Paul Landercy © Laboratoire d’Electrotechnique Cahier Thématique N°6 – V 1.0 - 2015 Les mesures spécifiques en électricité
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Introduction
Nous envisagerons dans ce cahier les mesures électriques spécifiques qui sont couramment effectuées en industrie et qui ne sont pas possibles avec en multimètre classique.
Mesures de courants forts
La plage de mesure des intensités électriques se limitent à 10 A avec un multimètre classique qui utilise la chute de tension provoquée par la circulation du courant à mesurer dans une résistance de très faible valeur appelée « Shunt ». Lorsqu’on souhaite mesurer des intensités supérieures il faut utiliser un autre procédé de mesure qui fait appel principalement à l’électromagnétisme, il s’agit des transformateurs d’intensité. Avec ce procédé on ne peut mesurer que des courants alternatifs. Dans le cas de la mesure des courants continus, il faut utiliser un détecteur de champ magnétique continu appelé « détecteur à effet Hall ».
Le transformateur d’intensité (T.I.)
Principe de fonctionnement
Tout transformateur, qu’il soit de tension ou de courant, répond à la loi d’équilibre des ampères-tours, ce qui nous permet de déterminer le rapport entre les courants primaires et secondaires.
Primaire : Fenêtre Primaire : barre Pince ampèremétrique
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2 Caractéristiques d’utilisation
Le transformateur d’intensité garantit une excellente isolation galvanique entre la mesure du courant primaire et secondaire (typiquement 3 kV pour les applications en basse tension).
Les courants nominaux primaires sont fonction de l’utilisation et de la taille du matériel, Les courants secondaires sont normalisés aux valeurs de référence 1 ou 5 A,
Les puissances délivrées au secondaire s’échelonnent ainsi : 1,5- 2,5 – 5 – 7,5 et 10 VA, Les classes de précisions sont : 1 – 0.5 – 0.2s en % du calibre.
Exemple extrait d’une fiche technique :
Précautions d’utilisation :
Le courant magnétisant est d'autant plus faible que la tension secondaire est faible, d'où l'importance de l'impédance de charge du secondaire (ampèremètre, circuit intensité de wattmètre...) qui doit être aussi faible que possible.
Remarque: si le courant secondaire est nul (transformateur non connecté au secondaire), alors que le primaire est alimenté, le courant magnétisant peut atteindre des valeurs très importantes puisque le courant primaire est imposé : on a alors n1.i1 = n1.i10.
Ceci a pour conséquences:
d'engendrer un flux très important, produisant des pertes considérables dans le circuit magnétique et entraînant la destruction rapide du transformateur d'intensité
de donner une tension importante et dangereuse aux bornes du secondaire
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3 Il est donc impératif de soigner les connexions et de penser à court-circuiter le
secondaire du transformateur de courant lors des changements de calibre sur les appareils de mesure.
IL NE FAUT JAMAIS LAISSER LE SECONDAIRE D'UN T.I. OUVERT ON NE PEUT PAS UTILISER UN T.I. EN COURANT CONTINU
Le capteur à effet HALL
Principe de l’effet HALL
Si un courant Io traverse un barreau en matériau conducteur ou semi-conducteur, et si un champ magnétique d'induction B est appliqué perpendiculairement au sens de passage du courant, une tension Vh, proportionnelle au champ magnétique et au courant Io, apparaît sur les faces latérales du barreau.
C'est la tension de Hall (du nom de celui qui remarqua le phénomène en 1879).
Vh = Kh * B * Io avec Kh: constante de Hall, qui dépend du matériau utilisé.
Cause de l’effet HALL
Les électrons sont déviés par le champ magnétique, créant une différence de potentiel appelée tension de Hall.
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Mesure de courant continu/alternatif avec capteur à effet HALL
Un circuit magnétique constitué de ferrite permet de canaliser le flux crée par le conducteur parcouru par le courant I. Un générateur de courant constant fournit le courant Io.
Une tension Vh proportionnelle au courant Io et à l'induction produite par le courant I apparait.
Cette tension est amplifiée pour fournir un courant i dans les N spires du bobinage secondaire, de façon à produire un flux opposé à celui crée par I.
A l'équilibre: B = 0 et I = N * i
La valeur du courant I est proportionnelle à la tension Um obtenue aux bornes de la résistance de mesure R. Le courant I peut être quelconque (sinusoïdal, continu...).
Isolation des installations électrique (RGIE – Art. 20 &21)
La mesure de la résistance d’isolement
- Essai non destructif dans les conditions normales de test.
- S’effectue à des tensions DC < aux tensions d’essai diélectrique - Exprime la qualité d’une isolation → info sur les fuites des isolants - Suivi du vieillissement des isolants dans un cadre curatif / préventif
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5 En basse tension
La résistance d’isolement doit être minimum de 1.000 x la tension d’essai, exprimée en ohms (mesure en courant continu avec un courant de 1 à 5 mA)
Tension nominale du circuit
Tension d’essai en DC
Isolation
TBT (< 50V) 250V 250 kΩ
≤ 500V 500V 500 kΩ
500V < Tension ≤ 1000V 1.000V 1.000 kΩ
La mesure de puissance électrique
Utilisé en régime sinusoïdal, un wattmètre sert à mesurer l’énergie active d’une charge :
Schéma de branchement
Si la charge provoque un fort courant d’appel, il vaut mieux court-circuiter le circuit de courant à la mise sous tension afin d’éviter la destruction de celui-ci.
Certains wattmètres exigent un réglage séparé des calibres de tension et de courant, d’autres ont un réglage automatique calibres Tension / Courant
Le wattmètre est utilisé également en régime triphasé. On peut l’utiliser seul si le neutre est accessible ou avec un autre wattmètre dans un montage appelé méthode des deux wattmètres.
