Transformateurs de courant : principe, fonctionnement et applications
- sensilec
- 21 févr.
- 3 min de lecture
Dernière mise à jour : 22 févr.
Dans les installations électriques industrielles, la mesure des courants élevés est une nécessité pour assurer la sécurité, la performance énergétique et la fiabilité des équipements. Cependant, il est impossible de connecter directement des instruments de mesure à des conducteurs parcourus par plusieurs centaines ou milliers d’ampères.
C’est précisément le rôle du transformateur de courant (CT – Current Transformer) : convertir un courant alternatif élevé en un courant réduit, proportionnel et exploitable en toute sécurité.
Pourquoi utiliser un transformateur de courant ?
Dans un environnement industriel ou tertiaire, les courants peuvent atteindre plusieurs kiloampères. Les instruments de mesure, relais ou automates ne peuvent pas supporter directement de telles intensités.
Le transformateur de courant permet :
de mesurer des courants alternatifs élevés en toute sécurité
d’assurer une isolation galvanique entre le circuit de puissance et le circuit de mesure
d’adapter le signal aux appareils de contrôle et de protection
de protéger les équipements contre les surintensités
Il constitue ainsi un élément central des systèmes de supervision énergétique et de protection électrique.
Principe de fonctionnement d’un transformateur de courant
Un transformateur de courant repose sur le principe de l’induction électromagnétique.
Il est composé de :
un noyau magnétique
un enroulement primaire
un enroulement secondaire
Lorsque le courant alternatif traverse le primaire, il génère un flux magnétique dans le noyau. Ce flux induit un courant dans l’enroulement secondaire. Ce courant secondaire est proportionnel au courant primaire selon un rapport de transformation fixe.
Le rapport de transformation correspond au rapport entre le nombre de spires du primaire et celui du secondaire.
Exemple : un transformateur 1000 A / 5 A délivrera 5 A au secondaire lorsque 1000 A circulent au primaire.
Ce principe permet d’alimenter :
des ampèremètres
des relais de protection
des analyseurs de réseau
des compteurs d’énergie
des automates industriels
On parle ainsi de transformateur abaisseur d’intensité.
Plages de fonctionnement
Les transformateurs de courant sont principalement utilisés pour :
des courants alternatifs
des intensités allant de quelques ampères à plusieurs kiloampères
des fréquences industrielles comprises entre 20 Hz et 400 Hz
Ils ne sont pas adaptés à la mesure de courant continu (DC)
Transformateurs de courant ouvrants : un atout pour la rénovation
Dans de nombreuses installations existantes, il n’est pas envisageable de démonter les câbles de puissance pour intégrer un capteur.
Les transformateurs de courant à noyau ouvrant permettent :
une installation rapide
une intégration sans interruption prolongée de service
une modernisation simple des systèmes de mesure
Ils sont particulièrement appréciés dans les projets de retrofit énergétique.
Intégration électronique et signaux normalisés
Les transformateurs de courant modernes ne se limitent plus à une simple sortie secondaire 1 A ou 5 A.
Ils peuvent intégrer une électronique de conditionnement permettant de fournir directement des signaux standardisés :
0–5 VDC
0–10 VDC
4–20 mA (technologie 2 fils alimentée par la boucle)
Cette évolution simplifie considérablement l’intégration dans :
systèmes d’automatisme
automates programmables (PLC)
systèmes de supervision (SCADA)
plateformes de monitoring énergétique
L’absence d’alimentation auxiliaire dans certaines configurations représente également un avantage en termes de simplicité et de fiabilité.
Limites techniques et phénomènes physiques
Comme tout dispositif magnétique, le transformateur de courant présente certaines limites :
1. La saturation du noyau
En cas de courant excessif, le noyau magnétique peut saturer, entraînant une perte de précision.
2. L’hystérésis
Le comportement magnétique du matériau peut introduire de légères erreurs selon l’historique de fonctionnement.
3. Les pertes thermiques
Les pertes cuivre et fer peuvent générer un échauffement, notamment en charge élevée prolongée.
Un bon dimensionnement est donc essentiel pour garantir précision et longévité.
Applications industrielles des transformateurs de courant
Les transformateurs de courant sont présents dans presque tous les systèmes électriques industriels :
centrales de production d’électricité
postes et sous-stations
tableaux de distribution
installations industrielles lourdes
bâtiments tertiaires
systèmes de gestion d’énergie
dispositifs de protection contre surcharge et court-circuit
Ils jouent un rôle clé dans :
la mesure de puissance
le comptage d’énergie
l’optimisation énergétique
la maintenance prédictive
la protection des équipements
Pourquoi le transformateur de courant reste une solution incontournable ?
Malgré l’émergence de technologies plus récentes (capteurs à effet Hall, capteurs Rogowski), le transformateur de courant reste :
extrêmement robuste
fiable dans le temps
économique
simple à mettre en œuvre
parfaitement adapté aux environnements industriels sévères
Il demeure aujourd’hui l’une des solutions les plus répandues pour la mesure de courant alternatif.
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