Fonctionnement du relais électromagnétique | Types de relais électromagnétiques
Relais électromagnétique
Les relais électromagnétiques sont ceux qui fonctionnent par action électromagnétique. Les relais de protection électrique modernes sont principalement basés sur des microprocesseurs, mais le relais électromagnétique conserve sa place. Il faudra beaucoup plus de temps pour remplacer tous les relais électromagnétiques par des relais statiques basés sur des microprocesseurs. Avant d'aborder en détail le système de relais de protection, nous devrions examiner les différents types de relais électromagnétiques.
Fonctionnement du relais électromagnétique
Pratiquement tous les dispositifs de relais sont basés sur un ou plusieurs des types de relais électromagnétiques suivants.
Mesure de l'amplitude,
Comparaison,
Mesure du rapport.
Le principe de fonctionnement du relais électromagnétique repose sur certains principes de base. Selon ces principes, ils peuvent être divisés en types de relais électromagnétiques suivants.
Relais à noyau attiré,
Relais à disque inductif,
Relais à gobelet inductif,
Relais à poutre équilibrée,
Relais à bobine mobile,
Relais à fer mobile polarisé.
Relais à noyau attiré
Le relais à noyau attiré est le plus simple, tant dans sa construction que dans son principe de fonctionnement. Ces types de relais électromagnétiques peuvent être utilisés comme relais de magnitude ou de rapport. Ces relais sont employés comme relais auxiliaires, de commande, de surintensité, de sous-intensité, de surtension, de sous-tension et de mesure d'impédance.
Les constructions à noyau articulé et à tige plongeante sont les plus couramment utilisées pour ces types de relais électromagnétiques. Parmi les deux conceptions, la construction à noyau articulé est plus couramment utilisée.
Nous savons que la force exercée sur un noyau est directement proportionnelle au carré du flux magnétique dans l'entrefer. Si nous ignorons l'effet de saturation, l'équation de la force subie par le noyau peut s'exprimer comme suit,
Où, F est la force nette, K’ est une constante, I est le courant efficace du bobinage du noyau, et K’ est la force de retenue.
La condition seuil pour l'opération du relais serait donc atteinte lorsque KI2 = K’.
Si nous observons attentivement l'équation ci-dessus, il serait compris que l'opération du relais dépend des constantes K’ et K pour une valeur particulière du courant du bobinage.
À partir de l'explication et de l'équation ci-dessus, on peut résumer que, l'opération du relais est influencée par
Les ampères-tours développés par le bobinage de fonctionnement du relais,
La taille de l'entrefer entre le noyau du relais et le noyau,
La force de retenue sur le noyau.
Construction du relais à noyau attiré
Ce relais est essentiellement une simple bobine électromagnétique et un piston articulé. Lorsque la bobine est alimentée, le piston est attiré vers le noyau de la bobine. Certains contacts NO-NC (Normalement Ouverts et Normalement Fermés) sont mécaniquement disposés avec ce piston, de sorte que les contacts NO se ferment et les contacts NC s'ouvrent à la fin du mouvement du piston. Généralement, le relais à noyau attiré est un relais à alimentation DC. Les contacts sont disposés de telle manière que, après l'opération du relais, les contacts ne puissent pas retourner à leur position initiale même après la désalimentation du noyau. Après l'opération du relais, ces types de relais électromagnétiques doivent être remis manuellement à zéro.
Par leur construction et leur principe de fonctionnement, le relais à noyau attiré est instantané
dans son opération.
Relais à disque inductif
Le relais à disque inductif est principalement composé d'un disque rotatif.
Fonctionnement du relais à disque inductif
Tous les relais à disque inductif fonctionnent sur le même principe bien connu de Ferrari. Ce principe stipule qu'un couple est produit par deux flux déphasés, qui est proportionnel au produit de leurs amplitudes et du déphasage entre eux. Mathématiquement, cela peut s'exprimer comme suit-
Le relais à disque inductif est basé sur le même principe qu'un ampèremètre, un voltmètre, un wattmètre ou un wattheuremètre. Dans le relais inductif, le couple de déviation est produit par les courants de Foucault dans un disque d'aluminium ou de cuivre par le flux d'un électroaimant AC. Ici, un disque d'aluminium (ou de cuivre) est placé entre les pôles d'un aimant AC qui produit un flux alternatif φ en retard par rapport à I d'un petit angle. Comme ce flux est lié au disque, il doit y avoir un EFM E2 dans le disque, en retard par rapport au flux φ de 90o. Étant donné que le disque est purement résistif, le courant induit dans le disque I2 sera en phase avec E2. Comme l'angle entre φ et I2 est de 90o, le couple net produit dans ce cas est nul. Car,
Pour obtenir un couple dans un relais à disque inductif, il est nécessaire de produire un champ rotatif.
Méthode d'ombrage des pôles pour produire un couple dans le relais à disque inductif
Dans cette méthode, la moitié du pôle est entourée d'un anneau de cuivre comme indiqué. Soit φ1 le flux de la partie non ombrée du pôle. En réalité, le flux total est divisé en deux parties égales lorsque le pôle est divisé en deux parties par une fente.
Comme une partie du pôle est ombrée par un anneau de cuivre, il y aura un courant induit dans l'anneau d'ombrage qui produira un autre flux φ2‘ dans le pôle ombré. Ainsi, le flux résultant du pôle ombré sera la somme vectorielle de φ1 et φ2. Disons que c'est φ2, et l'angle entre φ1 et φ2 est θ. Ces deux flux produiront un couple résultant,
Il existe principalement trois types de formes de disques rotatifs disponibles pour le relais à disque inductif. Ils sont en forme de spirale, ronds et en forme de vase, comme indiqué. La forme en spirale est réalisée pour compenser le couple de retenue variable du ressort de contrôle qui se resserre alors que le disque tourne pour fermer ses contacts. Pour la plupart des conceptions, le disque peut tourner jusqu'à 280o. De plus, le contact mobile sur le disque est positionné de telle manière qu'il rencontre les contacts fixes sur le cadre du relais lorsque la section de plus grand rayon du disque est sous l'électroaimant. Cela est fait pour assurer une pression de contact satisfaisante dans le relais à disque inductif.
Lorsqu'une opération à haute vitesse est requise, comme dans la protection différentielle, le déplacement angulaire du disque est considérablement limité et donc des types circulaires ou même en ailettes
peuvent être utilisés dans le relais électromagnétique à disque inductif.
Parfois, il est nécessaire que l'opération d'un relais à disque inductif soit effectuée après l'opération réussie d'un autre relais. Par exemple, les relais de surintensité interverrouillés sont généralement utilisés pour la protection des alternateurs et des barres de liaison. Dans ce cas, la bande d'ombrage est remplac
