Relais de protection moteur pour moteur à induction haute tension

Plus de 90 % des moteurs utilisés dans l'industrie sont des moteurs à induction, car ils sont peu coûteux, robustes et faciles à entretenir. Pour les moteurs de haute puissance (>250 CV), nous préférons une tension élevée, car cela réduit le courant d'exploitation et la taille du moteur.

Pourquoi avons-nous besoin de protéger les moteurs ?

Pour comprendre cela, nous devons connaître le coût associé à la panne d'un moteur, c'est-à-dire :

• Perte de production (coût de production)

• Remplacement du moteur (coût de remplacement)

• Coût de réparation

• Coût des heures de travail dues à cette urgence

La fonction de base d'un relais de protection est d'identifier la panne et d'isoler la partie défectueuse de la partie saine du système. Cela améliorera la fiabilité du système électrique.
Pour la protection du moteur, nous devons identifier les différentes causes de panne et y répondre. Les différentes causes de panne sont les suivantes :

• Stress thermique sur l'enroulement

• Mono-phasing

• Défaut à la terre

• Court-circuit

• Rotor bloqué

• Nombre de démarrages à chaud

• Défaillance des roulements

Des descriptions brèves des différentes pannes sont données ci-dessous :

• Stress thermique sur l'enroulement –
  Si un moteur fonctionne continuellement au-delà de sa capacité nominale, cela surchauffera l'enroulement et l'isolation. Cela entraînera ensuite la dégradation de l'isolation de l'enroulement, aboutissant à la panne du moteur. Si la tension est inférieure à la valeur conçue, cela surchauffera également l'enroulement à charge nominale, entraînant la panne du moteur.

• Mono-phasing –
  La perte d'une phase fournie au moteur (dans le cas d'un moteur triphasé) conduit à la mono-phasing. Si nous démarrons le moteur sous charge, alors le moteur échouera en raison de l'asymétrie.

• Défaut à la terre –
  Si une partie de l'enroulement entre en contact avec la terre, on peut dire que le moteur est mis à la terre. Si nous démarrons le moteur, cela entraînera la panne du moteur.

• Court-circuit –
  Si il y a un contact entre deux phases d'un enroulement triphasé ou entre les spires d'une phase, cela sera qualifié de court-circuit.

• Rotor bloqué –
  Si l'équipement entraîné est dans une condition bloquée ou si l'arbre du moteur est bloqué, cela est connu sous le nom de rotor bloqué. Si nous démarrons le moteur, il échouera.

• Nombre de démarrages à chaud –
  Chaque moteur est conçu pour résister à un certain nombre de démarrages à chaud. Imaginons qu'un moteur est en cours d'exécution, si nous arrêtons le moteur et le redémarrons immédiatement, cela est appelé un démarrage à chaud. En fonction de la courbe thermique du moteur, nous devons donner un certain temps pour abaisser la température de l'enroulement.

• Défaillance des roulements –
  Si les roulements échouent, un frottement du rotor sur le stator se produira, entraînant des dommages physiques de l'isolation et de l'enroulement. La défaillance des roulements peut être évitée par la surveillance de la température des roulements. Un détecteur de température des roulements (DTR) est utilisé pour la surveillance et le déclenchement du moteur en cas d'anomalie.

Tous les relais de protection de moteur fonctionnent sur la base du courant consommé par le moteur. Le relais de protection de moteur est utilisé pour les zones de haute tension ayant les caractéristiques suivantes :

• Protection contre les surcharges thermiques

• Protection contre les courts-circuits

• Protection contre la mono-phasing

• Protection contre les défauts à la terre

• Protection contre le rotor bloqué

• Protection contre le nombre de démarrages

Pour le réglage du relais, nous avons besoin du rapport de CT et du courant nominal du moteur. Le réglage des différents éléments est listé ci-dessous :

• Élément de surcharge thermique –
  Pour régler cet élément, nous devons identifier le % du courant nominal sur lequel le moteur fonctionne de manière continue.
  

• Élément de court-circuit –
  La plage disponible pour cet élément est de 1 à 5 fois le courant de démarrage. Un retard est également disponible. Nous le réglons généralement à 2 fois le courant de démarrage avec un retard de 0.1 seconde.

• Élément de mono-phasing –
  Cet élément fonctionnera s'il y a un déséquilibre dans le courant des trois phases. Il est également appelé protection contre le déséquilibre. L'élément est réglé pour 1/3 du courant de démarrage. S'il se déclenche pendant le démarrage, le paramètre sera modifié à 1/2 du courant de démarrage.

• Protection contre les défauts à la terre –
  Cet élément mesure le courant neutre de la CT secondaire connectée en étoile. La plage disponible pour cet élément est de 0,02 à 2 fois le courant primaire de la CT. Un retard est également disponible. Nous le réglons généralement à 0,1 fois le courant primaire de la CT avec un retard de 0,2 secondes. Si le relais se déclenche pendant le démarrage du moteur, le réglage du retard peut être augmenté à 0,5 seconde.

• Protection contre le rotor bloqué –
  La plage disponible pour cet élément est de 1 à 5 fois le courant nominal. Un retard est également disponible. Nous le réglons généralement à 2 fois le CNC (Courant Nominal Continu). Le retard sera supérieur au temps de démarrage du moteur. « Le temps de démarrage signifie le temps nécessaire pour que le moteur atteigne sa vitesse maximale. »

• Protection contre le nombre de démarrages à chaud –
  Ici, nous fournirons le nombre de démarrages autorisés dans une durée spécifiée. Ainsi, nous limiterons le nombre de démarrages à chaud donnés au moteur.

Le schéma pour connecter un relais de protection de moteur est le suivant

Les relais de protection de moteur numériques modernes ont quelques fonctionnalités supplémentaires, comme la protection contre le fonctionnement à vide du moteur et la protection thermique. En cas de fonctionnement à vide, le relais détecte le courant du moteur. Si celui-ci est inférieur à la valeur spécifiée, il déclenche l'arrêt du moteur. Nous pouvons également connecter une sonde de température au relais, qui surveillera la température des roulements et de l'enroulement et déclenchera l'arrêt du moteur si elle dépasse la valeur de température spécifiée.

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