Qu'est-ce qu'un transformateur de courant ? Définition, principe et fonctionnement expliqués

Comprendre le transformateur de courant : un aperçu fondamental

Dans le monde de l'électrotechnique, une mesure précise et une surveillance sûre des courants élevés sont essentielles. Pourtant, connecter un instrument de mesure stetard directement à une ligne électrique à haute tension n’est ni pratique ni sûr. C'est là que le transformateur de courant devient indispensable. Il comble le fossé entre les systèmes électriques de haute puissance et les instruments sensibles utilisés pour les surveiller, permettant aux ingénieurs et aux techniciens de travailler efficacement et en toute sécurité.

Un transformateur de courant est un transformateur de mesure spécialisé conçu pour produire dans son enroulement secondaire un courant alternatif proportionnel au courant circulant dans son enroulement primaire. En réduisant les courants primaires importants à des niveaux secondaires gérables, il permet aux compteurs, relais et équipements de surveillance standard de s'interfacer avec des circuits à courant élevé sans exposition directe à des tensions ou des courants dangereux.

Cet article explore la définition du transformateur de courant, son principe de fonctionnement, ses composants internes, ses types, ses considérations en matière de précision et le large éventail d'applications dans lesquelles il offre une valeur mesurable.

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Aperçu clé : Les transformateurs de courant comptent parmi les transformateurs de mesure les plus largement déployés au monde. Rien que dans les grands réseaux électriques, des millions d’unités fonctionnent en continu pour assurer des mesures, une facturation et une protection précises – mesurant souvent des courants dépassant plusieurs milliers d’ampères.

Définition du transformateur de courant : qu'est-ce qu'un TC exactement ?

La définition du transformateur de courant, en termes formels, le décrit comme un transformateur de mesure dans lequel le courant secondaire est sensiblement proportionnel au courant primaire et en diffère en phase d'un angle idéalement nul. En termes plus simples, il s'agit d'un appareil qui prend un courant important et potentiellement dangereux et le convertit en un courant plus petit, plus sûr et proportionnel, adapté à une utilisation par les équipements de mesure et de protection.

Le terme « transformateur de courant » désigne quelque chose de spécifique en génie électrique : un transformateur optimisé non pas pour le transfert de puissance mais pour la précision du signal. Contrairement aux transformateurs de puissance qui augmentent ou diminuent les tensions pour fournir de l'énergie, un transformateur de courant est spécialement conçu pour reproduire la forme et l'amplitude des formes d'onde du courant avec une haute fidélité à une échelle réduite.

Principales caractéristiques distinctives

Circuit secondaire basse impédance : Le secondaire doit toujours être connecté à une charge (charge) ou court-circuité – jamais laissé ouvert. Un secondaire ouvert peut générer des tensions dangereusement élevées.
Rapport de transformation fixe : Le rapport entre le courant primaire et secondaire est défini par le rapport de spires et reste très stable.
Précision sur puissance : La priorité de la conception est la précision des mesures et non l’efficacité énergétique.
Entrée pilotée par le courant : L'enroulement primaire est connecté en série avec le circuit mesuré, et non en parallèle.

Paramètre	Transformateur de puissance	Transformateur de courant
Connexion principale	Parallèle (shunt)	Série
Objectif principal	Transfert d'énergie	Mesure de courant
Charge secondaire	Haute impédance acceptable	Doit être à faible impédance
Ouvrir le secondaire	Coffre-fort (sans charge)	Dangereux (pic de haute tension)
Priorité de conception	Efficacité	Précision / linéarité
Sortie typique	Des centaines à des milliers de volts	1 A ou 5 A (standard)

Principe du transformateur de courant : la physique derrière l'appareil

Le principe du transformateur de courant est ancré dans induction électromagnétique — le même phénomène fondamental qui sous-tend tout le fonctionnement des transformateurs. Lorsqu'un courant alternatif circule dans un conducteur, il génère un champ magnétique changeant autour de ce conducteur. Si un noyau magnétique fermé est placé autour de ce conducteur et qu'un enroulement secondaire est enroulé sur ce noyau, le flux changeant induira une tension dans l'enroulement secondaire, provoquant la circulation d'un courant à travers toute charge connectée.

