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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6. Capteur de Rogowski ou capteur amagnétique
Les avantages des capteurs de Rogowski ou capteurs amagnétiques sont : isolation de la sortie, large plage de mesure du courant (jusqu’à 100 kA), fréquence de coupure haute d’environ 1,5 MHz, bonne précision (< 5 %) et bonne linéarité (< 0,5 %). L’absence de circuit magnétique ferromagnétique évite la saturation et n’introduit pas de limite de courant. Les capteurs de Rogowski ont une plage de mesure de courant s’étendant de 10 A à 100 kA avec des sensibilités comprises entre 0,01 mV × A –1 et 100 mV × A–1, ils présentent une bonne linéarité de par leur principe qui ne nécessite pas la présence d’un matériau ferromagnétique.
Le fonctionnement du capteur de Rogowski est basé sur la loi de Faraday, le principe est indiqué à la figure 17. La tension mesurée aux bornes des spires qui entourent le conducteur à mesurer est proportionnelle à la dérivée du flux créé par le passage du courant dans le circuit (mutuelle induction). Pour avoir une image du courant, la tension de bobinage est intégrée :
avec :
- Vb :
- tension aux bornes du bobinage
- M :
- mutuelle entre le conducteur central et le bobinage.
Les performances de ces capteurs dépendent essentiellement de l’électronique associée, il faut cependant noter que pour obtenir une sensibilité acceptable, le nombre de spires du bobinage est très élevé, ce qui conduit à limiter la bande passante HF à cause des effets capacitifs répartis vis-à-vis du conducteur de retour. La figure 17 présente un capteur de Rogowski : le bobinage...
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Capteur de Rogowski ou capteur amagnétique
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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