Mesure courant non-invasive : Effet Hall, Rogowski, CTs, et capteurs magnétiques
Mesurer courant sans couper circuit est pratique standard en systèmes puissance, entraînements moteurs, et gestion batteries. Principe clé : courant crée champ magnétique proportionnel à son amplitude. Détecter champ, déduire courant.
Quatre technologies principales
1. Capteurs Effet Hall
Principe : Conducteur porteur courant passe dans noyau magnétique avec élément Hall dans entrefer. Champ → tension Hall ∝ courant.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| CC & CA capable | Dérive offset température |
| Isolé (pas contact) | Sensibilité champs externes |
| Montage PCB (faibles courants) | Bande passante limitée (~100–500 kHz) |
| Faible coût (CIs: ACS712, TMCS1100, INA240) | Non-linéarité courant élevé |
Meilleur pour : CC/CA basse fréquence, niveau carte, <100A, sensible coût.
2. Bobines Rogowski
Principe : Toroïde sans noyau autour conducteur. vsortie = M·di/dt. Intégrateur (analogique ou numérique) récupère i(t).
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Inherently linéaire (pas saturation) | Nécessite intégration (dérive, offset) |
| Grande plage dynamique (A à kA) | CA seulement (pas CC) |
| Flexible, retrofit-friendly | Sensibilité position (centrage) |
| Haute bande passante (MHz) | Sensibilité plus basse que CT |
Meilleur pour : CA courant fort, puissance impulsée, retrofit, large bande passante.
3. Transformateurs de courant (CT)
Principe : Noyau magnétique avec primaire (conducteur) et secondaire (nombreuses spires). Isec = Ipri / N. Résistance charge convertit en tension.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Haute précision (0,1–1% classe) | CA seulement (pas CC) |
| Passif, pas alimentation nécessaire | Saturation courant fort/décalage CC |
| Ratios standards (5A, 1A secondaire) | Lourd, rigide (noyau plein) |
| Faible coût courant fort | Doit ouvrir circuit installer (noyau fendu aide) |
Meilleur pour : Comptage puissance, relais protection, surveillance réseau, >50A CA.
4. Fluxgate / Magnétorésistif / AMR / GMR
Principe : Mesure directe champ B avec capteurs état solide haute sensibilité. Utilisés transducteurs courant précision (ex: LEM, VAC, Melexis).
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| CC + CA, haute précision (ppm) | Coût plus élevé (20–200+ $) |
| Large bande passante (CC–MHz) | Nécessite alimentation |
| Faible dérive, haute linéarité | Plage courant limitée (typique ≤50A direct) |
Meilleur pour : Mesure précision, médical, équipement test, BMS.
Guide sélection
| Application | Recommandé |
|---|---|
| Courant phases moteur (FOC) | Hall (en ligne) ou shunt + ampli isolation |
| Courant chaîne solaire | Hall (CC) ou shunt |
| Sortie CA onduleur raccordé réseau | CT ou Rogowski |
| Courant pack batterie VE | Fluxgate/AMR (précision) ou Hall |
| Four arc / puissance impulsée | Rogowski (pas saturation) |
| Surveillance circuits dérivation | CT noyau fendu |
| Niveau PCB <5A | Hall intégré (ACS37800, INA240) |
Notes pratiques critiques
- Calibrage : Tous capteurs non-invasifs besoin calibrage (gain/offset) à l'installation.
- Positionnement : Centrer conducteur dans ouverture. Décentré = erreur.
- Champs externes : Paire torsadée / câble blindé pour fils capteur. Détection différentielle aide.
- Isolation sécurité : Tension isolation capteur doit dépasser tension service système + indice transitoire.
Mesure courant non-invasive est technologie mature. Adapter physique capteur à votre type courant, amplitude, bande passante, besoins précision — ne pas sur- ni sous-spécifier.