Un transformateur d'instrument connu sous le nom detransformateur de courant basse tensionLe transformateur de courant (TC) est conçu pour mesurer les courants alternatifs (CA) élevés dans un circuit. Cet appareil fonctionne en générant un courant proportionnel et plus stable dans son enroulement secondaire. Les instruments standard peuvent ensuite mesurer facilement ce courant réduit. La fonction principale d'un TC est de mesurer un courant alternatif élevé dans un circuit.transformateur de courantIl s'agit d'abaisser les courants élevés et dangereux. Il les transforme en niveaux sûrs et gérables, parfaits pour la surveillance, la mesure et la protection du système.
Points clés à retenir
- Une basse tensiontransformateur de courantLe transformateur de courant (TC) mesure l'électricité à haute tension en toute sécurité. Il transforme un courant important et dangereux en un courant faible et sans danger.
- Les transformateurs de courant fonctionnent selon deux principes principaux : des aimants produisant de l’électricité et un système de câblage spécifique. Cela leur permet de mesurer l’électricité avec précision.
- Il y adifférents types de CTIl existe différents types de condensateurs, comme les condensateurs bobinés, toroïdaux et en barre. Chaque type répond à des besoins spécifiques en matière de mesure de l'électricité.
- Ne jamais débrancher les fils secondaires d'un transformateur de courant lorsque le courant circule. Cela peut créer une tension très élevée et dangereuse, et provoquer des blessures.
- Choisir le bon transformateur de courant est essentiel pour des mesures correctes et pour la sécurité. Un transformateur de courant inadapté peut entraîner des erreurs de facturation ou endommager l'équipement.
Comment fonctionne un transformateur de courant basse tension ?
UNtransformateur de courant basse tensionLe fonctionnement d'un transformateur de courant repose sur deux principes physiques fondamentaux. Le premier est l'induction électromagnétique, qui crée le courant. Le second est le rapport de transformation, qui détermine l'intensité de ce courant. La compréhension de ces concepts permet de comprendre comment un transformateur de courant peut mesurer avec précision et en toute sécurité des courants élevés.
Le principe de l'induction électromagnétique
En substance, un transformateur de courant basse tension fonctionne selon le principe suivant :Loi de Faraday sur l'induction électromagnétiqueCette loi explique comment un champ magnétique variable peut créer un courant électrique dans un conducteur proche. Le processus se déroule selon une séquence précise :
- Un courant alternatif (CA) circule dans le conducteur ou l'enroulement primaire. Ce circuit primaire transporte le courant élevé qui doit être mesuré.
- LeLe flux de courant alternatif génère un champ magnétique en constante évolution.autour du chef d'orchestre. Anoyau ferromagnétiqueÀ l'intérieur du scanner, ce champ magnétique est guidé et concentré.
- Ce champ magnétique variable crée une variation du flux magnétique, qui traverse l'enroulement secondaire.
- Selon la loi de Faraday, cette variation du flux magnétique induit une tension (force électromotrice) et, par conséquent, un courant dans l'enroulement secondaire.
Note:Ce procédé ne fonctionne qu'avec du courant alternatif (CA). Un courant continu (CC) produit un champ magnétique constant et invariable. Sans courant alternatif, il est impossible de réaliser ce procédé.changementEn présence d'un flux magnétique, aucune induction ne se produit et le transformateur ne produit pas de courant secondaire.
Le rôle du rapport de virage
Le rapport de transformation est essentiel au fonctionnement d'un transformateur de courant (TC) et à son adaptation à un courant élevé. Ce rapport compare le nombre de spires de l'enroulement primaire (Np) au nombre de spires de l'enroulement secondaire (Ns). Dans un TC, l'enroulement secondaire comporte beaucoup plus de spires que l'enroulement primaire.
