Questions/Réponses : capteurs, services, société

Choisir un capteur de courant dépend du type de courant à mesurer, du contexte et du niveau de précision recherché. ci-dessous les principaux éléments à prendre en considération. - Définir le type de courant à mesurer AC uniquement (réseau, moteurs, transformateurs) DC uniquement (batteries, photovoltaïque, véhicules électriques) AC + DC → nécessite un capteur à effet Hall ou un shunt, Les transformateurs de courant ne mesurent pas la composante DC. Fréquence et harmonique du signal à mesurer ( MLI, PWM, train d'onde, variation d'angle de phase) - Déterminer la plage de courant Courant nominal (ex. 10 A, 100 A, 1000 A) Courant maximal (pics de démarrage, courts-circuits) Courant minimal à détecter (important pour la précision) Règle pratique : choisir un capteur dont le courant nominal est 20 à 30 % au-dessus du courant max attendu. - Choisir la technologie de capteur Sensilec vous accompagne dans le choix de la technologie la plus adaptée à votre application. Nous détaillons les caractéristiques des différents types de capteurs afin de vous aider à sélectionner la solution la plus pertinente, en fonction de vos contraintes techniques et de vos besoins. - Sortie du capteur Valeur instantannée , valeur efficace, valeur motenne. Analogique : 0–5 V, 0-10 V, +/-10V, 4–20 mA Numérique : Modbus Secondaire courant : 20mAac, 50mAac, 80mAac, 1 Aac ou 5 Aac (TC) Secondaire tension : 333mVac Vérifier la compatibilité avec le système d’acquisition ( charge, impédance d'entrée, temps de réponse) - Tension d'alimentation du capteur Capteur autoalimenté ( transformateur, shunt) Capteur alimenté par la boucle de courant ( sortie 4-20mA) Capteur avec alimentation auxiliaire ( 3.3V , 5V, 12V, +/-15V, 24V) - Précision et performances Classe de précision (ex. 0,1 %, 0,25 %, 0.5%, 1 %) Bande passante Temps de réponse Stabilité thermique - Contraintes mécaniques et installation Capteur ouvrant (instalation sous tension sur un cabee isolé) Dimension du passage de barre ou du câble Diametre du conducteur primaire Mode de fixation ( rail DIN, en saillie, autoportant sur le conducteur primaire ou sur la barre) Isolation et sécurité (CAT III / CAT IV) - Environnement plage de Température de fonctionnement ( température pointe du conducteur primaire) Humidité ( condensation) Vibrations, chocs, secousses Normes (IEC, UL, CE) - Budget & disponibilité Coût unitaire Volume Délai Support technique Besoin d'aide ou de renseignements complémentaires contactez nous

Sensilec dispose de moyens d’essais variés pour garantir la conformité et la fiabilité de ses produits avant leur intégration dans la gamme. Nous réalisons notamment : – des essais métrologiques pour la précision des mesures, – des tests de compatibilité électromagnétique, – des essais climatiques et de vieillissement accéléré, – une évaluation de fiabilité (rétroingénierie). Nous vérifions également la conformité électrique et réglementaire (REACH et RoHS) ainsi qu'une évaluation de nos fournisseurs, afin d’assurer une fiabilité optimale de nos produits.

Non, un capteur de courant seul ne peut pas déterminer si le courant alternatif est consommé ou généré, voici pourquoi : Le courant AC change de direction en permanence. Dans un circuit alternatif, le courant alterne sinusoidalement. Un capteur mesure simplement l’intensité et éventuellement le sens instantané, mais ce sens change 50 ou 60 fois par seconde (selon la fréquence du réseau 50 Hz, 60 Hz). La puissance dépend de la phase entre tension et courant. La consommation ou la génération se définit par la puissance active : 𝑃=𝑈×𝐼×cos𝜑 Si on ne mesure que le courant, on ignore la tension et la phase. Par conséquent, on ne peut pas savoir si l’énergie circule vers la charge (consommation) ou vers le réseau (génération). Même si un capteur détecte que le courant circule dans un sens particulier à un moment donné, cela ne suffit pas pour conclure si un appareil consomme ou génère de l’énergie, car la tension peut être déphasée. Un capteur de courant peut seulement donner la direction instantanée du courant,mais pas si le courant AC est consommé ou généré. Pour cela, il faut au moins mesurer simultanément la tension et le courant pour calculer la puissance active. Pour approfondir le sujet :

La maintenance prédictive par la mesure de courant est une approche puissante et non intrusive pour détecter les pannes avant qu’elles ne surviennent, en particulier sur les moteurs, pompes, compresseurs et machines industrielles. Principe général Toute machine électrique a une signature de courant liée à son état de fonctionnement. Lorsqu’un défaut apparaît (mécanique, électrique ou process), le courant change avant même que la panne ne soit visible ou audible. En mesurant et en analysant ce courant en continu, on peut anticiper les défaillances. Types de pannes détectables par la mesure de courant – Défauts mécaniques : roulements usés, désalignement d’arbre, frottements anormaux, blocage partiel. – Effet sur le courant : augmentation progressive du courant RMS, apparition de composantes fréquentielles spécifiques. – Défauts électriques : déséquilibre de phases, court-circuit partiel, enroulement dégradé, Problèmes d’alimentation – Effet sur le courant : asymétrie entre phases, harmoniques anormales, variations rapides de l’intensité. – Défauts de charge ou de process : Surcharge, fonctionnement à vide, Variation de couple, Encrassement (pompe, ventilateur), désamorçage d'une pompe, cavitation, embouage, – Effet sur le courant : Dérive lente du niveau moyen, cycles anormaux Pourquoi la mesure de courant est idéale – Non intrusive : pas besoin d’arrêter la machine. – Facile à déployer : capteurs ouvrant à effet Hall ou tore ouvrant. – Coût réduit par rapport aux capteurs vibratoires. – Applicable à distance (IoT/monitoring continu). C’est également la première brique d’une stratégie de maintenance prédictive. Trois niveaux d’analyse peuvent être utilisés : 1- Analyse simple : Mesure du courant RMS, Seuils d’alerte, tendances temporelles, détection rapide des dérives 2- Analyse avancée : FFT (analyse fréquentielle), signature électrique du moteur, corrélation courant/état machine 3- Analyse intelligente: Machine learning, détection d’anomalies, modèles prédictifs. Permet une anticipation de la panne avec estimation du temps restant.

