Test du relais : Le relais est un composant clé du compteur électrique prépayé intelligent. Sa durée de vie détermine en partie celle du compteur. Ses performances sont donc essentielles au bon fonctionnement de ce dernier. Or, de nombreux fabricants de relais, tant nationaux qu'internationaux, produisent des relais aux capacités, niveaux techniques et paramètres de performance très variables. Par conséquent, les fabricants de compteurs d'énergie doivent disposer d'un ensemble d'appareils de détection performants pour tester et sélectionner les relais, afin de garantir la qualité des compteurs. Parallèlement, State Grid a renforcé le contrôle par échantillonnage des paramètres de performance des relais dans les compteurs intelligents, ce qui nécessite également des équipements de détection adaptés pour vérifier la qualité des compteurs produits par différents fabricants. Cependant, ces équipements de détection de relais présentent des limitations : ils ne permettent qu'un seul type de mesure, le processus de détection n'est pas automatisé, les données doivent être traitées et analysées manuellement, et les résultats peuvent être aléatoires et sujets à des erreurs. De plus, l'efficacité de détection est faible et la sécurité ne peut être garantie [7]. Au cours des deux dernières années, State Grid a progressivement normalisé les exigences techniques des compteurs d'électricité, élaboré des normes industrielles et des spécifications techniques pertinentes, ce qui a soulevé certaines difficultés techniques pour la détection des paramètres des relais, tels que leur capacité de commutation (à l'ouverture et à la fermeture) et les tests de leurs caractéristiques de commutation. Il est donc urgent d'étudier un dispositif permettant une détection complète des paramètres de performance des relais [7]. Conformément aux exigences des tests de performance des relais, les paramètres testés peuvent être divisés en deux catégories. La première comprend les tests effectués sans courant de charge, tels que le seuil de déclenchement, la résistance de contact et la durée de vie mécanique. La seconde comprend les tests effectués avec courant de charge, tels que la tension de contact, la durée de vie électrique et la capacité de surcharge. Les principaux paramètres testés sont brièvement présentés ci-dessous : (1) Seuil de déclenchement : tension nécessaire au fonctionnement du relais. (2) Résistance de contact : valeur de la résistance entre deux contacts lors de la fermeture électrique. (3) Durée de vie mécanique : nombre de cycles de commutation du relais en l'absence de dommage. (4) Tension de contact : valeur de la tension entre les contacts lorsqu'ils sont fermés sous l'effet d'un courant de charge. (5) Durée de vie électrique. Lorsque la tension nominale est appliquée aux deux extrémités de la bobine de commande du relais et que la charge résistive nominale est appliquée dans la boucle de contact, le nombre de cycles est inférieur à 300 par heure et le rapport cyclique est de 1:4, ce qui garantit la fiabilité du relais. (6) Capacité de surcharge. Lorsque la tension nominale est appliquée aux deux extrémités de la bobine de commande du relais et que 1,5 fois la charge nominale est appliquée dans la boucle de contact, la fiabilité du relais est garantie pour une fréquence de fonctionnement de (10 ± 1) cycles/min [7]. Il existe différents types de relais, classés selon leur tension d'entrée (relais de vitesse, relais de courant, relais temporisé, relais de pression, etc.), leur principe de fonctionnement (relais électromagnétiques, relais à induction, relais électriques, relais électroniques, etc.), leur fonction (relais de commande, relais de protection, etc.) et la nature de la variable d'entrée (relais de mesure, etc.). [8] Selon qu'il soit basé sur la présence ou l'absence d'un signal d'entrée, un relais ne fonctionne pas en l'absence de signal et s'active en présence d'un signal. C'est le cas, par exemple, des relais intermédiaires, des relais généraux et des relais temporisés. [8] Un relais de mesure, quant à lui, fonctionne en fonction des variations d'un signal d'entrée. Le signal est toujours présent pendant son fonctionnement ; le relais ne s'active que lorsque le signal atteint une certaine valeur. C'est le cas, par exemple, des relais de courant, de tension, thermiques, de vitesse, de pression et de niveau de liquide. [8] Relais électromagnétique : Schéma de principe d'un relais électromagnétique. La plupart des relais utilisés dans les circuits de commande sont des relais électromagnétiques. Ces relais se caractérisent par une structure simple, un faible coût, une utilisation et une maintenance aisées, une faible capacité de contacts (généralement inférieure à 1 SA), un grand nombre de contacts, l'absence de points principaux et auxiliaires, l'absence de dispositif d'extinction d'arc, une taille réduite, une action rapide et précise, une commande sensible et une grande fiabilité. Ils sont largement utilisés dans les systèmes de commande basse tension. Parmi les relais électromagnétiques couramment utilisés, on trouve les relais de courant, de tension, intermédiaires et divers petits relais généraux. [8] La structure et le principe de fonctionnement d'un relais électromagnétique sont similaires à ceux d'un contacteur. Il est