Un moteur triphasé ne s’arrête pas quand l’une des phases est coupée ; il tente de tourner en absorbant un courant bien plus élevé sur les deux phases restantes, et ses bobinages grillent en quelques minutes. Le relais de contrôle de phases mesure en permanence la tension des trois phases ; dès qu’il voit un problème, il ouvre son contact de sortie, le contacteur retombe et le moteur s’arrête. Quand le réseau se rétablit, il referme le contact après la temporisation réglée. C’est un appareil petit et bon marché ; à côté du compresseur qu’il protège, son prix est négligeable. Il est standard dans la plupart des armoires frigorifiques.
Les modèles réunissant quatre protections sont courants. Perte de phase : une phase manque. Ordre des phases : les phases sont raccordées à l’envers, le moteur tournerait en sens inverse. Déséquilibre : l’écart de tension entre phases a dépassé le pourcentage réglé (généralement réglable entre 5 et 15 %). Sous-tension et surtension : le réseau est sorti d’une certaine proportion de sa valeur nominale (par exemple ±10–15 %). Les temporisations d’ouverture et de refermeture se règlent de quelques secondes à quelques minutes. La temporisation évite les arrêts inutiles lors des creux de tension instantanés.
La protection d’ordre des phases est obligatoire sur les compresseurs scroll et à vis. Ces compresseurs ne compriment que dans un sens ; un compresseur scroll qui tourne à l’envers fonctionne bruyamment, ne fait pas de pression et s’endommage rapidement. Il suffit que deux phases soient permutées lors d’un entretien sur le réseau ou d’un passage sur groupe électrogène. Le compresseur à pistons comprime dans les deux sens, mais la pompe à huile de certains modèles ne débite que dans un sens. À la première mise en marche, le sens de rotation se vérifie en outre en observant les pressions d’aspiration et de refoulement.
Même s’il paraît faible, le déséquilibre de tension a un grand effet : un écart de tension de 2 % entre phases crée dans les bobinages un déséquilibre de courant plusieurs fois supérieur et un échauffement supplémentaire sensible ; les fabricants de moteurs demandent généralement de ne pas dépasser 2 %. Le relais se raccorde côté réseau du contacteur. Il ne voit pas une coupure côté moteur (contact brûlé, borne desserrée) ; cette tâche revient au relais thermique et à la thermistance. Si le relais ouvre très souvent, le problème n’est pas dans le relais mais dans le réseau ; les tensions sont suivies par un enregistreur et, au besoin, on s’adresse à la société de distribution.