Le suivi de la consommation électrique dans le tertiaire et l’industrie est devenu un levier clé pour réduire les coûts, améliorer la performance énergétique et répondre aux exigences réglementaires. - Objectifs du suivi énergétique Maîtrise des coûts : identifier les dérives, les pics de consommation et les usages énergivores. Optimisation des process : comparer lignes, machines ou bâtiments. Conformité réglementaire : décret tertiaire, ISO 50001, bilans énergétiques. Maintenance préventive : détection d’anomalies (surcharges, déséquilibres, machines en veille). Réduction de l’empreinte carbone : suivi des kWh et des émissions associées. - Spécificités du secteur tertiaire (bureaux, commerces, hôpitaux, établissements scolaires…) Usages dominants : climatisation, éclairage, informatique Besoin de granularité par zone (étage, local, usage) Suivi souvent couplé à la GTB/GTC Indicateurs clés : kWh/m², Consommation par plage horaire, Taux d’occupation vs consommation. - Spécificités de l’industrie (sites de production, ateliers, lignes automatisées…) Usages dominants : machines, moteurs, process Suivi par machine, ligne ou lot de production Enjeux forts : Facteur de puissance, Pointes de puissance, Consommation spécifique (kWh par unité produite) - Moyens techniques de suivi Capteurs de courant (tores, capteurs ouvrants) mesure non intrusive, idéale en rétrofit Compteurs électriques communicants Automates / concentrateurs de données Logiciels de supervision énergétique, Tableaux de bord, Alertes, Historisation & analyse (Dans de nombreux projets, les capteurs de courant sont la brique de base pour instrumenter rapidement sans arrêt de production.) - Bonnes pratiques Définir des périmètres clairs (site, zone, usage) Commencer simple, puis affiner progressivement. Mettre en place des indicateurs compréhensibles, Exploiter les données (sinon le suivi ne sert à rien) Impliquer exploitation, maintenance et direction. - Bénéfices concrets observés 5 à 20 % d’économies d’énergie Retour sur investissement < 2 ans Meilleure fiabilité des installations Décisions basées sur des données réelles

La précision d’un capteur de courant dépend fortement de sa technologie, de sa gamme de mesure et des conditions d’utilisation. Définitions : de quoi parle-t-on quand on dit "précision" ? La précision est souvent donnée comme un pourcentage. Il est crucial de savoir de quoi ce pourcentage est calculé : – Pourcentage de la lecture (Reading) : le plus exigeant. L'erreur est un pourcentage de la valeur mesurée. – Pourcentage de la pleine échelle (FS - Full Scale) : le plus courant. L'erreur est un pourcentage de la valeur maximale du capteur. Exemple : un capteur de 100A avec une précision de ±1% FS a une erreur possible de ±1A sur TOUTE la plage, à 10A, l'erreur relative est donc de 10% ! – Spécification composée : Précision = ±(% de la lecture + % du plein échelle). Plus réaliste. Le récapitulatif ci-dessous présente les niveaux de précision généralement atteints en milieu industriel pour les principales technologies de capteurs, afin de vous aider à identifier rapidement la solution la mieux adaptée à votre application. – Capteur à effet Hall (AC/DC). Précision typique : ±1 % à ±3 % Meilleurs modèles : jusqu’à ±0,5 %. Avantages : mesure AC & DC, isolation électrique Limites : dérive thermique, bruit à faible courant Attente réaliste en production : ±1 à ±2 % en fonction de l'étendue de mesure (moins performant pour les faibles étendues de mesure). – Shunt résistif (AC+DC). Très utilisé en basse tension. Précision typique : ±0,1 % à ±1 %. Avantages : excellente précision, faible coût, utilisable pour de très faibles courants. Limites : pas d’isolation, pertes Joule, échauffement pour des courants importants Attente réaliste : ±0,1 à ±0,5 % avec une bonne électronique – Transformateur de courant (CT) AC uniquement. Précision typique : ±0,2 % à ±1 % Avantages : très stable, isolé. Limites : pas de DC, saturation à forte intensité Attente réaliste : ±0,5 %. - Capteur à boucle Rogowski (AC fort courant) Précision typique : ±1 % à ±3 %. Avantages : pas de saturation, large bande passante. Limites : nécessite une électronique de traitement (intégrateur), moins précis à basse fréquence. Attente réaliste : ±1 à ±2 %. Ce qui influence fortement la précision réelle même avec un bon capteur, la précision finale dépend de : La température (dérive du zéro et du gain) La position du conducteur primaire (Hall, Rogowski) L'alimentation et du bruit La gamme de mesure utilisée (erreur relative plus grande à bas courant) La fréquence et la forme d'onde du signal L'électronique de conditionnement (convertisseur analogique numérique) La calibration (en usine ou sur site) Un capteur “±1 %” non calibré peut facilement devenir ±2 à ±3 % en condition d'utilisation défavorable. (erreur de centrage, champs magnétiques adjacents, bruit électrique) Précision de la mesure observée sur la plage de courant d'un capteur (règle pratique) < 10 % de la pleine échelle ±2 à ±4 % de 10% à 90 % de la pleine échelle ±0,5% à ±1 % > 90 % de la pleine échelle ±1% à ±2 % Toujours dimensionner le capteur au plus proche du courant nominal afin d'optimiser la précision tout en gardant une marge de sécurité. Comment sont exprimées les précisions annoncées pour un capteur avec son électronique de traitement : - Précision typique ±1 %, après stabilisation thermique, à 25 °C - Erreur totale maximale (gain + offset + linéarité + hystérésis + dérive) < ±2 % pleine échelle. - Précision réelle du système = capteur + électronique + calibration.

