Protection

Essai de déclenchement du relais de surcharge de moteur : objet, méthode et évaluation

L’essai de déclenchement d’un relais de surcharge de moteur fait passer un courant maîtrisé dans le relais et mesure le temps qu’il met à ouvrir son contact. Il confirme que le relais protège le moteur le long de sa courbe de déclenchement publiée, au réglage choisi d’après le courant de plaque du moteur.

Une courbe à temps inverse. Plus le courant est élevé, plus le déclenchement est rapide, vérifiée en plusieurs points d’essai.

De quoi il s’agit

Un relais de surcharge de moteur est l’appareil qui protège un moteur et les conducteurs de son circuit de dérivation contre une surintensité prolongée, ce qui est un travail différent de la protection contre les courts-circuits qu’assure un disjoncteur ou un fusible. Le relais peut être de type thermique à élément bimétallique ou à alliage fusible, de type électronique à semi-conducteurs, ou une fonction de surcharge intégrée à un démarreur de moteur, à un démarreur progressif ou à un variateur de vitesse. L’essai de déclenchement fait passer un courant connu dans le relais, ou dans la mesure de courant du variateur, et observe le contact ou la sortie de déclenchement pour voir s’il opère au courant attendu et dans le temps attendu. L’essai couvre le réglage choisi pour le moteur, la caractéristique de déclenchement, l’ouverture du circuit de commande et le comportement au réarmement. Il s’effectue sur les démarreurs basse tension, les centres de commande de moteurs et les variateurs avant leur mise en service et dans le cadre de l’entretien.

Pourquoi on le fait

Les moteurs sont endommagés par la chaleur, et la chaleur s’accumule lorsqu’un moteur fonctionne en surcharge, démarre trop souvent, cale, perd une phase ou travaille avec un refroidissement restreint. La durée de vie de l’isolant chute rapidement quand la température de l’enroulement monte; un moteur laissé en surcharge tombe donc en panne prématurément, souvent après la brûlure d’un enroulement. Le relais de surcharge est l’appareil destiné à arrêter le moteur avant que cela n’arrive, et pourtant, en pratique, il est souvent mal réglé. Parmi les anomalies courantes, citons un réglage laissé à la valeur d’usine, un élément chauffant ou un cadran choisi pour un autre moteur, un relais vieilli ou remplacé par un type différent, ou une surcharge électronique dont les paramètres n’ont jamais été saisis. Un relais réglé trop bas déclenche un moteur sain et interrompt la production, et un relais réglé trop haut ou trop lent laisse le moteur brûler. Un essai de déclenchement montre ce que le relais fait réellement.

Le principe

Un relais de surcharge est un modèle de l’échauffement du moteur. Un relais thermique chauffe son élément avec le courant du moteur, et lorsque l’élément atteint sa température de déclenchement, il ouvre un contact. Un courant plus élevé le chauffe plus vite; le temps de déclenchement diminue donc quand le courant augmente, ce qui est la caractéristique à temps inverse et reflète la façon dont un moteur s’échauffe. Les relais électroniques et les fonctions de variateur calculent le même comportement thermique à partir d’un courant mesuré, souvent avec une classe de déclenchement qui fixe la caractéristique, et peuvent ajouter une protection contre la perte de phase et le déséquilibre. La température ambiante, le fait que le relais ait déjà porté la charge et la condition de démarrage influencent le temps réel de déclenchement, et la courbe du fabricant couvre donc le démarrage à froid comme à chaud. L’essai injecte un courant qui est un multiple du réglage du relais et mesure le temps de déclenchement, puis compare le résultat à la relation publiée pour cet appareil.

Comment on le réalise

Le démarreur ou le variateur étant mis hors tension, isolé et vérifié hors tension selon les procédures de cadenassage et de permis de travail du propriétaire, le moteur est débranché ou le circuit est agencé de façon qu’un essai ne puisse le démarrer. Le courant de plaque et le facteur de service sont lus sur le moteur et comparés au réglage du relais. Une source d’injection de courant primaire est raccordée de manière que le courant d’essai traverse le chemin de courant du relais; pour une surcharge électronique ou un variateur, ce chemin peut passer par les transformateurs de mesure. Le courant est porté à un multiple choisi du réglage et le temps de déclenchement est mesuré à l’aide d’un chronomètre qui démarre à l’application du courant et s’arrête quand le contact ou la sortie de déclenchement du relais change. On utilise normalement plus d’un multiple afin de vérifier au moins deux points de la courbe de déclenchement. Comme un relais thermique garde la chaleur des essais précédents, on laisse assez de temps pour qu’il refroidisse entre les essais, et les conditions de température sont notées. On vérifie que le contact ouvre le circuit de commande du démarreur et l’on observe l’action de réarmement, manuelle ou automatique. Lorsque l’unité offre une protection contre la perte de phase ou le déséquilibre, cette fonction est aussi vérifiée. Le réglage est rétabli à la fin.

