Comment fonctionne un transformateur de courant

Un transformateur de courant est un transformateur d'instrument crucial utilisé dans les systèmes électriques pour mesurer le courant alternatif en toute sécurité et avec précision. Sa fonction principale est de réduire les courants élevés dans les lignes électriques à des valeurs standardisées beaucoup plus petites qui peuvent être facilement gérées par des compteurs, des relais et des dispositifs de contrôle. Contrairement aux transformateurs de tension standards, un transformateur de courant est conçu pour fonctionner avec son enroulement secondaire presque en court-circuit, ce qui définit son principe de fonctionnement unique.

À la base, un transformateur de courant fonctionne sur la base de l’induction électromagnétique, la même loi fondamentale qui régit tous les transformateurs. Il se compose d'un enroulement primaire, d'un enroulement secondaire et d'un noyau magnétique feuilleté. L'enroulement primaire est généralement constitué d'un seul tour ou de quelques tours de conducteur épais, souvent formé en faisant simplement passer le câble d'alimentation principal à travers le centre du noyau. Cette conception lui permet de supporter des courants primaires importants sans surchauffe. L'enroulement secondaire comporte de nombreuses tours de fil fin, connectés à des instruments de mesure ou à des relais de protection.

Lorsqu'un courant alternatif circule dans l'enroulement primaire, il génère un flux magnétique en constante évolution dans le noyau. Ce champ magnétique alternatif traverse l'enroulement secondaire et y induit un courant alternatif selon la loi d'induction de Faraday. Le rapport entre le courant primaire et le courant secondaire est inversement proportionnel au rapport de spires des deux enroulements. Par exemple, un TC avec un rapport de 200:5 produira 5 ampères au secondaire alors que le primaire transporte 200 ampères. Ce courant réduit représente avec précision le courant réel dans le système électrique.

Une caractéristique clé des transformateurs de courant est qu’ils doivent fonctionner avec une charge à faible impédance du côté secondaire. Dans des conditions normales, le courant secondaire crée un flux magnétique qui s'oppose au flux primaire, maintenant le flux central à un faible niveau et garantissant des performances stables. Si le circuit secondaire est ouvert alors que le courant primaire circule, une tension extrêmement élevée sera induite aux bornes secondaires. Cette tension dangereuse peut endommager l'isolation, choquer le personnel ou même saturer le noyau de façon permanente. Par conséquent, l’enroulement secondaire d’un TC ne doit jamais être en circuit ouvert pendant le fonctionnement.