Relais différentiel de pourcentage
Définition : Un relais différentiel à pourcentage est défini comme un type de relais qui fonctionne en fonction de la différence de phase entre deux ou plusieurs grandeurs électriques similaires. Il représente une forme avancée de relais de protection différentielle. La seule distinction entre lui et d'autres relais différentiels réside dans la présence d'une bobine de retenue. Le relais différentiel à pourcentage intègre une bobine de retenue précisément pour résoudre les problèmes découlant des écarts du rapport de courant lors de l'afflux de forts courants de court-circuit externes.
Le système différentiel à pourcentage comporte une bobine de retenue connectée au fil pilote, comme le montre la figure ci-dessous. Les courants induits dans les deux transformateurs de courant (TC) traversent cette bobine de retenue. Pendant ce temps, la bobine opérante est positionnée au milieu de la bobine de retenue.
La bobine de retenue gouverne la caractéristique sensible du relais. Elle sert à empêcher le transformateur de déclencher indûment en raison de courants déséquilibrés. De plus, la bobine de retenue atténue les harmoniques présentes dans le courant de démarrage.
Principe de fonctionnement du relais différentiel à pourcentage
Le couple généré par la bobine de retenue agit pour empêcher la fermeture du circuit de déclenchement, tandis que le couple provenant de la bobine opérante tente de fermer les contacts du circuit de déclenchement. Dans des conditions normales de fonctionnement et lors de scénarios de charge de passage, le couple produit par la bobine de retenue dépasse celui de la bobine opérante. Par conséquent, le relais reste dans un état non opératif.
Lorsqu'une panne interne se produit, le couple opérant dépasse le couple de retenue. À ce moment-là, les contacts du circuit de déclenchement se ferment, ouvrant ainsi le disjoncteur. Le couple de retenue peut être ajusté en modifiant le nombre de spires de la bobine de retenue.
En raison de l'influence de la bobine de retenue, le courant différentiel nécessaire au fonctionnement de ce relais est une quantité variable. Le courant différentiel dans la bobine opérante est proportionnel à (I1 - I2). Puisque le courant opérant est connecté au milieu de la bobine de retenue, le courant dans la bobine de retenue est proportionnel à (I1 + I2)/2. Lors de pannes externes, I1 et I2 augmentent, entraînant une augmentation du couple de retenue. Cela empêche efficacement le relais de dysfonctionner.
Caractéristique de fonctionnement du relais différentiel à pourcentage
La caractéristique de fonctionnement du relais différentiel à pourcentage est illustrée dans la figure ci-dessous. Le graphique montre clairement que le rapport du courant opérant au courant de retenue reste à un pourcentage fixe. Ce type de relais est également connu sous le nom de relais différentiel biaisé. La raison en est que la bobine de retenue est souvent appelée bobine de biais, car elle génère un flux magnétique supplémentaire, influençant le fonctionnement du relais.
Types de relais différentiel à pourcentage
Le relais différentiel à pourcentage est principalement classé en deux types, à savoir :
Ces relais sont utilisés pour la protection de divers composants électriques tels que les générateurs, les transformateurs, les alimentations, les lignes de transmission, etc.
1. Application dans un système à trois bornes
Ce type de relais différentiel à pourcentage peut être utilisé pour des éléments électriques avec plus de deux bornes. Dans une configuration à trois bornes, chaque borne est associée à une bobine ayant un nombre égal de spires. Les couples générés par ces bobines agissent indépendamment les uns des autres et sont combinés arithmétiquement.
La caractéristique de pente en pourcentage du relais varie selon la distribution du courant parmi les bobines de retenue. Ces relais sont conçus pour fonctionner instantanément ou à grande vitesse, permettant une réponse rapide aux conditions anormales.
2. Relais différentiel biaisé à induction
Le relais différentiel biaisé à induction présente un disque pivotant qui se déplace dans les entrefer de deux électroaimants. Un anneau de cuivre est attaché à une partie de chaque pôle, et cet anneau a la capacité de se déplacer vers, dans ou loin du pôle. Cette disposition mécanique joue un rôle crucial dans le fonctionnement du relais, lui permettant de détecter les différences de grandeurs électriques et de déclencher des actions de protection lorsque nécessaire.
Le disque est soumis à deux couples distincts : l'un généré par l'élément opérant et l'autre par l'élément de retenue. Lorsque les anneaux de masquage des deux éléments sont positionnés de manière identique, le couple de retenue agissant sur l'anneau devient nul. Cependant, lorsque l'anneau de masquage de l'élément de retenue est déplacé plus profondément dans le noyau de fer, le couple exercé par l'élément de retenue dépasse celui de l'élément opérant.
