Vous avez déjà été confronté à une panne de moteur électrique due à une surcharge ? Le fonctionnement des relais thermiques est pourtant important pour éviter ces arrêts coûteux. Découvrez comment ce dispositif protège vos moteurs, les mécanismes de déclenchement précis et les bonnes pratiques pour une installation optimale.
Qu’est-ce qu’un relais thermique et à quoi sert-il ?
Le relais thermique protège les moteurs électriques contre les surcharges. Il détecte une intensité excessive qui provoque un échauffement des enroulements, ce qui peut endommager le moteur.
Le relais thermique protège contre les surcharges prolongées, pas contre les courts-circuits. Il détecte l’intensité excessive via des bilames qui se déforment sous l’effet de la chaleur. Une surcharge est une augmentation modérée du courant sur une période longue, contrairement au court-circuit, qui est une augmentation brutale et importante du courant. Cette déformation actionne un mécanisme de coupure.
| Dispositif de protection | Type de défaut protégé | Caractéristiques principales |
|---|---|---|
| Relais thermique | Surcharge prolongée | Détecte surintensité via déformation d’un bilame (2 métaux). Ne coupe pas directement le courant, actionne un contacteur. Réarmable. Plage Schneider : 1 à 38 A |
| Disjoncteur magnétique | Court-circuit | Réaction instantanée via bobine électromagnétique. Protection contre fortes surintensités. Réarmable manuellement après déclenchement |
| Fusible | Surcharge + court-circuit | Protection à usage unique. Fonctionne par fusion d’un élément conducteur. Non réarmable, nécessite remplacement après déclenchement |
| Disjoncteur magnétothermique | Surcharge + court-circuit | Protection combinée (bimétal + bobine). Plage Schneider GV : 0,40A à 95A. Réarmable. Utilisé pour moteurs électriques |
Le relais thermique protège les moteurs électriques des surcharges prolongées, évitant l’échauffement excessif des enroulements. Cet élément particulier prolonge leur durée de vie et évite des dommages coûteux liés à l’intensité trop élevée.
Principe de fonctionnement d’un relais thermique
Le relais thermique contient des bilames composés de deux métaux différents. Ces métaux se dilatent à des vitesses distinctes lorsqu’ils s’échauffent, ce qui provoque leur déformation en cas de surintensité.
Voici les étapes du déclenchement d’un relais thermique :
- Détection de la surintensité par le relais thermique connecté en série avec le moteur
- Génération de chaleur dans les bilames en cas de dépassement de l’intensité nominale
- Déformation des bilames par dilatation thermique différentielle des deux métaux
- Ouverture du circuit de commande via le mécanisme de déclenchement progressif
- Désactivation du contacteur pour couper l’alimentation du moteur électrique
- Réarmement manuel ou automatique après refroidissement du système
Le relais s’installe en série sur chaque phase du moteur. Quand l’intensité augmente, la chaleur générée déforme les bilames. Le déclenchement suit le principe du temps inverse à l’intensité : plus la surcharge est importante, plus la réaction est rapide. Ce mécanisme prévient les coupures inutiles lors des démarrages à courant élevé.
Le relais thermique n’interrompt pas directement le courant. Il active un contacteur qui commande l’alimentation du moteur. Ce dernier agit sur le circuit de puissance, alors que le relais surveille l’intensité nominale. Pour une protection complète, il peut être intégré dans des coffrets et armoires, ou être utilisé pour protéger une pompe immergée.
Causes possibles de déclenchement d’un relais thermique
Plusieurs facteurs peuvent provoquer le déclenchement d’un relais thermique : surcharge mécanique, défauts d’alimentation électrique, cycles de démarrage trop rapprochés ou environnement inadapté. Ces causes nécessitent un diagnostic précis pour éviter les répétitions.
| Cause de déclenchement | Symptômes | Solutions |
|---|---|---|
| Surcharges mécaniques | Augmentation de l’intensité, moteur surchauffé | Vérifier les roulements, réduire la charge |
| Problèmes d’alimentation | Tension instable, déséquilibre des phases | Contrôler les câbles, mesurer la tension |
| Cycles de démarrage rapprochés | Échauffement progressif des enroulements | Respecter les temps de repos du moteur |
| Environnement inadapté | Température ambiante élevée, poussières | Améliorer la ventilation, nettoyer le système |
Surcharge mécanique ou couple excessif
Les surcharges mécaniques surviennent quand un moteur électrique doit fournir un effort trop important. Des roulements usés augmentent la friction, un surpoids sur l’axe force le moteur à consommer plus de courant, et un couple excessif se produit lors d’un blocage partiel (pompe grippée, convoyeur surchargé). Ces situations provoquent une surintensité détectée par le relais thermique.
