Transformateur de courant (CT)

Définition: Un transformateur de courant est un appareil utilisépour la transformation du courant d'une valeur supérieure en un courant proportionnel à une valeur inférieure. Il transforme le courant haute tension en courant basse tension, grâce à quoi un courant important circule dans les lignes de transmission et est surveillé en toute sécurité par l'ampèremètre.

Le transformateur de courant est utilisé avec le caun instrument, un compteur ou un appareil de contrôle dans lequel le courant à mesurer est tel que le compteur ou la bobine d’instrument ne peut pas être fabriqué de manière appropriée avec une capacité de transport de courant suffisante. Le transformateur de courant est illustré dans la figure ci-dessous.

Le courant primaire et secondaire du courantles transformateurs sont proportionnels les uns aux autres. Le transformateur de courant est utilisé pour mesurer le courant haute tension en raison de la difficulté d'une isolation insuffisante dans le compteur lui-même. Le transformateur de courant est utilisé en mètres pour mesurer le courant jusqu'à 100 ampères.

Construction de transformateurs de courant

Le noyau du transformateur de courant est construitavec laminage d'acier au silicium. Pour obtenir un degré élevé de précision, le Permalloy ou Mumetal est utilisé pour la fabrication des noyaux. Les enroulements primaires des transformateurs de courant transportent le courant à mesurer et celui-ci est connecté au circuit principal. Les enroulements secondaires du transformateur transportent le courant proportionnellement au courant à mesurer et sont connectés aux enroulements de courant des compteurs ou des instruments.

Les enroulements primaire et secondaire sontisolés des noyaux et les uns des autres. L'enroulement primaire est un enroulement à un tour (également appelé primaire à barres) et transporte le courant à pleine charge. L'enroulement secondaire des transformateurs a un grand nombre de tours.

Le rapport entre le courant primaire et le courant secondaire est appelé un rapport de transformateur de courant du circuit. Le rapport de courant du transformateur est généralement élevé. Les valeurs nominales du courant secondaire sont de l’ordre de 5A, 1A et 0,1A. Les valeurs nominales principales actuelles varient de 10A à 3000A ou plus. La représentation symbolique du transformateur de courant est illustrée dans la figure ci-dessous.

Le principe de fonctionnement du transformateur de courantest légèrement différent du transformateur de puissance. Dans un transformateur de courant, l’impédance de la charge ou la charge sur le secondaire a légèrement différé de celle des transformateurs de puissance. Ainsi, le transformateur de courant fonctionne dans des conditions de circuit secondaire.

Charge sur une charge

La charge d'un transformateur de courant est la valeurde la charge connectée à travers le transformateur secondaire. Elle est exprimée en sortie en voltampères (VA). Le fardeau évalué est la valeur du fardeau sur la plaque signalétique du CT. La charge nominale est le produit de la tension et du courant sur le secondaire lorsque le TC fournit à l'instrument ou au relais sa valeur nominale maximale de courant.

Effet des enroulements secondaires ouverts d'un TC

Dans des conditions de fonctionnement normales, le secondaireL'enroulement d'un CT est lié à son fardeau et il est toujours fermé. Lorsque le courant traverse les enroulements primaires, il traverse toujours les enroulements secondaires et les ampères de tours de chaque enroulement sont ensuite égaux et opposés.

Les virages secondaires seront inférieurs de 1% à 2%.les virages primaires et la différence étant utilisés dans le noyau magnétisant. Ainsi, si l'enroulement secondaire est ouvert et que le courant circule dans les enroulements primaires, il n'y aura pas de flux démagnétisant dû au courant secondaire.

En raison de l’absence de contre-ampères, le nombre de toursle MMF primaire non opposé établit un flux anormalement élevé dans le noyau. Ce flux produira une perte de noyau avec un chauffage ultérieur, et une haute tension sera induite sur la borne secondaire.

Cette tension a provoqué la panne dul’isolation et la perte de précision dans l’avenir peuvent se produire du fait que le MMF excessif laisse le magnétisme résiduel dans le noyau. Ainsi, le secondaire du CT peut ne jamais être ouvert lorsque le primaire transporte le courant.

Diagramme de phaseur du transformateur de courant

Le diagramme de phase du transformateur de courant estmontré dans la figure ci-dessous. Le flux principal est pris comme référence. Les tensions induites primaires et secondaires sont en retard de 90º par rapport au flux principal. La magnitude des tensions primaire et secondaire dépend du nombre de spires sur les enroulements. Le courant d'excitation induit par les composants du courant de magnétisation et de travail.

Où je_s - courant secondaire
E_s - tension induite secondaire
je_p courant primaire
E_p - tension induite primaire
K_t - ratio de virage, nombre de virages secondaires / nombre de virages primaires
je₀ - courant d'excitation
je_m - courant magnétisant
je_w - composant de travail
Φ_s - flux principal

Le courant secondaire est en retard sur le secondairetension induite d'un angle θº. Le courant secondaire se déplace vers le côté primaire en inversant le courant secondaire et en le multipliant par le rapport de virage. Le courant qui traverse le primaire est la somme du courant excitant I₀ et le produit du rapport de virage et du courant secondaire K_t je_s.

Erreurs de rapport et angle de phase de CT

Le transformateur de courant comporte deux erreurs: une erreur de rapport et une erreur d’angle de phase.

Erreurs de ratio actuelles - Le transformateur de courant est principalement dû à la composante énergie du courant d’excitation et est donné

Où je_p est le courant primaire. K_t est le rapport de virage et le courant secondaire.

Erreur d'angle de phase - dans un transformateur de courant idéal le vecteurL'angle entre le courant primaire et secondaire inversé est égal à zéro. Mais dans un transformateur de courant, il existe une différence de phase entre le courant primaire et le courant secondaire car le courant primaire a également fourni la composante du courant d'excitation. Ainsi, la différence entre les deux phases est appelée erreur de déphasage.

Types de transformateur de courant

Le transformateur de courant est principalement classé en trois types: transformateur de courant bobiné, transformateur de courant toroïdal et transformateurs à barres.

1. Transformateur de plaie - Dans ce transformateur, l'enroulement primaire estcomposé à l'intérieur du transformateur. L'enroulement primaire avait un seul tour et était connecté en série avec le conducteur qui mesurait le courant. Le transformateur bobiné est principalement utilisé pour mesurer le courant de 1 ampère à 100 ampères.

2. Transformateur de courant de type barre - Le transformateur à barres n'a que des enroulements secondaires. Le conducteur sur lequel le transformateur est monté agira comme enroulement primaire des transformateurs de courant.

3. Transformateur de courant toroïdal - Ce transformateur ne contient pas de primaireenroulements. La ligne par laquelle le flux de courant dans le réseau est attaché à travers un trou ou une fenêtre des transformateurs. Le principal avantage de ce transformateur réside dans le fait que le transformateur a une forme symétrique, ce qui lui confère un faible flux de fuite et donc moins d'interférences électromagnétiques.