Moniteurs de courant à pince

Commencez par le courant de crête attendu, la durée de l’impulsion et le temps de montée 10–90 %. Multipliez le courant par la durée de l’impulsion et sélectionnez un modèle dont les valeurs admissibles de courant de crête et de I·t dépassent toutes deux les résultats obtenus ; par exemple, une impulsion de 2 000 A durant 100 µs a un I·t de 0,2 A·s. Le temps de montée exploitable du moniteur doit être plus court que la transition mesurée afin de maîtriser le dépassement et les oscillations. Multipliez ensuite le taux d’affaissement spécifié par la durée de l’impulsion en microsecondes pour estimer l’écart du plateau. La sensibilité et la taille de l’ouverture ne doivent être prises en compte qu’après validation de ces limites électriques.

Vérifiez le courant efficace maximal, les points bas et haut à 3 dB, ainsi que la valeur I/f. Par exemple, une onde sinusoïdale de 100 A crête à 50 Hz produit une valeur I/f de 2 A/Hz et un courant efficace d’environ 70,7 A. Le modèle sélectionné doit pouvoir supporter ces deux valeurs tout en incluant 50 Hz dans sa bande de fréquence spécifiée. Un fonctionnement proche de l’un ou l’autre point à 3 dB introduit une erreur supplémentaire d’amplitude et de phase ; il est donc préférable de conserver une marge par rapport aux limites de fréquence. Si le signal contient des harmoniques, répétez l’évaluation de la fréquence et de l’échauffement pour le contenu harmonique pertinent le plus élevé.

Utilisez une entrée d’instrument à haute impédance lorsque la pleine sensibilité V/A indiquée est requise. Une terminaison de 50 Ω est utile pour les impulsions dont les temps de montée sont inférieurs à environ 100 ns, les mesures RF au-delà de quelques mégahertz ou les installations utilisant de longs câbles coaxiaux sur le plan électrique, car elle réduit les réflexions et les effets liés au temps de remplissage du câble. Avec une source de 50 Ω et une charge de 50 Ω, la tension mesurée est environ deux fois plus faible que la valeur obtenue en haute impédance. L’atténuation du câble et la tolérance de la terminaison doivent aussi être prises en compte dans la conversion du courant. Le système d’acquisition doit donc être configuré, avant le début des mesures, pour une sensibilité avec ou sans terminaison.

Ils ne peuvent pas mesurer un courant continu permanent, car leur principe de fonctionnement repose sur une variation du flux magnétique. Un train répétitif d’impulsions unipolaires contient une composante continue moyenne, même si chaque impulsion individuelle varie dans le temps. Cette composante moyenne peut amener le noyau magnétique vers la saturation, ce qui augmente l’affaissement et la fréquence de coupure basse, tout en réduisant la capacité I·t disponible. Une polarisation peut convenir à certaines applications en réinitialisant ou en décalant le flux du noyau, mais la configuration requise doit être évaluée pour le moniteur et la forme d’onde concernés. En pratique, il faut calculer le courant moyen et l’aire de l’impulsion plutôt que d’évaluer uniquement le courant de crête.

Choisissez une ouverture qui laisse passer le conducteur et l’ensemble de son système d’isolation sans plaquer le moniteur contre la surface de l’isolant sous tension. Les diamètres d’ouverture disponibles vont de 0,5 à 6,0 pouces, mais la taille de l’ouverture ne définit pas à elle seule une tension de service sûre. Le boîtier du moniteur est conducteur et son revêtement peint ne doit pas être considéré comme une isolation électrique. N’installez, n’ouvrez ni ne retirez jamais le moniteur lorsque le conducteur est sous tension. La distance de fuite, la distance d’isolement, le centrage du conducteur, les barrières d’isolation, la mise à la terre et l’environnement d’installation doivent tous être pris en compte dans la conception de l’équipement ou du système de test.

Choisissez un moniteur dont le temps de montée exploitable est plus court que le temps de montée de la transition de courant mesurée. Sur l’ensemble de la gamme, les temps de montée exploitables vont de 1 à 250 ns et correspondent à la transition 10–90 % la plus rapide qui maintient le dépassement et les oscillations à environ 10 % maximum. Pour des fréquences situées à au moins une décade de chacun des deux points de coupure, le déphasage reste généralement inférieur à 6 degrés et l’erreur d’amplitude inférieure à 1 %. Les performances deviennent moins prévisibles à mesure que le signal s’approche de la limite basse ou haute à 3 dB. Les applications sensibles au timing doivent donc considérer ensemble le temps de montée, la bande passante, la réponse en phase, la longueur du câble et la bande passante de l’oscilloscope.

La valeur I²t représente la limite d’énergie transitoire liée à l’échauffement dans le circuit secondaire interne du moniteur. Pour une impulsion d’amplitude constante, elle peut être estimée comme le carré du courant multiplié par la durée ; une impulsion de 500 A durant 1 ms produit donc 250 A²s. La limite I²t du moniteur sélectionné doit être supérieure à la valeur calculée, avec une marge adaptée à l’incertitude de la forme d’onde et à la répétition. La saturation du noyau peut limiter l’énergie secondaire lors de certains événements unidirectionnels, mais elle ne doit pas être utilisée comme méthode de protection principale. Les transitoires bidirectionnels et oscillatoires exigent une attention particulière, car leur énergie n’est pas limitée de la même manière par la saturation du noyau dans un seul sens.

Avec une entrée à haute impédance, la tension de sortie est égale au courant primaire mesuré multiplié par la sensibilité du moniteur. Un modèle 1 V/A fournit 10 V pour un courant de 10 A, tandis qu’un modèle 0,01 V/A fournit 0,1 V pour ce même courant. L’ajout d’une terminaison de 50 Ω réduit ces sorties à environ 5 V et 0,05 V respectivement. Faire passer le conducteur deux fois dans l’ouverture double la sensibilité effective, mais divise aussi par deux les valeurs admissibles de I·t et de I/f. Il faut donc vérifier à nouveau les limites de courant de crête, de courant efficace, d’ouverture et d’entrée de l’instrument dès que plusieurs passages primaires sont utilisés.