Compteurs électriques
Monophasé et triphasé
Electricité
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Le compteur électrique mesure la puissance consommée par l'utilisateur. Le compteur existe en version monophasée et triphasée. On peut placer un second compteur en aval du compteur principal (par exemple pour déterminer la consommation des locataires). Mais comment le branche-t-on?

Compteurs électriques

L'énergie, c'est la puissance consommée pendant un certain temps. La puissance (exprimée en watt), c'est le courant consommé (exprimé en ampères) multiplié par la tension (exprimée en volt). Vous avez pu le lire l'explication sur la page des calculs électriques.

Le compteur doit donc continuellement additionner la puissance prélevée par l'utilisateur. Le compteur électrique qui mesure la puissance consommée doit donc recevoir une mesure de la tension et du courant, puisque la puissance dépend de ces deux valeurs. On utilise toujours le compteur inventé par Ottó Bláthy il y a plus de 100 ans.

Sur le schéma, le conducteur bleu est le neutre et le brun la phase. Le compteur mesure aussi bien la tension en parallèle sur l'arrivée de courant (c'est le fin conducteur) que le courant en série sur les utilisateurs (c'est le gros conducteur). Le champ magnétique du courant et le champ magnétique de la tension (décalée de 90°) produisent un champ tournant proportionnel aux deux champs magnétiques.

Dans le cas d'une installation en triphasé, il faut mesurer les courants dans les trois phases (les gros conducteurs noir, brun et gris) ainsi que la tension par rapport au neutre (en bleu). Les trois puissances sont additionnées dans le compteur. Ici aussi le courant dans le neutre ne doit pas être mesuré, puisqu'il a déjà été mesuré sur une des phases.

Les compteurs pour le réseau triphasé sont souvent équipés de deux compteurs numériques (nuit/jour) qui sont automatiquement commutés par une impulsion fournie par le réseau électrique même. Au Royaume Uni, c'est un code envoyé par l'émetteur radio BBC4 en ondes longues (198kHz) qui effectue la commutation. Chaque compagnie d'électricité dispose d'une série de codes propres et peuvent donc effectuer librement la commutation.

Les utilisateurs du réseau triphasé sont soit connectés entre phases (• 400V) soit entre phase et neutre (• 230V): la mesure de la consommation est toujours correcte.


On peut utiliser un compteur triphasé dans une installation monophasée: il suffit de brancher le neutre (bleu) et la phase.

Transfos d'intensité

Pour mesurer de fortes puissances, on ne fait pas passer tout le courant par le compteur, mais on utilise un transfo de courant qui se compose d'un tore qu'on monte sur le conducteur. Le primaire est le conducteur même qui passe au centre du tore et le secondaire se trouve dans le tore. Le courant envoyé au compteur est par exemple 1/1000 du courant dans le conducteur principal.

Les transfos d'intensité (ou transfos de courant) mesurent le courant qui passe dans un conducteur par le champ magnétique qu'il induit. Le grand avantage est que la mesure est isolée du circuit, ce qui joue surtout pour les installations haute tension.

On n'utilise plus guère de shunts: on a des alternatives même pour le courant continu. Un shunt produit une chute de tension (dans le cas présent de 60mV) pour un courant de 200A. Un petit calcum nous montre que la résistance du shunt est de 0.3mΩ. La tension de 60mV est envoyée à un milliampèremètre et indique par exemple le courant de charge d'un banc de batteries.

Le transfo d'intensité peut alimenter un compteur électrique, mais peut également actionner un disjoncteur en cas de surcharge ou un sectionneur si par exemple un générateur fonctionne en moteur (il tire de la puissance du réseau au lieu d'en fournir). Le transfo peut également alimenter un appareil de mesure (ampèremètre).

Le premier transfo est conçu pour un courant de primaire de 1000A, le second pour un courant de primaire de 1A.

Dans l'image à droite, un courant d'1A dans le primaire produit un courant de 3.5mA dans le secondaire. Le "primaire", c'est le conducteur qu'on fait passer au centre du transfo. Ce transfo est utilisé pour mesurer le courant d'une alimentation à découpage.

Les transfos d'intensité doivent alimenter un appareil de mesure à basse impédance. Plus l'impédance est basse, et plus la mesure est correcte. Si plusieurs appareils doivent mesurer le courant, il faut les mettre en série en controlant que la résistance totale ne devienne pas trop élevée. Il peut y avoir des tensions destructrices qui sont produites si le secondaire n'alimente pas une charge correcte.

Les transfos d'intensité sont calculés pour une puissance maximale qu'ils peuvent fournir, par exemple 5VA. Le second transfo peut fournir une pussance de 1VA à l'appareil de mesure.

Les transfos d'intensité, comme tous les transfos classiques ne peuvent fonctionner qu'en alternatif. La bande de fréquence qui donne un rapport de transformation correct est limité, par exemple 50-400Hz pour les transfos d'intensité de 10VA.

Le dernier transfo est un exemplaire qu'on trouve sur certains cirtuits imprimés. Le primaire est le cable noir. Il est également utilisé pour la mesure du courant des transistors de puissance d'une alimentation à découpage dont la fréquence de travail est de 50kHz.

Pour mesurer du courant continu, on utilise maintenant une sonde hall qui mesure également le champ magnétique, mais qui peut aussi bien mesurer les champs constants qu'alternatifs. Le problème inhérent des sondes hall qui est la nécessité d'avoir une alimentation est résolu de façon très élégante par une boucle 4-20mA qui apporte la puissance nécessaire pour faire fonctionner l'électronique de mesure.

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