Ajouter un compteur à un circuit existant oblige le plus souvent à mesurer le courant dans un câble qu’on ne peut pas déconnecter. Le transformateur de courant (TC) ouvrant est conçu pour cela : son noyau s’ouvre et se referme autour du câble. C’est pourquoi les TC ouvrants sont le choix habituel pour ajouter un suivi énergétique ou un sous-comptage à une installation existante.
Cette commodité se paie en précision, et le TC ne fonctionne qu’avec une entrée de compteur prévue pour sa sortie. Ce guide explique le fonctionnement d’un TC ouvrant, les points à vérifier sur sa fiche technique, sa pose et son essai. Le guide de choix des TC traite plus en détail les classes de précision et la charge.
Le fonctionnement d’un transformateur de courant explique le rapport, le courant magnétisant et la charge, valables pour tout TC, ouvrant ou non.
Fonctionnement d’un TC ouvrant
Un TC est un transformateur. Le conducteur qui traverse sa fenêtre forme le primaire, une seule spire. Le secondaire est un enroulement de nombreuses spires sur un noyau magnétique. Le courant alternatif du conducteur magnétise le noyau, et le noyau induit un courant secondaire proportionnel :
courant secondaire = courant primaire ÷ rapport
Un TC 200:5 donne 5 A lorsque 200 A circulent dans le conducteur, et 3 A sous 120 A. Le TC a besoin d’un courant alternatif pour magnétiser son noyau : un TC ordinaire ne mesure donc pas le courant continu.
Dans un TC ouvrant, le noyau est fait de deux parties. Une charnière, un clip ou une barre séparée permet de l’ouvrir, de le placer autour du conducteur et de le refermer. La jonction laisse un petit entrefer dans le circuit magnétique. Le noyau demande alors davantage de courant de magnétisation, et ce courant est la part du courant primaire qui n’atteint pas le secondaire. L’erreur de rapport et le déphasage augmentent tous deux, surtout à faible courant, où le courant de magnétisation représente une plus grande part du total.
Types de sortie
Les TC ouvrants existent avec trois types de sortie. L’entrée du compteur détermine celui qu’il vous faut :
| Sortie | Ce qu’elle fournit | Entrée de compteur habituelle | Débranchement sous charge |
|---|---|---|---|
| Courant, 1 A ou 5 A | Un courant secondaire proportionnel au courant primaire | Entrée TC 1 A ou 5 A ; compteurs de tableaux électriques | Dangereux : court-circuitez d’abord le secondaire |
| Courant, milliampères | Un faible courant secondaire, par exemple 100 mA au courant nominal | Un compteur prévu pour ce capteur | Suivez les instructions du fabricant |
| Tension, généralement 333 mV | Une tension aux bornes d’une résistance de charge intégrée au TC, 0,333 V au courant nominal | Entrée 333 mV ; sous-compteurs et enregistreurs de données | Sans danger tant que la charge interne est intacte |
IEC 61869-2 couvre les TC à sortie courant. IEC 61869-10 couvre les capteurs passifs de faible puissance, dont les TC à sortie tension. Une association incorrecte ne donne pas seulement une lecture fausse. Un TC 5 A raccordé à une entrée tension de forte impédance se trouve presque en circuit ouvert au secondaire et peut produire une tension dangereuse. Un TC 333 mV raccordé à une entrée 5 A voit presque un court-circuit, et le compteur indique une valeur proche de zéro.
TC ouvrant ou TC à noyau fermé
| TC ouvrant | TC à noyau fermé | |
|---|---|---|
| Pose | Se referme autour d’un câble raccordé | Le conducteur doit être déconnecté et passé dans le TC |
| Entrefer dans le noyau | Oui, à la jonction | Non |
| Précision à faible courant | Plus faible à taille et classe égales | Meilleure |
| Sensibilité à la pose | Une jonction sale ou mal fermée ajoute de l’erreur | Faible |
| Usage habituel | Suivi en rénovation, sous-comptage, mesure temporaire | Tableaux neufs, comptage dans les tableaux électriques, installations de facturation |
Lorsque le conducteur est une barre omnibus, un groupe de câbles en parallèle ou un câble trop gros pour toute fenêtre raisonnable, une bobine de Rogowski souple est la troisième option. Elle n’a pas de noyau de fer et ne sature donc pas, mais sa faible sortie limite la précision à faible courant.