L'ampleur du courant secondaire induit dépend du rapport entre le nombre de tours dans l'enroulement secondaire et le nombre de tours (ou de passes) dans le primaire. Dans la grande majorité des transformateurs de courant pratiques, le primaire n'est constitué que d'une seule spire : le conducteur lui-même passe une fois à travers l'ouverture du noyau. Le secondaire peut avoir des centaines de tours soigneusement enroulés autour du noyau toroïdal ou rectangulaire.

Le rapport de transformation et la mise à l'échelle du courant

La relation entre les courants primaire et secondaire est régie par le rapport de spires. Si le primaire a une spire et le secondaire 200 spires, un courant primaire de 200 ampères produira un courant secondaire de 1 ampère. Cela donne un rapport de 200:1, qui est exprimé sur la plaque signalétique par « 200/1 A ». Les valeurs nominales secondaires standard utilisées dans le monde sont 1 A et 5 A, permettant une compatibilité universelle avec les relais de protection et les instruments de mesure.

La précision de cette relation (la fidélité avec laquelle le courant secondaire reflète le courant primaire) dépend de la qualité du matériau du noyau, de la géométrie de l'enroulement, de l'ampleur de la charge et de la fréquence de fonctionnement. Les noyaux de haute qualité fabriqués à partir d'acier au silicium à grains orientés ou d'alliages métalliques amorphes minimisent les pertes dans le noyau et améliorent la linéarité sur une large plage de courants.

Classes d’angle de phase et de précision

Un transformateur de courant idéal reproduirait le courant primaire avec une erreur de phase nulle. En pratique, un petit déphasage existe entre les courants primaire et secondaire en raison du courant magnétisant nécessaire pour maintenir le flux dans le noyau. Cette erreur de phase est mesurée en minutes d'arc et est étroitement contrôlée dans les classes de haute précision. Les normes internationales définissent des classes de précision telles que 0,1, 0,2, 0,5, 1 et 3, où le nombre représente le pourcentage d'erreur maximal admissible dans des conditions spécifiées.

Comment fonctionne un transformateur de courant : processus étape par étape

Comprendre le fonctionnement d'un transformateur de courant nécessite de suivre le chemin de l'énergie et du signal depuis le conducteur primaire jusqu'à la sortie secondaire. Le processus implique plusieurs phénomènes physiques interdépendants qui, ensemble, produisent une réplique précise et à l'échelle du courant primaire.

Le rôle du noyau magnétique

Le noyau est le support physique à travers lequel l'énergie électromagnétique est transférée du primaire au secondaire. Sa perméabilité – la facilité avec laquelle le flux magnétique peut le traverser – affecte directement l’efficacité du fonctionnement du transformateur. Les noyaux à haute perméabilité nécessitent moins de courant magnétisant, ce qui signifie des erreurs de rapport et de phase plus faibles. Le noyau doit également présenter une perte par hystérésis (énergie perdue au cours de chaque cycle magnétique) et une perte par courants de Foucault (courants circulant dans le matériau du noyau lui-même) minimales.

Les noyaux en acier au silicium laminé divisent le noyau en fines couches isolées, réduisant ainsi les chemins de courants de Foucault et minimisant les pertes. Pour des mesures de précision à des courants très faibles, les noyaux en alliage nickel-fer (parfois appelés types Permalloy ou Mu-métal) offrent une perméabilité exceptionnellement élevée. Les noyaux métalliques amorphes, produits par solidification rapide d'alliages fondus, génèrent des pertes extrêmement faibles et sont utilisés lorsqu'une grande précision sur une large plage de courant est essentielle.

Le fardeau : ce que voit le secondaire

Le fardeau est l'impédance présentée à l'enroulement secondaire par les instruments, câbles et bobines de relais connectés. Elle est généralement exprimée en voltampères (VA) ou en valeur de résistance en ohms. Une charge plus importante nécessite une tension secondaire plus élevée pour faire passer le courant nominal, ce qui à son tour nécessite plus de flux dans le noyau, augmentant le courant magnétisant et réduisant la précision.

Les valeurs de charge standard telles que 2,5 VA, 5 VA, 10 VA et 15 VA sont spécifiées ainsi que la classe de précision sur la plaque signalétique. Les ingénieurs doivent s'assurer que la charge connectée réelle ne dépasse pas la charge nominale, sinon la précision se dégradera. C'est pourquoi la longueur et la section du câblage secondaire sont prises en compte dans les calculs de charge lors de la conception de l'installation.

