Mesure des hautes tensions

Cet article est consacré aux mesures des hautes tensions continues, alternatives et transitoires.

La mesure de tensions de l’ordre de quelques kilovolts à quelques centaines de kilovolts relève des mêmes techniques que celles employées pour la mesure des tensions rencontrées couramment en électronique et en électrotechnique, et les appareils de mesure proprement dits sont identiques : oscilloscopes et voltmètres.

Des différences fondamentales existent néanmoins au niveau de la mise en œuvre.

• Tout d’abord, dès que l’on dépasse le seuil des quelques kilovolts, la tension sort de la gamme de mesure des instruments. Il est donc nécessaire d’utiliser des réducteurs de tension, dont le but est de supporter à leurs bornes la plus grande partie de la tension appliquée, tout en présentant à l’appareil de mesure un signal utilisable.

• Ensuite, tout phénomène haute tension est de nature à comporter des composantes spectrales dans le domaine des hautes fréquences. Les composantes haute fréquence apparaissent soit de façon prévisible, comme c’est le cas lors de l’application d’ondes de choc d’essai, soit de manière accidentelle, en cas de claquage d’un isolant. Il convient que les circuits de mesure forment un ensemble adapté à la mesure des phénomènes haute fréquence.

• Enfin, la mesure d’une tension suppose, dans la plupart des cas, que les électrodes entre lesquelles on mesure soient apparentes ; et dans le cas où ces électrodes sont portées à des potentiels élevés vis-à-vis de la terre, des mesures de sécurité sont à mettre en œuvre afin de protéger les personnes se situant à proximité.

Les applications de la mesure en haute tension se décomposent en deux grandes parties : la mesure pour contrôler le bon fonctionnement d’une installation (poste de distribution électrique…) et celle appliquée à des appareils embarqués (générateurs de rayons X, générateurs micro-ondes…). Si dans le premier cas il est possible d’utiliser du matériel sophistiqué et onéreux, en revanche dans le second cas, le constructeur doit souvent se tourner vers des solutions rustiques, telles que les diviseurs résistifs associés à des filtres RC.

Cet article commence par une analyse de la chaîne de mesure traditionnelle avec ses diviseurs, ses câbles de transmission et l’influence des parasites. Ces principes sont alors appliqués à la mesure des phénomènes transitoires à l’oscilloscope, avec diviseurs résistifs et capacitifs. Suit la mesure des valeurs moyennes et efficaces, à l’aide d’appareils à cadre ou numériques, puis les mesures de tension crête et de choc et les essais diélectriques.

Les principes de mesure de la haute tension d’un générateur d’essai et d’un générateur de radiologie sont étudiés.