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Accueil / Actualités / Nouvelles de l'industrie / Technologie de protection contre la perte de phase de relais : principes, applications et tendances de développement
En tant que composant essentiel du système de contrôle électrique, le relais joue un rôle irremplaçable dans le domaine de la protection de l’énergie électrique. Parmi eux, la protection contre la perte de phase est une fonction importante des relais, directement liée au fonctionnement sûr des moteurs et autres équipements électriques. Cet article analysera de manière approfondie le principe de fonctionnement, les scénarios d'application typiques, les difficultés techniques et les dernières tendances de développement de la protection contre la perte de phase des relais pour aider les lecteurs à comprendre en profondeur l'importance de cette technologie clé dans l'industrie moderne.
Principes de base et importance de la protection contre les pertes de phase
Définition de la perte de phase
La perte de phase fait référence à la perte ou à la déconnexion d'une phase dans une alimentation triphasée, ou à un circuit ouvert dans une phase d'un enroulement de moteur, d'un contacteur, d'un fusible, d'un disjoncteur, d'une borne ou d'un autre lien, entraînant un fonctionnement asymétrique du circuit triphasé. Les causes courantes incluent :
- Fusible monophasé grillé ;
- Contact du contacteur monophasé non fermé ou brûlé ;
- Défaut du disjoncteur monophasé ;
- Déconnexion d'un câble ou d'une borne monophasée ;
- Circuit ouvert d'enroulement de moteur monophasé ;
- Mise à la terre ou déconnexion monophasée côté réseau.
Risques de défauts de perte de phase
La perte de phase fait référence au phénomène dans lequel une phase de l'alimentation électrique dans un système électrique triphasé est manquante. C'est l'une des principales causes de grillage des moteurs asynchrones triphasés. Lorsqu'un moteur triphasé perd une phase pendant le fonctionnement, une composante de courant inverse est générée, provoquant un déséquilibre de courant triphasé ou un courant excessif, ce qui provoque la grille instantanée de l'enroulement du moteur. Selon les statistiques, environ 40 % des défauts de moteur sont liés à une perte de phase d'alimentation.
Principes de base de la protection contre la perte de phase du relais
Détection de courant et détection de tension
La protection contre la perte de phase détermine généralement les défauts via les méthodes suivantes :
- Type de détection de courant : surveille si le courant triphasé est symétrique. Après la perte d'une phase, le courant dans une phase est nul ou considérablement réduit, tandis que le courant dans les deux autres phases augmente.
- Type de détection de tension : surveille si la tension triphasée est symétrique. Après la perte de phase, la tension dans une phase diminue ou disparaît et le point neutre se déplace.
- Type de détection de composants inverseurs : extrait le courant inverse ou la tension inverse grâce à des algorithmes, offrant une sensibilité élevée et une adaptation aux protecteurs électroniques.
- Type de détection de déplacement différentiel : utilise la différence de flexion des bilames sous l'effet de la chaleur pour pousser un mécanisme différentiel à fonctionner, principalement utilisé dans les relais thermiques avec protection contre les pannes de phase.
Différences entre les connexions étoile et triangle
La protection contre la perte de phase du relais détermine si un défaut de perte de phase s'est produit en surveillant les anomalies de courant ou de tension dans le 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 fonctionner à temps et des relais spéciaux de protection contre les défauts de phase doivent être utilisés.
Mécanisme de protection différentielle contre les défaillances de phase
Les relais thermiques avec protection contre les manques 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 les bilame des deux autres phases continuent de se plier sous l'effet de la chaleur, poussant la plaque de guidage inférieure à se déplacer vers la gauche, déclenchant ainsi l'action de protection par action différentielle.
Schémas de mise en œuvre technique pour la protection contre les pertes de phase
Protection contre la perte de phase du relais thermique
Les relais thermiques ordinaires poussent l'actionneur à travers la courbure des bandes bimétalliques sous l'effet de la chaleur, mais leur effet de protection sur les moteurs connectés en triangle est limité.
Les relais thermiques différentiels résolvent ce problème grâce à une conception structurelle spéciale. Lorsqu'une perte de phase se produit, la bande bimétallique du côté perte de phase refroidit et se réinitialise, tandis que les deux autres phases continuent de se plier sous l'effet de la chaleur, déclenchant une protection par action différentielle.
Protection contre la perte de phase avec surveillance de la tension
Trois relais basse tension avec tension de chute réglable sont utilisés ; leurs bobines sont connectées en étoile et le nœud commun est connecté à la ligne neutre.
L'inconvénient est une sensibilité insuffisante. Lorsque le moteur perd une phase, une tension relativement élevée peut encore être maintenue, ce qui entraîne une protection retardée.
Relais de protection électronique complet
Il intègre un microprocesseur et une technologie de détection avancée, peut surveiller simultanément plusieurs paramètres tels que le courant et la tension et réalise une protection complète.
