Technologie de protection contre la perte de phase de relais : principe, application et tendance de développement

Le principe de base et l'importance de la protection contre les pertes de phase

Risques de défauts de perte de phase

La perte de phase fait référence au phénomène selon lequel une phase de l'alimentation électrique dans un système électrique triphasé est manquante, ce qui est l'une des principales raisons qui conduisent à la combustion des moteurs asynchrones triphasés. Lorsque le moteur triphasé fonctionne lorsque la phase est manquante, il produira une composante de courant inverse, ce qui entraînera un déséquilibre de courant triphasé ou un courant trop important, ce qui à son tour provoquera une brûlure instantanée de l'enroulement du moteur. Selon les statistiques, environ 40 % des pannes de moteur sont liées à une perte de phase d'alimentation.

Le principe de base de la protection contre la perte de phase du relais

La protection contre la perte de phase du relais détermine si un défaut de perte de phase s'est produit en surveillant l'anomalie de courant ou de tension du circuit triphasé. Pour les moteurs avec connexion en étoile (Y), puisque le courant de ligne est égal au courant de phase, les relais thermiques ordinaires peuvent assurer une protection efficace ; cependant, pour les moteurs avec connexion en triangle (Δ), étant donné que le courant de phase n'est pas égal au courant de ligne, les relais thermiques ordinaires peuvent ne pas être en mesure d'agir à temps et des relais spéciaux de protection contre les défaillances de phase doivent être utilisés.

Mécanisme de protection différentielle contre les coupures de phase

Les relais thermiques avec protection contre les coupures de phase utilisent un mécanisme différentiel composé d'une plaque de guidage supérieure, d'une plaque de guidage inférieure et d'un levier. Lorsqu'une phase est déconnectée, le bilame de cette phase refroidit et se réinitialise, poussant la plaque de guidage supérieure à se déplacer vers la droite, tandis que le bilame des deux autres phases continue à être plié par la chaleur, poussant la plaque de guidage inférieure à se déplacer vers la gauche, déclenchant l'action de protection par action différentielle.

Schéma de réalisation technique de la protection contre la perte de phase

Protection contre la perte de phase du relais thermique

Un relais thermique ordinaire pousse l'actionneur à travers une flexion bimétallique par la chaleur, mais il a un effet limité sur la protection du moteur à connexion Δ.

Le relais thermique différentiel résout ce problème grâce à une conception structurelle spéciale. Lorsqu'une perte de phase se produit, le bilame du côté perte de phase refroidit et se réinitialise, tandis que les deux autres phases continuent d'être pliées par la chaleur, déclenchant la protection par action différentielle.

Protection contre la perte de phase de type surveillance de tension

utilise trois relais basse tension avec tension de déclenchement réglable, les bobines sont connectées en étoile et le nœud commun est connecté à la ligne zéro.

L'inconvénient est que la sensibilité est insuffisante et que le moteur peut toujours maintenir une haute tension pendant la perte de phase, ce qui entraîne une protection retardée.

Relais de protection électronique complet

Intégrant un microprocesseur et une technologie de détection avancée, il peut surveiller simultanément plusieurs paramètres tels que le courant et la tension, réalisant ainsi une protection complète.

Technologie de relais statique (SSR)

Adapté aux systèmes de batteries automobiles haute tension avec des tensions de sortie allant jusqu'à 900 V, il offre une réponse rapide et une longue durée de vie.

Défis et solutions en pratique

Défis de protection pour les moteurs connectés en Δ

Les solutions incluent l'utilisation de relais de protection spécialisés contre les défaillances de phase, des protecteurs de moteur intégrés ou la conception de circuits de protection auxiliaires.

Problèmes de non-concordance de tension de déclenchement du contacteur

Les tensions de déclenchement des contacteurs courants vont de 0,2Us à 0,7Us, ce qui peut entraîner des défaillances de protection contre la perte de phase.

Une solution plus réalisable consiste à adopter une stratégie de protection basée sur la protection actuelle.

Risque de défaillance des relais d'eux-mêmes

Les mesures préventives comprennent l'utilisation de produits fiables et de qualité, des tests et une maintenance réguliers, une conception redondante et l'utilisation de relais intelligents dotés de fonctions d'autodiagnostic.

Défauts déphasés dans les systèmes photovoltaïques

Des relais peuvent être utilisés pour déconnecter le système photovoltaïque du réseau en cas de panne du réseau pour une protection rapide.

Innovation technologique de protection contre la perte de phase de relais

Système intelligent de protection contre la perte de phase basé sur CPLD

Contient un module d'acquisition de signal, un module de traitement logique CPLD et un module de protection de contrôle des thyristors.

Grâce à l'algorithme de jugement en temps réel de l'état du circuit, une fois la perte de phase détectée, fermez immédiatement le SCR unique pour protéger le relais.

Conception intégrée et miniaturisée

tels que les petits relais statiques, réduisant la taille de la solution jusqu'à 90 % tout en réduisant les coûts de nomenclature.

Applications de nouveaux matériaux

L'utilisation de contacts en alliage d'argent, de matériaux isolants en céramique, etc. améliore la résistance du relais aux températures élevées et aux arcs électriques.

Technologie des semi-conducteurs à large bande

L'introduction des dispositifs en carbure de silicium (SiC) et en nitrure de gallium (GaN) a augmenté la température de fonctionnement des relais statiques à plus de 200 °C et a fait entrer la fréquence de commutation dans l'ère du MHz.

Guide de sélection pour la protection contre la perte de phase du relais

Sélection selon le type de charge

Les charges résistives, inductives ou capacitives nécessitent des caractéristiques de relais différentes.

Correspondance des valeurs nominales de tension et de courant

Assurez-vous que la valeur nominale du relais est supérieure aux paramètres de fonctionnement maximum du système. Considération d’adaptabilité environnementale

Des facteurs environnementaux tels qu'une température élevée, une humidité élevée, des vibrations, etc. affectent la sélection du relais.

Analyse des exigences fonctionnelles

Différentes exigences telles qu'une protection de base, une surveillance intelligente ou une télécommande déterminent le type de produit.

Scénarios d'application typiques de la protection contre la perte de phase de relais

Protection des moteurs industriels

Protection contre la perte de phase pour les équipements clés tels que les pompes à eau, les ventilateurs et les compresseurs.

Système haute tension pour véhicules à énergie nouvelle

Protection des circuits pour la gestion de la batterie, le contrôle du moteur, le système de charge et autres liens.

Système de production d'énergie photovoltaïque

Protection des onduleurs, commutation du réseau, gestion du stockage d'énergie et autres applications.

Distribution électrique intelligente des bâtiments

Surveillance de la puissance des charges importantes telles que les ascenseurs et les climatiseurs

Tendances de développement futures

Intelligent et numérique

Nouvelle génération de dispositifs de protection intégrant des microprocesseurs, des algorithmes de traitement du signal numérique et des interfaces de communication pour réaliser la définition logicielle et la gestion à distance des fonctions de protection.

Technologie de relais statique

À mesure que la technologie des semi-conducteurs progresse, la part des relais statiques dans les applications haute tension et courant élevé augmentera progressivement.

Maintenance prédictive et intégration IoT

Les relais intelligents peuvent détecter à l'avance les risques de défaillance potentiels grâce à une surveillance continue des paramètres d'état des équipements et à une intégration approfondie au sein des systèmes IoT industriels.

Conception standardisée et modulaire

Les relais de protection modernes utilisent généralement un montage intégré, des bornes standard et des interfaces LCD HD pour simplifier les processus d'installation et de configuration.