LeLe courant dans les enroulements est inversement proportionnel au rapport de spires.Cela signifie qu'unUn nombre plus élevé de spires sur l'enroulement secondaire entraîne un courant secondaire proportionnellement plus faible.Cette relation fait suite àÉquation fondamentale ampère-tour pour les transformateurs.
La formule mathématique de cette relation est :
Ap / As = Ns / NpOù:
Ap= Courant primaireAs= Courant secondaireNp= Nombre de tours primairesNs= Nombre de virages secondaires
Par exemple, un transformateur de courant (TC) de 200:5 A a un rapport de transformation de 40:1 (200 divisé par 5). Ce modèle produit un courant secondaire 40 fois inférieur au courant primaire. Si le courant primaire est de 200 ampères, le courant secondaire sera de 5 ampères, ce qui est sans danger.
Ce rapport influence également la précision du CT et sa capacité à supporter une charge, appelée « charge ».La charge correspond à l'impédance totale (résistance).des appareils de mesure connectés à l'enroulement secondaire. Le transformateur de courant doit pouvoir supporter cette charge sans perdre sa précision spécifiée.Comme le montre le tableau ci-dessous, différents ratios peuvent avoir des niveaux de précision différents..
| Ratios disponibles | Précision à B0,1 / 60 Hz (%) |
|---|---|
| 100:5A | 1.2 |
| 200:5A | 0,3 |
Ces données montrent que le choix d'un transformateur de courant avec un rapport de spires approprié est essentiel pour atteindre la précision de mesure souhaitée pour une application spécifique.
Composants clés et principaux types
Chaque transformateur de courant basse tension partage une structure interne commune, mais différents modèles existent pour répondre à des besoins spécifiques. Comprendre les composants essentiels est la première étape. À partir de là, nous pouvons explorer les principaux types et leurs caractéristiques uniques. Un transformateur de courant basse tension est construit à partir detrois parties essentiellesqui travaillent ensemble.
Noyau, enroulements et isolation
Le fonctionnement d'un transformateur de courant repose sur trois composants principaux qui interagissent harmonieusement. Chaque élément joue un rôle distinct et essentiel dans le fonctionnement du transformateur.
- Cœur:Un noyau en acier au silicium forme le circuit magnétique. Il concentre le champ magnétique généré par le courant primaire, assurant ainsi une liaison efficace avec l'enroulement secondaire.
- Enroulements :Le transformateur de courant (TC) possède deux jeux d'enroulements. L'enroulement primaire transporte le courant élevé à mesurer, tandis que l'enroulement secondaire comporte beaucoup plus de spires pour produire le courant réduit et sécuritaire.
- Isolation:Ce matériau sépare les enroulements du noyau et les uns des autres. Il prévient les courts-circuits et garantit la sécurité et la longévité de l'appareil.
Type de plaie
Un transformateur de courant bobiné comprend un enroulement primaire constitué d'une ou plusieurs spires fixées en permanence sur le noyau. Ce dispositif est autonome. Le circuit à courant élevé est directement connecté aux bornes de cet enroulement primaire. Les ingénieurs utilisent des transformateurs de courant bobinés poursystèmes de comptage précis et de protection des systèmes électriquesIls sont souvent choisis pourapplications haute tension où la précision et la fiabilité sont essentielles.
Type toroïdal (fenêtre)
Le transformateur de courant toroïdal, ou « à fenêtre », est le modèle le plus courant. Il est constitué d'un noyau en forme d'anneau autour duquel est enroulé l'enroulement secondaire. Le conducteur primaire ne fait pas partie intégrante du transformateur. En effet, le câble ou la barre omnibus à courant élevé traverse l'ouverture centrale, ou « fenêtre », et fait office d'enroulement primaire à une seule spire.
Principaux avantages des scanners toroïdaux :Ce modèle offre plusieurs avantages par rapport aux autres types, notamment :
- Une efficacité accrue, souvent entre95 % et 99 %.
- Une construction plus compacte et plus légère.
- Réduction des interférences électromagnétiques (EMI) pour les composants situés à proximité.
