Qu'est-ce qu'un relais à tasse d'induction?

Qu'est-ce qu'un relais à tasse inductive ?

Relais à tasse inductive

Ce relais est une version du relais à disque inductif. Les relais à tasse inductive fonctionnent sur le même principe que les relais à disque inductif. La construction de base de ce relais est similaire à celle d'un moteur à induction à quatre ou huit pôles. Le nombre de pôles dans le relais de protection dépend du nombre d'enroulements nécessaires. La figure montre un relais à tasse inductive à quatre pôles.

Lorsque le disque d'un relais inductif est remplacé par une tasse en aluminium, l'inertie du système rotatif est considérablement réduite. Cette inertie mécanique plus faible permet au relais à tasse inductive de fonctionner beaucoup plus rapidement que le relais à disque inductif. De plus, le système de pôles projetés est conçu pour fournir un couple maximal par VA d'entrée.

Dans l'unité à quatre pôles, montrée dans notre exemple, le courant de Foucault produit dans la tasse par une paire de pôles apparaît directement sous l'autre paire de pôles. Cela fait que le couple par VA de ce relais est environ trois fois plus important que celui d'un relais à disque inductif avec un électroaimant en forme de C. Si la saturation magnétique des pôles peut être évitée par la conception, les caractéristiques de fonctionnement du relais peuvent être rendues linéaires et précises sur une large gamme de fonctionnement.

Principe de fonctionnement du relais à tasse inductive

Comme nous l'avons dit précédemment, le principe de fonctionnement du relais à tasse inductive est le même que celui du moteur à induction. Un champ magnétique tournant est produit par différentes paires de pôles de champ. Dans la conception à quatre pôles, les deux paires de pôles sont alimentées par le secondaire du même transformateur de courant, mais la différence de phase entre les courants des deux paires de pôles est de 90 degrés ; cela est réalisé en insérant un inducteur en série avec l'enroulement d'une paire de pôles, et en insérant une résistance en série avec l'enroulement de l'autre paire de pôles.

Le champ magnétique tournant induit un courant dans la tasse en aluminium. Conformément au principe de fonctionnement du moteur à induction, la tasse commence à tourner dans le sens du champ magnétique tournant, avec une vitesse légèrement inférieure à celle du champ magnétique tournant. 

La tasse en aluminium est attachée à un ressort spiral : En condition normale, le couple de rappel du ressort est supérieur au couple de déviation de la tasse. Ainsi, il n'y a pas de mouvement de la tasse. Mais en cas de défaut du système, le courant passant par l'enroulement est très élevé, donc, le couple de déviation produit dans la tasse est beaucoup plus élevé que le couple de rappel du ressort, de sorte que la tasse commence à tourner comme le rotor d'un moteur à induction. Les contacts attachés au mouvement de la tasse se ferment à un angle de rotation spécifique.

Construction du relais à tasse inductive

Le système magnétique du relais est construit à l'aide de feuilles d'acier découpées en cercle. Les pôles magnétiques sont projetés sur les bords intérieurs de ces feuilles laminées. Les bobines de champ sont enroulées sur ces pôles laminés. Les bobines de champ de deux pôles opposés sont connectées en série.

La tasse ou le tambour en aluminium, fixé sur un noyau en fer laminé, est porté par une broche dont les extrémités s'insèrent dans des coupelles ou des paliers en pierre précieuse. Le champ magnétique laminé est fourni à l'intérieur de la tasse ou du tambour pour renforcer le champ magnétique coupant la tasse.

Relais à tasse inductive directionnel ou de puissance

Les relais à tasse inductive sont très adaptés aux unités directionnelles ou de comparaison de phase. Ils fournissent un couple stable, non vibrant et ont des couples parasites minimaux dus au courant ou à la tension seuls.

Dans le relais à tasse inductive directionnel ou de puissance, les bobines d'une paire de pôles sont connectées à travers une source de tension, et les bobines de l'autre paire de pôles sont connectées à la source de courant du système. Ainsi, le flux produit par une paire de pôles est proportionnel à la tension et le flux produit par l'autre paire de pôles est proportionnel au courant électrique.

Le diagramme vectoriel de ce relais peut être représenté comme suit,

Ici, dans le diagramme vectoriel, l'angle entre la tension V du système et le courant I est θ. Le flux produit par le courant I est φ1 qui est en phase avec I. Le flux produit par la tension V est φ2 qui est en quadrature avec V. Ainsi, l'angle entre φ1 et φ2 est (90o – θ). Par conséquent, si le couple produit par ces deux flux est Td. Où K est une constante de proportionnalité.

Dans cette équation, nous avons supposé que le flux produit par la bobine de tension est retardé de 90 ^o par rapport à sa tension. En modifiant cet angle, on peut obtenir une équation de couple T = KVIcos (θ – φ) où θ est l'angle entre V et I. En conséquence, les relais à tasse inductive peuvent être conçus pour produire un couple maximal lorsque l'angle θ = 0 ou 30o, 45o ou 60o.

Les relais conçus de telle manière qu'ils produisent un couple maximal à θ = 0 sont des relais de puissance à tasse inductive. Les relais qui produisent un couple maximal lorsque θ = 45o ou 60o sont utilisés comme relais de protection directionnelle.

Relais à tasse inductive de type réactance et MHO

En manipulant les arrangements des bobines de courant et de tension et les angles de déphasage relatifs entre les différents flux, le relais à tasse inductive peut être conçu pour mesurer soit une pure réactance, soit une admittance. Ces caractéristiques sont discutées en détail dans une session sur le relais de distance électromagnétique.