Essai du relais de séquence des phases (dispositif 47) : rotation, perte de phase et équilibre de tension

De quoi il s’agit

Un relais de fonction 47 surveille la tension triphasée d’alimentation et fonctionne lorsque la séquence est incorrecte ou que les tensions sont déséquilibrées. Son rôle diffère de celui d’un relais à minimum de tension, qui s’intéresse au niveau, car ce relais s’intéresse au schéma des trois phases. Deux grandeurs sont couramment surveillées : l’ordre des phases, soit si les tensions se succèdent dans la rotation attendue, et l’équilibre, soit si les tensions sont presque égales et régulièrement espacées. Plusieurs unités sont normalement alimentées et retombent en cas de défaut, de sorte que la perte de l’alimentation de commande donne aussi une réponse sûre. On les applique sur les centres de commande de moteurs, les ascenseurs et les ponts roulants, les pompes, les compresseurs et les schémas de génération ou de transfert automatique. L’essai sur le terrain utilise une source triphasée de tension dont la séquence et les amplitudes se commandent.

Pourquoi on le fait

Une rotation incorrecte, par exemple après un entretien ou un rebranchement du réseau, fait tourner un moteur à l’envers. Une pompe ou un compresseur entraîné en sens inverse peut être endommagé en quelques secondes, un ventilateur peut déplacer l’air dans le mauvais sens et un monte-charge peut bouger dans la direction contraire avec une charge. Une phase perdue ou très réduite provoque la marche monophasée des moteurs triphasés, avec surchauffe et défaillance, et dans les schémas de transfert une source à laquelle il manque une phase doit être rejetée. Le relais est la supervision qui bloque la fermeture ou déclenche le circuit. Comme un défaut de séquence n’apparaît qu’après un recâblage ou un événement, l’élément reste inactif pendant des années, et une erreur de raccordement peut passer inaperçue jusqu’à ce qu’un essai applique volontairement chaque condition.

Le principe

Trois tensions équilibrées ont la même grandeur et sont régulièrement espacées autour du cercle, et l’ordre dans lequel elles atteignent leurs crêtes définit la rotation. Si l’on inverse l’ordre de deux phases, la rotation s’inverse. Analysée en composantes symétriques, une alimentation correcte n’a que la composante directe, alors qu’une rotation inversée apparaît comme une alimentation entièrement inverse, et une phase perdue ou basse produit un mélange des deux. Le relais exploite cette idée, soit par un petit réseau qui discrimine les deux séquences, soit par calcul numérique. Des seuils de niveau et un délai peuvent s’ajouter pour que les perturbations momentanées ne fassent pas retomber la sortie. Comme la grandeur est un rapport entre séquences et non une valeur de tension, l’essai doit faire varier à la fois la séquence et la grandeur de chaque phase.

Comment on le réalise

Le relais étant isolé du jeu de barres sous tension et sa sortie raccordée seulement à un voyant, à un appareil de mesure ou à un chronomètre, ou son chemin de déclenchement bloqué, le technicien consigne l’identité, le type de sortie et les réglages de niveau de déséquilibre et de délai. Une valise d’essai triphasée de tension est raccordée aux entrées du relais, et on l’amène d’abord à la rotation correcte avec des tensions égales, où la sortie doit prendre son état sain. La rotation est ensuite inversée, et la sortie doit changer d’état dans le temps réglé. De retour à la rotation correcte, une phase est abaissée lentement jusqu’au changement de la sortie, ce qui donne le seuil de déséquilibre ou de perte de phase, et l’opération est répétée pour chaque phase tour à tour. La perte complète d’une phase est aussi appliquée. Le délai est chronométré en faisant passer brusquement la valise d’une condition saine à une condition défectueuse, et le comportement au retour est observé à l’élimination de la condition. Lorsque le relais est appliqué avec un contacteur ou une commande de transfert, la réaction de ce circuit est aussi observée.

Ce qui est consigné

Le relevé donne l’identité du relais, le type de sortie et les réglages vérifiés. Il énumère les conditions de séquence appliquées et la réaction de la sortie à chacune, le seuil trouvé en réduisant chaque phase, le délai chronométré et le retour. Il nomme la valise d’essai et son état d’étalonnage et donne les réglages tels que trouvés et tels que laissés. Il précise aussi si la réaction du circuit commandé a été confirmée et tout ajustement effectué.

Comment les résultats sont jugés

Les résultats sont comparés aux réglages émis pour l’installation et aux données du fabricant, car le déséquilibre acceptable dépend de la charge et de l’alimentation. Les critères prennent ces formes : une sortie qui réagit correctement à la bonne et à la mauvaise rotation, un seuil qui concorde avec le réglage sur chaque phase dans la précision annoncée par le fabricant, un délai conforme au réglage, un retour stable et une sortie qui agit sur le circuit commandé comme prévu. Les résultats d’entretien sont aussi comparés à l’essai précédent. 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.