Comment fonctionne le calculateur de charge de transformateur de courant
Un transformateur de courant reproduit le courant primaire en un courant secondaire plus faible, 1 A ou 5 A, et le fait circuler dans tout ce qui est raccordé : le câble vers le tableau et les compteurs, relais ou convertisseurs au bout. Ce circuit est la charge, exprimée en voltampères au courant secondaire assigné. Un TC ne garde sa classe de précision que tant que la charge reste dans sa plage assignée.
Le calculateur ajoute la charge des deux conducteurs du câble, I² × 2 ρ L / A avec la résistance du cuivre à la température du conducteur, à celle des appareils, et compare le total à la charge assignée du TC. Il donne aussi la longueur de câble maximale pour la charge assignée et le facteur limite de précision sous la charge réelle.
Pourquoi le câble est le problème habituel
À 5 A, chaque ohm du circuit secondaire coûte 25 VA. Vingt mètres de cuivre de 2,5 mm² aller et retour font 0,275 Ω, soit 6,9 VA, plus qu’un TC courant de 5 VA ne peut supporter avant même de raccorder un compteur. Avec un secondaire de 1 A, le même câble ne représente que 0,28 VA. C’est pourquoi les TC à longues liaisons, du poste vers un tableau éloigné, ont en général des secondaires de 1 A, et pourquoi les secondaires de 5 A restent près de leurs compteurs.
La plage de 25 à 100 %
L’IEC 61869-2 spécifie l’erreur de rapport et de phase des classes de mesure comme 0,2, 0,5 et 1 pour des charges secondaires entre 25 % et 100 % de la charge assignée. Au-dessus, le TC mesure trop bas et sature plus tôt ; en dessous, l’erreur n’est pas couverte par la classe et peut la dépasser. Les compteurs électroniques modernes absorbent une fraction de voltampère, si bien qu’une charge assignée surdimensionnée peut laisser un TC sous 25 % avec le seul câble. La fiche indique la plage pour laquelle un TC donné est spécifié.
Facteur limite de précision et facteur de sécurité
Les TC de protection ont un facteur limite de précision, FLP, le multiple du courant assigné jusqu’auquel l’erreur composée reste dans la classe. Les TC de mesure ont un facteur de sécurité, FS, qui limite le courant parvenant au compteur lors d’un défaut. Les deux dépendent de la charge réelle : l’approximation usuelle est FLP’ = FLP × (Rct + Rassignée) / (Rct + Rréelle), Rct étant la résistance de l’enroulement secondaire. Une charge légère augmente le facteur, ce qui aide un noyau de protection mais laisse passer plus de courant de défaut vers un compteur.
Pour la chute de tension sur les câbles qui alimentent des capteurs de terrain, utilisez le calculateur de chute de tension d’alimentation de capteur ; pour mesurer le courant avec une résistance, le calculateur de shunt.
Questions fréquentes
Peut-on additionner directement des VA et des ohms ?
Convertissez d’abord : R = VA / I². Le calculateur traite câble et appareils comme résistifs et les additionne arithmétiquement, ce qui surestime légèrement le total pour des appareils inductifs. C’est du côté de la sécurité.
Ne faut-il jamais ouvrir le secondaire ?
Non, jamais. Un secondaire ouvert en charge pousse le TC en saturation et peut produire des tensions dangereuses. Court-circuitez les bornes secondaires avant de débrancher un compteur.
La température du conducteur compte-t-elle ?
La résistance du cuivre augmente de 0,393 % par kelvin. Un câble à 60 °C a 16 % de résistance en plus qu’à 20 °C, et autant de charge de câble en plus.