Principe des ponts à transformateurs
Méthodes de zéro en courant alternatif

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Principe des ponts à transformateurs
Méthodes de zéro en courant alternatif

Auteur(s) : André POLETAEFF

Date de publication : 10 déc. 2013 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Rappels

1.1 - Généralités sur les méthodes de mesure
1.2 - Remarque importante sur la condition d’équilibre d’un pont en régime alternatif
1.3 - Caractéristiques d’un pont de mesure

2 - Ponts de type Wheatstone

2.1 - Description et condition d’équilibre

Figure 1 - Ponts de type Wheatstone
2.2 - Contraintes pratiques
2.3 - Ponts P/Q

Figure 3 - Ponts P/Q
2.4 - Ponts P.Q

Figure 4 - Ponts P.Q
2.5 - Ponts P.C ou ponts d’Owen

Figure 5 - Ponts P.C ou ponts d'Owen
2.6 - Ponts P/C ou ponts de Shéring

Tableau 1
2.7 - Ponts dérivés du pont de type Wheatstone

Figure 7 - Pont de type Anderson Figure 8 - Pont de Kelvin
2.8 - Mise en œuvre pratique de ponts de type Wheatstone

3 - Principe des ponts à transformateurs

3.1 - Pont à transformateur de potentiel
3.2 - Pont à transformateur de potentiel et transformateur de courant
3.3 - Pont universel à double transformateur

4 - Détecteurs de zéro

4.1 - Facteurs influençant la détection de zéro en alternatif
4.2 - Détection synchrone
4.3 - Détecteurs synchrones

5 - Ponts coaxiaux

5.1 - Intérêt des ponts à structure coaxiale et contraintes engendrées
5.2 - Définition de l’impédance en structure coaxiale
5.3 - Transformateurs
5.4 - Exemple de pont destiné à la comparaison d’impédances
5.5 - Incertitudes pouvant être obtenues au moyen de ponts coaxiaux

Tableau 2 Tableau 3 Tableau 4

6 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

André POLETAEFF : Ingénieur diplômé du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) - Ingénieur chargé d’études et de recherches en métrologie basses fréquences au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE)

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INTRODUCTION

Les méthodes de zéro sont couramment utilisées en métrologie. Elles permettent de comparer soit directement, soit par l’intermédiaire d’un pont de mesure, la grandeur à mesurer à un étalon. Le choix de l’une ou de l’autre de ces méthodes repose sur la nature de cette grandeur, les étalons disponibles et dépend également de la fréquence à laquelle on désire effectuer la mesure ainsi que de l’incertitude souhaitée. Dans cet article, nous considérons uniquement les mesures d’impédance.

Les ponts les plus couramment rencontrés et aussi les plus simples sont les ponts de type Wheatstone. Une place importante leur est donc consacrée (§ 2 ). Les différentes configurations dans lesquelles ils peuvent être utilisés y sont décrites, avec pour chacune d’elles le type d’impédance pour lequel elle est le mieux adaptée. Les ponts à transformateurs sont aussi largement utilisés du fait, d’une part, de leur bonne précision et de l’influence relativement faible des conditions environnementales sur leurs performances et, d’autre part, de leur coût relativement bas. Le principe de ces ponts est également présenté (§ 3 ).

La réalisation de l’équilibre constituant un point clef dans toutes les méthodes de zéro, le choix du « détecteur de zéro » qui permet de réaliser cet équilibre peut devenir crucial. La technique la plus performante pour extraire un signal alternatif de faible amplitude d’un bruit pouvant être nettement prépondérant, dite « technique de détection synchrone », est décrite en détail et les deux grandes familles de détecteurs synchrones modernes actuellement disponibles sur le marché sont présentées (§ 4 ). Des considérations d’ordres technique de même qu’économique sont évoquées.

Enfin, lorsque des incertitudes très petites sont recherchées ou lorsqu’on désire effectuer des mesures à des fréquences élevées, l’adoption d’un montage en structure coaxiale peut s’avérer incontournable. Les principes de base régissant la mise en œuvre de ponts coaxiaux, la description des éléments spécifiques qui les constituent ainsi que deux exemples de réalisation complètent cette présentation (§ 5 ).

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Version archivée 1 de janv. 1979 par Jean-Marc VANZO

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r965

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3. Principe des ponts à transformateurs

Les transformateurs à circuit magnétique torique constituent des éléments très précis, réalisables à des coûts relativement modestes. Pour cette raison, ils sont maintenant couramment utilisés en métrologie des tensions, courants et impédances en régime alternatif. Des informations complémentaires sur leur utilisation sont données au paragraphe 5 .

3.1 Pont à transformateur de potentiel

Le schéma de principe de ce type de pont est présenté sur la figure 10. Si on suppose le transformateur idéal, le rapport des tensions V ₁ et V ₂ est dans le rapport des nombres de spires n ₁ et n ₂ des deux enroulements secondaires, soit $\frac{V_{1}}{V_{2}} = \frac{n_{1}}{n_{2}}$ . À l’équilibre, on a :

I_{1} = \frac{V_{1}}{Z_{X}}

I_{2} = \frac{V_{2}}{Z_{...}}

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