Relais de contrôle de tension : principe de fonctionnement, schéma, nuances de raccordement

Les fluctuations de tension ne sont pas rares dans les habitations résidentielles. Elles se produisent en raison de l'usure des réseaux électriques, des courts-circuits et de la répartition inégale de la charge entre les phases.

En conséquence, les appareils électroménagers soit ne reçoivent pas assez d'électricité, soit grillent à cause d'un excès. Pour éviter ces problèmes, il est recommandé d'installer un relais de contrôle de tension (RCT).

Nous vous proposons de comprendre quels avantages offre l'utilisation d'un tel dispositif, quelles sont les différences entre le RCT et un stabilisateur, comment choisir le relais approprié et effectuer son raccordement.

À quoi sert un relais de régulation de tension ?

Le nom correct de l'appareil en question est « relais de contrôle de tension ». Cependant, lors de discussions entre électriciens, le mot « contrôle » est souvent omis.

En principe, c'est le même appareil électrotechnique de protection automatique. De plus, cet équipement est souvent appelé aussi « protection contre la rupture du neutre ». Pourquoi – cela deviendra clair plus bas.

Ne confondez pas les disjoncteurs différentiels et les relais de contrôle de tension. Les premiers protègent la ligne contre les surcharges et les courts-circuits, tandis que les seconds protègent contre les variations de tension. Ce sont des appareils aux fonctions différentes.

La tâche principale du RCT est de déconnecter les appareils électriques du réseau en cas de tensions trop élevées ou trop basses, afin que l'équipement connecté à l'alimentation ne tombe pas en panne.

L'inscription « ~220 V » est familière à tous les Russes. C'est sous cette tension alternative que fonctionnent les appareils électroménagers branchés sur les prises. Cependant, en réalité, la tension maximale dans le réseau électrique domestique ne fait que fluctuer autour de cette valeur avec une variation de +/-10%.

Dans certains cas, les fluctuations atteignent des valeurs encore plus grandes. Un voltmètre peut très bien afficher des chutes jusqu'à 70 V et des pics jusqu'à 380 V.

Pour les appareils électriques, une tension trop basse ou trop élevée est redoutable. Si le compresseur du réfrigérateur ne reçoit pas assez d'électricité, il ne démarrera tout simplement pas. En fin de compte, l'appareil surchauffera inévitablement et tombera en panne.

En cas de basse tension, l'utilisateur lambda n'est même pas capable, dans la plupart des cas, de déterminer extérieurement si l'équipement fonctionne correctement ou non dans une telle situation. Visuellement, on ne peut voir que des ampoules à incandescence qui brillent faiblement, alimentées par une tension inférieure à la normale.

Avec les fortes sourtensions, c'est beaucoup plus simple. Si l'on applique 300–350 W à l'entrée d'alimentation d'un téléviseur, d'un ordinateur ou d'un micro-ondes, au mieux le fusible grille. Mais le plus souvent, ils « grillent » eux-mêmes. Et c'est encore bien si cela ne provoque pas un véritable incendie de l'appareil et un départ de feu.

Les immeubles résidentiels sont généralement alimentés par un réseau triphasé 380 V, et un câblage monophasé 220 V part du tableau électrique de l'étage pour arriver dans l'appartement.

Les principaux problèmes de variations de tension dans les immeubles à plusieurs étages surviennent à cause de la rupture du neutre de service. Ce fil est endommagé par inadvertance par les électriciens pendant les réparations, ou il brûle simplement de vieillesse.

Si dans la maison, sur la ligne d'arrivée, un ensemble de protection nécessaire de niveau moderne est installé, alors à la suite d'une telle rupture, l'automatisme du disjoncteur différentiel (DDR) se déclenche. Tout se termine relativement normalement.

Cependant, dans les anciens bâtiments résidentiels où il n'y a pas de disjoncteurs de protection, la perte du neutre entraîne un déséquilibre des phases. Et alors, dans certains appartements, la tension devient faible (50–100 V), tandis que dans d'autres, elle devient fortement élevée (300–350 V).

Ce qui sortira finalement de la prise dépend de la charge connectée au réseau électrique à ce moment précis. Il est impossible de le calculer et de le prévoir exactement à l'avance.

En fin de compte, chez certains, tous les appareils cessent de fonctionner, tandis que chez d'autres, ils grillent à cause de la surtension. C'est là qu'intervient le relais de contrôle de tension. En cas de problème, il coupera le réseau, évitant ainsi la panne des téléviseurs, réfrigérateurs, etc.

Dans le secteur privé, le problème des variations de tension est quelque peu différent. Si le cottage est situé à une grande distance du transformateur de rue, alors en cas de consommation électrique accrue dans les maisons avant lui, à ce point extrême, la tension peut chuter à des niveaux critiques.

En conséquence, en raison du manque prolongé de « volts », les moteurs électriques des appareils électroménagers commenceront inévitablement à griller et à tomber en panne.

Variétés du dispositif RCT

Tous les modèles de relais qui remplissent les fonctions de régulateur de tension sont divisés en monophasés et triphasés.