Types de transformateurs de courant : une classification pratique

Les transformateurs de courant sont fabriqués dans diverses configurations pour s'adapter à différents environnements d'installation, niveaux de tension et exigences de mesure. Comprendre les distinctions aide les ingénieurs et les équipes d'approvisionnement à sélectionner le type le plus approprié pour leur application.

Par construction

Type de plaie : Les enroulements primaire et secondaire sont enroulés sur le noyau. Convient aux applications à faible rapport (par exemple, 50/5 A). Offre une grande précision car le nombre de tours principal peut être ajusté.
Type de barre (trou traversant) : Le primaire est une seule barre droite ou conducteur passant à travers la fenêtre centrale. La barre forme un primaire monotour. Couramment utilisé pour les applications à courant élevé dans les appareillages de commutation.
Type toroïdal (anneau) : Le noyau est en forme d'anneau et le conducteur primaire passe à travers l'ouverture centrale. Compact et facile à installer sur les jeux de barres existants. Largement utilisé dans les compteurs d'énergie et la surveillance des courants résiduels.
Type à pince (à noyau divisé) : Le noyau toroïdal est divisé en deux moitiés qui peuvent être ouvertes et serrées autour d'un conducteur existant sans déconnecter le circuit. Inestimable pour la mise à niveau de la surveillance dans les panneaux sous tension.
Type de bague : Conçu pour s'adapter autour de la traversée d'un transformateur ou d'un disjoncteur haute tension. Le conducteur de traversée sert de primaire. Élimine le besoin d’une isolation primaire séparée.

Par classe d'application

Classe d'application	Objectif	Précision typique	Secondaire Norme
Classe de mesure	Comptage des revenus, facturation de l'énergie	0,1 à 0,5	1 A ou 5 A
Classe de protection	Fonctionnement du relais, détection des défauts	5P, 10P	1 A ou 5 A
Classe de mesure	Instrumentation générale	1 à 3	1 A ou 5 A
Objectif spécial	Protection différentielle, étalonnage en laboratoire	0,1 ou mieux	Varie

Par moyen d'isolation

Type sec (moulée en résine) : La résine époxy ou silicone offre une isolation solide. Convient aux appareillages intérieurs jusqu'à 36 kV. Faible entretien et résistant à l'humidité.
Immergé dans l'huile : Le noyau et les enroulements sont immergés dans de l’huile minérale isolante dans un réservoir scellé. Utilisé pour les applications extérieures haute tension supérieures à 36 kV. L'huile assure à la fois l'isolation et le refroidissement.
Isolation au gaz (SF6) : Trouvé dans les sous-stations à appareillage à isolation gazeuse (GIS). Le gaz isolant offre d'excellentes propriétés diélectriques dans un boîtier compact.

Précision, erreurs et normes dans les transformateurs de courant

Pour toute application impliquant la facturation, la protection ou la mesure précise, la précision n’est pas facultative : c’est une exigence contractuelle et de sécurité. Deux principaux types d'erreurs caractérisent les performances du transformateur de courant : erreur de rapport and erreur de déphasage .

Erreur de rapport

L'erreur de rapport est l'écart en pourcentage du rapport de transformation réel par rapport au rapport nominal. Cela se produit parce qu’une partie de la force magnétomotrice primaire est consommée pour magnétiser le noyau, ce qui en laisse un peu moins disponible pour entraîner le courant secondaire. Une erreur de rapport de 0,2 % signifie que le courant secondaire est 0,2 % supérieur à la valeur théorique attendue.

Erreur de déplacement de phase

Le courant secondaire n'est pas en retard par rapport au courant primaire d'exactement 180 degrés (comme ce serait le cas dans un transformateur idéal) en raison de la composante de courant magnétisant. Cette différence angulaire, mesurée en minutes, introduit des erreurs dans les mesures de puissance qui utilisent à la fois des signaux de courant et de tension. Les wattmètres et les compteurs d'énergie sont sensibles à l'erreur de phase car la puissance active est proportionnelle au cosinus de l'angle de phase.