Points à vérifier sur la fiche technique
Sortie et rapport. La sortie doit correspondre à l’entrée du compteur, et le rapport doit couvrir le circuit. Vérifiez le courant primaire nominal et si le TC possède un courant assigné étendu au-delà de 100 %.
Classe de précision et courants auxquels elle s’applique. IEC 61869-2 fixe les limites de chaque classe à 5 %, 20 %, 100 % et 120 % du courant nominal, et les classes S ajoutent une limite à 1 %. Un TC de classe 1 peut présenter ±1 % d’erreur de rapport au courant nominal et ±3 % à 5 % de celui-ci. Un TC de classe 0,5S est limité à ±0,5 % à partir de 20 % et à ±0,75 % à 5 %. Un TC ouvrant précis au courant nominal peut tout de même s’écarter de plusieurs pour cent sur un circuit qui fonctionne à 5 % de son calibre.
Déphasage. Sur les charges à faible facteur de puissance, le déphasage cause davantage d’erreur sur l’énergie que l’erreur de rapport. Le guide de choix des TC indique les limites et leur effet sur les kW.
Taille de la fenêtre. Mesurez le diamètre extérieur du câble fini, isolant compris. La section nominale du conducteur ne le donne pas. Le guide des sections de conducteurs et des ouvertures de TC explique pourquoi.
Isolation et certification. Comparez la tension assignée d’isolement à la tension du conducteur entouré par le TC, surtout sur une barre omnibus nue, et vérifiez la catégorie de mesure correspondant à sa position dans l’installation. En Amérique du Nord, les capteurs de courant destinés au suivi énergétique dans les tableaux de distribution relèvent d’UL 2808, la norme des équipements de surveillance de l’énergie. Vérifiez la certification exigée par la réglementation locale.
Dimensionner le TC selon la charge
Choisissez le calibre d’après le courant que le circuit transporte réellement, pas d’après le disjoncteur. Sur un départ protégé par un disjoncteur de 400 A et parcouru par 60 A, un TC de 400 A fonctionne à 15 % de son calibre, où chaque classe tolère plus d’erreur qu’au courant nominal. La nuit, à 20 A, il fonctionne à 5 %.
Choix d’un transformateur de courant établit une fiche de sélection à partir de la plage de courant, de la taille du conducteur et de l’entrée du compteur. Pour un câble de 25 mm parcouru par 20 à 120 A, avec une marge de 2 mm de chaque côté, il demande une fenêtre ronde de 29 mm :
Pour un TC à sortie courant, vérifiez aussi la charge. L’entrée du compteur, les fils et toutes les bornes de la boucle doivent rester entre 25 % et 100 % de la sortie assignée du TC pour que sa classe s’applique. Le calculateur de rapport et de charge des TC vérifie ensemble le point de fonctionnement et la charge.
Poser un TC ouvrant
- Vérifiez la sortie, le rapport et la fenêtre du TC par rapport à l’entrée du compteur et au conducteur.
- Identifiez le conducteur et sa phase. Étiquetez le TC et la voie du compteur avec la même phase.
- Ouvrez le noyau. Vérifiez que les deux faces de la jonction sont propres et intactes.
- Placez le TC autour d’un seul conducteur, ou autour de tous les câbles parallèles d’une même phase. Jamais autour de deux phases, ni d’une phase et de son neutre : le TC mesure alors leur somme, proche de zéro.
- Placez le côté P1 vers l’alimentation, pour que le courant circule de P1 vers P2 en direction de la charge. Si le TC porte une flèche, elle indique le sens du courant et pointe vers la charge. Suivez le marquage du TC.
- Fermez le noyau jusqu’à l’enclenchement complet du verrou. Fixez le TC pour qu’il ne puisse pas pendre ouvert sur le câble.
- Pour un TC à sortie courant, maintenez le secondaire en court-circuit jusqu’au raccordement du compteur. Raccordez S1 et S2, ou les fils de sortie, à la voie du compteur de la même phase.
- Configurez le compteur avec le rapport ou le calibre du TC, sauf si le TC et le compteur ont été fournis et étalonnés ensemble.
Essai de l’installation
Faites l’essai avec le circuit en charge. Mesurez le courant primaire sur le même conducteur avec une pince ampèremétrique, puis vérifiez la sortie du TC :
- Sortie courant : le courant secondaire est égal au courant primaire divisé par le rapport. Un TC 200:5 sur une charge de 120 A donne 3,0 A.
