Les réglages des relais de protection moteur sont calculés à partir des données de la plaque signalétique du moteur, des rapports de transformation des transformateurs de courant et du mode de mise à la terre du système. Pour la protection contre les surcharges thermiques (dispositif ANSI 49), le seuil de déclenchement est généralement réglé entre 115 % et 125 % du courant nominal du moteur, selon le facteur de service. Pour la protection contre les surintensités (dispositifs 50/51), le seuil de déclenchement instantané doit être supérieur à 1.7 fois le courant de rotor bloqué afin d'éviter les déclenchements intempestifs au démarrage.
En 2023, une cimenterie d'Asie du Sud-Est a mis en service un nouveau ventilateur de four de 2 000 kW équipé d'un relais à microprocesseur moderne. L'ingénieur en protection a utilisé le moteur Le courant de service (1.15 fois le courant nominal) était utilisé comme seuil de déclenchement du relais au lieu du courant nominal réel. Résultat : déclenchements intempestifs tous les trois ou quatre jours en période de fortes chaleurs estivales. Après trois semaines de frustration, un technicien a découvert l’erreur. La correction du seuil de déclenchement, de 138 A à 120 A, a permis d’éliminer complètement les déclenchements. Coût de l’erreur : 45 000 $ en pertes de production et en temps d’ingénierie.
Vous savez déjà que des réglages de relais incorrects endommagent les moteurs ou entraînent des arrêts de production inutiles. La difficulté réside dans le calcul précis de chaque réglage dès le premier essai. Ce guide fournit des méthodes de calcul exactes pour chaque fonction de protection majeure, avec des exemples concrets directement applicables à votre projet.
Pour une présentation complète du contexte système en matière de protection des moteurs, consultez notre Guide complet de la protection et de la commande des moteurs moyenne tension.
Points clés à retenir
- La capacité de surcharge est de 115 % du courant nominal pour les moteurs SF 1.0 et de 125 % pour les moteurs SF 1.15.
- L'évaluation primaire par tomodensitométrie (TDM) devrait placer le FLA moteur entre 50 % et 100 % du CT primaire
- La capacité de captage instantanée du dispositif 50 doit être supérieure à 1.7 fois le courant du rotor bloqué.
- Les constantes de temps thermiques sont fixées à 80 % de la durée de résistance au froid du moteur.
- La détection des défauts à la terre dépend de la mise à la terre du système : 5 à 10 A pour les systèmes mis à la terre par résistance
- Le différentiel du dispositif 87M est réglé entre 10 et 20 % du courant nominal du moteur, sans temporisation intentionnelle.
Prérequis : Données nécessaires avant tout calcul de paramétrage
Le calcul du réglage de chaque relais commence par des données d'entrée précises. Des données manquantes ou incorrectes entraînent des réglages qui ne protègent pas le moteur ou provoquent des déclenchements intempestifs.
Données requises sur la plaque signalétique du moteur
Relevez les informations suivantes figurant sur la plaque signalétique du moteur : puissance nominale (kW ou HP), tension nominale, intensité à pleine charge (FLA), facteur de service (SF), courant de rotor bloqué (LRA), durée de blocage du rotor (à chaud et à froid), lettre de conception NEMA et classe d’isolation. Si le moteur est équipé de sondes RTD dans les enroulements, notez leur type (PT100 ou PT1000) et leur emplacement.
La durée de blocage du rotor est critique. Il s'agit de la durée pendant laquelle le moteur peut supporter le courant de blocage sans dommage thermique. Les fabricants indiquent les durées de blocage à chaud et à froid. Le relais thermique doit se déclencher avant la limite de blocage à chaud.
Données système requises
Relevez la tension du système, les courants de défaut triphasés maximum et minimum, ainsi que le mode de mise à la terre. Pour les systèmes mis à la terre par résistance, notez l'intensité nominale de la résistance de mise à la terre. Pour les systèmes mis à la terre directement, notez l'amplitude attendue du défaut à la terre.
Spécifications des CT et VT
Documentez le rapport de transformation et la classe de précision du transformateur de courant (TC) (généralement 5P20 ou 10P20 pour la protection). Précisez si le secondaire du TC est de 5 A ou de 1 A. Pour une protection différentielle, six TC sont nécessaires : trois au niveau du bornier moteur et trois au niveau du disjoncteur. Vérifiez que tous les TC ont des rapports de transformation identiques.