Normes internationales de précision

Classe de précision	Erreur de rapport maximum (%)	Erreur de phase maximale (minutes)	Utilisation typique
0.1	/- 0,1	/- 5	Normes de référence/de laboratoire
0.2	/- 0,2	/- 10	Mesure précise des revenus
0.5	/- 0,5	/- 30	Comptage général des recettes
1	/- 1.0	/- 60	Mesure industrielle
5P	/- 1,0 (à la valeur nominale ; /- 5 à la limite)	/- 60	Protection contre les surintensités

Le facteur de sécurité de l'instrument (ISF) et le facteur limite de précision (ALF)

Les transformateurs de courant de classe de mesure incluent un paramètre appelé Facteur de sécurité des instruments (ISF) . Ceci définit le multiple du courant primaire nominal auquel le noyau secondaire sature, protégeant les compteurs connectés contre les dommages en cas de panne. Un ISF de 5 signifie que le compteur est protégé lorsque le courant primaire dépasse cinq fois la valeur nominale.

Les TC de classe de protection utilisent le Facteur limite de précision (ALF) , qui spécifie le multiple du courant nominal jusqu'à lequel le TC maintient sa précision spécifiée. Un TC 5P20 maintient une erreur composite de 5 % jusqu'à 20 fois le courant nominal — essentiel pour un fonctionnement fiable du relais en cas de défauts graves.

Note de sécurité

La borne secondaire d'un transformateur de courant ne doit jamais être laissée en circuit ouvert lorsque la borne primaire est sous tension. Sans charge, le flux du noyau atteint des niveaux de saturation et génère des tensions extrêmement élevées aux bornes secondaires – potentiellement des milliers de volts – créant un risque électrique grave et endommageant le noyau de façon permanente.

Applications réelles des transformateurs de courant

Le transformateur de courant fonctionne silencieusement en coulisses dans pratiquement toutes les installations électriques importantes. Ses applications couvrent les installations de production, de transport, de distribution et d’utilisateur final d’électricité. Vous trouverez ci-dessous les cas d'utilisation les plus marquants, étayés par des données et des pratiques réelles du secteur.

1. Comptage des revenus et facturation de l'énergie

Les sociétés de services publics d'électricité utilisent des TC de mesure de haute précision (généralement de classe 0,2 ou 0,5) en combinaison avec des transformateurs de tension pour mesurer l'énergie électrique consommée par les clients industriels et commerciaux. Étant donné qu’un seul grand client industriel peut consommer des dizaines de mégawattheures par jour, même une erreur de comptage de 0,5 % peut entraîner des écarts de facturation importants. Les services publics installent, testent et recalibrent périodiquement ces TC conformément aux normes de métrologie nationales pour garantir l'intégrité de la facturation.

2. Systèmes de relais de protection

Dans les sous-stations haute tension, les TC de protection transmettent des signaux de courant aux relais de protection qui surveillent le système pour détecter des conditions anormales telles que des courts-circuits, des surcharges et des défauts à la terre. Lorsque le relais détecte un courant de défaut dépassant son seuil de démarrage, il envoie un signal de déclenchement à un disjoncteur, isolant la section défectueuse en quelques millisecondes. La rapidité et la précision de ce processus dépendent essentiellement des performances du TC, notamment de sa capacité à reproduire fidèlement les courants de défaut sans saturer prématurément.

Les schémas de protection différentielle pour les transformateurs de puissance et les générateurs comparent les courants entrant et sortant de la zone protégée. Une discordance au-delà d'un seuil déclenche un déclenchement immédiat. Ces schémas nécessitent des paires appariées de TC avec des caractéristiques de rapport et de phase cohérentes des deux côtés de l'équipement protégé.

3. Surveillance de la qualité de l'énergie

Les systèmes modernes de gestion de l'énergie surveillent en permanence la qualité de la forme d'onde actuelle, détectant les harmoniques, les déséquilibres et les transitoires qui indiquent une dégradation ou une inefficacité de l'équipement. Les transformateurs de courant à large bande, conçus pour maintenir une précision jusqu'à plusieurs kilohertz, capturent le contenu harmonique jusqu'au 50ème ordre et au-delà. Les installations équipées de grands variateurs de vitesse, de redresseurs ou de fours à arc s'appuient sur ces données pour identifier les problèmes de qualité de l'énergie avant qu'ils n'entraînent une panne d'équipement ou des frais de pénalité pour les services publics.

