Protection
Le relais à composante inverse, fonction ANSI 46N, réagit à la composante du courant qui tourne à contresens de la machine et échauffe le rotor. L’essai injecte des courants au contenu inverse connu, prouve le seuil, la courbe ou le temps et l’alarme, et vérifie la sortie.
Un relais de fonction 46N mesure la composante inverse des trois courants de phase. Cette composante est la partie d’un ensemble déséquilibré qui tourne en sens opposé à celui du réseau; on l’obtient en traitant ensemble les grandeurs et les angles de phase. L’élément fait partie de la protection standard des génératrices et sert aussi sur les moteurs et les transformateurs. Il comporte couramment un stade d’alarme à temps défini très sensible et un stade de déclenchement à temps inverse adapté à la capacité thermique de la machine. Il existe des unités électromécaniques à filtres et des relais à microprocesseur. L’essai sur le terrain injecte des courants triphasés dont le contenu inverse est connu par calcul, et observe le seuil, le temps et l’état des contacts d’alarme et de déclenchement.
Dans une machine tournante, le courant inverse produit un champ magnétique qui tourne contre le rotor. Il induit à la surface du rotor des courants à deux fois la fréquence du réseau, qui échauffent rapidement le fer du rotor, les cales d’encoches et les frettes parce que ces courants se confinent dans une mince couche. Une génératrice tolère peu cet échauffement, ce que l’on exprime d’ordinaire par une constante de capacité thermique. Les causes comprennent des conducteurs ouverts, des charges déséquilibrées, des pôles de disjoncteur inégaux et des défauts déséquilibrés non éliminés. Si l’élément est mal réglé, ou si les transformateurs de courant ont une phase permutée, il peut manquer une condition nuisible ou déclencher une unité saine. L’essai est le seul moyen de prouver le calcul des composantes et la courbe, car la condition ne peut être créée sans risque dans une machine en marche.
Tout ensemble déséquilibré de trois courants se décompose en trois ensembles équilibrés : la composante directe, qui tourne avec le réseau, la composante inverse, qui tourne en sens contraire, et la composante homopolaire, la partie commune aux trois. Un ensemble parfaitement équilibré n’a que la composante directe. Le relais calcule la composante inverse au moyen d’un réseau de filtres ou, dans les unités numériques, par arithmétique sur les phaseurs échantillonnés. Le réglage s’exprime par rapport à la capacité de la machine, et la courbe inverse suit l’idée que l’échauffement croît avec le carré du courant inverse multiplié par la durée de son passage; une composante plus grande déclenche donc plus tôt. L’élément a un seuil minimal sous lequel il ne fonctionne jamais et une caractéristique de retour qui modélise le refroidissement du rotor. Comme la grandeur dépend des angles de phase, une mauvaise rotation des phases fait voir au relais la séquence opposée; la bonne séquence fait donc partie de l’essai.
Le relais étant isolé et ses sorties de déclenchement bloquées, le technicien consigne l’identité et les réglages du stade d’alarme, du seuil de déclenchement, de la constante de la courbe et de tout temps maximal. Une valise d’essai triphasée de courant est raccordée aux entrées du relais, en veillant à ce que l’ordre des phases de l’ensemble injecté soit correct, car l’inverser permute les composantes directe et inverse. La valise est d’abord réglée sur un état équilibré, et le relais ne doit montrer aucun contenu inverse. On introduit ensuite un déséquilibre, couramment avec un courant monophasé ou avec deux phases de même grandeur et d’angles opposés, dont la composante inverse est connue et calculable. La grandeur est augmentée jusqu’à l’activation des stades d’alarme et de déclenchement, et le temps est mesuré à plusieurs niveaux le long de la courbe inverse afin de vérifier la forme, et pas seulement un point. Le comportement au retour est vérifié là où il est réglé. Si possible, les contacts sont vérifiés jusqu’aux circuits qu’ils commandent.
Le relevé donne l’identité et les réglages du relais, les courants injectés avec leurs angles, la composante inverse que chacun représente et le seuil trouvé pour l’alarme et le déclenchement. Il énumère le temps mesuré à chaque niveau, la valise d’essai et son état d’étalonnage, et si l’ordre des phases a été confirmé. Il note aussi les réglages tels que trouvés et tels que laissés, tout ajustement et la vérification des contacts de sortie jusqu’à leurs circuits.
Les résultats sont comparés aux réglages de l’étude de protection, qui dépendent de la capacité thermique de la machine et du réseau, et non à une valeur universelle. Les critères prennent ces formes : un seuil qui concorde avec le réglage dans la précision annoncée par le fabricant, une courbe dont le temps concorde avec la courbe publiée à chaque niveau essayé, une alarme qui réagit sous le niveau de déclenchement comme prévu, une réaction correcte à la séquence et des contacts nets. Les résultats d’entretien sont aussi suivis par rapport à la référence de réception. La portée des essais de relais est décrite dans ANSI/NETA ATS-2025 pour la réception et dans ANSI/NETA MTS-2023 pour l’entretien. Pour les tolérances et le détail des articles, consultez votre propre exemplaire sous licence de ces normes et les données du fabricant.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
C’est la partie d’un ensemble triphasé déséquilibré de courants qui tourne en sens opposé à celui du réseau. Dans une génératrice ou un moteur, elle induit des courants d’échauffement dans le rotor; un élément dédié la surveille donc.
L’échauffement du rotor croît avec l’ampleur du courant inverse et sa durée; une composante plus grande doit donc déclencher plus tôt. La courbe reflète la capacité thermique de la machine.
Un courant monophasé, ou deux courants de phase de même grandeur à des angles opposés, contient une composante inverse connue que l’on peut calculer. La valise injecte ce schéma et le résultat du relais est comparé au calcul.
Inverser l’ordre des phases des courants injectés permute les composantes directe et inverse. Un ensemble équilibré à la mauvaise rotation paraîtrait au relais un déséquilibre sévère.
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