Dans les systèmes électriques et électroniques, la mesure du courant ne se limite pas à une question de précision. Elle engage directement la sécurité des personnes, la protection des équipements et la fiabilité globale du système. C’est pourquoi le choix du capteur de courant, et en particulier son niveau d’isolation, est un élément absolument crucial. 1. L’isolation : une barrière indispensable L’isolation électrique permet de séparer galvaniquement la partie mesurée (souvent à haute tension) de l’électronique de traitement ou de l’utilisateur. Sans isolation adéquate, un défaut peut entraîner : – des chocs électriques pour les opérateurs, – la destruction de circuits électroniques sensibles, – des dysfonctionnements dus aux boucles de masse ou aux parasites. Les capteurs isolés (effet Hall, capteurs à boucle fermée, transformateurs de courant) assurent cette séparation essentielle entre puissance et commande. 2. Sécurité des personnes et conformité aux normes Dans de nombreuses applications (industrie, énergie, mobilité électrique), les tensions et courants mesurés peuvent être élevés. Les capteurs doivent alors respecter des normes de sécurité strictes (IEC, UL, EN) définissant : – la tension d’isolement maximale, – la tenue aux surtensions transitoires, – les distances d’isolement et de fuite. Un capteur mal choisi peut rendre un système non conforme, avec des conséquences juridiques, financières et humaines importantes. 3. Protection des équipements Un bon niveau d’isolation protège également : – les automates, – les cartes de contrôle, – les systèmes de communication. En cas de court-circuit, de pic de tension ou de défaut réseau, le capteur agit comme un bouclier, empêchant la propagation des surtensions vers l’électronique aval. 4. Qualité de mesure et stabilité du système Au-delà de la sécurité, l’isolation améliore la qualité du signal mesuré : – réduction du bruit électrique, – élimination des courants de fuite, – meilleure stabilité à long terme. Cela est particulièrement important dans les applications sensibles comme les variateurs de vitesse, les onduleurs, les systèmes photovoltaïques, les chargeurs de véhicules électriques. 5. Choisir le bon capteur pour la bonne application Le choix du capteur doit prendre en compte : – le niveau de courant et de tension, – le degré d’isolation requis, – l’environnement (température, vibrations, CEM), – les exigences normatives. Un capteur surdimensionné en isolation peut améliorer la robustesse du système, tandis qu’un capteur sous-dimensionné peut devenir un point de défaillance critique.

La sensibilité d’un capteur de courant traversant (le conducteur passe au centre du capteur) se modifie principalement en jouant sur le nombre de tours du conducteur dans l’ouverture du capteur. Modifier la sensibilité d’un capteur de courant en faisant plusieurs tours de conducteur est une technique classique, simple et efficace. Principe général Quand on fait passer le même conducteur plusieurs fois dans le capteur en faisant des boucles, le capteur “voit” un courant multiplié par le nombre de tours. Courant mesuré par le capteur = courant réel × nombre de tours Exemple concret : Courant réel : 0,5 A Nombre de tours dans le capteur : 5 Courant mesuré par le capteur : 0,5 A × 5 = 2,5 A Le capteur devient 5 fois plus sensible. Pourquoi ça marche ? Le champ magnétique mesuré par le capteur dépend des ampères-tours : Ampère-tour=I×N avec : I = courant réel, N = nombre de passages du conducteur Plus il y a de tours, plus le champ magnétique est fort pour un même courant. Application selon le type de capteur - Tore (transformateur de courant) Fonctionne en AC uniquement. Augmente la sensibilité sans modifier l’électronique, attention à ne pas saturer le noyau. - Capteur à effet Hall (capteur traversant ou ouvrant) Fonctionne en AC comme en DC Limité par la plage maxi du capteur et la saturation interne du noyau ou de la cellule Hall. Avantages : – Améliore la résolution pour faibles courants. – Pas besoin de changer le capteur. – Très utilisé en mesure de faible intensité pour améliorer la sensibilité des capteurs. – Solution de dépannage si l'on n'a pas le bon capteur sous la main. Limites : Le diamètre d'ouverture du capteur et la section du conducteur primaire limitent le nombre de tours effectifs réalisables, et donc le coefficient multiplicateur. Bien adapté pour les courants jusqu'à quelques ampères, au-delà la rigidité du conducteur primaire limite la réalisation de boucle dans le capteur.

Les deux termes sont souvent utilisés comme des synonymes, mais ils n’ont pas exactement le même sens, surtout dans un contexte métrologique et industriel. 1. Étalonnage (sens normatif / métrologie) L’étalonnage consiste à comparer les indications d’un capteur à une référence étalon traçable (par exemple un étalon COFRAC), sans régler le capteur. On mesure l’écart entre la valeur réelle (référence) et la valeur donnée par le capteur. Le certificat d’étalonnage reprend le résultat des erreurs mesurées (offset, gain, linéarité, etc.) mais aucun ajustage n'est effectué. Exemple pour un capteur de courant, on injecte 10 A, 50 A, 100 A connus et on constate : 10 A simulé → mesuré 9,93 A 50 A simulé → mesuré 49,6 A 100 A simulé → mesuré 99,4 A De par cette action, le capteur est étalonné, mais pas corrigé. Une appréciation sur le respect des tolérances constructeur peut être prononcée. Le certificat d’étalonnage est Utilisé pour : la conformité qualité (ISO 9001), les audits, la traçabilité métrologique, les dossiers techniques clients. 2. Calibration (sens technique / terrain) La calibration désigne le fait de régler ou ajuster le capteur pour corriger les écarts observés. Elle peut inclure le réglage de l'offset, un ajustement du gain, ou l'écriture de coefficients dans l’électronique associée au capteur. Résultat, la mesure du capteur est plus juste suite à la calibration, un certificat de calibration peut être fourni, mais pas nécessairement. Exemple capteur de courant après calibration : 10 A simulé → mesuré 9,99 A 50 A simulé → mesuré 49,9 A 100 A simulé → mesuré 99,9 A L'objectif est de mettre (ou remettre) le capteur dans les spécifications constructeur initiales. La calibration est utilisée pour la mise en service, la maintenance, et le réglage en sortie de fabrication. Sensilec assure la calibration de tous les capteurs avant livraison, et peut fournir en option un certificat de calibration usine.