Dispositif 49 — Paramètres de protection contre les surcharges thermiques
La protection contre les surcharges thermiques est la protection minimale requise pour tout moteur. Le dispositif 49 utilise un modèle thermique mathématique pour estimer la température des enroulements en fonction du courant et du temps. Les relais à microprocesseur modernes calculent la chaleur accumulée à l'aide d'un algorithme I²t.
Calcul de la prise en charge en cas de surcharge
Le seuil de surcharge détermine le niveau de courant à partir duquel la protection thermique se déclenche. Le calcul dépend du facteur de service du moteur.
Pour les moteurs avec un facteur de service de 1.0 : Régler le point de captage à 115 % du courant nominal.
Pour les moteurs avec un facteur de service de 1.15 ou plus : Réglez le point de captage à 125 % du courant nominal.
Une erreur fréquente consiste à utiliser le courant de facteur de service comme valeur de base. Le courant de facteur de service est égal à 1.15 fois le courant nominal. Si vous réglez le seuil de déclenchement à 115 % du courant de facteur de service, vous êtes en réalité à 132 % du courant nominal. Le relais tolérera alors une surcharge dangereuse avant de se déclencher.
ExempleUn moteur avec un courant nominal de 100 A et un facteur de service de 1.15. Courant de démarrage correct : 1.25 × 100 A = 125 A. Courant de démarrage incorrect (avec le facteur de service) : 1.15 × 100 A = 115 A, puis 1.15 × 115 A = 132.25 A. Le moteur pourrait fonctionner indéfiniment à 130 A sans se déclencher.
Sélection de la constante de temps thermique
La constante de temps thermique définit la vitesse à laquelle le relais accumule de la capacité thermique. Elle doit correspondre aux caractéristiques thermiques réelles du moteur.
Réglez la constante de temps à environ 80 % de la durée de tenue au froid du moteur, à courant de rotor bloqué. Ceci garantit le déclenchement du relais avant que le moteur n'atteigne sa limite de dommage thermique.
Pour les moteurs de classe 10 : constante de temps généralement de 8 à 12 secondes.
Pour les moteurs de classe 20 : constante de temps généralement de 12 à 20 secondes.
Pour les moteurs de classe 30 : constante de temps généralement de 20 à 30 secondes.
Si le fabricant du moteur ne fournit qu'une seule courbe de décrochage, considérez qu'il s'agit de la courbe à chaud et fixez le rapport chaud/froid à 1.0. Si les deux courbes sont fournies, calculez le rapport en divisant le temps de décrochage à chaud par le temps de décrochage à froid.
Configuration de polarisation RTD
Si le moteur est équipé de sondes RTD au stator, configurez le relais pour que le modèle thermique soit ajusté en fonction de la température réelle de l'enroulement. Cela améliore la précision de 40 % par rapport à une estimation thermique basée uniquement sur le courant. Réglez le seuil d'alarme des sondes RTD entre 10 et 15 °C en dessous de la limite de la classe d'isolation. Réglez le seuil de déclenchement entre 5 et 10 °C en dessous de cette limite.
Exemple concret : moteur de pompe de 1 000 CV, 6.6 kV
Données du moteur : FLA égal à 78 A, SF égal à 1.15, LRA égal à 468 A (6 fois FLA), temps de blocage à froid égal à 22 secondes, temps de blocage à chaud égal à 11 secondes.
Prise de surcharge : 1.25 fois 78 A égale 97.5 A (réglée à 98 A).
Constante de temps thermique : 80 % de 22 secondes équivalent à 17.6 secondes (fixée à 18 s).
Rapport chaud/froid : 11 secondes divisées par 22 secondes égalent 0.5.
Classe de trajet : Classe 20 (application de pompe).
Dispositif 50/51 — Paramètres de protection contre les surintensités
La protection contre les surintensités protège contre les courts-circuits et les surcharges prolongées. Le dispositif 50 assure un déclenchement instantané. Le dispositif 51 assure un déclenchement temporisé selon une courbe en temps inverse.
