Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article dresse un bilan des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant en s’appuyant sur les exemples d’applications spécifiques à l’électronique de puissance. Les capteurs de courant permettent de garantir la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes. Le domaine de l’automobile, tout comme celui des transports, a de plus en plus recours à ces composants dont les performances et les exigences ont considérablement évolué ces dernières années.
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Lire l’articleAuteur(s)
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François COSTA : Professeur des universités à l’IUFM de Créteil
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Patrick POULICHET : Enseignant-chercheur ESIEE
INTRODUCTION
Le marché du capteur de courant s’est fortement développé ces dernières années : de nouvelles applications ayant pour objet d’améliorer la fiabilité et la qualité de fonctionnement des systèmes sont apparues, comme par exemple dans le domaine de l’automobile où l’électronique de puissance et de commande a subi un développement quasi exponentiel. Ces secteurs de grande diffusion et leurs contraintes de prix ont fait évoluer les besoins en matière de capteurs de courant, leurs performances et les contraintes qu’ils subissent. Ceux-ci font désormais appel à des techniques d’intégration proches de celles rencontrées en microélectronique, certaines fabrications intègrent un ASIC ou d’autres sont directement déposées sur un substrat de silicium. Enfin, des progrès sensibles ont été réalisés sur la fabrication des capteurs magnétiques (effet Hall, magnétorésistance géante, etc.) depuis une dizaine d’années seulement.
Outre le secteur de l’automobile déjà évoqué, les capteurs de courant sont utilisés dans d’autres secteurs des transports, (traction électrique, avionique), dans les procédés industriels mais aussi dans les domaines de l’instrumentation et de la métrologie. Pour ces derniers, la précision de mesure est un critère de grande importance.
Ce dossier se propose d’établir un état de l’art des différentes technologies utilisables pour la mesure de courant et de les situer dans quelques domaines d’application spécifiques à l’électronique de puissance.
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Capteur de courant en boucle ouverte associé à un transformateur
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4. Capteur de courant à compensation de flux
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Principe
Ce type de capteur de courant fonctionne en boucle fermée. Le principe est représenté à la figure 11. Le courant à mesurer I génère un flux dans le circuit magnétique. Il est compensé par le courant i 2 issu de l’amplificateur afin d’annuler en permanence les ampères-tours :
Le capteur d’induction détecte l’induction dans l’entrefer. L’asservissement de flux, dont la référence de consigne est nulle, génère les ampères-tours nécessaires à l’annulation du champ dans l’entrefer. La tension de sortie V s est l’image du courant de compensation i 2 donc du courant I . Ce principe permet donc la mesure des courants continus et variables. Il fournit une bonne linéarité, une grande dynamique de mesure et une précision satisfaisante pour les applications industrielles et d’instrumentation, de l’ordre de 1 à 2 %.
L’amplificateur (gain A) délivre une tension V 1 à l’origine du courant i 2 dans les N 2 spires du bobinage. Le sens de la boucle, constituée par les N 1 spires, le capteur d’induction, l’amplificateur et le bobinage de N 2 spires, est tel qu’une augmentation du courant I provoque un accroissement du champ magnétique. En réaction, la tension V 1 s’accroît et induit un courant i 2 qui tend à annuler les ampères-tours créés par le courant I .
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Expression de la bande passante
Au-delà d’une certaine fréquence, le flux dans l’entrefer tend vers une valeur nulle et la tension de sortie est alors délivrée par le transformateur. Le recouvrement des deux fonctionnements distincts – effet Hall et transformateur – occasionne souvent un creux au raccordement des bandes passantes. À partir d’un calcul simple sur le schéma de la figure 11,...
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Capteur de courant à compensation de flux
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Les capteurs de courant de marque LEM : http://www.lem.com/
-
(2) - * - Capteur d’induction et de courant de marque Honeywell : http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/current/
-
(3) - * - Résistance magnétique géante GMR : http://www.nve.com/spec/PDFs/catalog.pdf
-
(4) - * - Résistance de type shunt : http://www.caddock. com/
-
(5) - * - Capteur à effet Hall de marque Allegro : http:// www.allegromicro.com/
-
(6) - * - Les capteurs magnétiques et les capteurs de courant de marque Bell : http://www.sypris. com/stm/content.asp?page id=671
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(7)...
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