Bonnes pratiques de raccordement d'un shunt de courant et incidence sur la précision des mesures

Le raccordement d’un shunt de courant peut sembler simple (une résistance en série avec le circuit à mesurer), mais en pratique, la manière dont il est installé influence fortement la précision de la mesure. Voici les bonnes pratiques essentielles et pourquoi elles comptent.

Les shunts destinés aux courants élevés (de 1000 A à 10 000 A) sont particulièrement sensibles à leur mode de raccordement. Une mise en œuvre inadaptée peut entraîner des erreurs de mesure pouvant atteindre 10 %.

Les simulations ci-dessous illustrent l’impact du câblage d’un shunt sur la précision, ainsi que l’importance déterminante du point d’injection du courant.

La simulation est faite sur un shunt de 2000A / 75mV, le courant injecté est de 133.33A pour obtenir un signal de sortie de 5mV nominal. L'objectif est de mettre en évidence l'évolution du signal de sortie en fonction du point d'injection du courant, et de montrer les bonnes pratiques à respecter.

1) Injection du courant au centre de la plage de raccordement du shunt.

On obtient le signal de sortie nominal attendu (5mV) dans la tolérance du shunt.

2) Injection du courant à l'avant de la plage de raccordement du shunt.

(proche des points de mesure du signal de sortie)

On obtient le signal de sortie 10 % au-dessus de la tolérance du shunt.

3) Injection du courant à l'arrière de la plage de raccordement du shunt.

(éloigné des points de mesure du signal de sortie)

On obtient le signal de sortie 9 % au-dessous de la tolérance du shunt.

3) Injection croisée du courant (avant et arrière) de la plage de raccordement du shunt.

(on alterne le croisement pour vérifier la reproductibilité)

On obtient le signal de sortie très proche de la tolérance du shunt.

(Les erreurs de décentrage s'annulent du fait du croisement des points d'injection.)

Résumé : si le shunt n'est pas monté sur une barre omnibus (conditions idéales dues à la répartition uniforme du courant sur la plage d'accueil du shunt) et s'il n'est pas possible d'injecter le courant uniformément sur les différents trous de fixations, le meilleur compromis consiste à faire un cablage croisé (l'augmentation du signal liée au rapprochement des bornes de sorties est compensée par l'éloignement de l'autre côté).

Conclusion: le montage Kelvin en 4 fils ne doit pas faire perdre de vue que les résistances parasites existent au sein même du shunt malgré les blocs massifs d'homogénéisation du courant, et qu'une mise en œuvre approximative ruine complètement les performances métrologiques du shunt.