Relais monophasé. Il est généralement installé dans les cottages et les appartements – on n'en a pas besoin de plus dans les tableaux électriques domestiques.

Dans les tableaux électriques des maisons privées et des immeubles résidentiels, on utilise généralement des relais monophasés en version compacte sur rail DIN (+).

Relais triphasé. Ces relais de contrôle de tension triphasés sont destinés à l'usage industriel. Ils sont souvent utilisés dans les schémas de protection des machines triphasées. Et si à l'entrée d'un tel équipement complexe, un tel triphasé est nécessaire, alors il est souvent choisi dans une version combinée avec un contrôle non seuleement de la tension, mais aussi de la synchronisation des phasés.

Le principal inconvénient et en même temps l'avantage d'un relais triphasé est la coupure totale de l'alimentation en sortie en cas de saut de tension, même sur l'une des lignes de phase à l'entrée. Dans l'industrie, cela ne profite qu'à l'utilisateur. Mais dans un cadre domestique, les fluctuations de tension sur une seule phase ne sont souvent pas critiques, et le RCT (relais de contrôle de tension) déconnecte le réseau protégé.

Dans certains cas, une telle surprotection est nécessaire. Cependant, dans la grande majorité des situations, elle est superflue.

Par type de construction et dimensions

Toute la gamme de relais de tension se divise en trois types :

• adaptateurs « fiche-prise » ;
• rallonges avec 1 à 6 prises ;
• modules comacts pour rail DIN.

Les deux preières options sont utilisées pour protéger un appareil électrique spécifique ou un groupe d'appareils. Ils se branchent sur une prise murale standard.

La troisième option est destinée à l'installation dans un tableau électrique dans le cadre du système de protection du réseau électrique d'un appartement ou d'une maison.

Les adaptateurs et les rallonges des régulateurs en question ont des dimensions assez importantes. Les fabricants essaient de les rendre aussi petits que possible pour qu'ils ne gâchent pas l'intérieur par leur apparence.

Mais les composants internes du relais de tension ont leurs propres dimensions strictes, et en plus il faut les intégrer dans un même boîtier avec une prise et une fiche. En termes de design, on n'a pas beaucoup de marge de manœuvre.

Les relais sur rail DIN pour montage dans un tableau de distribution ont des dimensions plus compactes, ils ne contiennent rien de superflu. Leur connexion au réseau se fait par la connexion des fils et des bornes.

Par base et fonctions supplémentaires

La logique interne et le fonctionnement des relais de contrôle de tension reposent sur un microprocesseur ou un comparateur plus simple. La première option est plus chère, mais elle permet un réglage plus précis et plus progressif des seuils de déclenchement du RCT (relais de contrôle de tension). La plupart des dispositifs de protection vendus actuellement sont basés sur un microprocesseur.

Les seuils supérieur (Umax) et inférieur (Umin) sont les deux paramètres principaux réglables du RCT – si la tension d'entrée sort de la plage définie, le relais déconnecte la ligne de sortie du courant électrique (+).

Au minimum, le boîtier du relais comporte une paire de LEDs permettant de déterminer la présence de tension à l'entrée et à la sortie. Les appareils plus avancés sont équipés d'écrans affichant les limites admissibles définies et la tension présente sur la ligne.

Le réglage des valeurs de seuil s'effectue à l'aide d'un potentiomètre avec une échelle graduée ou de boutons avec affichage des paramètres sur un écran.

Le relais lui-même responsable de la commutation à l'intérieur du RKN est réalisé selon un schéma bistable. Cette bobine a deux états stables. L'énergie n'est dépensée que pour basculer le verrou. Aucune électricité n'est nécessaire pour maintenir les contacts en position fermée ou ouverte.

D'une part, cela minimise la consommation d'énergie, et d'autre part, cela garantit que la bobine ne chauffe pas lors du fonctionnement du régulateur.

Lors du choix d'un relais de tension, il faut examiner les paramètres suivants :

• la plage de fonctionnement en Volts ;
• les possibilités de réglage des seuils de déclenchement supérieur et inférieur ;
• la présence/absence d'indicateurs de niveau de tension ;
• le temps de coupure lors du déclenchement du RKN ;
• le temps de retard avant la reprise de l'alimentation électricie ;
• la puissance commutable maximale en kW ou le courant admissible en Ampères.

Pour ce dernier paramètre, le relais doit être choisi avec une marge de 20 à25 %. S'il n'existe pas de RKN adapté aux charges élévées présentes sur la ligne, on prend un modèle de faeble puissance et on connecte un contacteur magnétique à sa sortie.

Concernant le réglage des seuils, la situation est la suivante. Si on les définit de manière trop stricte, la fréquence de déclenchement du relais sera éevée. Il faudra faire un compromis.

Le réglage de ces paramètres doit être effectué de manière à assurer un niveau de protection adéquat, sans provoquer des commutations trop fréquentes du RKN. Des mises sous et hors tension constantes ne seraient bénéfiques ni pour les équipements connectés au réseau, ni pour le régulateur de tension lui-même.

Cependant, certains relais n'ont aucne possibilité de corriger eux-mêmes les seuils. Ils sont réglés de manière « fixe ». Par exemple, le seuil inférieur est réglé en usine à 170 V et le seuil supérieur à 265 V.