Dispositif 50 : Détection instantanée de surintensité
L'élément instantané doit se déclencher en cas de court-circuit, mais rester stable au démarrage du moteur. Règle essentielle : régler le seuil de déclenchement au-dessus du courant de blocage asymétrique maximal.
Réglage typique : 1.5 à 2.0 fois le courant du rotor bloqué.
Pour les moteurs alimentés par contacteur, le dispositif 50 est souvent désactivé car le contacteur ne peut pas interrompre le courant de court-circuit. Le fusible ou le disjoncteur en amont assure la coupure en cas de défaut. Si le dispositif 50 est utilisé, un court délai de 50 à 100 millisecondes permet d'éviter les déclenchements intempestifs dus à un décalage de courant continu au démarrage.
ExempleMoteur avec un courant de fuite de 468 A. Dispositif de déclenchement 50 : 1.7 × 468 A = 795.6 A (réglage à 800 A au primaire). Avec des TC 100/5, le réglage au secondaire est de 800 × 20 = 40 A.
Dispositif 51 : Protection contre les surintensités temporisées / le blocage du rotor
Le dispositif 51 remplit deux fonctions dans la protection du moteur : il assure une protection de secours contre les surcharges et une protection contre le blocage du rotor (calage).
Pour la protection contre le blocage du rotor, réglez le seuil de déclenchement entre 0.9 et 1 fois la LRA. Définissez le délai d'accélération sur une durée supérieure au temps d'accélération normal, mais inférieure au temps de calage sécuritaire. Une formule courante : le délai d'accélération est égal au temps d'accélération du moteur plus une seconde de marge, ou à 80 % du temps de calage sécuritaire, la valeur la plus faible étant retenue.
Pour la protection contre les surcharges, réglez le seuil de déclenchement entre 110 % et 120 % du courant nominal avec une courbe très inverse ou extrêmement inverse. Coordonnez-le avec le modèle thermique afin que le dispositif 49 se déclenche en premier en cas de surcharge et que le dispositif 51 ne fonctionne qu'en cas de défaillance du modèle thermique.
Exemple concret : Même moteur de 1 000 ch
Dispositif 50 : Courant de déclenchement : 800 A primaire (40 A secondaire sur TC 100/5). Temporisation : instantanée (0 ms) ou 50 ms en cas de déclenchements intempestifs.
Dispositif 51 (rotor bloqué) : Courant de déclenchement : 450 A (0.96 fois LRA). Temporisation : 8 secondes (accélération du moteur en 6 secondes, blocage en cas de panne à chaud : 11 secondes).
Dispositif 51 (surcharge de secours) : Courant de coupure de 90 A (1.15 fois le courant nominal). Courbe : très inverse, temporisation : 0.5.
Dispositif 51N — Paramètres de protection contre les défauts à la terre
La protection contre les défauts à la terre détecte les ruptures d'isolation entre les enroulements de phase et la terre. Sa sensibilité dépend entièrement de la manière dont le neutre du système est mis à la terre.
Détection des défauts à la terre par type de mise à la terre du système
Pour les systèmes à mise à la terre par résistance : le courant de défaut à la terre est volontairement limité à 5 à 10 A. Réglez le seuil de déclenchement du relais entre 10 % et 20 % du courant nominal de la résistance de mise à la terre. Valeurs typiques : 1 à 2 A au primaire pour une résistance de 10 A.
Pour les systèmes mis à la terre de manière directe : le courant de défaut à la terre est égal au courant de défaut de phase. Régler le seuil de déclenchement entre 20 % et 30 % du courant nominal du moteur.
Pour les systèmes non mis à la terre : un défaut à la terre ne produit qu’un courant capacitif. Des relais de défaut à la terre sensibles et spécialisés sont nécessaires. Les éléments 51N standard peuvent ne pas détecter le défaut.
Sélection du délai
Pour les systèmes à mise à la terre par résistance, prévoyez un délai fixe de 0.5 à 2 secondes. Ce délai évite les déclenchements intempestifs dus aux surtensions transitoires ou au fonctionnement du parafoudre lors des manœuvres. Pour les systèmes à mise à la terre directe, un délai plus court, de 0.1 à 0.3 seconde, est généralement suffisant.
