Le rôle et la fonction des transformateurs de courant dans les systèmes électriques

Transformateurs de courant (TC) jouent un rôle central dans les systèmes électriques en mesurant avec précision le courant alternatif (AC) pour diverses applications. De la distribution d'énergie industrielle à la surveillance énergétique résidentielle, les TC constituent des composants indispensables, garantissant un fonctionnement sûr et efficace.

Principes de fonctionnement:
Les TC fonctionnent sur le principe de l'induction électromagnétique. Lorsqu'un courant alternatif circule dans l'enroulement primaire du TC, il produit un champ magnétique proportionnel à l'amplitude et à la fréquence du courant. Ce champ magnétique induit un courant dans l'enroulement secondaire, proportionnel au courant primaire mais réduit à une valeur standardisée adaptée à des fins de mesure et de protection.

Applications:

Surveillance de l'alimentation : les TC sont largement utilisés pour les applications de surveillance et de mesure de l'énergie dans les environnements industriels, commerciaux et résidentiels. En mesurant avec précision le flux de courant, les TC permettent aux services publics et aux consommateurs de surveiller la consommation d'énergie, d'évaluer la qualité de l'énergie et de répartir les coûts.
Protection : les TC jouent un rôle essentiel dans les systèmes de relais de protection en détectant les courants anormaux, tels que les surcharges, les courts-circuits et les défauts à la terre. Ils fournissent des entrées essentielles aux relais de protection, facilitant l'isolation rapide des équipements défectueux et évitant les dommages aux systèmes électriques et au personnel.
Contrôle : dans les systèmes de distribution d'énergie, les TC sont utilisés à des fins d'équilibrage de charge, de détection de défauts et de contrôle. Ils permettent une surveillance précise du flux de courant dans différentes branches du système, permettant aux opérateurs d'optimiser les performances et d'assurer la stabilité.
Instrumentation : les TC font partie intégrante des circuits d'instrumentation pour divers processus industriels, notamment le contrôle des moteurs, le soudage et la robotique. Ils fournissent des mesures de courant précises, essentielles au maintien de l'efficacité des processus et de la qualité des produits.
Considérations sur la conception:
Lors de la sélection et de l'installation des TC, les ingénieurs doivent prendre en compte plusieurs facteurs pour garantir des performances optimales :

Classes de précision : les CT sont classés en fonction de leurs exigences en matière de précision, allant de la précision standard (par exemple, classe 0,5, 1,0, 3,0) à la précision de niveau commercial (par exemple, classe 0,2). Le choix de la classe de précision dépend de l'application spécifique et des besoins de mesure.
Charge : La charge, ou impédance de charge, imposée par les appareils connectés (par exemple, compteurs, relais) doit être dans les limites spécifiées du TC pour maintenir la précision et éviter la saturation.
Saturation : les TC peuvent subir une saturation lorsqu'ils sont soumis à des courants élevés dépassant leur capacité nominale, entraînant des signaux de sortie déformés et des erreurs de mesure. Une sélection appropriée du calibre et de la conception du TC peut atténuer les effets de saturation.
Installation : les TC doivent être installés correctement, en tenant compte de facteurs tels que l'orientation, l'isolation et la mise à la terre, pour garantir un fonctionnement précis et fiable tout en minimisant les interférences électromagnétiques.
Avancées technologiques :
Les progrès récents de la technologie CT ont conduit au développement de TC numériques (DCT) et de technologies de détection alternatives, telles que les bobines de Rogowski. Les DCT offrent une précision, une plage dynamique et des capacités de communication améliorées par rapport aux TC analogiques traditionnels. Les bobines Rogowski, dotées d'une construction flexible et d'une large réponse en fréquence, sont bien adaptées aux applications nécessitant des mesures de courant haute fréquence et où les contraintes d'espace ou la flexibilité d'installation sont critiques.