De tels RKN sont moins chers, mais il faut les choisir avec plus d'attention. Il ne sera pas possible de les reconfigurer par la suite ; en cas d'erreur de calcul, il faudra acheter de nouveaus appareils pour remplacer ceux qui ne conviennent pas.

Le choi des paramètres temporels de coupure et de reprise de l'alimentation de la ligne de sortie dépend de la charge connectée et des caractéristiques du réseau spécifique (+)

Si des chutes de tension brèves (d'une fraction de seconde) et faibles se produisent constamment dans le réseau électricie, il est préférable de régler le temps de coupure au seuil inférieur au maximum. Ainsi, le nombre de déclenchements sera plus faeble et la menace pour les équipements alimentés sera minimale.

Le délai de remise sous tension doit être choisi en fonction du type d'appareils électricies branchés. Si l'équipement connecté comporte un compresseur ou un moteur électricie, il convient d'augmenter le temps de mise sous tension à 1–2 minutes.

Cela permettra d'éviter les brusques variations de tension et de courant lors de la reprise de l'alimentation du réseau, ce qui protègera les réfrigérateurs et les climatisurs contre les pannes.

Et pour les ordinateurs et les téléviseurs, ce paramètre peut être réduit à 10-20 secondes.

Quel est le meilleur : stabilisateur vs relais

Souvent, au lieu de connecter un relais de contrôle électrique dans le tableau, on recommande d'installer un stabilisateur de tension dans la maison. Dans certains cas, cela peut être justifié. Cependant, il y a un certain nombre de nuances dont il faut tenir compte lors du choix de l'une ou l'autre option de protection des appareils électriques.

En termes de fonctionnalité, le stabilisateur non seulement égalise la tension, mais se coupe également lorsque celle-ci est trop élevée. Le relais de tension, quant à lui, est exclusivement un automatisme de protection. En apparence, le premier inclut les fonctions du second.

Mais par rapport au RKN, le stabilisateur :

• plus cher et plus bruyant ;
• plus inerte lors des variations brusques ;
• n'offre pas de possibilités de réglage des paramètres ;
• prend beaucoup plus de place.

Lorsque la tension d'entrée diminue, pour que la sortie du stabilisateur atteigne les valeurs requises, celui-ci commence à « tirer » davantage de courant du réseau. Ce qui mène directement à la surchauffe du câblage s'il n'est pas conçu pour cela.

Le deuxième inconvénient majeur du stabilisateur par rapport au relais de contrôle est son incapacité à intercepter une brusque augmentation de tension en cas de coupure du neutre.

Il suffit littéralement d'une demi-seconde avec 350–380 W dans la prise pour que tous les appareils de la maison grillent. Et la plupart des stabilisateurs ne sont pas capables de s'adapter à ces changements et laissent passer la haute tension, ne se coupant qu'après 1 à 2 secondes après le début de la surtension.

Outre les stabilisateurs et les relais, on peut également utiliser des déclencheurs de tension maximale et minimale pour protéger la ligne contre les variations de tension. Mais par rapport au RKN, leur temps de déclenchement est plus long. De plus, ils ne rétablissent pas l'alimentation automatiquement et ressemblent davantage à des DDR dans leur fonctionnement.

Après une coupure de courant, ces déclencheurs devront être réinitialisés manuellement.

Schémas de raccordement du RCT

Dans le tableau, le relais de tension est toujours installé après le compteur, dans la coupure du fil de phase. Il doit contrôler et, si nécessaire, couper la « phase ». Il ne peut en aucun cas être connecté autrement.

Le plus souvent, pour les consommateurs monophasés, on utilise un schéma standard avec charge directe via le relais (+)

Il existe deux schémas principaux de connexion des relais monophasés du régulateur de tension secteur :

• avec charge directe via le RKN ;
• avec la connexion de la charge via un contacteur – avec le branchement d'un démarreur magnétique.

Lors du montage du tableau électrique dans la maison, la première option est presque toujours utilisée. Il existe suffisamment de modèles de RKN avec la puissance nécessaire dans le commerce. De plus, si nécessaire, on peut installer plusieurs de ces relais en parallèle, en connectant à chacun un groupe distinct d'appareils électriques.

Le montage est extrêmement simple. Sur le boîtier d'un relais monophasé standard se trouvent trois bornes – le « neutre » plus les phases « entrée » et « sortie ». Il suffit de ne pas confondre les fils à connecter.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Afin de vous aider à mieux vous orienter dans les schémas de connexion et le choix du relais régulateur de tension approprié, nous avons sélectionné une série de vidéos décrivant toutes les nuances du fonctionnement de cet appareil.

Comment protéger votre équipement des fluctuations du réseau électrique à l'aide du RKN :

Réglage du relais de tension :

Le relais de contrôle de la tension secteur est une excellente protection contre la « rupture du neutre » et les brusques variations de tension. Son branchement est simple : il suffit d'insérer les fils correspondants dans les bornes et de les serrer.Dans la quasi-totalité des cas, on utilise un schéma standard avec une charge directe via le RKN.

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