- Très faible bourdonnement mécanique, pour un fonctionnement plus silencieux.
Type de barre
Un transformateur de courant à barre est un modèle particulier où l'enroulement primaire fait partie intégrante de l'appareil. Ce type de transformateur comprend une barre, généralement en cuivre ou en aluminium, qui traverse le centre du noyau. Cette barre sert de conducteur.conducteur primaire à un seul tourL'ensemble est logé dans un boîtier robuste et isolé, ce qui en fait une unité solide et autonome.
La conception d'un transformateur de courant de type barre privilégie la fiabilité et la sécurité, notamment dans les réseaux de distribution d'énergie. Ses éléments clés sont les suivants :
- Chef d'orchestre principal :Le dispositif comporte une barre entièrement isolée qui sert d'enroulement primaire. Cette isolation, souvent un moulage en résine ou un tube en papier bakélite, protège contre les hautes tensions.
- Enroulement secondaire :Un enroulement secondaire à plusieurs spires est enroulé autour d'un noyau en acier feuilleté. Cette conception minimise les pertes magnétiques et assure une transformation précise du courant.
- Cœur:Le noyau guide le champ magnétique de la barre primaire à l'enroulement secondaire, permettant ainsi le processus d'induction.
Avantage de l'installation :L'un des principaux avantages du transformateur de courant basse tension de type barre est sa simplicité d'installation. Conçu pour un montage direct sur les barres omnibus, il simplifie la mise en place et réduit les risques d'erreurs de câblage. Certains modèles sont même dotés d'unconfiguration à noyau divisé ou à fixation par pinceCela permet aux techniciens d'installer le transformateur de courant autour d'une barre omnibus existante sans couper l'alimentation, ce qui est idéal pour les projets de rénovation.
Leur conception compacte et robuste les rend parfaitement adaptés aux environnements confinés et exigeants que l'on trouve à l'intérieur des appareillages de commutation et des panneaux de distribution d'énergie.
Avertissement de sécurité critique : Ne jamais mettre en circuit ouvert le secondaire
Une règle fondamentale régit la manipulation en toute sécurité de tout transformateur de courant. Les techniciens et les ingénieurs ne doivent jamais laisser l'enroulement secondaire en circuit ouvert lorsque le courant circule dans le conducteur primaire. Les bornes secondaires doivent toujours être connectées à une charge (leur consommation) ou court-circuitées. Le non-respect de cette règle engendre une situation extrêmement dangereuse.
La règle d'or des CT :Assurez-vous toujours que le circuit secondaire est fermé avant de mettre le circuit primaire sous tension. Si vous devez retirer un compteur ou un relais d'un circuit sous tension, court-circuitez d'abord les bornes secondaires du transformateur de courant.
Comprendre le principe physique à l'origine de cet avertissement permet de saisir la gravité du danger. En fonctionnement normal, le courant secondaire crée un champ magnétique opposé à celui du courant primaire. Cette opposition maintient le flux magnétique dans le noyau à un niveau faible et sûr.
Lorsqu'un opérateur déconnecte le secondaire de sa charge, le circuit est ouvert. L'enroulement secondaire tente alors d'injecter son courant dans ce qui est en réalité un circuit ouvert.impédance infinieou résistance. Cette action provoque l'effondrement du champ magnétique opposé. Le flux magnétique du courant primaire n'est plus annulé et s'accumule rapidement dans le noyau, entraînant une saturation extrême de ce dernier.
Ce processus induit une tension dangereusement élevée dans l'enroulement secondaire. Le phénomène se déroule en plusieurs étapes distinctes à chaque cycle du courant alternatif :
- Le courant primaire non opposé crée un flux magnétique massif dans le noyau, provoquant sa saturation.
- Lorsque le courant alternatif primaire passe par zéro deux fois par cycle, le flux magnétique doit rapidement passer de la saturation dans un sens à la saturation dans le sens opposé.
