Tout savoir sur le capteur de courant type Rogowski

Simples à installer, adaptables et performants, les capteurs de courant avec boucle de Rogowski présentent de nombreux atouts en termes d’intégration, de précision et de flexibilité.  

Zoom sur les caractéristiques, le fonctionnement, les applications et les avantages de ce dispositif pour équiper vos armoires électriques. 

Qu’est-ce qu’un capteur de courant avec boucle de Rogowski ?   

 Les capteurs de courant avec boucle de Rogowski, aussi connue sous le nom de bobine Rogowski ou Tore Rogowski, sont des dispositifs électromagnétiques utilisés pour la mesure des courants électriques, en particulier ceux de très forte intensité.  

 Inventée par l’ingénieur et physicien allemand éponyme Walter Rogowski au début du XXème siècle, la boucle de Rogowski se présente sous la forme d’une bobine de fil enroulée de manière hélicoïdale sur un support flexible ou rigide. Elle vient entourer le conducteur dont on souhaite mesurer l’intensité du courant électrique.  

Comment fonctionne un capteur de courant avec boucle de Rogowski ? 

Le fonctionnement d’un capteur avec boucle de Rogowski est le suivant : quand le courant circule dans le conducteur autour duquel la bobine est placée, cela génère un champ magnétique variable, selon la loi d’Ampère :  

• 𝜱(t) : le flux magnétique créé par le courant I(t)
• u : la perméabilité du tore 
• S : la section du tore 
• r : le rayon du tore
• I(t) : le courant circule dans le conducteur 

Celui-ci produit une tension dans la boucle, proportionnelle à la variation du courant mesuré. Selon la loi d’induction électromagnétique de Faraday, nous avons : 

 V(t)=−N×(dΦ(t))/dt

• V(t) : la tension dans le boucle 
• N : le nombre de spires du bobinage 

 Donc,  V(t)=−N×(u×S)/(2π×r)×dI(t)/dt

Comme N, u, S et r sont des paramètres prédéfinis par le matériel et la conception de la boucle, N×(u×S)/(2π×r) est donc un constant pour chaque modèle. Par conséquent, la tension varie en fonction du courant. Cette tension est ensuite convertie par l’intégrateur électronique en un signal de sortie. 

Ce modèle se distingue des autres capteurs de courant traditionnels, tels que les transformateurs de courant (TC) fermés ou ouvrants. En effet, ces derniers sont souvent lourds, encombrants, rigides et difficilement maniables, ce qui complique leur installation dans des espaces exigus. La boucle de Rogowski est quant à elle exempte de matériaux ferromagnétiques, ce qui lui confère souplesse, légèreté et maniabilité. 

Quand utiliser un capteur de courant avec boucle de Rogowski ?  

Les capteurs de courant de type boucle Rogowski sont surtout plébiscités pour la mesure de fortes amplitudes (entre 600 à 6 000 A en moyenne), sur du courant alternatif, notamment dans le secteur industriel, tertiaire et dans le domaine des énergies renouvelables. 

 Voici quelques exemples de cas d’usage d’un capteur de courant avec une bobine de Rogowski :  

• Surveiller les réseaux électriques haute tension sur un site industriel ou tertiaire ;  
• Mesurer le courant de moteurs, générateurs et machines industrielles ;  
• Identifier ​les éventuels courts-circuits ou surtensions au sein d’un site de production ;  
• Surveiller la production et la distribution de courant ​​d’éoliennes ou de ​panneaux photovoltaïques ;  
• Mesurer le courant ​​des bornes de recharge pour voitures électriques ;  
• …  

Capteur de courant avec boucle de Rogowski : quels avantages ? 

L’installation d’un capteur de courant de type Rogowski présente de multiples avantages pour les tableautiers et les industriels, parmi lesquels :  

• Une grande flexibilité : la boucle est souple et légère, ce qui offre une installation simple et rapide, même dans les espaces étroits, difficilement accessibles ou autour de conducteurs de grande taille ;   

• Un gain de place : grâce à sa faible quantité de composants, la boucle occupe très peu d’espace dans l’armoire électrique.

• Une facilité d’intégration : les boucles, ouvrantes et flexibles, offrent ​​un câblage rapide et un raccordement simplifié. 

• Une haute précision : ces produits offrent une classe de précision linéaire excellente, sur toute la plage de mesure, même à haute fréquence. Lettel vous garantit une classe de précision de 0,5% selon positionnement de la boucle sur le conducteur (voir ci-dessous). 

→ Avertissement : la précision indiquée est valable pour les boucles produites en usine avec des câbles de sortie jusqu’à longueur 100 mètres. Le fait de rallonger ultérieurement les câbles de sortie entraîne ainsi une perte de précision. 

•  Une absence de saturation : à la différence des capteurs dotés d’un noyau magnétique, la Tore de Rogowski n’est pas sujette à la saturation. 

• Un dispositif résistant et durable : la boucle est insensible aux variations de température, contrairement aux capteurs traditionnels, ce qui prolonge sa durée de vie. 

• Une sécurité renforcée grâce à une sortie mV sans échauffement, comme nous le proposons chez Lettel, et à la possibilité de déconnecter le secondaire à pleine charge (IP67 à IP68 selon les modèles).

• Une continuité opérationnelle : les bobines Rogowski ne nécessitent pas d‘interruption du circuit électrique lors de leur installation, ce qui permet d’assurer la continuité des opérations. 

Désireux de fournir des solutions toujours plus performantes et simples d’utilisation, nous proposons, chez Lettel, une gamme de compteurs électriques et de centrales de mesures avec entrées mV offrant un raccordement direct avec des boucles de Rogowski. Ils ne nécessitent ni convertisseurs externes ni module d’alimentation dédié. Ces dispositifs offrent par ailleurs des plages de mesure allant jusqu’à 10 000 A. 

Comment installer un capteur de courant Rogowski ? 

Voici les étapes clés à suivre pour installer un capteur de courant de type Rogowski :  

Positionnement du conducteur 

Comme expliqué ci-dessous, le positionnement central du conducteur permet de garantir une précision de mesure optimale : 

 

Fixation de la boucle Rogowski 

La boucle Rogowski peut être fixée de différentes façons selon le type de conducteur et les accessoires utilisés : 

Fixation de la boucle Rogowski sur câble

Un attache-collier est livré avec la boucle pour l’enrouler autour du conducteur. 

Pour les boucles Rogowski de diamètre plus important, le support triaxial MTCR-S3 permet de centrer le conducteur, de la façon suivante :

Fixation de la boucle Rogowski sur barre conductrice 

 Le transformateur de courant Rogowski peut se fixer sur la barre directement à l’aide de l’attache-collier fourni ou par l’intermédiaire du support MTCR-SV qui permet également de capter la tension de la phase mesurée grâce au cordon additionnel MTCR-CU-3x. Il faudra néanmoins protéger les prises de tension par un disjoncteur ou fusible de calibre adapté.

Comment raccorder un capteur de courant Rogowski ?   

 Le signal de sortie est en mV et il est exprimé en mV/kA. Les boucles de Rogowski peuvent ainsi être associées :

• À un instrument de mesure à entrée mV. 
• À un convertisseur de signal, tel que les convertisseurs MTCR-C-x-1 à sortie 0-1A ou les MTCR-C-x-5 à sortie 5A, pour raccordement sur tous types de compteurs ou de centrales à entrée 1/5A.