Connexion de séquence zéro vs. connexion résiduelle
Les transformateurs de courant homopolaires (à noyau équilibré) offrent la détection la plus sensible et la plus insensible aux perturbations. Un transformateur de courant à fenêtre unique entoure les trois conducteurs de phase. Le relais ne détecte que le courant de terre déséquilibré.
Le couplage différentiel additionne les sorties secondaires des trois TC. Il est moins sensible aux courants différentiels parasites générés par les déséquilibres et la saturation des TC au démarrage. Utilisez le couplage différentiel uniquement lorsque l'utilisation de TC homopolaires n'est pas envisageable.
Exemple résolu : Système résistif mis à la terre, résistance de 10 A
Système : 6.6 kV, mis à la terre par résistance avec une résistance de mise à la terre de 10 A.
Détection de défaut à la terre : 20 % de 10 A équivaut à 2 A primaires.
Délai : 0.5 seconde (durée fixe).
CT : TC 100/5 phases en connexion résiduelle, ou TC homopolaire 50/1 dédié.
Réglage secondaire avec 100/5 CT : 2 A primaire divisé par 20 égale 0.1 A secondaire.
Dispositif 87M — Paramètres de protection du différentiel moteur
La protection différentielle compare le courant entrant dans le moteur au courant sortant. En fonctionnement normal, ces courants sont égaux. En cas de défaut interne, ils divergent et le relais se déclenche instantanément.
Exigences et affectation en CT
L'appareil 87M nécessite six transformateurs de courant de rapport identique : trois au niveau du disjoncteur d'alimentation et trois au niveau du boîtier de neutre du moteur. La classe de précision des transformateurs de courant doit être de 5P10 ou supérieure. Ces transformateurs doivent être spécifiquement appariés pour les applications différentielles et présenter des caractéristiques d'excitation identiques.
Pente de ramassage et de retenue minimale
Le courant de fonctionnement minimal est réglé pour éviter les déclenchements intempestifs dus aux déséquilibres et à la saturation du transformateur de courant. Réglage typique : 10 % à 20 % du courant nominal du moteur.
La pente de retenue définit le courant différentiel maximal toléré par le relais lors des défauts traversants ou au démarrage. Réglage typique : 30 % à 50 %. Une pente de 50 % signifie que le relais nécessite un courant différentiel supérieur à 50 % du courant traversant avant de se déclencher.
Le seuil de coupure définit le moment où le relais passe d'une sensibilité minimale fixe à une limitation en pourcentage. Réglage typique : 0.5 à 1.0 fois le courant nominal du moteur.
Un élément à déclenchement instantané court-circuite la limitation en cas de défauts internes importants. Réglage typique : 8 à 12 fois l’intensité nominale.
Exemple pratique : moteur de 5 000 kW, 6.6 kV
Données du moteur : FLA égal à 390 A, rapport CT égal à 400/5.
Courant de coupure minimum : 15 % de 390 A = 58.5 A au primaire (réglé à 60 A). Au secondaire : 60 divisé par 80 = 0.75 A.
Pente de contrainte : 40 %.
Point de rupture : 1.0 fois FLA équivaut à 390 A primaire.
Ensemble supérieur : 10 fois FLA équivaut à 3 900 A primaire.
Vérification de la sensibilité : pour un défaut biphasé aux bornes du moteur, le courant de défaut minimal est généralement de 5 000 à 8 000 A. La sensibilité est égale à 5 000 A divisé par 60 A, soit 83, dépassant largement l’exigence minimale de 2.0.
Pour des scénarios d'application précis et des méthodes de configuration normalisées de la protection différentielle des moteurs (87M), (voir notre Guide des spécifications de protection différentielle pour moteurs professionnels).
Appareil 46, 37, 27/59 — Paramètres de protection supplémentaires
Au-delà des fonctions essentielles, plusieurs protections supplémentaires améliorent la fiabilité du moteur.
Déséquilibre de séquence négative / courant (Dispositif 46)
Un déséquilibre de tension de seulement 3.5 % génère un courant de séquence inverse d'environ 25 %, provoquant une surchauffe des barres du rotor. Réglez le dispositif 46 sur un courant de séquence inverse de 15 % à 25 % avec un délai de 5 à 10 secondes. Certains relais appliquent une caractéristique I²t au déséquilibre, similaire à celle d'une surcharge thermique.
