Un transformateur de courant (CT) est un transformateur qui mesure le courant d'un autre circuit. Il est couplé à un ampèremètre (A sur le schéma) dans son propre circuit pour effectuer cette mesure. La mesure directe du courant haute tension nécessiterait l'insertion d'instruments de mesure dans le circuit mesuré - une difficulté inutile qui abaisserait le courant même censé être mesuré. De plus, la chaleur générée dans l'équipement de mesure par le courant élevé pourrait donner de fausses lectures. Mesurer le courant indirectement avec un TC est beaucoup plus pratique.
Relations entre les transformateurs de tension et de courant
La fonction d'un transformateur de courant (TC) peut être mieux comprise en le comparant au transformateur de tension (TT) plus connu. Rappelons que dans un transformateur de tension, un courant alternatif dans un circuit crée un champ magnétique alternatif dans une bobine du circuit. La bobine est enroulée autour d'un noyau de fer, qui propage le champ magnétique, presque non diminué, à une autre bobine dans un circuit différent, une sans source d'alimentation.
En revanche, la différence du TC est que le circuit alimenté a, en fait, une boucle. Le circuit alimenté ne traverse le noyau de fer qu'une seule fois. Un TC est donc un transformateur élévateur.
Formules CT & VT
Rappelez-vous également que le courant et le nombre de tours dans les bobines d'un TT peuvent être liés comme suit :
i_1N_1=i_2N_2
C'est parce que pour une bobine (solénoïde):
B=\mu Ni
où mu signifie ici la constante de perméabilité magnétique. Peu d'intensité de B est perdue d'une bobine à l'autre avec un bon noyau de fer, de sorte que les équations B pour les deux bobines sont effectivement égales, ce qui nous donne la première relation.
Cependant, N1 = 1 pour le primaire dans le cas du transformateur de courant. La ligne électrique unique est-elle effectivement l'équivalent d'une boucle? La dernière équation se réduit-elle à i1 = je2 N2? Non, car il était basé sur des équations de solénoïde. Pour N1 = 1, la formule suivante est plus appropriée :
B=\frac{\mu i}{2\pi r}
où r est la distance du centre du fil au point où B est mesuré ou détecté (le noyau de fer, dans le cas du transformateur). Donc:
\frac{i}{2\pi r}=i_2N_2
je1 est donc simplement proportionnel à la valeur mesurée par ampèremètre je2, réduisant la mesure de courant à une simple conversion.
Utilisations courantes des transformateurs
La seule fonction centrale d'un TC est de déterminer le courant dans un circuit. Ceci est particulièrement utile pour surveiller les lignes à haute tension sur l'ensemble du réseau électrique. Une autre utilisation omniprésente des TC est dans les compteurs électriques domestiques. Un TC est couplé à un compteur pour mesurer la consommation électrique à facturer au client.
Sécurité des instruments électriques
Une autre fonction des TC est la protection des équipements de mesure sensibles. En augmentant le nombre d'enroulements (secondaires), N2, le courant dans le TC peut être rendu beaucoup plus petit que le courant dans le circuit primaire mesuré. En d'autres termes, comme N2 monte, je2 diminue.
Ceci est pertinent car un courant élevé produit de la chaleur qui peut endommager les équipements de mesure sensibles, tels que la résistance d'un ampèremètre. La réduction de i2 protège l'ampèremètre. Il empêche également la chaleur de perturber la précision de la mesure.
Relais de puissance de protection
Les TC, généralement installés dans un boîtier spécialisé appelé armoire TC, protègent également les lignes principales du réseau électrique. Un relais de surintensité est un type de relais de protection (interrupteur) qui déclenche un disjoncteur si un courant haute tension dépasse une certaine valeur prédéfinie. Les relais de surintensité utilisent un TC pour mesurer le courant, car le courant d'une ligne à haute tension ne peut pas être mesuré directement.