- Cette variation incroyablement rapide du flux magnétique induit une pointe de tension extrêmement élevée dans l'enroulement secondaire.
Cette tension induite n'est pas une tension élevée et stable ; il s'agit d'une série de pics ou de crêtes abruptes. Ces pics de tension peuvent facilement atteindreplusieurs milliers de voltsUn tel potentiel élevé comporte de multiples risques graves.
- Risque de choc extrême :Le contact direct avec les bornes secondaires peut provoquer un choc électrique mortel.
- Défaillance de l'isolation :La haute tension peut détruire l'isolation à l'intérieur du transformateur de courant, entraînant une panne permanente.
- Dommages à l'instrument :Tout équipement de surveillance connecté non conçu pour une tension aussi élevée sera instantanément endommagé.
- Arc électrique et incendie :La tension peut provoquer la formation d'un arc électrique entre les bornes secondaires, ce qui représente un risque important d'incendie et d'explosion.
Pour prévenir ces dangers, le personnel doit suivre des procédures de sécurité strictes lorsqu'il travaille avec un transformateur de courant basse tension.
Procédures de manipulation sécuritaire :
- Vérifiez que le circuit est fermé :Avant de mettre sous tension un circuit primaire, vérifiez toujours que l'enroulement secondaire du TC est connecté à sa charge (compteurs, relais) ou est correctement court-circuité.
- Utiliser des blocs de court-circuit :De nombreuses installations comportent des borniers avec interrupteurs de court-circuit intégrés. Ces dispositifs permettent de court-circuiter le secondaire de manière sûre et fiable avant toute intervention sur les instruments connectés.
- Court instant avant la déconnexion :Si vous devez retirer un instrument d'un circuit sous tension, utilisez un fil de pontage pour court-circuiter les bornes secondaires du transformateur de courant.avantdébrancher l'instrument.
- Supprimer le court-circuit après reconnexion :Retirez uniquement le cavalier de court-circuit.aprèsL'instrument est entièrement reconnecté au circuit secondaire.
Le respect de ces protocoles est impératif. Il est essentiel pour protéger le personnel, prévenir les dommages matériels et garantir la sécurité globale du système électrique.
Candidatures et critères de sélection
Les transformateurs de courant basse tension sont des composants essentiels des systèmes électriques modernes. Leurs applications vont de la simple surveillance à la protection des systèmes critiques. Choisir le transformateur de courant adapté à une application spécifique est primordial pour garantir précision, sécurité et fiabilité.
Applications courantes dans les environnements commerciaux et industriels
Les ingénieurs utilisent largement les transformateurs de courant (TC) dans les environnements commerciaux et industriels pour la surveillance et la gestion de l'énergie. Dans les bâtiments commerciaux, les systèmes de surveillance de l'énergie s'appuient sur les TC pour mesurer en toute sécurité les courants alternatifs élevés. Le courant élevé circule dans le conducteur primaire, créant un champ magnétique. Ce champ induit un courant beaucoup plus faible et proportionnel dans l'enroulement secondaire, facilement mesurable par un appareil de mesure. Ce processus permet aux gestionnaires d'installations de suivre précisément la consommation d'énergie pour des applications telles que…Comptage net commercial de kWh à 120 V ou 240 V.
Pourquoi choisir le bon scanner est important
Le choix du bon transformateur de courant a un impact direct sur la précision financière et la sécurité opérationnelle. Un transformateur de courant mal dimensionné ou inadapté engendre des problèmes importants.
⚠️L'exactitude a une incidence sur la facturation :Un scanner a une plage de fonctionnement optimale. Son utilisation àDes charges très faibles ou très élevées augmentent l'erreur de mesure. Unerreur de précision de seulement 0,5%Cela entraînera des erreurs de facturation d'un montant équivalent. De plus, les déphasages introduits par le transformateur de courant peuvent fausser les mesures de puissance, notamment à faible facteur de puissance, ce qui engendrera des inexactitudes de facturation supplémentaires.
