Mesure de forts courants impulsionnels

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JKB

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Apr 4, 2022, 8:56:57 AMApr 4
to
Bonjour à tous,

Je ne suis pas bien sûr d'être au bon endroit mais je me lance.

Je cherche à mesurer un courant impulsionnel (pour fixer les idées
30 kA) circulant dans un barreau métallique et généré par un
générateur d'impulsion.

Aujourd'hui, j'ai un système qui fonctionne avec un tore. Le barreau
conduisant l'impulsion passe au centre du tore, un fil émaillé
récupère sur le tore une image de l'impulsion. Ça fonctionne, mais
ça n'est pas pratique. Il faut démonter le barreau à chaque fois
qu'on doit déplacer le point de mesure.

J'ai vu qu'il existait sur le marché un appareil qui n'utilisait pas
ce principe. Au lieu de faire passer le barreau au milieu du tore et
de récupérer l'induction en bobinant sur le tore, il y un genre de
bobine plate parallèle au conducteur. Je vais essayer de faire un
dessin en ascii art :

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| | <- barreau conducteur
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| | | | <- bobine faite de n spires de grande longueur et très faible
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J'ai quelques notions d'électromagnétisme, mais elles remontent à ma
spé M', il y a trente ans, donc je peux me tromper.

Dans le cas où je récupère le signal avec un tore, je suppose que le
tore canalise le champ magnétique, ce qui est la garantie d'avoir un
meilleur couplage. Ça expliquerait pourquoi avec un tore je n'ai
besoin que de quelques enroulements alors que dans le cas d'une
absence de tore, le fabricant utilise plusieurs dizaines de spires.

La question que je me pose est la suivante : comment exprimer le
courant (ou la tension) en sortie des spires en fonction de la distance
entre le barreau conducteur et le centre des spires, le nombre de spires,
leurs hauteur et largeur ?

Merci de m'avoir lu,

JKB

--
Si votre demande me parvient en code 29, je vous titiouillerai volontiers
une réponse.

Michel Talon

unread,
Apr 4, 2022, 11:03:32 AMApr 4
to
La formule qui donne la tension dans la spire est e=-d Phi/dt où Phi
est le flux du champ magnétique dans la bobine, soit pour un champ moyen
B (la spire a peu de largeur) une largeur l et une hauteur h, donc une
surface S=lh, donc un flux Phi=nSB=nhlB pour n spires. Ensuite pour un
conducteur filaire B= mu_0 / (2 pi d) (loi de Biot et Savart)
où mu_0 = 4 pi 10^(-7) et d est la distance moyenne de la barre à la
spire, et B est perpendiculaire à la spire, donc le flux est bien comme
ci-dessus.


--
Michel Talon

Geo Cherchetout

unread,
Apr 4, 2022, 1:44:43 PMApr 4
to
Le 04/04/2022 14:56, *JKB* a écrit fort justement :
> Bonjour à tous,
>
> Je ne suis pas bien sûr d'être au bon endroit mais je me lance.
>
> Je cherche à mesurer un courant impulsionnel (pour fixer les idées
> 30 kA) circulant dans un barreau métallique et généré par un
> générateur d'impulsion.
>
> Aujourd'hui, j'ai un système qui fonctionne avec un tore. Le barreau
> conduisant l'impulsion passe au centre du tore, un fil émaillé
> récupère sur le tore une image de l'impulsion. Ça fonctionne, mais
> ça n'est pas pratique. Il faut démonter le barreau à chaque fois
> qu'on doit déplacer le point de mesure.
>
> J'ai vu qu'il existait sur le marché un appareil qui n'utilisait pas
> ce principe. Au lieu de faire passer le barreau au milieu du tore et
> de récupérer l'induction en bobinant sur le tore, il y un genre de
> bobine plate parallèle au conducteur. Je vais essayer de faire un
> dessin en ascii art :
>
> | |
> | | <- barreau conducteur
> | |
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> | | /-\
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> | | | | <- bobine faite de n spires de grande longueur et très faible
> | | | | largeur
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Ça ressemble à une forme simplifiée de transformateur de Rogowski (Torique
sans fer).
Voir sur Wikipedia par exemple.

Geo Cherchetout

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Apr 4, 2022, 2:40:02 PMApr 4
to
Le 04/04/2022 19:44, j'ai eu l'audace d'écrire :

> Ça ressemble à une forme simplifiée de transformateur de Rogowski (Torique
> sans fer).
> Voir sur Wikipedia par exemple.

Ou mieux ici avec calcul :
https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/energies-th4/problematiques-communes-des-reseaux-electriques-ingenierie-42267210/transformateurs-de-mesure-d4724/transformateur-amagnetique-de-courant-tore-de-rogowski-d4724niv10003.html


JKB

unread,
Apr 5, 2022, 5:21:01 AMApr 5
to
Le 04-04-2022, Michel Talon <ta...@niobe.lpthe.jussieu.fr> a écrit :
>
> La formule qui donne la tension dans la spire est e=-d Phi/dt où Phi
> est le flux du champ magnétique dans la bobine, soit pour un champ moyen
> B (la spire a peu de largeur) une largeur l et une hauteur h, donc une
> surface S=lh, donc un flux Phi=nSB=nhlB pour n spires. Ensuite pour un
> conducteur filaire B= mu_0 / (2 pi d) (loi de Biot et Savart)
> où mu_0 = 4 pi 10^(-7) et d est la distance moyenne de la barre à la
> spire, et B est perpendiculaire à la spire, donc le flux est bien comme
> ci-dessus.
>

Bonjour Michel,

Merci pour cette réponse. Mais il y a un point que je ne comprends
pas. Si j'en crois mes souvenirs, le champ magnétique B est créé par
l'intensité du courant. Il ne manquerait pas un I dans l'expression
de B ? Quelque chose comme

B = mu0 * I / (2 pi d) ?

Ce qui donnerait comme expression de la tension :

e = - (nhl mu_0 / (2 pi d)) * dI/dt ?

Bien cordialement,

JKB

unread,
Apr 5, 2022, 5:54:48 AMApr 5
to
Il y a de l'idée, mais ce n'est pas tout à fait ça.

Michel Talon

unread,
Apr 5, 2022, 9:17:41 AMApr 5
to
Le 05/04/2022 à 11:21, JKB a écrit :
> B = mu0 * I / (2 pi d) ?

Oui, bien sûr, désolé pour l'étourderie. C'est de là que vient la
dépendance de e à dI/dt.



--
Michel Talon

JKB

unread,
Apr 5, 2022, 10:31:38 AMApr 5
to
Donc pour une impusion de 30 kA ayant un temps de montée de 10 us,
on se retrouve à 3V par spire de taille 50*2 mm distante du centre
du cnducteur de 2 cm. Ça me semble cohérent.

Merci,
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