Sous-intensité / Perte de charge (Dispositif 37)
Le dispositif 37 détecte la cavitation de la pompe, les ruptures d'arbre ou les pertes de charge. Réglez le seuil de déclenchement entre 80 % et 90 % du courant nominal. Programmez le délai entre 5 et 10 secondes afin d'éviter les déclenchements intempestifs lors des variations de charge normales. Cette protection est essentielle pour les applications de pompes et de convoyeurs.
Sous-tension et surtension (Dispositif 27/59)
Réglez le capteur de sous-tension entre 80 % et 90 % de la tension nominale avec un délai de 1 à 3 secondes. Ceci évite les dommages dus à une sous-tension prolongée qui augmente le courant moteur. Réglez le capteur de surtension à 110 % de la tension nominale. Une surtension augmente le flux magnétique et l'échauffement du noyau.
Sélection et vérification du rapport CT
Le rapport de transformation du transformateur de courant est fondamental pour tous les réglages de relais. Un rapport incorrect fausse tous les réglages suivants.
Dimensionnement CT Évaluation principale
Le courant nominal du moteur (FLA) doit se situer entre 50 % et 100 % du courant nominal primaire du transformateur de courant (TC). Si le FLA est inférieur à 50 % du courant nominal primaire du TC, le relais détecte un courant secondaire faible et perd en précision. Si le FLA dépasse 100 % du courant nominal primaire du TC, ce dernier sature en cas de surcharge.
ExempleMoteur avec un courant nominal de 78 A. Rapports de transformation appropriés : 100/5 (78 % du courant primaire) ou 150/5 (52 % du courant primaire). Un rapport de transformation de 200/5 ne représenterait que 39 % du courant primaire, ce qui est insuffisant.
Exigences relatives à la classe de précision
Les transformateurs de courant de protection doivent être de classe 5P ou 10P avec un facteur limite de précision de 10 ou 20. Pour la protection différentielle, utiliser un modèle 5P10 ou supérieur. Les transformateurs de courant de mesure (classe 0.5 ou 1.0) ne conviennent pas aux relais de protection car ils saturent à des courants plus faibles.
Erreurs courantes en tomodensitométrie et comment les détecter
Une station d'épuration a spécifié des transformateurs de courant 200/5 pour un moteur de 180 A. Lors de la mise en service, le relais a été programmé pour des transformateurs de courant 100/5, une simple erreur de saisie. Pendant six mois, le relais n'a détecté que la moitié du courant réel. Lorsqu'une défaillance de roulement a provoqué une surcharge du moteur à 220 A, le relais n'a enregistré que 110 A, bien en dessous du seuil de déclenchement. Le moteur a grillé avant que le problème ne soit détecté. 12 000 rembobinage et12,000rewindand8 000 interventions d'urgence auraient pu être évitées grâce à un test d'injection primaire de cinq minutes.
Toujours vérifier le rapport de transformation du transformateur de courant (TC) par un test d'injection primaire avant la mise sous tension. Injecter un courant primaire connu et s'assurer que le relais répond correctement au secondaire. Ce test prend moins de 10 minutes et permet de détecter les erreurs de rapport de transformation, les erreurs de câblage et les problèmes de polarité.
Vérification de la coordination relais-disjoncteur-fusible
La coordination des protections garantit que le dispositif le plus proche du défaut se déclenche en premier. Pour la protection des moteurs, cela signifie que le relais moteur se déclenche avant le disjoncteur de départ, qui lui-même se déclenche avant le disjoncteur principal.
Tracé de courbes temps-courant
Tracez les courbes suivantes sur le même graphique log-log : limite thermique du moteur (à chaud et à froid), courbe du relais du dispositif 49, courbe du relais du dispositif 51, caractéristique du fusible ou du disjoncteur, et courbe du disjoncteur en amont. Les courbes des relais du moteur doivent se situer en dessous de la limite thermique du moteur et en dessous de la courbe du disjoncteur en amont, quel que soit le niveau de courant.
