Chapitre 2, méthode de mesure. Dans ce deuxième cours, on va voir les mesures des courants. On va commencer par la méthode directe de mesure des courants, puis on va voir l'utilisation du shunt simple.
Méthode directe de mesure des courants. Comment mesurer une intensité électrique ? ou bien un courant électrique.
L'intensité électrique se mesure avec un ampèremètre analogique, c'est-à-dire à déviation avec une aiguille, ou numérique, c'est-à-dire un multimètre à affichage en position A. Le symbole de l'ampèremètre est le suivant, donc c'est la lettre A avec les bornes A et COM. Le branchement de l'ampère-maître se fait toujours en série dans un circuit. Donc nous avons ici le circuit.
On est obligé d'ouvrir le circuit pour introduire l'ampère-maître en série. L'ampère-maître ne se branche jamais en parallèle dans le circuit. En fonction de la nature de la source d'alimentation, c'est-à-dire qu'elle soit alternative ou continue, il faudra donc sélectionner sur l'ampère-mètre la position AC pour les courants alternatifs et DC pour les courants continu. Commençons par l'ampère-mètre analogique.
Tout comme le voltmètre analogique, la méthode directe consiste à lire directement sur l'appareil de mesure analogique, c'est-à-dire à déviation, la valeur de la grandeur à mesurer à partir de l'indication donnée par l'aiguille. Ce que indique l'aiguille correspond à la lecture. Voilà l'aiguille.
La position sur laquelle se stabilise l'aiguille va nous donner la lecture. Le calibre correspond à la position du curseur de réglage, qui est là. Nous avons un côté. En rouge pour le côté alternatif, c'est le mode AC et le côté en noir c'est pour les courants continu, c'est-à-dire le mode DC. Et toujours, le choix du calibre se fait de telle sorte qu'il soit supérieur et le plus proche possible de la valeur à mesurer.
Pour l'échelle, c'est le maximum de la graduation. Par exemple, ici nous avons deux échelles, une échelle de 30 et une échelle de 100. La valeur de la mesure se fait toujours avec la même formule, à savoir la mesure c'est la lecture fois le calibre sur l'échelle. Pour le branchement de l'ampère-mètre, il se fait en utilisant la borne COM et la borne PLUS.
Dans le cas des courants continus, on doit respecter la polarité de l'ampère-mètre, c'est-à-dire qu'on doit brancher le COM avec la borne moins du générateur et le PLUS avec le PLUS. du générateur. Nous avons ici une autre borne sur laquelle est indiqué 10A. Cette borne-là est utilisée pour des courants qui sont proches de 10A.
Donc si on utilise le COM avec 10A, on doit se mettre ici sur la position, sur le calibre de 10. Cette borne-là est utilisée pour des courants plutôt proches de 10 ampères. Pour l'ampèremètre numérique, c'est-à-dire le multimètre, les appareils de mesure numérique traduisent directement les grandeurs mesurées sous la forme d'un nombre sur un afficheur numérique. Voilà le multimètre et voilà l'afficheur.
Le multimètre est un appareil multifonction, comme on a déjà expliqué. dans la vidéo précédente. Le choix du calibre doit être immédiatement supérieur à la valeur à mesurer, tout comme le voltmètre analogique. Le multimètre peut afficher une valeur négative si la borne COM de l'appareil n'est pas branchée avec la borne négative du générateur.
Donc pour un affichage positif, le branchement est le suivant. Donc le COM... du multimètre doit être branché avec la borne négative du générateur et la borne A, c'est à dire la borne plus, elle doit être branchée avec le plus du générateur. Un autre appareil de mesure de l'intensité du courant électrique est la pince ampère métrique, comme on le voit ici sur l'image.
La pince ampère métrique, appelée aussi capteur de courant sans contact, est un appareil permettant de mesurer l'intensité du courant électrique circulant dans un circuit sans avoir à l'ouvrir. Vous pourriez placer un ampère métrique classique en série. Là, on voit bien la différence entre l'utilisation d'un ampère-mètre classique.
Là, on est obligé d'ouvrir le circuit pour introduire l'ampère-mètre en série. Par contre, là, on garde le circuit fermé. L'utilité de l'utilisation de la pince ampère-métrique peut se résumer en ces trois points.
Le premier point, c'est un gain de temps. Parce que la mesure est directe, donc pas besoin d'ouvrir le circuit pour insérer l'ampère-mètre dans le circuit. Le deuxième point, on ne perturbe pas le circuit, c'est-à-dire on évite les chutes de tension qui seraient engendrées par l'insertion d'un ampère-mètre dans le circuit. Ici, nous avons une petite chute de tension au bord de l'ampère-mètre. Par contre, ici, on ne perturbe pas le circuit.