Problèmes d’alimentation électrique
Les défauts d’alimentation électrique perturbent le fonctionnement d’un relais thermique. Une baisse de tension oblige le moteur à tirer davantage de courant pour maintenir sa puissance. Un déséquilibre des phases dans un réseau triphasé génère des courants asymétriques, augmentant localement l’intensité. Un fonctionnement en monophasé (une phase coupée) surcharge les deux autres phases. Ces anomalies électriques déclenchent la protection thermique pour éviter l’échauffement des enroulements.
Cycles de démarrage trop fréquents ou démarrage difficile
Les démarrages successifs sans temps de repos suffisant échauffent progressivement les enroulements du moteur. Un démarrage difficile (fluide visqueux, charge inerte) prolonge le courant de démarrage (3 à 8 fois l’intensité nominale). Le relais thermique détecte cet échauffement anormal et coupe l’alimentation via le contacteur pour préserver le moteur. Ce type de déclenchement est courant sur les compresseurs ou les broyeurs nécessitant des cycles répétés.
Environnement inadapté (chaleur, poussières, etc.)
Un environnement hostile perturbe le fonctionnement du relais thermique. Une température ambiante élevée réduit l’efficacité de la dissipation thermique, fausse le déclenchement du bimétal. La poussière agissant comme isolant thermique perturbe la détection des surintensités. Une humidité excessive ou la présence d’éléments corrosifs dégradent les contacts électriques. Le système de compensation thermique atténue partiellement ces effets, mais un nettoyage régulier reste indispensable pour éviter les déclenchements intempestifs.
Comment choisir et régler un relais thermique ?
Identifier l’intensité nominale du moteur (In)
Le réglage du relais thermique doit correspondre précisément à l’intensité nominale (In) du moteur. Cette valeur, indiquée sur la plaque signalétique, détermine le seuil de déclenchement. Un relais mal calibré risque de couper prématurément ou de laisser passer des surcharges dommageables.
Comprendre les classes de déclenchement (10, 20, 30)
Les classes définissent le temps de réaction du relais thermique en cas de surcharge. La classe 10 déclenche en 1 à 2 minutes pour 2x In, adaptée aux moteurs à faible inertie. La classe 20 (4-10 min) concerne les moteurs standard. La classe 30 (8-20 min) protège les moteurs à forte inertie avec démarrages longs.
| Classe de déclenchement | Délai pour 2x In | Applications typiques |
|---|---|---|
| Classe 10 | 1 à 2 minutes | Pompes légères, compresseurs à pistons |
| Classe 20 | 4 à 10 minutes | Pompes centrifuges, ventilateurs |
| Classe 30 | 8 à 20 minutes | Conveyeurs lourds, broyeurs industriels |
Plage de réglage et compatibilité avec le contacteur
Le relais thermique doit être choisi en fonction de la plage de réglage correspondant au courant du moteur. Il est conseillé d’utiliser un contacteur et un relais de la même gamme pour garantir la compatibilité électrique et mécanique. Ce couplage évite les erreurs de détection et facilite le dépannage.
Installation, entretien et dépannage d’un relais thermique
Bonnes pratiques d’installation
L’installation du relais thermique se fait en série avec le moteur électrique. Le choix du positionnement est important : le relais doit être à l’abri de la chaleur extérieure excessive et de la poussière, qui perturberaient sa détection. Le serrage des connexions électriques doit être ferme pour éviter les échauffements parasites. Un environnement propre facilite le refroidissement naturel du dispositif.
Maintenance préventive
Une inspection visuelle régulière permet de repérer les cosses desserrées ou les dépôts de poussière. Tester le déclenchement consiste à simuler une surcharge pour vérifier l’ouverture du contact. Le nettoyage des composants élimine les éléments qui perturbent l’évacuation de la chaleur. Ces actions préventives évitent les défaillances imprévues du système de protection.
Problèmes fréquents et solutions
Les déclenchements répétés sans cause mécanique proviennent souvent d’un relais mal calibré. L’impossibilité de réarmer peut venir d’un bouton de réarmement défectueux ou d’un contact collé. L’absence de déclenchement malgré une surcharge indique un bimétal fatigué ou un relais défectueux. Dans ces cas, un remplacement du produit ou du contacteur associé s’impose pour restaurer la protection du moteur électrique.
Les relais thermiques protègent les moteurs électriques des surcharges grâce à leur principe de dilatation thermique, en collaboration avec un contacteur. Un bon réglage et un entretien régulier évitent les pannes coûteuses. Leur rôle essentiel garantit sécurité et longévité au système.