La saturation des capteurs de courant provient essentiellement du fait que l’élément sensible du capteur atteint une limite physique au-delà de laquelle il ne peut plus répondre proportionnellement au courant mesuré. L’origine exacte dépend du type de capteur, mais les causes fondamentales sont bien identifiées. - Saturation magnétique (cas le plus fréquent). Principale origine pour les capteurs à noyau magnétique, le courant à mesurer génère un champ magnétique. Ce champ traverse un noyau ferromagnétique (fer, ferrite…). Lorsque le flux magnétique dépasse la capacité du matériau, le noyau sature. Au-delà de ce point, une augmentation du courant n’entraîne presque plus de variation du flux → la sortie du capteur plafonne. Capteurs concernés : transformateurs de courant (TC) , capteurs à effet Hall avec noyau Causes typiques : courant trop élevé (surcharge, court-circuit), présence d’une composante DC (très critique pour les transformateurs de courant) - Saturation de l’élément de détection (effet Hall) Le capteur Hall a une plage maximale de champ magnétique mesurable, Si le champ dépasse cette plage, la tension Hall plafonne. Causes typiques : courant trop élevé, capteur Hall mal positionné, champ magnétique externe parasite - Saturation électronique. Fréquente même si le noyau n’est pas saturé. Les étages électroniques (ampli op, ADC) atteignent leurs rails d’alimentation. Le signal de sortie ne peut plus augmenter. Causes typiques : gain trop élevé, pic de courant transitoire. - Saturation thermique (indirecte) L’échauffement modifie les propriétés du noyau (perméabilité), la résistance d'un shunt cela réduit la plage linéaire avant saturation. Causes typiques : courant RMS élevé, mauvaise dissipation thermique - Cas particulier : le shunt Pas de saturation magnétique, les limites de saturation liées à la chute de tension maximale admissible (puissance dissipée) et la plage de mesure de l’amplificateur Préconisations essentielles pour éviter la saturation - Bien dimensionner le capteur. Ne jamais choisir le capteur au courant nominal exact, Prévoir une marge de 20 à 30 % minimum. Inclure le courant de démarrage, le courant de défaut et les courants crête. - Choisir le bon type de capteur. Présence de DC ou basse fréquence → Capteur à effet Hall Fortes surintensités / courts-circuits → Bobine de Rogowski Mesure AC pure et protection → transformateur de courant Le mauvais type de capteur sature même s’il est surdimensionné. - Soigner l’installation mécanique. Bon centrage du conducteur Éviter les boucles magnétiques Éloigner des sources de champs parasites Respecter le nombre de spires équivalent (1 tour recommandé) - Prévoir les cas extrêmes. démarrage, court-circuit, défaut réseau Vérifier le temps de récupération après surcharge Check-list rapide : ✔ Marge ≥ 20 % ✔ Courant crête pris en compte ✔ Composante DC évaluée ✔ Température considérée ✔ Électronique non saturée ✔ Installation conforme.

On choisit un capteur de tension à effet Hall plutôt qu’un conditionneur électronique classique lorsque la robustesse, la sécurité et la simplicité d’intégration sont prioritaires par rapport à la très haute précision. Les capteurs de tension à effet Hall sont généralement considérés comme plus robustes que les conditionneurs électroniques classiques (composés de diviseurs résistifs, d'amplificateurs isolés, d'optocoupleurs) pour plusieurs raisons techniques liées à l’isolation, à la simplicité électrique et à la tenue aux contraintes sévères. 1. Isolation galvanique native et sans contact Un capteur de tension à effet Hall mesure le champ magnétique généré par la tension, pas la tension elle-même. Avantage : aucun contact électrique direct avec le circuit haute tension. Immunité naturelle aux surtensions, aux transitoires rapides (dv/dt élevés) et aux défauts de masse. Pas de chemin de courant destructeur vers l’électronique de mesure. À l’inverse, un conditionneur électronique est directement connecté à la tension mesurée, même s’il est isolé ensuite. 2. Excellente tenue aux surtensions et transitoires – Les capteurs Hall supportent des pics de tension très élevés sans dommage, ils sont peu sensibles aux arcs, aux commutations rapides IGBT/MOSFET, et aux ESD, ils ne nécessitent souvent aucun composant de protection externe complexe. – Les conditionneurs électroniques dépendent fortement de résistances, amplis, isolateurs. ils sont vulnérables aux surtensions rapides, vieillissent plus vite en environnement agressif. 3. Architecture simple = moins de défaillances -Un capteur de tension Hall typique contient un circuit magnétique, une puce Hall, une électronique de conditionnement au secondaire. Très peu de composants sont exposés à la haute tension. -Un conditionneur électronique comporte un diviseur résistif haute tension, des amplificateurs de précision, des isolateurs et des alimentations isolées. (Plus de composants = plus de pannes) 4. Meilleure tenue thermique et au vieillissement - Les capteurs Hall sont peu sensibles au vieillissement et offrent une meilleure stabilité sur le long terme dans les environnements industriels, les fortes températures et les vibrations. - Les conditionneurs électroniques sont sensibles à la dérive des résistances HV, à la dérive des amplis avec la température et à la dégradation des isolants dans le temps. 5. Robustesse mécanique et environnementale - Les capteurs Hall sont souvent moulés et encapsulés, donc insensibles à l’humidité et à la pollution et très résistants aux vibrations. - Les circuits de conditionnement ont un circuit imprimé exposé avec un risque de fuite de courant, de condensation, de contamination. 6. Sécurité fonctionnelle accrue Séparation claire entre haute tension et basse tension Facilité de conformité aux normes : IEC 61010, IEC 61800, UL, CE Cela est particulièrement apprécié dans les onduleurs, les réseaux électriques, les bornes de recharge, les systèmes ferroviaires et l'industrie. - Le conditionneur électronique reste pertinent pour une précision importante (<=0,1 %), une bande passante élevée (> 20 kHz), les faibles tensions d'entrée (< 60 V). Sensilec propose des capteurs de tension à effet Hall à partir de 200V et jusqu'à 10kV en continu, alternatif avec sortie RMS ou instantanée. Applications : • Ferroviaire. • Métallurgie. • Machine à souder. • Robot. • Moteur. • Alimentation par variateur de fréquence. • Régulateur de fréquence variable. • Onduleurs.

