraulique nécessaire pour dimensionner correctement le relais de commande de pompe.

Enfin, ne pas étiqueter les fils et les relais dans une armoire multiplie par cinq le temps de diagnostic lors d'une panne. Utiliser des bagues de repérage ou des gaines thermorétractables numérotées sur chaque conducteur, et coller sur chaque relais un adhésif indiquant sa référence dans le schéma électrique. Cette discipline, empruntée à la pratique industrielle, rend toute intervention ultérieure prévisible et rapide.