On ne branche pas un ampèremètre directement sur une ligne de 500 A, ni un voltmètre sur 20 000 V : on passe par un transformateur d'intensité (TI) ou de tension (TT, aussi appelé TP). L'Exetat demande de retrouver la vraie valeur à partir de la lecture, et les précautions d'emploi.
L'essentiel
- Le transformateur d'intensité (TI, ou transformateur de courant) donne au secondaire un petit courant, presque toujours 5 A ou 1 A au calibre, proportionnel au courant de la ligne. Son primaire est traversé par le courant de la ligne : il est branché en série.
- Le transformateur de tension (TT ou TP, transformateur de potentiel) donne au secondaire une petite tension, souvent 100 V ou 110 V au calibre, proportionnelle à la tension de la ligne. Il est branché en parallèle, entre les conducteurs.
- Valeur réelle = lecture × rapport nominal (grand nombre/petit nombre). TI 200/5 A : facteur 40, donc 3,5 A lus = 140 A dans la ligne. Contrôle : la lecture est inférieure au calibre secondaire, donc la valeur réelle est inférieure au calibre primaire.
- Un wattmètre alimenté par un TI ET un TT : sa lecture se multiplie par le produit des deux rapports, puisque P = U × I. Avec un TI 100/5 (× 20) et un TT 15 000/100 (× 150), le facteur vaut 3 000.
- Ne jamais ouvrir le secondaire d'un TI en service. Normalement, les ampères-tours du secondaire compensent ceux du primaire et le flux reste faible. Secondaire ouvert, plus rien ne compense : le courant de la ligne devient magnétisant, le noyau se sature et chauffe, et une tension très élevée et dangereuse apparaît au secondaire. Avant de débrancher l'ampèremètre, on court-circuite le secondaire.
- Règle inverse pour le TT : il travaille presque à vide (voltmètre de grande résistance) et ne doit jamais être court-circuité ; on le protège par fusibles.
- Pour lire les trois courants avec un seul ampèremètre, on met un TI par phase et un commutateur d'ampèremètre, qui court-circuite les secondaires des TI non lus. En protection, les TI alimentent aussi des relais (surintensité, différentiel) qui commandent l'ouverture des disjoncteurs.
- Appareil à cadran : constante k = calibre de courant × calibre de tension/nombre total de divisions ; puissance = k × divisions lues. Un fusible de transformateur se choisit au courant nominal du côté où il est placé : I = S/U.
Les formules
- Courant réel (TI)
- I ligne = I lu × (I1n/I2n)
- ex. 200/5 : × 40
- Tension réelle (TT)
- U ligne = U lue × (U1n/U2n)
- ex. 6 600/110 : × 60
- Wattmètre sur TI et TT
- P réelle = P lue × (I1n/I2n) × (U1n/U2n)
- les deux rapports se multiplient
- Constante d'un wattmètre à cadran
- k = (calibre I × calibre U)/nombre de divisions ; P = k × n
- n : divisions lues
- Courant nominal d'un transformateur
- I = S/U en monophasé ; I = S/(√3 U) en triphasé
- pour choisir un fusible
La méthode
- 1Identifie l'appareil : TI (courant, série) ou TT (tension, parallèle), et écris son rapport sous forme de facteur (grand/petit).
- 2Multiplie la lecture par ce facteur. Pour un wattmètre, multiplie par le facteur du TI et par celui du TT.
- 3Si l'appareil est à cadran, calcule d'abord la constante k, puis la lecture en watts, et seulement ensuite applique les rapports.
- 4Vérifie l'ordre de grandeur : une lecture proche du calibre secondaire donne une valeur proche du calibre primaire.
- 5Pour une question de sécurité, rappelle-toi : TI jamais ouvert, TT jamais en court-circuit.
Un exemple résolu
Au comptage d'une cabine, on a un TI 300/5 A et un TT 6 600/110 V. L'ampèremètre indique 4,2 A, le voltmètre 106 V et le wattmètre 150 W. Trouve le courant, la tension et la puissance réels.
- 1.Facteur du TI : 300/5 = 60. Courant réel : 4,2 × 60 = 252 A.
- 2.Facteur du TT : 6 600/110 = 60. Tension réelle : 106 × 60 = 6 360 V.
- 3.Facteur du wattmètre : 60 × 60 = 3 600.
- 4.Puissance réelle : 150 × 3 600 = 540 000 W = 540 kW.
- 5.Contrôle : 4,2 A est sous le calibre de 5 A, donc 252 A est bien sous 300 A.
Réponse : I = 252 A, U = 6 360 V et P = 540 kW.
Les pièges à éviter
- Donner la lecture ou le calibre (200 A, 6 600 V) comme valeur réelle : il faut multiplier la lecture effective par le rapport.
- Diviser par le rapport au lieu de multiplier, ou n'utiliser qu'un des deux nombres (× 150 ou × 5 au lieu de × 150/5).
- N'appliquer qu'un seul rapport à un wattmètre branché sur un TI et un TT : la puissance demande le produit des deux.
- Croire qu'un TI ouvert est sans danger comme un interrupteur ouvert : c'est l'inverse, sa position sûre est le court-circuit. Et le courant secondaire ne devient pas grand : c'est la tension qui monte.
- Choisir le fusible primaire d'un transformateur avec le courant secondaire : pour un transformateur 2,2 kVA, 220 V/24 V, le primaire absorbe 2 200/220 = 10 A ; les 92 A (2 200/24) sont le courant du secondaire.
À retenir
Valeur réelle = lecture × rapport ; un TI ne s'ouvre jamais en service, un TT ne se court-circuite jamais.