Le secondaire d'un transformateur de courant (TC) ne doit jamais être laissé ouvert lorsque le courant circule dans le primaire, car cela peut créer des tensions élevées dangereuses. Voici pourquoi : Haute tension induite : • Un transformateur de courant fonctionne selon le principe de l'induction électromagnétique. Le courant dans l'enroulement primaire induit un courant dans l'enroulement secondaire. Si le secondaire est laissé ouvert, aucun courant ne le traverse, ce qui empêche le champ magnétique de s'opposer au courant primaire. • En conséquence, le flux magnétique dans le noyau augmente considérablement, ce qui entraîne l'induction d'une tension très élevée dans l'enroulement secondaire. Cette haute tension peut endommager l'isolation du TC ou créer un grave danger pour la sécurité des personnes se trouvant à proximité. Saturation et dommages au noyau : • En l'absence de charge (secondaire ouvert), le noyau du TC peut devenir saturé en raison du flux magnétique élevé. Une exposition prolongée à cette condition peut endommager de manière permanente le noyau du TC en altérant ses propriétés magnétiques, réduisant ainsi sa précision et ses performances au fil du temps. Risques pour la sécurité : • La haute tension produite à travers le secondaire ouvert peut être mortelle et endommager les équipements connectés. Dans certains cas, la tension peut même provoquer un arc électrique, ce qui présente un risque important d'incendie ou de décharge électrique. Inexactitude des mesures : • Si le secondaire du TC est ouvert, il ne peut pas remplir sa fonction principale, qui est de mesurer avec précision le courant. Lorsque le circuit secondaire est ouvert, il n'existe aucun moyen fiable de mesurer le courant dans le circuit primaire, ce qui peut entraîner des lectures incorrectes et des dysfonctionnements du relais dans les systèmes de protection. Remarque : cela ne concerne que les transformateurs de courant en sortie 1A / 5A les transformateurs en sortie tension avec une résistance de charge interne ne présentent pas cet inconvénient.

Oui, un shunt peut mesurer à la fois le courant alternatif et le courant continu, car il s’agit simplement d’une résistance non polarisée sur laquelle on observe une chute de tension proportionnelle au courant. Pour que la mesure soit correcte en alternatif, le shunt doit être conçu pour avoir une inductance très faible, et l’électronique de mesure associée doit être capable de traiter un signal AC (par exemple en valeur efficace). Dans l'article ci-dessous sont abordées les limitations en fréquence des shunts de mesure de courant.

C’est un point très courant quand on travaille avec des shunts de mesure. En théorie, la tension aux bornes d’un shunt devrait être strictement symétrique : V=R⋅I Donc la même valeur absolue, signe opposé selon le sens du courant. En pratique, plusieurs phénomènes expliquent pourquoi la mesure n’est pas exactement la même dans les deux sens : - Effets thermoélectriques (effet Seebeck). C’est la cause la plus fréquente. Le shunt et les pistes / fils / soudures sont faits de matériaux différents. Des micro différences de température apparaissent. Cela génère une tension parasite (quelques µV à des dizaines de µV) Cette tension s’ajoute ou se soustrait à la tension du shunt selon le sens du courant, ce qui crée une asymétrie. - Auto-échauffement non symétrique. Quand le courant circule, le shunt chauffe. La répartition thermique n’est jamais parfaitement homogène. Les gradients de température changent selon le sens du courant. Cela modifie légèrement la résistance locale et les tensions parasites. - Erreur de câblage (très courant) Si le shunt n’est pas mesuré en vrai 4 fils (Kelvin) la résistance des pistes / fils s’ajoute cette résistance peut être différente selon le sens du courant. Résultat : tension différente selon la direction. - Effets magnétiques et inductifs (courants rapides). Pour les courants pulsés et mesures rapides La géométrie du shunt crée une inductance parasite. Cette composante dépend du sens du courant et du routage des câbles. - Bonnes pratiques pour réduire l’asymétrie: Utiliser un shunt 4 bornes (Kelvin) Minimiser les gradients thermiques Utiliser un système d'acquisition à très faible offset (auto-zéro si possible). Faire un zéro de sortie à courant nul, et le soustraire par logiciel.

La précision globale d’une mesure par shunt ne dépend pas seulement de la résistance, On peut regrouper les grandeurs influentes en grandes familles. - Caractéristiques intrinsèques du shunt Tolérance de résistance, Erreur initiale (ex. ±0,1 %, ±0,5 %, ±1 %) - Coefficient de température (TCR), exprimé en ppm/°C Température ambiante Variation lente → dérive Gradient rapide → offset dynamique - Puissance dissipée / auto-échauffement Augmente la température du shunt Induit une dérive de la résistance et l'apparition de tensions thermoélectriques. - Stabilité dans le temps (long term drift) Vieillissement du matériau, cycles thermiques, contraintes mécaniques - Effets thermoélectriques et environnement Tension thermoélectrique par effet Seebeck (dépend des matériaux et des gradients thermiques) - Câblage et implantation Mesure Kelvin (4 fils) Indispensable pour une précision optimale Connexions : soudures, connecteurs, oxydation -Inductance parasite Fonction de la géométrie - Bruit Bruit thermique du shunt (microvolts RMS) - Nature du courant DC, AC, Pulsé,Inversion de sens - Temps de mesure Instantané, valeur moyenne, temps de stabilisation thermique

La linéarité d’un shunt de mesure de courant est excellente, un shunt est intrinsèquement linéaire, sa non-linéarité est généralement < 0,005 % Mais il faut bien distinguer théorie, réalité, et limites d’usage. Linéarité théorique, Un shunt est une résistance : V=R⋅I la relation est strictement linéaire tant que le matériau est ohmique, la température est constante et qu'on reste dans la plage nominale. La principale source de “non-linéarité” apparente est la température. Ce n’est pas une vraie non-linéarité, mais une dérive. Auto-échauffement : P = R x I² , La température augmente avec le carré du courant. La résistance varie avec la température (TCR) Résultat : la courbe V(I) se déforme légèrement, surtout à fort courant. Autres causes mineures de non-linéarité apparente, l'effet thermoélectrique Offset en µV, Impact surtout à faible signal de sortie Crée une asymétrie ±I et un offset, pas une vraie non-linéarité. Effets du courant AC rapide ou pulsé Inductance parasite du shunt, erreur dynamique. Pour aller plus loin sur le sujet :

