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RÉSUMÉ
Cet article dresse un bilan des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant en s’appuyant sur les exemples d’applications spécifiques à l’électronique de puissance. Les capteurs de courant permettent de garantir la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes. Le domaine de l’automobile, tout comme celui des transports, a de plus en plus recours à ces composants dont les performances et les exigences ont considérablement évolué ces dernières années.
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Lire l’articleAuteur(s)
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François COSTA : Professeur des universités à l’IUFM de Créteil
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Patrick POULICHET : Enseignant-chercheur ESIEE
INTRODUCTION
Le marché du capteur de courant s’est fortement développé ces dernières années : de nouvelles applications ayant pour objet d’améliorer la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes sont apparues, comme par exemple dans le domaine de l’automobile où l’électronique de puissance et de commande a subi un développement quasi exponentiel. Ces secteurs de grande diffusion et leurs contraintes de prix ont fait évoluer les besoins en matière de capteurs de courant, leurs performances et les contraintes qu’ils subissent. Ceux-ci font désormais appel à des techniques d’intégration proches de celles rencontrées en microélectronique, certaines fabrications intègrent un ASIC ou d’autres sont directement déposées sur un substrat de silicium. Enfin, des progrès sensibles ont été réalisés sur la fabrication des capteurs magnétiques (effet Hall, magnétorésistance géante, etc.) depuis une dizaine d’années seulement.
Outre le secteur de l’automobile déjà évoqué, les capteurs de courant sont utilisés dans d’autres secteurs des transports, (traction électrique, avionique), dans les procédés industriels mais aussi dans les domaines de l’instrumentation et de la métrologie. Pour ces derniers, la précision de mesure est un critère de grande importance.
Ce dossier se propose d’établir un état de l’art des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant et de les situer dans quelques domaines d’application spécifiques à l’électronique de puissance.
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7. Transformateur de courant
7.1 Principe
Les transformateurs de courant sont classés en deux catégories : les transformateurs de courant à faible coût pour la mesure industrielle à fréquence fixe (50, 60 et 400 Hz) et les transformateurs de courant dit d’ instrumentation. Ces derniers ont une sortie qui permet de les connecter facilement à des appareils de mesure et ils sont blindés contre les champs magnétiques extérieurs. La résistance qui fixe le rapport de transformation est parfois distribuée pour contrôler les effets des inductances et capacités parasites du bobinage en haute fréquence.
Les transformateurs de courant d’instrumentation ont une bande passante de l’ordre de 1 Hz à 20 MHz avec une précision de 0,1 à 0,5 %. La fréquence de coupure haute peut atteindre 300 MHz pour des transformateurs de courant optimisés en réponse en fréquence.
Le principe est donné à la figure 19. Le conducteur parcouru par le courant à mesurer passe à l’intérieur du circuit magnétique sur lequel sont bobinées N 2 spires. En général, la spire primaire est unique et elle est constituée d’un fil de section importante. Le circuit magnétique peut être soit de forme torique soit d’une autre forme et il est éventuellement ouvrable.
Le transformateur est caractérisé par sa sensibilité ( k en V × A–1) qui exprime le rapport de la tension mesurée aux bornes de la résistance R sur le courant I qui circuit dans le conducteur de mesure.
L’impédance Z ins ramenée au primaire (impédance d’insertion) prend la valeur donnée par l’équation suivante. Elle doit être la plus petite possible.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Les capteurs de courant de marque LEM : http://www.lem.com/
-
(2) - * - Capteur d’induction et de courant de marque Honeywell : http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/current/
-
(3) - * - Résistance magnétique géante GMR : http://www.nve.com/spec/PDFs/catalog.pdf
-
(4) - * - Résistance de type shunt : http://www.caddock. com/
-
(5) - * - Capteur à effet Hall de marque Allegro : http:// www.allegromicro.com/
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(6) - * - Les capteurs magnétiques et les capteurs de courant de marque Bell : http://www.sypris. com/stm/content.asp?page id=671
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