- Sortie 333 mV : la tension de sortie est égale à 0,333 V multiplié par le courant primaire divisé par le courant nominal. Un capteur de 100 A sur une charge de 42 A donne environ 140 mV alternatifs. Mesurez-la au multimètre, sur son calibre millivolts alternatifs.
Vérifiez ensuite le compteur. Chaque phase doit afficher des kW positifs pour une charge en soutirage, un facteur de puissance cohérent avec la charge et un courant compris dans la tolérance cumulée de la pince ampèremétrique et du TC.
| Symptôme | Cause probable |
|---|---|
| kW négatifs sur une phase | TC inversé, ou fils de sortie permutés |
| Lecture d’environ la moitié de la valeur attendue, avec un facteur de puissance proche de 0,5 sur une charge résistive | TC associé à la voie de tension d’une autre phase |
| Lecture proche de zéro sur un circuit en charge | Deux conducteurs dans un même TC, ou mauvais câble |
| Lecture trop faible de quelques pour cent, ou qui varie quand on déplace le TC | Noyau mal fermé, ou saletés sur les faces de la jonction |
| Toutes les lectures fausses du même facteur | Mauvais rapport réglé dans le compteur, ou mauvais type de sortie |
Le guide du sous-comptage montre comment chaque défaut apparaît dans les données après la mise en service.
TC ouvrants sur les moniteurs EpiSensor
Le moniteur d’électricité ZEM-65 se commande avec ses capteurs de courant. L’option 120 A est un TC ouvrant à fenêtre de 14 mm, avec câbles de 2 m. Les circuits plus importants utilisent des bobines de Rogowski de 300 A, 1 kA ou 3 kA. EpiSensor raccorde les capteurs et les étalonne avec le compteur avant expédition, et annonce la classe 0,5S selon IEC 62053-22 pour l’ensemble compteur et capteurs. Il n’y a ni rapport, ni charge, ni type de sortie à faire correspondre sur site. Les étapes de pose ci-dessus, le sens de la flèche et l’étiquetage des phases restent valables.
Un ZEM transmet ses mesures par maillage Zigbee à un Gateway qui exécute Edge. Pour un compteur déjà équipé de TC et d’un port Modbus, le guide des compteurs Modbus triphasés explique comment le lire à la place.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qu’un transformateur de courant ouvrant ?
Un transformateur de courant dont le noyau est fait de deux parties, articulées ou séparables, pour se refermer autour d’un câble ou d’une barre omnibus existants. Il mesure le courant alternatif du conducteur qu’il entoure et permet d’ajouter un suivi énergétique sans déconnecter le circuit.
Quelle est la différence entre un TC ouvrant et un TC à noyau fermé ?
Un TC à noyau fermé est un anneau continu : le conducteur doit être déconnecté et passé à travers. Sans jonction, il conserve mieux sa précision à faible courant. Un TC ouvrant s’ouvre et se referme autour d’un conducteur qui reste raccordé, au prix d’un entrefer dans le noyau qui augmente l’erreur, surtout à faible courant.
Les TC ouvrants sont-ils précis ?
Ils peuvent atteindre les mêmes classes de précision que les TC à noyau fermé, mais seulement près de leur courant nominal et avec le noyau fermé sur des faces propres. Comparez la classe annoncée et les limites d’erreur à 5 % et 20 % du courant nominal, et dimensionnez le TC pour que la charge qui porte l’essentiel de l’énergie fonctionne au-dessus de 20 % de son calibre.
Peut-on débrancher sans danger un TC ouvrant du compteur ?
Un TC à sortie tension, par exemple de type 333 mV, intègre sa résistance de charge : un fil de sortie ouvert ne produit donc pas de tension dangereuse tant que cette résistance est intacte. Un TC à sortie courant (1 A ou 5 A) ne doit jamais être laissé en circuit ouvert lorsque le primaire est parcouru par un courant : court-circuitez d’abord son secondaire.
Comment tester un TC ouvrant ?
Avec le circuit en charge, mesurez le courant primaire avec une pince ampèremétrique. Pour un TC à sortie courant, le courant secondaire doit être égal au courant primaire divisé par le rapport du TC. Pour un TC 333 mV, la tension de sortie doit être égale à 0,333 V multiplié par le courant primaire divisé par le courant nominal.