Le choix entre la mesure directe et la mesure indirecte du courant est fondamental et dépend à la fois des performances métrologiques recherchées et des contraintes liées à l’environnement d’exploitation. Mesure directe du courant Principe : Le capteur est inséré en série dans le circuit électrique ; le courant traverse physiquement l’élément de mesure. Exemples : Résistances shunt, ampèremètres montés en série. Avantages : Très haute précision, en particulier pour les courants faibles Principe de mesure simple et facilement interprétable Coût généralement faible Inconvénients : Absence d’isolation galvanique Nécessité d’interrompre le circuit lors de l’installation Risque électrique accru Pertes de puissance et échauffement liés à la dissipation Cas d’usage typiques : Électronique de puissance, bancs de test, applications basse tension, systèmes embarqués. Mesure indirecte du courant Principe : Le courant n’est pas interrompu ; le capteur mesure un effet physique induit par le courant, tel que le champ magnétique (effet Hall, tore magnétique) ou la variation de flux (bobine de Rogowski). Exemples : Capteurs à effet Hall, transformateurs de courant (TC), bobines de Rogowski, pinces ampèremétriques. Avantages : Isolation galvanique intrinsèque Niveau de sécurité élevé pour l’utilisateur et l’installation Possibilité d’installation sans coupure du circuit (capteurs ouvrants) Adaptée aux courants élevés Inconvénients : Précision généralement inférieure à celle d’une mesure par shunt Sensibilité aux champs magnétiques externes Coût plus élevé Cas d’usage typiques : Applications industrielles et énergétiques, armoires électriques, monitoring énergétique, installations haute tension. Critères de choix Basse tension et haute précision requise : mesure directe par shunt Environnement industriel, contraintes de sécurité ou forts courants : mesure indirecte Installation existante ou non modifiable : mesure indirecte avec capteur ouvrant

Un capteur de courant de fuite est destiné à détecter un courant s’échappant d’un circuit électrique vers la terre. Ce phénomène est généralement révélateur d’un défaut d’isolement et peut constituer un risque pour la sécurité des personnes ou des installations. Principe de base Dans une installation électrique saine, le courant circulant dans la phase est égal au courant de retour par le neutre ; la somme algébrique des courants est donc nulle. Un courant de fuite apparaît lorsqu’une partie du courant s’écoule en dehors du circuit normal, par exemple vers la terre, une carcasse métallique ou une personne. Fonctionnement du capteur différentiel (tore) Les conducteurs actifs (phase(s) et neutre) sont passés ensemble à l’intérieur d’un tore magnétique. Chaque conducteur génère un champ magnétique proportionnel au courant qu’il transporte. En fonctionnement normal, les champs magnétiques s’annulent et aucun signal n’est détecté. En présence d’un courant de fuite, la somme des courants n’est plus nulle ; un champ magnétique résiduel apparaît dans le tore et induit une tension dans une bobine de mesure. L’électronique associée mesure cette tension et la convertit en une valeur de courant de fuite, généralement exprimée en milliampères. Technologies utilisées • Transformateur de courant différentiel (AC) : sensible uniquement aux courants alternatifs, cette technologie est très répandue dans les applications industrielles. Elle est simple, robuste et économique. • Capteur à effet Hall : capable de détecter des courants alternatifs et continus (AC et DC), il est utilisé dans des applications plus complexes telles que les variateurs de vitesse, les onduleurs ou les infrastructures de recharge pour véhicules électriques. Cette solution est plus coûteuse mais plus polyvalente. Seuils de détection typiques • 30 mA : protection des personnes. • 100 à 300 mA : protection contre les risques d’incendie. • 1 mA et moins : surveillance préventive et maintenance prédictive. Applications courantes Disjoncteurs différentiels, surveillance d’isolement, bornes de recharge pour véhicules électriques, installations industrielles, systèmes de maintenance prédictive et de monitoring énergétique. Différence entre capteur de courant de fuite et disjoncteur différentiel - Capteur de courant de fuite : mesure et transmet une valeur, utilisé pour la surveillance, sortie analogique ou numérique. - Disjoncteur différentiel : coupe l’alimentation, utilisé pour la protection, action mécanique.

Un capteur de courant homopolaire est un capteur utilisé pour détecter ou mesurer un courant électrique commun à plusieurs conducteurs, généralement un courant de fuite ou un courant de défaut, plutôt que le courant “utile” circulant dans chaque phase. Principe de base, dans un système électrique (par exemple triphasé) Les courants normaux circulant dans les phases sont équilibrés. La somme vectorielle des courants est alors nulle. Un courant homopolaire apparaît lorsque cette somme n’est plus nulle, par exemple : fuite de courant vers la terre, défaut d’isolement, contact indirect. Le capteur homopolaire mesure cette somme des courants. Comment fonctionne le capteur ? Tous les conducteurs actifs (phases + neutre si disponible) passent à l’intérieur d’un même tore. En fonctionnement normal, les champs magnétiques s’annulent, le capteur ne voit aucun courant. En cas de défaut, un courant de fuite apparaît, les champs ne s’annulent plus, un flux magnétique résiduel est détecté. Ce flux correspond au courant homopolaire. Les capteurs de courant homopolaires sont utilisés pour la détection de courant de fuite à la terre, la protection différentielle et la détection précoce de défauts d’isolement sur les moteurs, variateurs et réseaux industriels. Différence entre un capteur de courant classique et un capteur homopolaire : Capteur de courant classique : mesure le courant d’un conducteur, un seul fil passe dans le capteur, sert à mesurer la charge. Capteur homopolaire : Mesure la somme des courants, Tous les fils passent dans le capteur, Sert à détecter un défaut. Technologies utilisées : transformateur de courant homopolaire, capteur de fuite à effet Hall.