Un mauvais choix compromet également la sécurité. En cas de défaut, unLe CT peut entrer en saturation, ce qui déforme son signal de sortie.Cela peut entraîner un dysfonctionnement des relais de protection de deux manières dangereuses :
- Défaillance du fonctionnement:Le relais risque de ne pas détecter un défaut réel, ce qui peut entraîner une aggravation du problème et endommager l'équipement.
- Faux trébuchement :Le relais risque de mal interpréter le signal et de provoquer une coupure de courant inutile.
Évaluations et normes typiques
Chaque transformateur de courant basse tension possède des caractéristiques spécifiques qui définissent ses performances. Parmi les caractéristiques clés figurent le rapport de transformation, la classe de précision et la charge admissible. La charge admissible correspond à l'impédance totale connectée au secondaire, incluant les compteurs, les relais et le câblage lui-même. Le transformateur de courant doit être capable d'alimenter cette charge sans perte de précision.
| Type CT | Spécifications typiques | Unité de charge | Calcul de la charge en ohms (secondaire 5A) |
|---|---|---|---|
| Mesure CT | 0,2 B 0,5 | Ohms | 0,5 ohms |
| Relais CT | 10 C 400 | Volts | 4,0 ohms |
La charge d'un transformateur de courant de mesure est exprimée en ohms, tandis que celle d'un transformateur de courant de relais est définie par la tension qu'il peut fournir à 20 fois son courant nominal. Ceci garantit le bon fonctionnement du transformateur de courant de relais même en cas de défaut.
Un transformateur de courant basse tension est un instrument essentiel à la gestion des réseaux électriques. Il permet de mesurer en toute sécurité les courants alternatifs élevés en les abaissant proportionnellement à une valeur inférieure. Son fonctionnement repose sur les principes de l'induction électromagnétique et du rapport de transformation des spires.
Points clés à retenir :
- La règle de sécurité la plus importante est de ne jamais ouvrir le circuit secondaire lorsque le circuit primaire est sous tension, car cela crée des tensions élevées dangereuses.
- Un choix judicieux, basé sur l'application, la précision et les caractéristiques, est essentiel pour la sécurité et les performances globales du système.
FAQ
Peut-on utiliser un transformateur de courant (TC) sur un circuit à courant continu ?
Non, untransformateur de courantUn transformateur de courant (TC) ne peut pas fonctionner sur un circuit à courant continu (CC). Il nécessite le champ magnétique variable produit par un courant alternatif (CA) pour induire un courant dans son enroulement secondaire. Un circuit à courant continu produit un champ magnétique constant, ce qui empêche l'induction.
Que se passe-t-il si le mauvais rapport CT est utilisé ?
L'utilisation d'un rapport CT incorrect entraîne des erreurs de mesure importantes et des problèmes de sécurité potentiels.
- Facturation inexacte :Les relevés de consommation d'énergie seront incorrects.
- Défaillance de la protection :Les relais de protection peuvent ne pas fonctionner correctement en cas de défaut, ce qui risque d'endommager l'équipement.
Quelle est la différence entre un transformateur de courant de mesure et un transformateur de courant de relais ?
Un transformateur de courant de mesure offre une grande précision en conditions de charge normales, à des fins de facturation. Un transformateur de courant de relais est conçu pour maintenir sa précision même en cas de défauts de courant importants. Ceci garantit que les dispositifs de protection reçoivent un signal fiable pour déclencher le circuit et éviter des dommages importants.
Pourquoi le circuit secondaire est-il court-circuité par mesure de sécurité ?
Le court-circuit du secondaire offre un chemin sûr et complet au courant induit. Un circuit secondaire ouvert ne laisse aucun passage au courant. Dans ce cas, le transformateur de courant génère des tensions extrêmement élevées et dangereuses pouvant provoquer des chocs électriques mortels.détruire le transformateur.
Date de publication : 5 novembre 2025