4. Détection de défaut de terre et de courant résiduel

Les TC toroïdaux sont utilisés dans les circuits de surveillance du courant résiduel. Tous les conducteurs de phase d'une alimentation triphasée passent par le même noyau toroïdal. Dans des conditions équilibrées, la somme vectorielle des courants est nulle et aucun flux net n'est produit. Tout courant de défaut à la terre – qui ne revient pas par les conducteurs mesurés – crée un flux net qui induit un signal secondaire, déclenchant une action de protection. Ce principe est utilisé dans la protection contre les défauts à la terre des moteurs, des transformateurs et des départs.

5. Automatisation industrielle et surveillance de la charge

Dans les industries manufacturières et de transformation, les transformateurs de courant connectés à des automates programmables (PLC) ou à des systèmes de gestion de bâtiment (BMS) permettent de surveiller en temps réel les courants des moteurs, les charges des convoyeurs, les systèmes CVC et les circuits d'éclairage. Des augmentations soudaines du courant peuvent indiquer des surcharges mécaniques, des pannes de moteur imminentes ou un équipement de traitement bloqué, permettant des interventions de maintenance prédictive qui évitent des temps d'arrêt coûteux.

1 A / 5 A

Classements secondaires standards utilisés dans le monde entier en matière de protection et de mesure

0,1%

Erreur de rapport maximale pour la classe de mesure de précision la plus élevée (classe 0,1)

20x

Facteur limite de précision typique pour les TC de protection (par exemple, 5P20)

36 kV

Plage de tension dans laquelle les TC extérieurs immergés dans l'huile sont généralement utilisés

Considérations relatives à l'installation, aux tests et à la maintenance

La sélection du bon transformateur de courant n'est qu'une partie du défi. Une installation correcte et une maintenance continue sont essentielles pour préserver la précision et la sécurité tout au long de la durée de vie de l'appareil, qui, dans des installations bien entretenues, peut dépasser 30 ans.

Meilleures pratiques d'installation

Marquage de polarité : Les TC sont marqués P1/P2 pour le primaire et S1/S2 (ou H1/H2, X1/X2 dans les conventions nord-américaines) pour les terminaux secondaires. Une connexion de polarité correcte est essentielle pour les relais directionnels et les systèmes de protection différentielle.
Câblage secondaire : Utilisez des conducteurs en cuivre dimensionnés pour minimiser la charge. Pour les longs câbles, calculez la résistance des conducteurs sortant et retour et ajoutez-la à l'impédance de l'instrument pour confirmer que la charge totale est dans les limites nominales.
Bornes de court-circuit : Court-circuitez toujours les bornes secondaires avant de déconnecter tout instrument secondaire. Les borniers de test avec fonctions de court-circuit intégrées simplifient ce processus pendant la maintenance.
Mise à la terre : Une borne secondaire (généralement S2 ou X2) doit être mise à la terre pour empêcher le circuit secondaire de flotter à un potentiel dangereux par rapport à la terre dans certaines conditions de défaut.
Orientation de montage : La plupart des CT sont conçus pour fonctionner dans n'importe quelle orientation, mais les recommandations du fabricant doivent être suivies, en particulier pour les types remplis d'huile où la position du conservateur ou de l'évent peut dépendre de l'orientation.

Essais de mise en service

Avant la mise en service d'un TC, plusieurs tests de mise en service standards confirment son état et ses performances :

Test de résistance d'isolement : Vérifie que l'isolation entre le primaire, le secondaire et le noyau/terre est intacte et répond aux exigences minimales de résistance.
Contrôle de polarité : Confirme la direction physique du flux de courant à travers le primaire et produit la polarité secondaire attendue aux bornes marquées.
Mesure de la courbe d'excitation : Également appelé test « au point du genou » pour les TC de protection. La caractéristique de tension secondaire en fonction du courant d'excitation est tracée pour identifier le point de saturation.
Vérification des ratios : Un courant primaire connu est injecté et le courant secondaire est mesuré pour confirmer que le rapport réel correspond à la plaque signalétique dans la bande d'erreur autorisée.
Mesure de la charge : La charge connectée réelle est mesurée pour confirmer qu'elle ne dépasse pas la charge nominale du TC à la classe de précision spécifiée.