Marges de sélectivité
Maintenez une marge de temps minimale de 0.3 à 0.4 seconde entre le relais moteur et le disjoncteur en amont en cas de courant de défaut maximal. Cette marge tient compte du temps de fonctionnement du disjoncteur, du temps de traitement du relais et des effets de saturation du transformateur de courant.
Vérification de coordination de type 2
Pour les moteurs alimentés par contacteur, vérifiez la coordination de type 2. Le fusible ou le disjoncteur doit interrompre le courant en cas de court-circuit avant que le contacteur ne tente de couper le courant. Le contacteur et le relais de surcharge doivent résister au défaut sans dommage. Comparez le courant de tenue du contacteur (I²t) au courant de coupure total du fusible (I²t). Si le courant de tenue du fusible (I²t) est inférieur au courant de tenue du contacteur (I²t), la coordination de type 2 est respectée.
Cas particuliers : moteurs alimentés par variateur de fréquence et à démarrage progressif
Les méthodes modernes de démarrage des moteurs modifient les exigences en matière de protection. Un relais conçu pour un démarrage direct ne convient pas à un moteur alimenté par un variateur de fréquence.
Comment le démarrage d'un variateur de fréquence modifie les exigences en matière de relais
Un variateur de fréquence limite le courant de démarrage à 1.0 à 1.5 fois le courant nominal, contre 5 à 7 fois pour un démarrage direct. Ceci modifie fondamentalement la protection contre les surintensités. Le seuil de déclenchement instantané du dispositif 50, fixé à 1.7 fois la puissance réactive pour les applications de démarrage direct, peut désormais être 8 à 10 fois supérieur à la valeur nécessaire.
Lors d'un défaut à la terre se développant à l'intérieur du moteur, un réglage trop élevé du dispositif 50 retarde l'élimination du défaut jusqu'à son aggravation. Une usine pétrochimique en a fait l'expérience lors de l'ajout d'un variateur de fréquence à un compresseur de 1 500 CV. Le réglage initial du dispositif 50, de 1 500 A et basé sur le courant de rotor bloqué en démarrage direct, était désormais 7.5 fois supérieur au seuil requis. Un défaut à la terre naissant n'a été éliminé que lorsqu'il est devenu un défaut entre phases. L'usine utilise maintenant une protection spécifique aux variateurs de fréquence, avec un réglage du dispositif 50 entre 2.5 et 3 fois le courant nominal.
Pour les moteurs alimentés par variateur de fréquence, ce dernier assure la protection contre les surcharges grâce à son modèle thermique. Le relais externe sert de protection de secours et assure des protections que le variateur ne peut pas fournir, telles que les protections différentielles et les protections contre les défauts à la terre. Il est important de coordonner la courbe thermique du variateur avec celle du relais externe afin d'éviter le déclenchement simultané des deux dispositifs.
Pour en savoir plus sur les stratégies d'atténuation des harmoniques dans les applications de variateurs de fréquence, consultez notre Guide de qualité de l'énergie pour les variateurs MV.
Intégration de la protection du démarreur progressif
Les démarreurs progressifs moyenne tension limitent le courant de démarrage à 3 ou 4 fois le courant nominal. La protection intégrée des démarreurs progressifs modernes inclut une protection contre les surcharges électroniques, le blocage du rotor et le déséquilibre de courant. Lors de l'utilisation de cette protection intégrée, configurez le relais externe en mode de secours uniquement. Réglez le seuil de déclenchement du relais de secours entre 110 % et 120 % du seuil de protection contre les surcharges du démarreur progressif.
Pour une configuration détaillée des paramètres et une sélection adaptée aux applications industrielles des démarreurs progressifs moyenne tension, (voir notre guide de sélection des démarreurs progressifs moyenne tension).
Erreurs courantes de réglage des relais
Trois erreurs de réglage sont à l'origine de la majorité des défaillances de la protection des moteurs sur le terrain.
Erreur n° 1 : Utiliser le courant de facteur de service comme courant nominal.
Comme l'illustre l'exemple de la cimenterie, utiliser 1.15 fois le courant nominal comme base de calcul du courant de démarrage induit une erreur de 15 %. Le moteur peut alors surcharger en continu sans se déclencher. Il est impératif d'utiliser systématiquement la valeur nominale du courant de démarrage indiquée sur la plaque signalétique comme valeur de référence.