Le choix entre capteur à effet Hall et transformateur de courant (TC) en courant alternatif (AC) dépend surtout du type de signaux à mesurer, des conditions, et de l'usage. Voici une comparaison synthétique. Transformateur de courant (TC) Principe : Un TC fonctionne comme un transformateur classique, il mesure le courant alternatif uniquement par induction magnétique. Avantages - Très bonne précision en AC - Excellente isolation galvanique - Robuste, simple, fiable - Faible bruit - Pas d’alimentation nécessaire Inconvénients - Ne mesure pas le courant continu (DC) - Bande passante limitée (surtout à basse fréquence) - Peut saturer à fort courant ou à basse fréquence Usages typiques : comptage d’énergie AC, surveillance de moteurs, pompes, tableaux électriques industriels, réseaux 50/60 Hz C'est le choix idéal si le courant est strictement alternatif et sinusoïdal. Capteur à effet Hall Principe : il mesure le champ magnétique généré par le courant, peut fonctionner en AC et DC. Avantages - Mesure AC et DC - Large bande passante - Pas de saturation liée à la fréquence - Peut mesurer des courants très faibles ou très élevés Inconvénients - Moins précis qu’un TC pur AC - Sensible à la température - Dérive dans le temps - Nécessite une alimentation - Plus coûteux Usages typiques : variateurs de vitesse, onduleurs, convertisseurs DC/AC, recharge de batteries, courants non sinusoïdaux, Électronique de puissance C'est le choix idéal si le courant comporte une composante continue ou des formes d’onde complexes. Recommandations : - AC pur (50/60 Hz, comptage, industriel) → transformateur de courant - AC + DC / haché / PWM / variateur → capteur à effet Hall - Haute précision AC à bas coût → transformateur de courant - Polyvalence maximale → capteur à effet Hall

Les capteurs de tension à effet Hall permettent de mesurer une tension sans contact électrique direct, grâce au champ magnétique généré par le courant associé à cette tension. Rappel de l’effet Hall : L’effet Hall apparaît lorsqu’un courant électrique traverse un matériau semi-conducteur soumis à un champ magnétique perpendiculaire. Les porteurs de charge sont déviés, ce qui crée une tension Hall proportionnelle à l’intensité du champ magnétique. Cette tension Hall est donc une image du champ magnétique appliqué. Comment mesurer une tension avec l’effet Hall ? Une tension ne crée pas directement un champ magnétique. Les capteurs de tension à effet Hall utilisent donc une astuce physique : - Conversion tension → courant La tension à mesurer est appliquée à une résistance intégrée au capteur, ce qui génère un courant proportionnel à la tension. Le courant crée un champ magnétique autour du conducteur (loi de Biot-Savart). Le capteur Hall détecte ce champ et il génère une tension Hall proportionnelle, qui devient la sortie du capteur. Résumé : Tension d’entrée → Courant → Champ magnétique → Signal Hall isolé. L’un des grands intérêts est l’isolation électrique totale, aucun contact direct entre la tension mesurée et l’électronique de sortie, ce qui assure une protection contre les hautes tensions, les parasites et les différences de potentiel dangereuses. Applications : électronique de puissance, onduleurs, variateurs de vitesse, réseaux industriels Types de capteurs de tension à effet Hall - Capteurs à boucle ouverte : simples et économiques, précision moyenne, sensibles à la température et au bruit. - Capteurs à boucle fermée : une bobine compense le champ mesuré, assurant une très bonne précision et linéarité, plus chers, mais excellents pour l’industriel. Avantages : isolation galvanique, mesure AC et DC, faibles pertes, sécurité élevée Limites : moins précis qu’un diviseur résistif en basse tension, sensibles aux champs magnétiques externes, Coût supérieur à une mesure directe, impédance d'entrée plus faible de l'ordre de 1 kΩ par volt

Le choix entre mesure du courant et mesure de la puissance dépend avant tout de l’objectif recherché et du niveau d’information nécessaire pour l’application. Mesure du courant La mesure de courant consiste à mesurer uniquement l’intensité circulant dans un conducteur à l’aide d’un capteur dédié. Avantages : La mise en œuvre est simple et économique grâce à des capteurs peu coûteux tels que les tores, capteurs à effet Hall ou shunts. L’installation est rapide et souvent non intrusive. Cette approche est suffisante pour la surveillance de charge (par exemple détecter un moteur en surcharge), la protection, la détection d’état ON/OFF d’un équipement, la comparaison de courants entre phases, la maintenance préventive ou encore les analyses comparatives relatives (augmentation ou diminution par rapport à un état de référence). Limites : La mesure de courant seule ne permet pas de connaître la consommation réelle ni l’énergie consommée en kWh. Elle devient imprécise lorsque la tension varie ou lorsque le facteur de puissance s’éloigne de 1, notamment dans le cas de charges inductives ou capacitives. Mesure de la puissance La mesure de puissance repose sur la mesure simultanée du courant, de la tension et du déphasage entre les deux, selon la relation P = U × I × cos φ, généralement à l’aide d’un wattmètre. Avantages : Cette méthode permet d’obtenir la puissance réelle et de calculer précisément l’énergie consommée. Elle est indispensable pour la facturation, l’optimisation énergétique, le suivi des coûts, la détection des pertes et la conformité réglementaire. Inconvénients : La solution est plus complexe à mettre en œuvre et plus coûteuse, car elle nécessite un wattmètre ainsi que des capteurs de courant. L’installation est également plus technique. Choix du type de mesure selon l’application Pour savoir si un appareil fonctionne, protéger un moteur, assurer un suivi IoT ou détecter des défauts, la mesure du courant est généralement suffisante. En revanche, pour réduire la facture énergétique ou réaliser un bilan énergétique complet, la mesure de la puissance est indispensable. Compromis couramment utilisé Un bon compromis, offrant un excellent ratio coût / valeur, consiste à mesurer le courant et à ajouter l’information de tension (fixe ou mesurée), puis à calculer la puissance côté logiciel. Cette approche permet d’enrichir l’analyse tout en limitant les coûts et la complexité matérielle.