Entretien courant

La maintenance en service des TC de type sec se limite généralement à l'inspection visuelle périodique, au nettoyage des boîtes à bornes, à la vérification du couple sur les connexions des bornes et aux tests de résistance d'isolement. Les TC remplis d'huile nécessitent en outre un échantillonnage périodique de l'huile pour une analyse des gaz dissous (DGA), qui peut détecter une décharge partielle interne ou une surchauffe à un stade précoce, souvent des mois avant qu'une panne catastrophique ne se produise.

Comment sélectionner le transformateur de courant adapté à votre application

Le choix d'un transformateur de courant implique d'évaluer systématiquement plusieurs paramètres par rapport aux exigences de l'application. Une inadéquation d’un paramètre peut entraîner des mesures inexactes, une protection inadéquate ou un risque pour la sécurité.

Paramètres de sélection clés

Courant primaire nominal : Doit être égal ou légèrement supérieur au courant continu maximum attendu dans le circuit. Un dimensionnement excessif réduit excessivement la précision aux courants de fonctionnement normaux.
Courant secondaire nominal : Correspondre à l'instrument connecté — 1 A pour les longs trajets de câbles secondaires (pour minimiser la charge), 5 A pour les courts trajets où la résistance du câble est négligeable.
Classe de précision : Sélectionnez based on application — 0.2 or 0.5 for revenue metering, 5P or 10P for protection, 1 or 3 for general measurement.
Charge nominale : Doit être égal ou supérieur à la charge totale connectée. Des évaluations de charge sous-dimensionnées dégradent la précision.
Tension nominale : Doit correspondre ou dépasser la tension du système. Pour les applications extérieures ou haute tension, les exigences d'isolation et de lignes de fuite sont spécifiées par les normes pertinentes (CEI 61869 ou IEEE C57.13).
Notation de courte durée : Spécifie le courant de crête et de court-circuit d'une seconde que le TC peut supporter sans dommage. Critique pour les applications d'appareillage de commutation où les niveaux de défaut peuvent atteindre des dizaines de kiloampères.
Construction et montage : De type barre pour les jeux de barres à courant élevé, toroïdal pour la modernisation des câbles existants, de type traversée pour l'intégration d'un transformateur de puissance.

En cas de doute, consulter le transformateur de courant Les spécifications du produit et le travail avec le guide de sélection du fabricant garantissent que tous les paramètres sont correctement adaptés à l'application.

Normes et certifications pertinentes

Les transformateurs de courant sont régis par des normes internationales et régionales complètes qui définissent leur construction, leurs tests, leurs exigences de précision et leurs cotes de sécurité. Le respect de ces normes est obligatoire pour les achats de services publics et industriels et garantit une performance constante et fiable.

Standard	Organisme émetteur	Portée
CEI 61869-1	CEI	Exigences générales pour les transformateurs de mesure
CEI 61869-2	CEI	Exigences supplémentaires pour les transformateurs de courant
IEEE C57.13	IEEE	Exigences relatives aux transformateurs de mesure (Amérique du Nord)
BS7626	BSI	Spécification du transformateur de courant britannique (maintenant alignée sur la CEI)
ANSI/NEMA MG-10	NEMA	Guide de gestion de l'énergie faisant référence aux applications CT
GB 1208	CAS (Chine)	Norme nationale chinoise pour les transformateurs de courant

La norme CEI 61869-2, qui a remplacé l'ancienne norme CEI 60044-1, est désormais la norme mondiale dominante et est référencée dans les spécifications d'approvisionnement en Europe, en Asie, au Moyen-Orient et, de plus en plus, en Amérique du Sud. Il définit en détail les classes de précision, les exigences en matière d’essais de type et d’essais de routine, ainsi que les critères de performances thermiques et mécaniques.

Au-delà de ces normes de produits, les exigences d'installation et de sécurité sont régies par les codes électriques nationaux et les codes de réseau. Les services publics exploitant des réseaux de transport interconnectés ajoutent souvent des exigences supplémentaires au-delà des normes de base pour répondre aux conditions locales telles que les charges sismiques, les températures extrêmes ou les environnements très pollués.