Technologie de relais statique (SSR)
Les relais statiques (SSR) utilisent des dispositifs semi-conducteurs pour réaliser une commutation sans contact et présentent les avantages d'une réponse rapide, d'une longue durée de vie, de l'absence d'arc et d'une fréquence de commutation élevée. Ils sont eux-mêmes principalement utilisés pour la mise sous et hors tension, plutôt que pour la détection de perte de phase. Dans les applications haute tension CC ou haute fréquence CA, les relais statiques peuvent être utilisés comme éléments de coupure rapide en combinaison avec des modules de détection électroniques.
Dans les systèmes haute tension des véhicules à énergie nouvelle, des relais haute tension et des interrupteurs statiques sont utilisés pour commuter les circuits de gestion de la batterie, de précharge, de charge et de commande du moteur. Il convient de noter qu'il n'y a pas de « perte de phase » traditionnelle dans les systèmes CC haute tension, mais des défauts de défaillance de phase peuvent toujours se produire dans les moteurs d'entraînement triphasés et les sorties de l'onduleur, nécessitant des stratégies de diagnostic et de protection spéciales.
Relais de verrouillage FH31L 80A avec options de bobine simple ou double Ce relais à verrouillage de 80 A prend en charge les configurations à simple et double bobine sur le même encombrement, ce qui en fait un choix flexible pour les compteurs intelligents qui nécessitent une conformité UC2 et une faible consommation en veille. Voir le produit → Défis et solutions dans les applications pratiques
Difficulté de protection pour les moteurs connectés en Delta
Les solutions incluent l'utilisation de relais de protection contre les défauts de phase dédiés, des protecteurs complets de moteur ou la conception de circuits de protection auxiliaires.
Inadéquation de tension de chute du contacteur
La plage de tension de chute des contacteurs ordinaires est comprise entre 0,2Us et 0,7Us, ce qui peut entraîner l'échec de la protection contre la perte de phase.
Une solution plus réalisable consiste à adopter une stratégie de protection basée principalement sur la protection actuelle.
Risque de défaillance du relais
Les mesures préventives comprennent la sélection de produits de qualité fiable, des tests et une maintenance réguliers, une conception redondante et l'utilisation de relais intelligents dotés de fonctions d'autodiagnostic.
Défauts de perte de phase dans les systèmes photovoltaïques
Des relais peuvent être utilisés pour déconnecter le système photovoltaïque du réseau lorsqu'un défaut du réseau se produit, obtenant ainsi une protection rapide.
Guide de sélection pour la protection contre la perte de phase du relais
Sélection selon le type de charge
Les charges résistives, les charges inductives et les charges capacitives ont des exigences différentes en matière de caractéristiques de relais.
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.
Considérations sur l’adaptabilité environnementale
Des facteurs environnementaux tels qu'une température élevée, une humidité élevée et des vibrations 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.
| Dimension de sélection | Question clé | Recommandation |
|---|---|---|
| Type de charge | Charge résistive, inductive, capacitive, moteur | Pour les charges moteur, sélectionner selon les catégories d'utilisation AC-3/AC-4 |
| Niveau de tension | Tension nominale du système, tension d'isolement | La valeur nominale du relais doit être supérieure à la tension de fonctionnement maximale du système. |
| Niveau actuel | Courant nominal, courant de démarrage, surcharge multiple | Laisser une marge suffisante, en tenant compte des conditions de démarrage et de rotor bloqué |
| Fonction de protection | Perte de phase, surcharge, court-circuit, déséquilibre, fuite | Sélectionnez une protection complète pour les équipements importants |
| Conditions environnementales | Température, humidité, altitude, vibrations, pollution | Sélectionnez le degré de protection et les matériaux correspondants |
| Méthode d'installation | Rail DIN, panneau, encastré | Faites correspondre la structure de l'armoire et le câblage |
| Exigences en matière de communication | Surveillance à distance, téléchargement de données, liaison | Sélectionnez Modbus, CAN, Ethernet et autres interfaces |
| Exigences de certification | UL, TUV, CQC, CEI | Sélectionner en fonction des exigences de l'industrie et de l'exportation |
Maintenance et dépannage de la protection contre la perte de phase du relais
Points clés pour une inspection régulière
- Vérifiez l'état des contacts, la combustion, l'oxydation et la résistance des contacts ;
- Vérifiez la flexibilité de l'action, le mécanisme de déclenchement et la fonction de réinitialisation ;
- Mesurer la résistance d'isolation et résister aux performances de tension ;
- Vérifier les valeurs de fonctionnement et le temps de fonctionnement en cas de perte de phase et de surcharge ;
- Vérifier l'équilibre du courant triphasé et le serrage des bornes ;
- Utilisez une caméra thermique pour vérifier l’augmentation anormale de la température. et espace PCB.