Erreur 2 : Incompatibilité du rapport CT
Un relais programmé avec un rapport de transformation incorrect est l'erreur de mise en service la plus fréquente. Les réglages sont alors erronés du fait du facteur d'erreur du rapport. Une erreur de rapport de 2:1 signifie que le relais ne détecte pas 50 % des surcharges. Un test d'injection primaire permet de déceler ce problème en quelques minutes.
Erreur 3 : Négliger le temps d’accélération du moteur
Un moteur de pompe à forte inertie peut mettre jusqu'à 15 secondes pour atteindre sa vitesse maximale. Si le temporisateur de blocage du rotor est réglé sur 8 secondes, le relais se déclenche à chaque démarrage normal. Il est impératif de toujours vérifier le temps d'accélération en conditions de charge réelles avant de régler le temporisateur de blocage.
Erreur n° 4 : Le relais de défaut à la terre est plus sensible que le câble d’alimentation.
Dans les systèmes à mise à la terre par résistance, le relais de protection contre les défauts à la terre du moteur doit être plus sensible que celui du départ. Si le départ est réglé à 5 A et le moteur à 10 A, le départ déclenche l'ensemble du jeu de barres en cas de défaut moteur. Il est donc recommandé de régler le relais de protection contre les défauts à la terre du moteur entre 10 % et 20 % du réglage du départ.
Erreur n° 5 : Réglage du dispositif 50 trop près du courant d’appel.
Si le dispositif 50 est réglé à 1.5 fois la LRA mais que le courant d'appel asymétrique réel atteint 1.6 fois la LRA, le relais se déclenche à chaque démarrage. Utilisez une marge minimale de 1.7 fois la LRA ou ajoutez un délai de 50 à 100 ms.
Liste de contrôle et vérification de la mise en service
Avant de mettre sous tension un moteur avec de nouveaux réglages de relais, veuillez effectuer les étapes de vérification suivantes.
Contrôles préalables à la mise sous tension
Vérifiez que toutes les données de la plaque signalétique correspondent aux réglages du relais. Assurez-vous que les rapports de transformation des transformateurs de courant sont corrects. Contrôlez la polarité des transformateurs de courant par un test de continuité ou par injection primaire. Vérifiez que le câblage correspond au schéma unifilaire. Assurez-vous que la tension d'alimentation de commande correspond aux exigences du relais.
Test d'injection primaire
Injectez un courant connu dans le circuit primaire du transformateur de courant et vérifiez les indications du relais. Effectuez des essais à 25 %, 50 %, 100 % et 200 % du courant nominal. Assurez-vous que le seuil de déclenchement en cas de surcharge est correct à 5 % près de la valeur de consigne. Testez la surintensité instantanée à 150 % du seuil de déclenchement. Testez le dispositif de protection contre les défauts à la terre avec un courant homopolaire simulé.
Vérification de la coordination
Tracez les courbes temps-courant et vérifiez les marges de sélectivité. Assurez-vous que les courbes du relais moteur restent inférieures aux limites thermiques du moteur en tout point. Vérifiez que les courbes du disjoncteur en amont offrent une marge de coordination suffisante. Documentez tous les réglages et les résultats des tests pour référence ultérieure.
Conditions de documentation
Conservez une fiche de réglage des relais pour chaque moteur. Notez les données de la plaque signalétique, les rapports de transformation des transformateurs de courant, tous les réglages des éléments de protection, les résultats des tests et la date de mise en service. Mettez à jour la fiche à chaque modification des réglages. Cette documentation est essentielle pour le dépannage et la maintenance ultérieurs.
Questions fréquemment posées
Comment convertir le courant primaire en réglages secondaires du relais ?
Divisez le courant primaire par le rapport du transformateur de courant. Pour un transformateur de courant 100/5 (rapport de 20), un courant primaire de 100 A correspond à un courant secondaire de 5 A. Un courant de déclenchement de 125 A au primaire correspond à un courant secondaire de 6.25 A. Vérifiez toujours si le relais attend des valeurs en ampères secondaires ou en valeurs relatives.