Ce qui est consigné

Le dossier comprend le courant de plaque et le facteur de service du moteur, le type de relais et le réglage trouvé et laissé, le multiple de courant injecté et le temps de déclenchement mesuré à chaque point, l’ouverture ou non du circuit de commande et la manière dont le relais s’est réarmé, la température ambiante et l’état thermique du relais au départ, ainsi que la source d’injection et le chronomètre employés avec leur état d’étalonnage. Les résultats tels que trouvés et tels que laissés sont consignés séparément, avec tout ajustement effectué.

Comment les résultats sont jugés

Le temps de déclenchement mesuré à chaque point est comparé à la courbe de déclenchement publiée par le fabricant pour ce relais et ce réglage, en retenant la bande de tolérance donnée par le fabricant, et le réglage lui-même est comparé à la plaque signalétique du moteur et au schéma de protection de l’application. Les résultats doivent être reproductibles et les trois phases doivent concorder entre elles. Un temps plus rapide que la bande laisse craindre un déclenchement intempestif, et un temps plus lent, une protection insuffisante. ANSI/NETA ATS-2025 décrit les essais de réception des démarreurs et des variateurs dotés d’une protection de surcharge. Pour l’entretien, voir ANSI/NETA MTS-2023. Reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence pour les valeurs et les tolérances.

Variantes

À la réception, le relais est éprouvé tel qu’installé, le réglage étant confirmé par rapport au moteur, ce qui établit une référence. À l’entretien, l’essai montre si le relais a vieilli, changé ou été réglé de nouveau par quelqu’un d’autre, et les tendances du temps de déclenchement sont utiles. Les relais thermiques sont éprouvés avec un refroidissement suffisant entre les essais, tandis que les relais électroniques et les fonctions de variateur peuvent exiger la remise à zéro de leur mémoire thermique ou la lecture de leurs paramètres à l’écran. Sur les variateurs, la fonction de surcharge est un groupe de paramètres, et l’essai peut se faire en injectant du courant à la sortie du variateur ou en vérifiant les paramètres et le déclenchement au moyen du mode d’essai du variateur lui-même. Les relais des centres de commande de moteurs partagent souvent avec le moteur un tableau de sélection des éléments chauffants; le choix de l’élément est donc également vérifié. Pour les gros moteurs dotés d’un relais de protection distinct, ce sont plutôt les essais des éléments de relais de protection qui s’appliquent.

Où cet essai est exigé

Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.

Variateurs de vitesse

Essai d’Acceptation du Système de Variateur de Vitesse Acceptation / Entretien
Cité dans: ATS-2025 7.17.B.2; ATS-2025 7.17.D.2; MTS-2023 7.17.B.2

Normes applicables

Spécifications d’essais d’entretien pour l’équipement et les réseaux électriques de puissance

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Questions

Quelle est la différence entre un relais de surcharge et un disjoncteur-moteur ?

Le relais de surcharge modélise l’échauffement du moteur et déclenche sur une surintensité modérée et prolongée selon une courbe à temps inverse. Le disjoncteur ou le fusible traite les courts-circuits par une réponse rapide. Un circuit de dérivation de moteur a normalement besoin des deux.

Pourquoi un relais de surcharge thermique doit-il refroidir entre les essais ?

L’élément garde la chaleur de l’essai précédent; un second essai part donc à chaud et déclenche plus tôt qu’un relais froid. Laisser refroidir le relais donne à chaque essai une condition de départ comparable.

Le réglage de surcharge peut-il simplement suivre la plaque du moteur ?

Le courant de plaque et le facteur de service guident le réglage, mais l’application, les conditions de démarrage et les règles d’installation peuvent le modifier. Confirmez toujours le réglage par rapport aux données du moteur et au schéma de protection du propriétaire.

Comment éprouve-t-on la fonction de surcharge d’un variateur de vitesse ?

On la vérifie en contrôlant les paramètres du moteur saisis dans le variateur et, lorsque la procédure l’exige, en injectant du courant à la sortie du variateur et en chronométrant le déclenchement. Le but est le même que pour un relais : le déclenchement doit suivre la courbe prévue.

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