| Phénomène de défaut | Cause possible | Direction de dépannage |
|---|---|---|
| Contact collé | Surintensité, arc, brûlure de contact | Vérifier le courant de charge, l'extinction de l'arc et l'état des contacts |
| Grillage de la bobine | Surtension, humidité, fonctionnement fréquent | Mesurer la tension et l'isolation de la bobine |
| Mécanisme bloqué | Poussière, rouille, usure mécanique | Nettoyer, lubrifier ou remplacer |
| Faux déclenchement | Fluctuation de tension, réglage incorrect, interférence | Réinitialiser, vérifier le câblage et le blindage |
| Défaut de trébucher | Réglage trop élevé, défaut du circuit de détection | Vérifier la valeur de fonctionnement, vérifier les transformateurs et les circuits de signaux |
| Anomalie de communication | Résoudre les conflits, les défauts de câble, les interférences | Vérifier le protocole, la résistance de terminaison et la mise à la terre |
Scénarios d'application typiques de la protection contre la perte de phase du relais
Protection des moteurs industriels
Protection contre les pertes de phase pour les équipements clés tels que les pompes à eau, les ventilateurs et les compresseurs.
Relais de puissance W15-1 16A 20A Le W151 est un relais de puissance doté d'un seul contact normalement ouvert (1 forme A), conçu pour une commutation fiable dans les applications de contrôle industriel et de gestion de l'alimentation. Voir le produit → Systèmes haute tension des véhicules à énergies nouvelles
Protection des circuits pour la gestion de la batterie, le contrôle du moteur, les systèmes de charge et autres liens.
Relais de verrouillage FH21L 90A Conforme TUV Le FH21L est un relais à verrouillage électrique de 90 A avec une capacité de commutation élevée et une conformité RoHS. Voir le produit → Systèmes de production d'énergie photovoltaïque
Applications telles que la protection des onduleurs, la commutation des connexions au réseau et la gestion du stockage d'énergie.
Relais de puissance W12 30A 40A Le Fanhar W12 est un relais de puissance compact de 40 A doté d'une tension de claquage de 4 KV, des certifications UL/TUV/CQC et d'une conception à montage sur PCB, ce qui le rend idéal pour la recharge de véhicules électriques, les systèmes photovoltaïques et les applications de contrôle industriel. Voir le produit → Distribution d'énergie intelligente pour les bâtiments
Surveillance de l'alimentation des charges importantes telles que les ascenseurs et les climatiseurs.
Relais de signaux FH32 1A 2A La gamme de relais FH32 est certifiée UL, TUV et CQC, reflétant la conformité aux principales normes internationales de sécurité et de qualité. Fanhar lui-même fonctionne selon les systèmes de gestion ISO9001, ISO14001 et ISO45001, et ses produits sont entièrement conformes aux directives européennes RoHS et REACH. Voir le produit → Foire aux questions
Q1 : La perte de phase et la défaillance de phase sont-elles la même chose ?
Ils sont souvent utilisés de manière interchangeable en ingénierie. À proprement parler, la « perte de phase » met l'accent sur la perte d'une phase ou une chute de tension importante dans une alimentation triphasée ; « défaillance de phase » met l'accent sur un circuit ouvert dans une phase du circuit. Dans la protection réelle, les deux sont généralement traités comme des défauts de perte de phase.
Q2 : Un protecteur contre la perte de phase peut-il remplacer la protection contre les courts-circuits et les surcharges ?
La protection contre la perte de phase cible principalement les défaillances de phase et les déséquilibres graves ; la protection contre les courts-circuits nécessite des disjoncteurs ou des fusibles ; la protection contre les surcharges nécessite des relais ou une protection électronique contre les surcharges. Une protection complète doit être coordonnée les unes avec les autres.
Q3 : Un relais ordinaire peut-il fournir une protection contre la perte de phase ?
Pour les moteurs connectés en étoile (Y), il peut fournir un certain degré de protection lorsqu'il est correctement réglé ; pour les moteurs connectés en triangle (Δ), l'effet de protection d'un relais ordinaire est limité et peut être retardé ou ne pas se déclencher.
Q4 : Quels paramètres doivent être principalement pris en compte lors de la sélection de la protection contre les pertes de phase ?
Principalement le type de charge, la tension nominale, le courant nominal, le courant de démarrage, la méthode de connexion (Y/Δ), les fonctions de protection, la durée de fonctionnement, la méthode d'installation, les conditions environnementales, les exigences de communication et les exigences de certification.
Q5 : Que faut-il noter pour la protection contre les pertes de phase dans les systèmes photovoltaïques ?
Une perte de phase ou une perte de phase du réseau peut se produire du côté CA d'un onduleur triphasé connecté au réseau. Les contacteurs, relais ou dispositifs de protection complète connectés au réseau doivent être configurés pour se déconnecter rapidement en cas de défaut, et une attention particulière doit être portée à l'anti-îlotage, aux arcs côté CC et à la surveillance de l'isolation.
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