Qu’est-ce qu’un relais thermique ?
Un relais thermique est un composant qui fournit une sortie de contact lorsqu’un courant dépassant une valeur définie circule dans un circuit électrique. Il sert principalement à éviter la surcharge des moteurs et du câblage.
L’intégration d’un relais thermique dans un circuit peut prévenir des problèmes tels que l’épuisement du circuit.
Utilisations des relais thermiques
Les relais thermiques sont principalement utilisés pour la protection des moteurs. Lorsqu’un moteur est soumis à un couple supérieur à sa valeur nominale, un courant supérieur à la valeur nominale circule. Ce phénomène est appelé surintensité.
Si un moteur est en surintensité pendant une période prolongée, les enroulements internes s’échauffent. Cela fait fondre le vernis interne ou brûle les enroulements. C’est ce qu’on appelle l’épuisement du moteur. Les relais thermiques protègent le moteur en coupant l’alimentation électrique au moyen d’une sortie de contact lorsqu’un courant dépassant la valeur nominale circule.
Principe des relais thermiques
Dans la plupart des cas, des bimétaux sont utilisés comme conducteurs de circuit à l’intérieur des relais thermiques.
Les bimétaux sont une combinaison de métaux ayant deux coefficients de dilatation thermique différents. Lorsque la chaleur est générée par un courant électrique, il est polarisé et déformé en raison de la différence des coefficients de dilatation thermique.
Le bilame à l’intérieur du relais thermique utilise cette polarisation pour actionner les contacts et sortir un point de contact. Il existe des relais thermiques avec différents réglages de courant, en fonction de l’épaisseur du bilame et d’autres facteurs.
Lorsque le moteur démarre, le courant est plus de deux fois supérieur à la valeur nominale. Comme le bilame subit une déformation exothermique, il y a un temps de retard jusqu’à ce qu’il se réchauffe. En raison de ce temps de retard, il ne réagit pas au courant de démarrage élevé du moteur.
Les contacts de sortie des relais thermiques sont chargés par des ressorts et, une fois activés, ils continuent dans la plupart des cas à émettre jusqu’à ce que l’on appuie sur le bouton de réinitialisation. Cela permet d’éviter qu’un équipement surchargé ne redémarre.
Comment choisir un relais thermique
Les relais thermiques sont choisis en fonction de l’intensité du courant du moteur à protéger. Il existe deux types d’éléments de protection des moteurs : les éléments instantanés et les éléments à durée limitée.
L’élément instantané est un élément de protection qui coupe instantanément l’alimentation du moteur pour protéger le circuit supérieur en cas de défaut du moteur lui-même.
Les éléments de limitation de temps sont des éléments de protection qui détectent les surcharges du moteur et interrompent l’alimentation électrique pour protéger le moteur. Les relais de protection contre les surintensités sont utilisés pour les moteurs à haute tension, tandis que les relais thermiques sont utilisés pour les moteurs à basse tension.
D’après ce qui précède, pour les moteurs à basse tension, un disjoncteur, une unité d’entraînement et un relais thermiques doivent être sélectionnés ensemble. Le disjoncteur doit être au moins deux fois plus puissant que le courant nominal du moteur afin d’éviter qu’il ne se déclenche au démarrage. Le variateur et le relais thermique doivent être choisis en fonction du courant nominal du moteur et en se référant au catalogue du fabricant.
Facteurs de dégradation des relais thermiques
Bien qu’elle varie d’un fabricant à l’autre, la période de remplacement recommandée pour les relais thermiques est d’environ 10 ans. Toutefois, le remplacement périodique des relais thermiques étant coûteux, il est fréquent que seuls les relais thermiques des charges critiques soient remplacés périodiquement.
Les relais thermiques sont composés de bimétaux et de résines, qui ne se détériorent pas facilement, de sorte qu’ils se détériorent rarement de manière naturelle. Les quatre facteurs suivants sont responsables de la détérioration forcée.
1. Les facteurs électriques
La dégradation de l’isolation dépend de l’ampleur et de la fréquence de la tension, de la fréquence et des courants d’appel du variateur. Cela entraîne la défaillance du relais thermique.
2. Facteurs mécaniques
Des facteurs physiques tels que des vis desserrées, des chocs et des vibrations peuvent entraîner une détérioration telle que la fatigue du métal.