Foire aux questions (FAQ)

Un transformateur de courant est un appareil qui prend un courant électrique important et potentiellement dangereux circulant à travers une ligne électrique et produit un courant proportionnel plus petit – généralement 1 ampère ou 5 ampères – qui est sûr et compatible avec les instruments de mesure, les relais de protection et les équipements de surveillance. Il fonctionne sur le principe de l'induction électromagnétique, utilisant un noyau magnétique et un enroulement secondaire pour transférer les informations de courant sans aucune connexion électrique directe entre le circuit primaire et les instruments de mesure.

Lorsque le circuit secondaire d'un transformateur de courant sous tension est ouvert, il n'y a pas de courant secondaire pour créer une force magnétomotrice opposée. Le flux du cœur atteint des niveaux de saturation à chaque demi-cycle, générant des pointes de tension très élevées aux bornes secondaires, dépassant parfois plusieurs milliers de volts. Cela présente un risque grave de choc électrique pour le personnel, d'endommagement de l'isolation secondaire et de dégradation permanente du matériau du noyau par surcharge magnétique. Court-circuitez toujours le secondaire ou maintenez une charge connectée lorsque le CT est sous tension.

Un TC de mesure est conçu pour offrir une grande précision aux courants de fonctionnement normaux (généralement compris entre 1 % et 120 % du courant nominal) et est conçu pour saturer rapidement lorsque des courants de défaut se produisent, protégeant ainsi les compteurs connectés contre tout dommage. Un TC de protection est conçu pour rester linéaire et précis même à des multiples très élevés du courant nominal (par exemple, 10 à 20 fois le courant nominal) afin que les relais de protection puissent détecter et répondre correctement aux défauts. Les deux types remplissent des rôles complémentaires et ne sont généralement pas interchangeables dans les applications critiques.

Un rapport de 400/5 signifie que lorsque 400 ampères circulent dans le circuit primaire, l'enroulement secondaire produira 5 ampères. Le rapport est de 80:1. Cette sortie de 5 ampères est compatible avec les relais de protection standards et les compteurs d'énergie conçus pour une entrée de 5 A. Si le courant primaire est de 200 ampères, le courant secondaire sera de 2,5 ampères. Le rapport indiqué sur la plaque signalétique définit la relation proportionnelle sur toute la plage de mesure, sous réserve des limites de la classe de précision.

Les transformateurs de courant standard fonctionnent sur le principe de l'induction électromagnétique, qui nécessite un courant alternatif (variant) pour induire une tension au secondaire. Ils ne peuvent pas mesurer le courant continu (DC) car le courant continu ne crée pas de flux magnétique changeant. Pour la mesure du courant continu, des technologies alternatives telles que des transducteurs de courant à effet Hall, des capteurs à fluxgate ou des bobines de Rogowski avec électronique intégrée sont utilisées à la place. Il existe des TC spécialisés immunisés contre le courant continu ou à flux nul pour les applications impliquant une polarisation continue, mais il s'agit de catégories de produits distinctes des transformateurs de courant alternatif standards.

Le choix entre les calibres secondaires 1 A et 5 A dépend principalement de la longueur du câble secondaire entre le TC et les instruments connectés. Un secondaire de 5 A transporte cinq fois plus de courant qu'un secondaire de 1 A, ce qui signifie que la puissance dissipée dans la résistance du câble est 25 fois supérieure (puisque la puissance est égale au carré du courant multiplié par la résistance). Pour les longs parcours de câbles (généralement plus de 30 à 40 mètres), un secondaire de 1 A est préférable pour maintenir une charge faible et une précision élevée. Pour les courtes distances dans les appareillages compacts, les secondaires 5 A sont standard et réduisent le nombre de tours requis dans l'enroulement secondaire, simplifiant ainsi la fabrication.

La tension de coude est un paramètre critique pour les transformateurs de courant de classe de protection, en particulier ceux utilisés dans les schémas de protection différentielle et restreinte contre les défauts à la terre. Elle est définie comme la tension secondaire sinusoïdale à laquelle une augmentation de 10 % de cette tension produit une augmentation de 50 % du courant d'excitation. Concrètement, cela représente la limite entre la région de fonctionnement linéaire et le début de la saturation magnétique. Les TC de protection doivent avoir une tension de coude suffisamment élevée pour faire passer le courant de relais requis à travers l'impédance du circuit secondaire dans les pires conditions de défaut, garantissant ainsi un fonctionnement fiable du relais avant que le noyau ne sature.

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