principalement composé d'un mécanisme électromagnétique et de contacts. Les relais électromagnétiques fonctionnent en courant continu (CC) et alternatif (CA). Une tension ou un courant est appliqué aux deux extrémités de la bobine pour générer une force électromagnétique. Lorsque cette force est supérieure à la force de réaction du ressort, l'armature est attirée, ce qui actionne les contacts normalement ouverts et normalement fermés. Lorsque la tension ou le courant dans la bobine chute ou disparaît, l'armature est relâchée et les contacts se réinitialisent. [8] Relais thermique : Le relais thermique est principalement utilisé pour la protection contre les surcharges des équipements électriques (principalement les moteurs). Fonctionnant selon le principe de l'échauffement par courant électrique, il présente des caractéristiques de surcharge proches de celles des moteurs (caractéristiques en temps inverse). Il est généralement utilisé avec un contacteur pour la protection contre les surcharges et les défauts de phase des moteurs asynchrones triphasés. En pratique, ces moteurs sont souvent confrontés à des problèmes d'origine électrique ou mécanique, tels que les surintensités, les surcharges et les défauts de phase. Si la surintensité est modérée, de courte durée et que l'élévation de température des enroulements ne dépasse pas la limite admissible, elle est tolérée. Si la surintensité est importante et prolongée, elle accélérera le vieillissement de l'isolation du moteur et pourra même le détruire. Par conséquent, un dispositif de protection moteur doit être installé dans le circuit du moteur. Parmi les nombreux types de dispositifs de protection moteur couramment utilisés, le plus répandu est le relais thermique à plaques métalliques. Ce type de relais est triphasé et existe en deux versions : avec ou sans protection contre les coupures de phase. [8] Relais temporisé : Le relais temporisé est utilisé pour la régulation du temps dans les circuits de commande. Il en existe de nombreux types, classés selon leur principe de fonctionnement : électromagnétiques, à amortissement pneumatique, électriques et électroniques ; et selon le mode de temporisation : à temporisation par alimentation et à temporisation par alimentation. Le relais temporisé à amortissement pneumatique utilise le principe de l'amortissement pneumatique pour obtenir la temporisation. Il est composé d'un mécanisme électromagnétique, d'un mécanisme de temporisation et d'un système de contacts. Le mécanisme électromagnétique est un double noyau de fer de type E à action directe, le système de contacts utilise un micro-interrupteur I-X5 et le mécanisme de temporisation est un amortisseur à coussin d'air. [8] Fiabilité 1. Influence de l'environnement sur la fiabilité des relais : le temps moyen entre les pannes des relais fonctionnant en Grande-Bretagne et en Suisse est le plus élevé, atteignant 820 h, tandis qu'en Suisse, il n'est que de 600 h. [9]2. Influence du niveau de qualité sur la fiabilité des relais : avec des relais de niveau de qualité A1, le temps moyen entre les pannes peut atteindre 3 660 000 h, tandis qu'avec des relais de niveau C, il est de 110 000 h, soit une différence de 33 fois. On constate que le niveau de qualité des relais a une grande influence sur leur fiabilité. [9]3. Influence de la configuration des contacts sur la fiabilité : la configuration des contacts influe également sur la fiabilité. Les relais unipolaires sont plus fiables que les relais bipolaires à quatre contacts. La fiabilité diminue progressivement avec l'augmentation du nombre de contacts. Le temps moyen entre les pannes d'un relais unipolaire unipolaire est 5,5 fois supérieur à celui d'un relais bipolaire à quatre contacts. [9]4. Influence du type de structure sur la fiabilité du relais : il existe 24 types de structures de relais, chacun ayant un impact sur sa fiabilité. [9]5. Influence de la température sur la fiabilité du relais : la température de fonctionnement d’un relais se situe entre -25 °C et 70 °C. Avec l’augmentation de la température, le temps moyen entre les pannes diminue progressivement. [9]6. Influence de la fréquence de fonctionnement sur la fiabilité du relais : avec l’augmentation de la fréquence de fonctionnement du relais, le temps moyen entre les pannes présente une tendance exponentielle à la baisse. Par conséquent, si le circuit conçu exige que le relais fonctionne à une fréquence très élevée, il est nécessaire de surveiller attentivement le relais lors de la maintenance du circuit afin de pouvoir le remplacer à temps. [9]7. Influence du rapport de courant sur la fiabilité du relais : le rapport de courant est le rapport entre le courant de charge de fonctionnement du relais et le courant de charge nominal. Le rapport de courant influe fortement sur la fiabilité du relais. En particulier, lorsqu'il est supérieur à 0,1, le temps moyen entre les pannes diminue rapidement. À l'inverse, lorsqu'il est inférieur à 0,1, ce temps moyen reste relativement constant. Il est donc recommandé, lors de la conception du circuit, de choisir une charge supportant un courant nominal plus élevé afin de réduire ce rapport. Ainsi, la fiabilité du relais, et même celle de l'ensemble du circuit, ne sera pas affectée par les fluctuations du courant de fonctionnement.
