Capteurs de courant Homopolaire et différentiels
principe de mesure et caractéristiques

Contexte :

Les courants résiduels,

(également appelés courants de défaut à la terre ou courants de fuite d'isolation)
permettent la mesure de l'état de l'isolation d'un système électrique et de son besoin de maintenance ou de réparation pour éviter les arrêts intempestifs.

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La surveillance des courants résiduels en temps réel dans un système électrique
permet d'évaluer l'état de l'isolation électrique en fonction de la valeur mesurée,
tandis que l'évolution à long terme de la valeur du courant résiduel peut-être utilisée pour planifier la maintenance afin d'éviter une détérioration significative de l'isolation.

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Les courants résiduels dans les systèmes électriques peuvent avoir de multiples sources :
défauts d'isolement, courants de fuite d'isolement, courants capacitifs, courants de fuite de filtre CEM. Si certains de ces courants résiduels sont normalement présents
en raison de la physique des matériaux, lorsqu'ils sont soumis à des tensions élevées ou alternatives, d'autres courants sont le signe d'une détérioration de l'isolement qui peut produire une dissipation thermique anormale, des courts-circuits et, dans le pire des cas, un incendie et un danger pour la sécurité des personnes.
La prolifération des charges dans les environnements industriels rend de plus en plus nécessaire la mesure fiable des défauts d'isolement.
 

Fonctionnement :
Le capteur homopolaire permet la mesure directe du courant résiduel ou différentiel

(courant de fuite vers la terre). La présence d’un courant différentiel est significative d'un défaut à la terre. Le capteur est constitué d'un noyau toroïdal magnétique traversé par le câble transportant la somme des courants entrant et sortant du système.

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Principe de mesure :
La mesure est basée sur le principe de superposition des courants. Lorsque les courants entrant et sortant d'un système sont équilibrés, le flux magnétique dans le noyau est également équilibré, ce qui entraîne un signal nul en sortie du capteur.
En présence d'un courant résiduel (comme un défaut à la terre), l'équilibre est perturbé,
provoquant un flux magnétique non nul dans le noyau et donc un signal en sortie du capteur.

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En pratique :
Ce courant est mesuré par l’intermédiaire d'un capteur torique placé autour des trois phases et du neutre en triphasé, de la phase et du neutre en monophasé, ou sur la connexion de mise à la terre.

Avec les capteurs à effet Hall, il est aussi possible de faire cette mesure différentielle sur les circuits en courant continu.
Sur tous les types de circuit (AC et DC), La somme géométrique de ces courants est nulle en l’absence de défaut. Cet équilibre est rompu, lors de l'apparition de courant de défaut à la terre, impliquant que la somme des courants n’est plus nulle, cette différence est mesurée par le capteur.