Ingénierie Électrique : Guide de Calcul et Dimensionnement des Transformateurs de Courant
La Méthodologie Indispensable pour le Dimensionnement des Transformateurs de Courant
Dans les postes électriques de transformation et les armoires industrielles, les transformateurs de courant (TI) constituent les organes de détection fondamentaux : ils abaissent des courants de plusieurs milliers d'ampères à des valeurs sécurisées de 5A ou 1A pour alimenter les centrales de mesure et relais de protection.
Un mauvais calcul de dimensionnement entraîne de lourdes conséquences :
- Sous-dimensionnement de la puissance (VA) : Provoque une saturation magnétique prématurée et d'importantes erreurs de mesure d'énergie.
- Sous-dimensionnement de la tension de coude ($V_k$) en protection : Le noyau sature lors d'un court-circuit, empêchant le relais de déclencher et provoquant la destruction thermique du jeu de barres.
Ce guide technique détaille les étapes précises et formules mathématiques nécessaires au calcul du rapport, de la charge de boucle et de la tension de saturation sous la norme internationale CEI 61869-2.
Spécifications Techniques & Formules
| Paramètre Technique & Formule | Valeur d'Ingénierie & Norme |
|---|---|
| Formule de Calcul du Courant Primaire ($I_{pn}$) | Calculé selon $I_{pn} \ge 1,25 imes I_{ ext{FLC}}$, avec $I_{ ext{FLC}} = rac{S}{\sqrt{3} imes U_{ ext{LL}}}$, arrondi au calibre normalisé immédiatement supérieur |
| Courant Secondaire Assigné ($I_{sn}$) | Standard $5\, ext{A}$ pour courtes liaisons en armoire ($< 10\, ext{m}$) ; Standard $1\, ext{A}$ pour liaisons longues ($> 30\, ext{m}$) réduisant les pertes filerie de $96\%$ |
| Calcul de la Charge Raccordée ($S_b$) | Charge totale en VA $S_b = I_{sn}^2 imes (2 imes R_{ ext{fils}} + R_{ ext{appareil}} + R_{ ext{contact}})$, avec $R_{ ext{fils}} = ho imes rac{L}{S}$ |
| Formule de Tension de Coude de Protection ($V_k$) | $V_k \ge 2 imes I_{cc( ext{max})} imes rac{I_{sn}}{I_{pn}} imes (R_{ct} + R_b)$ pour éviter toute saturation lors d'un court-circuit asymétrique |
| Classes de Précision de Mesure | Classe 0.2S et Classe 0.5S pour le comptage tarifaire officiel ; Classe 0.5 et 1.0 pour indicateurs de tableau selon CEI 61869-2 |
| Classes de Précision de Protection | Classe 5P10 et 5P20 : Erreur composée $\le 5\%$ à $10 imes$ ou $20 imes$ le courant nominal de court-circuit assigné |
| Facteur de Sécurité d'Appareil ($FS$) | $FS \le 5$ ou $FS \le 10$ : Garantit la saturation du noyau magnétique en cas de court-circuit primaire pour protéger les compteurs électroniques |
| Tenue Thermique de Court-Circuit ($I_{th}$) | Courant thermique assigné de court-circuit $I_{th} \ge 80 imes I_{pn}$ pendant $1,0\, ext{s}$ ou $3,0\, ext{s}$ selon la norme CEI 61869-1 |
Foire Aux Questions
Comment calculer le calibre primaire d'un transformateur de courant (TI) ?
Pour dimensionner le courant primaire ($I_{pn}$) : <ol><li><strong>Calculer le courant nominal de pleine charge ($I_{ ext{FLC}}$) :</strong> En triphasé : $I_{ ext{FLC}} = rac{P_{ ext{kVA}} imes 1000}{\sqrt{3} imes U_{ ext{composée}}}$. Par exemple, pour un transformateur $2000\, ext{kVA}$ sous $11\, ext{kV}$ : $I_{ ext{FLC}} pprox 105\, ext{A}$.</li><li><strong>Appliquer le facteur de sécurité de $1,25 imes$ :</strong> $I_{ ext{cible}} = 1,25 imes 105\, ext{A} = 131,2\, ext{A}$.</li><li><strong>Choisir le calibre normalisé :</strong> Choisir un TI de <strong>150/5A</strong> ou <strong>150/1A</strong>.</li></ol>
Pourquoi privilégier un secondaire 1A plutôt que 5A pour les liaisons distantes ?
Les pertes en ligne de la filerie secondaire sont proportionnelles au carré du courant ($P = R \cdot I^2$). Avec un secondaire 5A, un câble de résistance $1\,\Omega$ consomme $25\, ext{VA}$, ce qui surcharge le TI. Avec un secondaire 1A, la même résistance ne consomme que $1\, ext{VA}$. Le choix du 1A réduit les pertes par 25 (soit 96% d'économie) et permet d'éloigner les relais de protection de plusieurs centaines de mètres.
Ingénierie Électrique : Guide de Calcul et Dimensionnement des Transformateurs de Courant
Vous concevez des postes de distribution électrique, des armoires de protection ou des tableaux MT/BT nécessitant des transformateurs de courant de mesure (Classe 0.2S / 0.5) ou de protection (Classe 5P10 / 5P20) certifiés CEI 61869-2 ? YOMIN fabrique la gamme complète de TI avec courbes de magnétisation et tensions de coude garanties.
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