Quelle est la différence entre l'appareil 49 et l'appareil 51 ?
Le dispositif 49 est un modèle thermique simulant l'échauffement et le refroidissement du moteur. Il se déclenche en cas de surcharge prolongée, mais tolère le courant d'appel normal au démarrage. Le dispositif 51 est un élément de protection contre les surintensités temporisé suivant une courbe inverse du temps fixe. Dans les applications moteurs, le dispositif 51 est souvent configuré comme une protection contre le blocage du rotor avec un délai défini, tandis que le dispositif 49 gère les surcharges.
Dois-je désactiver le dispositif 50 sur les moteurs alimentés par contacteur ?
Oui, dans la plupart des cas. Les contacteurs à vide ne peuvent pas interrompre un courant de court-circuit. Si le dispositif 50 se déclenche, le contacteur tente de s'ouvrir sous l'effet du courant de défaut et risque de se souder ou d'exploser. Le fusible ou le disjoncteur en amont doit éliminer les défauts de court-circuit. Le dispositif 50 convient uniquement lorsqu'un disjoncteur (et non un contacteur) assure la fonction de commutation.
Comment la température ambiante affecte-t-elle les réglages des relais ?
Une température ambiante élevée réduit la capacité de refroidissement du moteur. Si le moteur est conçu pour une température ambiante de 40 °C mais fonctionne à 55 °C, son modèle thermique peut nécessiter un ajustement. Certains relais offrent une compensation de température ambiante. Une autre solution consiste à réduire le seuil de déclenchement en cas de surcharge de 5 à 10 % par tranche de 10 °C au-dessus de la température ambiante nominale.
Un seul réglage de relais peut-il fonctionner pour plusieurs moteurs ?
Non. Chaque moteur possède des caractéristiques uniques : courant nominal (FLA), courant de fuite (LRA), constantes de temps thermique et temps d’accélération. Utiliser des réglages identiques pour différents moteurs garantit que certains seront sous-protégés et que d’autres se déclencheront intempestivement. Il est impératif de toujours calculer les réglages individuellement pour chaque moteur, même s’ils semblent similaires.
Conclusion
Le réglage des relais de protection moteur exige une analyse rigoureuse des données moteur, des rapports de transformation et des caractéristiques du système. La robustesse d'une chaîne de protection dépend de son maillon le plus faible. Un modèle thermique correct, associé à un rapport de transformation erroné, est inutile. À l'inverse, un réglage parfait de la protection contre les surintensités instantanées, sans prise en compte du temps d'accélération, provoque des déclenchements intempestifs.
L'essentiel est la vérification. Chaque réglage doit être contrôlé par rapport aux données du moteur, testé avec l'injection primaire et confirmé par les courbes de coordination temps-courant. Les 10 minutes consacrées au test d'injection primaire permettent d'éviter une réparation d'urgence à 20 000 $ consécutive à une erreur de rapport de transformation non détectée.
Shandong Electric fabrique des équipements de conversion de puissance et de démarrage de moteurs pour les secteurs industriel, minier, pétrolier et gazier, ainsi que pour la production d'énergie. Notre équipe d'ingénieurs vous accompagne dans la conception de systèmes de protection adaptés à vos projets, depuis la sélection des relais et le calcul de leur réglage jusqu'à la vérification de la mise en service. Pour les applications complexes de moteurs moyenne tension, une ingénierie sur mesure garantit que votre système de protection corresponde parfaitement aux spécifications de votre moteur et aux exigences du réseau électrique.
Demandez une analyse gratuite du réglage du relais de protection moteur. Contactez notre équipe d'ingénierie en leur fournissant les données de la plaque signalétique de votre moteur et les détails de votre application ; nous vérifierons vos réglages ou vous recommanderons les valeurs optimales pour votre projet.
Shandong Electric propose également nos convertisseur de fréquence 400 Hz Pour les applications d'alimentation électrique au sol et dans l'aviation, fabriquées avec la même rigueur d'ingénierie qui assure la protection des moteurs critiques dans le monde entier.
Pour connaître les règles de sélection des types scientifiques et les normes précises de paramétrage des relais de surcharge thermique des moteurs MT, (voir notre Guide de sélection et de réglage des relais de surcharge thermique).
