Pourquoi un multimètre ne peut-il pas tester la résistance en courant continu de l'enroulement d'un transformateur ?

Étant donné que la résistance en courant continu des enroulements primaire et secondaire du transformateur de puissance est très faible, la précision de mesure des multimètres analogiques et numériques est insuffisante, et le calibre de mesure de résistance ne permet pas de déterminer avec exactitude la faible valeur ohmique de la résistance des bobines du transformateur. La plage de mesure de résistance d’un multimètre analogique étant limitée, généralement comprise entre 0,1 et 10 fois la résistance centrale de l’appareil, et la résistance interne du transformateur pouvant être très basse – par exemple, inférieure à 1 ohm pour l’enroulement secondaire d’un petit transformateur abaisseur –, l’utilisation du calibre Rx1 sur un multimètre analogique, avec une résistance centrale de 15, donne une résistance minimale mesurable de 1,5 Ω. Pour des résistances de bobine inférieures à 1 Ω, il n’est pas possible d’obtenir une lecture précise ; on peut seulement constater la « continuité ».

Plage de mesure de la résistance en courant continu avec un multimètre
1. Pour un transformateur de puissance de sortie inférieure à 5 W, choisir le calibre R×k ; la résistance en courant continu se situe généralement entre 1 et 2 kΩ.
2. Pour une puissance de sortie de 10 W à 100 W, la résistance en courant continu est de quelques centaines d’ohms ; utiliser le calibre Rx100 pour la mesure.
3. Pour une puissance de sortie supérieure à 100 W, la résistance en courant continu varie de quelques dizaines à quelques centaines d’ohms ; on peut employer le calibre Rx10.
4. En résumé, la résistance en courant continu d’un transformateur de puissance est inversement proportionnelle à sa puissance de sortie : plus la puissance de sortie est faible, plus la résistance en courant continu est élevée, et inversement.
Plage de mesure d’un testeur de résistance en courant continu
La mesure de la résistance en courant continu des enroulements d’un transformateur de puissance à l’aide d’un testeur dédié est une opération courante. Selon l’intensité du courant utilisé, les modèles de testeurs sont souvent désignés de manière intuitive par cette valeur, par exemple : testeur de résistance en courant continu 1 A, 3 A, 10 A.

Lors de la mesure de la résistance en courant continu d’un transformateur, le courant délivré par le testeur ne doit être ni trop élevé ni trop faible. Le principe de sélection est de saturer le noyau magnétique autant que possible, tout en évitant que l’échauffement de l’enroulement dû au courant ne modifie la valeur de résistance.

Étant donné que la qualité des tôles d'acier électrique utilisées dans les transformateurs modernes est bien supérieure à celle du passé, le courant à vide des transformateurs diminue rapidement. Généralement, on utilise 2 % à 10 % du courant nominal du transformateur pour mesurer sa résistance continue, ce qui permet de saturer le noyau ferromagnétique. Un pourcentage plus faible est appliqué aux transformateurs de grande capacité, tandis qu'un pourcentage plus élevé est utilisé pour les transformateurs de faible capacité.
Lorsque le courant alternatif à vide sous tension nominale traverse l'enroulement du transformateur, une densité de flux magnétique nominale Bn est établie dans le noyau, et la perméabilité magnétique μ du noyau est alors relativement faible. Pour mesurer la résistance continue, il est nécessaire d'augmenter la densité magnétique dans le noyau au-delà de Bn, afin de réduire la perméabilité μ, ce qui diminue la constante de temps et la force électromotrice inverse dLi/dt du circuit, accélérant ainsi le temps de stabilisation.
Par conséquent, le courant continu utilisé lors de la mesure de la résistance continue doit être au moins :
I = k√2 i0 In ÷ 100
où k — constante > 1
i0 — pourcentage du courant à vide en régime alternatif nominal sous tension nominale (%)
In — courant nominal de l'enroulement testé (A)

Dans cette formule, la constante √2 représente l'amplitude du courant continu équivalente au courant alternatif. Lorsque le facteur k est supérieur à 1, la densité magnétique dans le noyau dépasse Bn, ce qui réduit la perméabilité μ du noyau lors de la mesure de la résistance continue.
Lorsque les enroulements du transformateur sont connectés en étoile (Y), le courant de ligne est égal au courant de phase. D'après la formule ci-dessus, le courant à appliquer lors de la mesure de la résistance continue est :
IY = 1,41 k i0 In ÷ 100
Lorsque les enroulements du transformateur sont connectés en triangle (D), le courant de ligne à vide est √3 fois le courant de phase, et le courant continu lors de la mesure de la résistance continue est déterminé en fonction de la répartition du courant total à raison de 1/3 et 2/3. Ainsi, le courant à appliquer pour mesurer la résistance continue est :
ID = 1,41 × 3/2 ÷ 1/√3 k i0 In ÷ 100 = 1,22 k i0 In ÷ 100
Lorsque k est compris entre 3 et 10, c'est-à-dire que l'ampère-tour d'excitation lors de la mesure de la résistance continue est 3 à 10 fois celui du courant à vide, la densité magnétique dans le noyau peut dépasser Bn et approcher la saturation. Ainsi, le courant continu utilisé pour mesurer la résistance continue correspond à 2 % - 10 % du courant nominal. Si le courant continu lors de la mesure est trop élevé et que la durée de mesure est trop longue, la résistance peut varier en raison de l'échauffement de l'enroulement, ce qui augmenterait l'erreur de mesure.

Les formules ci-dessus permettent de sélectionner avec précision la valeur de courant appropriée. Bien entendu, les fabricants spécifient généralement un plan de test détaillé pour leurs clients en fonction des paramètres du produit testé, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer des calculs complexes. Cependant, il est toujours bénéfique de continuer à apprendre tout au long de sa vie et de maîtriser de nouvelles compétences.

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