Les transformateurs de courant (TC) à sortie 333 mV existent pour des raisons très pratiques, surtout sécurité, simplicité et standardisation. La Sécurité avant tout Un TC classique à sortie courant (1 A ou 5 A) ne doit jamais être ouvert en charge, sinon il peut générer des tensions dangereuses. Un TC 333 mV est un TC à résistance interne intégrée (burden resistor). Même à vide, la tension reste faible et sans danger. Installation ultra simple Pas besoin de calculer ni d’ajouter une résistance de charge. Connexion directe sur : automates, compteurs d'énergie, dataloggers, cartes d’acquisition Aucune polarité critique, moins d’erreurs terrain, parfait pour les installateurs et intégrateurs. Standard industriel reconnu Le 333 mV pleine échelle est devenu un standard de fait, notamment en efficacité énergétique, en GTB / GTC, en monitoring électrique et IoT industriel. Pourquoi 333 mV ? Suffisamment bas pour être sûr Suffisamment élevé pour une bonne précision Compatible avec des entrées analogiques ±0,333 V ou 0–1 V Meilleure précision à basse charge Comparé aux TC 1 A / 5 A moins de pertes, moins de problèmes dus au câblage, meilleure stabilité thermique. Résultat : mesures plus fiables, surtout à faibles courants. Idéal pour l’électronique moderne Les systèmes actuels préfèrent des tensions faibles plutôt que des courants élevés. Le 333 mV est parfait pour les ADC modernes (microcontrôleurs, cartes industrielles, etc.). En résumé Un TC 333 mV, c’est : - plus sûr. - plus simple à installer. - plus précis en pratique. - parfaitement adapté aux systèmes modernes. https://www.sensilec.com/transformateur-de-courant-sortie-333mv https://www.sensilec.com/post/types-de-transformateurs-de-courant-quel-signal-de-sortie-choisir

Un transformateur de potentiel (TP), également appelé transformateur de tension (TT), est un dispositif électrique destiné à la mesure et à la protection des réseaux haute tension. Fonction principale Sa mission est de réduire une tension élevée à une valeur plus faible, normalisée et strictement proportionnelle, afin de : permettre la mesure (voltmètre, compteur d’énergie, analyseur de réseau), assurer la protection (relais de protection), garantir l’isolation électrique des appareils et la sécurité des personnes. Principe de fonctionnement Le transformateur de potentiel fonctionne selon le même principe qu’un transformateur classique : Le côté primaire est raccordé au réseau haute tension. Le côté secondaire délivre une tension réduite, généralement 100 V AC. Le rapport de transformation est constant et précis. Exemple Pour un TP de 2000 V / 100 V : Lorsque la tension au primaire est de 2 kV, la tension au secondaire est de 100 V. Pourquoi utiliser un TP ? Sécurité : évite de connecter directement les instruments à la haute tension. Standardisation : les appareils de mesure sont conçus pour fonctionner sous 100 V, quelle que soit la tension du réseau. Précision : assure des mesures fiables même à haute tension. Isolation galvanique : protège les équipements et le personnel. Domaines d’application Les transformateurs de potentiel sont utilisés dans : les postes électriques, les réseaux de distribution, les centrales de production, les installations industrielles. Différence avec le transformateur de courant Transformateur de potentiel (TP) → mesure la tension Transformateur de courant (TC) → mesure le courant https://www.sensilec.com/transformateur-de-mesure-de-tension

Pour un capteur de courant, le choix entre 4–20 mA et 0–10 V dépend surtout de la distance, de l’environnement électrique et de la fiabilité souhaitée. Voici les différences principales. Signal 4–20 mA Avantages : Très robuste aux parasites électriques (idéal en environnement industriel). Peut être transmis sur de longues distances (plusieurs centaines de mètres). Permet de détecter un câble coupé (0 mA = défaut). Moins sensible aux pertes dans le câble. Inconvénients : Nécessite une alimentation en boucle. Utilisation typique : Industrie, automates industriels (PLC), installations avec câbles longs Signal 0–10 V Avantages : Simple à mettre en œuvre. Souvent présent sur des automates ou cartes d’acquisition simples. Souvent autoalimenté pour le courant mésuré Inconvénients : Sensible aux parasites électriques. Perte de précision sur longue distance (chute de tension). Impossible de distinguer 0 V mesure / câble coupé. Utilisation typique : Domotique, Laboratoire, Distances courtes (quelques mètres) Résumé : - Industrie / câbles longs / environnement bruité → 4–20 mA (le standard) - Petite installation / courte distance / électronique simple → 0–10 V La plupart des installations industrielles choisissent 4–20 mA, car c’est le signal analogique le plus fiable.

La résistance d’isolement et la tenue diélectrique sont deux notions liées à l’isolation électrique, mais elles mesurent des propriétés différentes. - Résistance d’isolement. La résistance d’isolement mesure la qualité de l’isolation en termes de fuite de courant. On applique une tension continue (DC) entre deux parties isolées (par exemple phase et terre). On mesure le courant de fuite qui traverse l’isolant. On en déduit la résistance en ohms, MΩ ou GΩ, mesurée avec un mégohmmètre. Permet de détecter l'humidité, la pollution, le vieillissement de l’isolant ou les défauts progressifs. Exemple : Un câble peut avoir une résistance d’isolement de 200 MΩ entre conducteur et blindage. - Tenue diélectrique. La tenue diélectrique mesure la capacité de l’isolant à supporter une haute tension sans claquer. On applique une tension élevée (AC ou DC) pendant un temps donné (1 minute généralement). On vérifie qu’il n’y a pas de claquage ou d’arc électrique. Essai souvent appelé "test Hipot" servant à vérifier la solidité de l’isolation. Exemple : un transformateur de courant peut avoir une tenue diélectrique de 3 kV pendant 1 minute entre primaire et secondaire. Différence principale : En résumé : Résistance d’isolement = étanchéité électrique de l’isolant Tenue diélectrique = résistance au claquage sous forte tension