3. Facteurs thermiques
Les relais thermiques peuvent échouer en raison du gauchissement, de la déformation ou de la fonte et de la déconnexion causés par la chaleur due à la surtension, à la surintensité, à l’auto-échauffement, etc.
4. Facteurs environnementaux
La corrosion du métal est causée par des températures élevées, une forte humidité, des gaz corrosifs et des brouillards d’huile. La poussière et les corps étrangers peuvent également mordre dans le relais thermique, ce qui entraîne un mauvais contact. En comprenant les causes de la détérioration et en évitant ces facteurs, il est possible de prolonger la durée de vie du produit par l’utilisateur.
Autres informations sur les relais thermiques
1. Câblage des relais thermiques
Les relais thermiques sont souvent utilisés dans le cadre d’un appareillage de commutation électromagnétique. Dans ce cas, le côté primaire du circuit principal est généralement connecté à une barre de cuivre pour l’alimentation électrique des produits commerciaux. Le câblage du côté secondaire doit être conçu de manière à ce que le courant admissible soit supérieur au courant nominal du relais thermique.
Le courant admissible du câblage varie en fonction du type de câblage, mais chaque type est défini par les réglementations internes en matière de câblage. Le câblage vendu au Japon est conforme aux réglementations internes en matière de câblage.
2. Mise en place des relais thermiques
Les relais thermiques sont classés en deux types : bimétalliques et électroniques.
- Type bimétallique
Le type bimétallique fait fonctionner le relais par dilatation thermique du bilame. Avec le type bimétallique, la valeur du courant peut être réglée de ±20% en tournant le bouton de réglage.
D’autres modifications de réglage sont structurellement impossibles, de sorte que le relais doit être remplacé. Si l’appareil à protéger est un moteur, il faut consulter le catalogue pour choisir le relais thermique adapté à la capacité du moteur, car chaque fabricant vend un relais thermique adapté à la capacité du moteur. - Type électronique
Le type électronique est utilisé lorsque le dispositif à protéger est un variateur ou un dispositif similaire. Le circuit électronique lit la valeur du courant circulant dans le circuit et intervient lorsqu’il s’écarte de la courbe caractéristique de la charge. Dans la plupart des variateurs sur le marché, cette fonction est installée de manière permanente en tant que fonction de protection du variateur.
Les relais thermiques électroniques sont également utilisés, par exemple, dans les centres de contrôle des moteurs. La méthode de réglage des relais thermiques électroniques varie d’un fabricant à l’autre, mais la limite inférieure de courant peut être réglée plus largement que pour les relais bimétalliques. Vérifiez le réglage dans le manuel d’instructions. Normalement, le réglage se fait automatiquement en réglant la valeur du courant nominal.
3. Contacts du relais thermique
Le relais thermique possède un contact normalement ouvert (contact a) pour la surveillance et un contact normalement fermé (contact b) pour la coupure du circuit.
- Contacts bimétalliques
Pour les types bimétalliques, il est nécessaire de choisir le type et le nombre de contacts à utiliser au moment de l’achat. La valeur du courant nominal traversant les contacts est déterminée par le relais et est généralement de l’ordre de 2 A. Ils sont utilisés pour les circuits de commande, car le risque de soudure est élevé s’ils sont utilisés dans le circuit principal. - Contacts électroniques
Les relais thermiques électroniques peuvent souvent être réglés pour utiliser un nombre quelconque de contacts. Cependant, les types électroniques peuvent avoir des contacts à transistors au lieu de contacts à relais. Avec des contacts à transistors, les composants électroniques tomberont en panne si une alimentation de commande en courant alternatif est utilisée.
4. Retour du relais thermique
Si une condition de surcharge persiste et que le relais thermique fonctionne, le contact de sortie du relais thermique doit être désactivé après que la cause a été supprimée. Cette procédure est appelée “retour” ou “réinitialisation”.
Il existe deux types de procédure de réinitialisation : la réinitialisation manuelle et la réinitialisation automatique. Le type de retour manuel est simple : il suffit d’appuyer sur le bouton de réinitialisation après avoir éliminé la cause de la surcharge. Les contacts de sortie sont libérés en appuyant sur le bouton de réinitialisation.
Le réarmement automatique ne nécessite pas d’appuyer sur le bouton de réarmement, le relais thermique lui-même se réarme automatiquement. Il est utilisé dans des applications spéciales où il est difficile pour les personnes d’approcher le relais thermique.