Notions de base relatives à la mesure de courants de fuite

05-09-2013 | Pinces

Dans toute installation électrique, du courant traverse le conducteur de terre de protection pour aller à la terre. On parle généralement de courant de fuite. Le plus souvent, le courant de fuite passe par l'isolement qui entoure les conducteurs et dans les filtres qui protègent les équipements électroniques d'une habitation ou d'un bureau. Quel est le problème ? Sur les circuits protégés par des disjoncteurs différentiels de fuite à la terre (GFCI), le courant de fuite peut provoquer un déclenchement inutile et intermittent. Dans certains cas extrêmes, il peut soumettre certaines parties conductrices exposées à une hausse de tension.

Origines du courant de fuite

L'isolement présente à la fois une résistance et une capacitance électrique. Il conduit également le courant dans les deux voies. Compte tenu de la résistance élevée de l'isolement, le courant de fuite doit être minime. Toutefois, si l'isolement est ancien ou endommagé, la résistance est plus faible et un courant important peut passer. En outre, plus les conducteurs sont longs, plus leur capacité est élevée, se traduisant par un courant de fuite plus important. C'est pourquoi les fabricants de GFCI recommandent d'utiliser un circuit d'alimentation unilatéral d'une longueur maximale de 76,2 m.

Par ailleurs, certains équipements électroniques sont dotés de filtres conçus pour prévenir les surtensions et coupures de courant. Ces filtres sont généralement munis de condensateurs à l'entrée, ce qui augmente la capacité globale du système de câblage et le niveau du courant de fuite.

Minimiser l'impact du courant de fuite

Dès lors, comment supprimer ou minimiser l'impact du courant de fuite ? Quantifiez le courant de fuite, puis identifiez la source. L'un des moyens d'y parvenir consiste à utiliser une pince multimètre de courant de fuite. Ces pinces sont très similaires aux pinces multimètres utilisées pour mesurer les courants de charge, mais elles produisent des performances nettement supérieures lorsqu'il s'agit de mesurer des courants inférieurs à 5 mA. La plupart des pinces multimètres n'enregistrent tout simplement pas des courants aussi faibles.

Lorsque vous positionnez la mâchoire d'une pince multimètre autour d'un conducteur, la valeur de courant mesurée dépend de la puissance du champ électromagnétique alternatif qui entoure le conducteur.

Pour mesurer des courants de faible niveau avec précision, il est primordial que les deux extrémités de la mâchoire soient protégées contre tout dommage, propres en permanence et totalement refermées l'une sur l'autre (sans aucun jour) lors des mesures. Evitez de soumettre la mâchoire de la pince multimètre à un mouvement de torsion. Cela peut être la source de mesures erronées.

La pince multimètre détecte le champ magnétique qui entoure les conducteurs, par exemple un câble à un conducteur, un câble à gaine métallique, une conduite d'eau, etc. oule jeu de conducteurs neutres et de phase d'un circuit monophasé, ou encore tous les conducteurs sous tension (3 ou 4 fils) d'un circuit triphasé (comme un différentiel).

Lors du test de l'ensemble des conducteurs sous tension d'un circuit, les champs magnétiques produits par les courants de charge s'annulent les uns les autres. Tout courant de déséquilibre provient d'une fuite des conducteurs vers la terre ou ailleurs. Pour mesurer ce courant, une pince multimètre de courant de fuite doit pouvoir afficher les mesures inférieures à 0,1 mA.

Par exemple, une mesure effectuée sur un circuit 240 V AC, toutes charges déconnectées, pourrait révéler une fuite d'une valeur de 0,02 A (20 mA) Cette valeur correspond à une impédance d'isolement de :

240 V / (20 x 10-6) = 12 MΩ. (Loi d'Ohm R = U/I)

Si vous réalisez un contrôle d'isolement sur un circuit hors tension, le résultat avoisinera 50 MW ou plus. Cela s'explique par le fait que le contrôleur d'isolement utilise une tension DC pour le contrôle, qui ne prend pas en compte l'effet capacitif. La valeur de l'impédance d'isolement est la valeur réelle en conditions de fonctionnement normales.