Un autre point aussi, c'est la sécurité pour l'opérateur qui réalise la mesure, puisque aucun contact électrique avec le circuit n'est effectué. Donc pas besoin d'enlever l'isolant électrique entourant le fil lors de la mesure. Pour le principe de fonctionnement de la pince ampère métrique, il est basé sur deux principes, soit l'induction électromagnétique, ou bien la mesure à effet d'eau.
Commençons par l'induction électromagnétique qui est valable juste dans le cas des courants alternatifs. Donc le principe c'est le même que celui d'un transformateur monophasé. Donc si on regarde l'équivalence, nous avons ici le conducteur dans lequel on veut mesurer le courant électrique, c'est l'équivalent au bobinage primaire d'un transformateur. La mâchoire de la pince ampère métrique qui est fabriquée en circuit en fer doux représente le circuit magnétique.
Et ici, nous avons le bobinage secondaire. Le principe est simple. Nous avons le courant alternatif qui va circuler dans ce bobinage primaire, qui va induire un champ magnétique variable. Ce champ magnétique variable va être canalisé par ce circuit magnétique en fer doux.
Nous avons circulation d'un flux magnétique variable. Cette bobine secondaire va avoir un flux variable qui va induire à ses bornes une tension électrique induite et on va avoir circulation d'un courant I2. dans ce bobinage secondaire. Donc nous avons I1, si on parle en valeur efficace, qui est égale à N2 sur N1 fois I2, sachant que N2 c'est le nombre de spires du circuit secondaire, N1 c'est le nombre de spires du circuit primaire, qui est égal à 1 dans ce cas.
Donc il suffit de mesurer le courant I2 induit dans ce circuit secondaire pour remonter au courant. I1 qu'on veut mesurer. Donc, à partir de là, on comprend que ce circuit, donc, ce principe de fonctionnement, ne peut pas fonctionner dans le cas d'un courant continu, parce que si on a un courant continu ici, on n'aura pas de variation de flux, donc on n'aura rien sur le côté secondaire. Donc, pour le cas des courants continus, on est obligé, donc, d'utiliser le principe de la mesure de la tension de Hall, c'est-à-dire l'effet Hall, qui est aussi valable dans le cas des courants alternatifs.
Sans trop rentrer dans les détails physiques de l'effet Hall, qui n'est pas l'objectif de ce cours, il faut juste savoir qu'un matériau semi-conducteur parcouru par un courant, qui est ici, soumis à un champ magnétique B qui est perpendiculaire par rapport à ce courant, va engendrer à ces bornes une tension qu'on appelle VH, la tension de Hall relative à Edwin Hall, le nom du chercheur qui a... qui a découvert ce phénomène. Le principe est le suivant.
Dans la mâchoire de la pince ampèremétrique, on place une cellule à effet Ohm. Ici nous avons le conducteur dont on veut mesurer le courant. Ce conducteur, s'il est parcouru par un courant continu, DC, il va engendrer un champ magnétique qui va être canalisé dans ce circuit.
un champ magnétique constant qui va être canalisé ici, donc il sera perpendiculaire par rapport à cette cellule à effet Hall. Donc à partir de la mesure de la tension de Hall, on peut remonter au courant qui circule dans le câble dont on veut mesurer le courant. Passons maintenant à l'utilisation du shunt simple pour la mesure du courant. Par définition, le shunt est une résistance calibrée avec une très grande précision. Comme on le voit ici, c'est une résistance qui est montée entre ces deux bornes et de faible valeur, généralement inférieure à 1 Ohm, fournissant à ces bornes une tension proportionnelle au courant qui la traverse.
En courant alternatif, nous définissons le shunt comme une impédance qui varie en fonction de la fréquence. La question qui se pose ici, pourquoi utiliser des shunts pour mesurer des courants alors qu'on peut utiliser des ampères mètres simples ou bien des multimètres ? Pour la simple raison que pour les applications industrielles où les courants dépassent les 10 ampères, la mesure au multimètre n'est plus possible. C'est pour ça qu'on a recours à l'utilisation des shunts. pour la mesure des courants de plusieurs centaines d'ampères.
Donc le principe est simple. Donc voilà un circuit avec un récepteur. Donc on veut mesurer ce courant qui est consommé par ce récepteur.
Donc il suffit de placer un shunt ici et mesurer la tension au bord de ce shunt. Et avec la loi d'Ohm, on peut revenir vers le courant qui est égal à la tension sur la résistance. La valeur de la résistance chaîne.