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RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux mesures des hautes tensions continues, alternatives et transitoires. Les mesures de ces hautes tensions sont identiques en principe et en équipements aux mesures des tensions traditionnelles de l'électronique et de l'électrotechnique. Toutefois les oscilloscopes et les voltmètres doivent être adaptés aux niveaux de tension, par l'utilisation de réducteurs de tension. De plus des méthodes de sécurité adaptées sont impératives du fait des hautes tensions.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain LEFÈVRE : Ingénieur Civil Électricien Mécanicien, Université de Liège
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Jean-Marie POTEL : Ingénieur Technicien Institut Gramme, Liège
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François BERNOT : Ingénieur supélec - Supélec - Professeur des Universités à l’École d’Ingénieurs de Tours
INTRODUCTION
Cet article est consacré aux mesures des hautes tensions continues, alternatives et transitoires.
La mesure de tensions de l’ordre de quelques kilovolts à quelques centaines de kilovolts relève des mêmes techniques que celles employées pour la mesure des tensions rencontrées couramment en électronique et en électrotechnique, et les appareils de mesure proprement dits sont identiques : oscilloscopes et voltmètres.
Des différences fondamentales existent néanmoins au niveau de la mise en œuvre.
• Tout d’abord, dès que l’on dépasse le seuil des quelques kilovolts, la tension sort de la gamme de mesure des instruments. Il est donc nécessaire d’utiliser des réducteurs de tension, dont le but est de supporter à leurs bornes la plus grande partie de la tension appliquée, tout en présentant à l’appareil de mesure un signal utilisable.
• Ensuite, tout phénomène haute tension est de nature à comporter des composantes spectrales dans le domaine des hautes fréquences. Les composantes haute fréquence apparaissent soit de façon prévisible, comme c’est le cas lors de l’application d’ondes de choc d’essai, soit de manière accidentelle, en cas de claquage d’un isolant. Il convient que les circuits de mesure forment un ensemble adapté à la mesure des phénomènes haute fréquence.
• Enfin, la mesure d’une tension suppose, dans la plupart des cas, que les électrodes entre lesquelles on mesure soient apparentes ; et dans le cas où ces électrodes sont portées à des potentiels élevés vis-à-vis de la terre, des mesures de sécurité sont à mettre en œuvre afin de protéger les personnes se situant à proximité.
Les applications de la mesure en haute tension se décomposent en deux grandes parties : la mesure pour contrôler le bon fonctionnement d’une installation (poste de distribution électrique…) et celle appliquée à des appareils embarqués (générateurs de rayons X, générateurs micro-ondes…). Si dans le premier cas il est possible d’utiliser du matériel sophistiqué et onéreux, en revanche dans le second cas, le constructeur doit souvent se tourner vers des solutions rustiques, telles que les diviseurs résistifs associés à des filtres RC.
Cet article commence par une analyse de la chaîne de mesure traditionnelle avec ses diviseurs, ses câbles de transmission et l’influence des parasites. Ces principes sont alors appliqués à la mesure des phénomènes transitoires à l’oscilloscope, avec diviseurs résistifs et capacitifs. Suit la mesure des valeurs moyennes et efficaces, à l’aide d’appareils à cadre ou numériques, puis les mesures de tension crête et de choc et les essais diélectriques.
Les principes de mesure de la haute tension d’un générateur d’essai et d’un générateur de radiologie sont étudiés.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1988 par Alain LEFÈVRE, Jean-Marie POTEL
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Principe des mesures
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5. Générateurs haute tension
5.1 Générateur d’essais
Le générateur haute tension doit présenter, au point de vue de son utilisation, un certain nombre de particularités qu’il faut rappeler.
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Il doit pouvoir être utilisé dans une plage très étendue de tensions : de quelques kilovolts (50 kV) à 1 000 ou 1 500 kV en valeur efficace, éventuellement en modifiant le rapport de transformation grâce à un bobinage à couplage série-parallèle dans l’enroulement basse tension.
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L’emploi du générateur haute tension est généralement intermittent et sa durée d’utilisation, en particulier pour les essais diélectriques, est très courte (aux tensions limites du générateur, la durée est généralement limitée à 1 ou 2 min voire 5 min, augmentée du temps nécessaire à la montée et à la descente de tension). Il s’ensuit qu’on fera fournir à l’appareil des puissances apparentes nettement supérieures à celles qu’il pourrait fournir en permanence.
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Le générateur d’essai doit pouvoir alimenter, à tension réduite, des impédances de valeurs inférieures à son impédance nominale.
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La chute de tension de la source d’alimentation est loin d’être négligeable mais peut être réduite par l’emploi du couplage le plus approprié ; en particulier, on cherchera à faire fournir par la source de tension la puissance apparente nécessaire sous une tension aussi élevée que possible avec un courant aussi faible que possible.
soit un générateur constitué :
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de côté BT (basse tension), de deux enroulements identiques, connectables en série ou en parallèle ;
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du côté HT (haute tension), d’un enroulement.
Le rapport de transformation est :
1/2 : 4 000ou 250/500 : 1 000 000 V
Si l’on ne tient pas compte des pertes dans le générateur, pour fournir 100 kVA du côté HT, le courant BT ( I B ) sera :
-
dans le couplage série (U B = 500 V) : I B = 200 A ;
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dans...
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Générateurs haute tension
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BEYER (M.), BOECK (W.), MÖLLER (K.), ZAENGL (W.) - Hochspannungstechnik. Theoretische und praktische Grundlagen für die Anwendung - . Springer-Verlag 1986.
-
(2) - LAINÉ (P.) - Connectique - . [E 3 930] Techniques de l’Ingénieur traité Électronique, 09-1989.
-
(3) - NF EN 60156 - Isolants liquides. Détermination de la tension de claquage à fréquence industrielle. Méthode d’essai - . (NF C 27-221) Novembre 1995.
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(4) - NF EN 60052 - Mesure de tension au moyen des éclateurs à sphères normalisées - . (UTE C41-050) 01/03/2003.
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