Si vous réalisez la mesure sur un même circuit connecté à des équipements de bureau (PC, moniteurs, photocopieurs, etc.), le résultat sera nettement différent en raison de la capacité des filtres d'entrée de ces équipements. Lorsque plusieurs appareils sont connectés sur un circuit, l'effet est cumulatif ; autrement dit, le courant de fuite est plus élevé et peut très bien atteindre plusieurs milliampères. Le fait d'ajouter de nouveaux appareils à un circuit protégé par un différentiel (GFCI) peut déclencher ce dernier. De plus, comme la quantité de courant de fuite varie suivant le mode de fonctionnement des équipements, le différentiel peut se déclencher de manière aléatoire. De tels problèmes intermittents peuvent s'avérer difficiles à diagnostiquer.

Une pince multimètre détecte et mesure un large éventail de courants alternatifs et variables traversant un conducteur testé. En présence d'appareils de télécommunications, la valeur de la fuite relevée par une pince multimètre peut être beaucoup plus importante que celle résultant de l'impédance d'isolement à 60 Hz. Cela s'explique par le fait que les appareils de télécommunications sont généralement dotés de filtres qui produisent des courants de terre fonctionnels et d'autres dispositifs qui produisent des harmoniques, etc. Vous pouvez uniquement mesurer la fuite type à 60 Hz à l'aide d'une pince multimètre équipée d'un filtre passe-bande étroit pour supprimer les courants à d'autres fréquences.





Mesure d'un courant de fuite à la terre

Lorsque la charge est connectée, le courant de fuite mesuré prend en compte la fuite au niveau des équipements de charge. Si la fuite est raisonnablement faible lorsque la charge est connectée, la fuite au niveau du câblage du circuit est encore moins élevée. Si vous souhaitez uniquement mesurer la fuite au niveau du câblage du circuit, déconnectez (éteignez) la charge.

Testez des circuits monophasés en appliquant la pince au conducteur de phase et neutre. La valeur mesurée correspondra au courant allant à la terre.

Testez des circuits triphasés en appliquant la pince autour de tous les conducteurs triphasés. Si un conducteur neutre est présent, appliquez la pince autour de celui-ci et des conducteurs de phase. La valeur mesurée correspondra au courant allant à la terre.

Mesure d'un courant de fuite traversant le conducteur de terre

Pour mesurer la totalité du courant de fuite circulant vers la mise à la terre souhaitée, positionnez la pince autour du conducteur de terre.

Mesure d'un courant de fuite à la terre via des chemins à la terre inopinés.

Le fait d'appliquer la pince à la phase, au neutre et à la terre permet d'identifier le courant de déséquilibre correspondant à la fuite d'une prise secteur ou d'un tableau de distribution via des chemins inopinés à la terre (tel le support du tableau sur une base en béton). Si d'autres connexions de continuité électriques existent (telle une connexion à une conduite d'eau), un déséquilibre similaire peut se produire.

Localisation la source d'un courant de fuite

Cette série de mesures permet d'identifier le courant de fuite global et sa source. La première mesure peut être réalisée sur le conducteur principal relié au tableau. Sont ensuite effectuées les mesures 2, 3, 4 et 5 pour identifier les circuits transportant le courant de fuite le plus important. j k l m n

Résumé

Le courant de fuite peut être un indicateur de l'efficacité de l'isolement des conducteurs. Dans les circuits comportant un équipement électronique avec filtres, le niveau du courant de fuite peut être élevé et provoquer des tensions susceptibles de perturber le fonctionnement normal de l'équipement. Il est possible de localiser la source du courant de fuite en réalisant des mesures méthodiques, telles que décrites précédemment, grâce à une pince multimètre de courant de fuite basse tension. Le cas échéant, cela vous permet de répartir les charges de manière plus équilibrée dans l'installation.