Un système de batterie peut indiquer son état de charge avec précision et pourtant se tromper de plusieurs kilowatts sur sa puissance injectée sur le réseau. Le système de gestion de batterie (BMS) fonctionne généralement correctement. Le problème se situe côté courant alternatif, au niveau d'un capteur de courant à la sortie de l'onduleur ou d'un raccordement au réseau mal dimensionné ou monté à l'envers.
Ces capteurs bénéficient de beaucoup moins d'attention lors de la conception que les cellules. Et c'est normal. Les déclenchements de protection et les limites d'exportation sont tous deux basés sur leurs relevés.
Où circule réellement le courant alternatif dans un système de stockage ?
Le courant alternatif apparaît à trois endroits :
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Entrée chargeur ou redresseur. Un transformateur de courant est généralement utilisé ici pour la mesure de l'entrée et la protection contre les surintensités. Les boucles de régulation rapide du convertisseur possèdent généralement leurs propres shunts ou capteurs à effet Hall.
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Sortie PCS ou onduleur, en amont de tout transformateur élévateur. Les TC externes alimentent les relais de mesure et de protection ; les boucles de contrôle internes utilisent généralement des capteurs à effet Hall.
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Le point d'interconnexion. Un seul transformateur de courant (TC) alimente le compteur du site ou le contrôleur de gestion de l'énergie, et s'il effectue une lecture incorrecte, la limitation des exportations fonctionne sur la base de données erronées.
Pourquoi un transformateur de courant n'a pas sa place sur le bus CC
Si les transformateurs de courant sont peu coûteux, passifs et isolés, pourquoi ne pas en installer un à la sortie de la batterie ? Parce qu’un transformateur de courant fonctionne par induction, et seul un courant variable induit un effet dans le secondaire. Pire encore, une composante continue tend à saturer le noyau et perturbe tout courant alternatif superposé.
À l'intérieur du pack, des shunts et des capteurs à effet Hall assurent cette fonction. Un shunt, une résistance de précision de faible valeur, est précis et simple, mais il est placé au potentiel du pack et nécessite un amplificateur isolé. Un capteur à effet Hall mesure le champ magnétique autour du conducteur et est isolé par conception. Page BMS et PCM Le site large-battery.com explique comment la batterie utilise ces données.
Côté courant alternatif, cette même isolation constitue le principal avantage du transformateur de courant. Son secondaire n'est pas connecté électriquement au conducteur primaire ; le compteur ou le relais fonctionne donc à une tension beaucoup plus basse et isolée. Le circuit secondaire est normalement mis à la terre en un point, ce qui l'empêche de dériver et offre un chemin de fuite en cas de défaillance de l'isolation. De plus, la tension nominale de l'isolation doit être suffisante : un composant 600 V n'est pas adapté à une sortie d'onduleur 690 V, même si la tension nominale semble correcte.
Capteur CT, bobine de Rogowski ou capteur à effet Hall : lequel installer ?
Une bobine de Rogowski est un enroulement à noyau d'air, généralement flexible, dont la sortie mesure la vitesse de variation du courant ; un intégrateur convertit cette mesure en une valeur de courant. Un capteur à effet Hall en boucle fermée est compatible avec le courant alternatif et le courant continu, ce qui est également important côté alternatif. Les règles d'interconnexion au réseau limitent la quantité de courant continu qu'un onduleur peut injecter, et un transformateur de courant conventionnel n'y est pas sensible.
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Sensor |
d'atténuation |
Points forts |
Attention à |
Utilisation typique |
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Transformateur de courant |
AC uniquement |
Classes de précision passives, isolées et bien définies |
Le décalage CC le sature ; risque de circuit ouvert secondaire |
Mesure et protection au niveau du raccordement au réseau et de la sortie PCS |
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Bobine de Rogowski |
AC uniquement |
Aucune saturation ; s'adapte aux barres omnibus de grande taille |
Nécessite un intégrateur ; moins performant à faible courant. |
Rénovations, barres omnibus à courant élevé, mesure des harmoniques |
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Capteur à effet Hall (boucle fermée) |
AC et DC |
Mesure à la fois, sortie isolée |
Nécessite une alimentation ; dérive de décalage et de température |
Bus CC, boucles de commande du convertisseur, contrôles d'injection CC |
En pratique, de nombreux systèmes de stockage finissent par utiliser les trois, chacun à l'endroit où ses points faibles importent le moins.
Quatre lignes sur la fiche technique d'un tomographe à lire deux fois
Ratio
Un transformateur de courant 400/5 fournit 5 A au secondaire pour un courant primaire de 400 A. Quelle doit être la valeur du primaire ? Elle doit être plus proche du courant réel que ne le supposent souvent les premières ébauches. Un système de climatisation de 250 kW sur une alimentation triphasée de 480 V consomme environ 300 A par phase à pleine charge ; un transformateur 400/5 convient donc. Un transformateur 600/5 choisi « par marge » verrait le même système fonctionner à vide à 30 kW, soit environ 36 A, ce qui représente 6 % de sa capacité.
Classe de précision
C'est à ce niveau de faible précision que les classes d'efficacité divergent. La classe 0.5 limite l'erreur de rapport à ±0.5 % au courant nominal, mais tolère environ ±1.5 % aux alentours de 5 % de la valeur nominale ; la classe 0.5S, quant à elle, maintient une erreur d'environ ±0.75 % dans cette plage. Sur un site fonctionnant en veille chaque nuit, cette différence se répercute sur la consommation d'énergie.
La classe de protection 5P10 garantit une erreur composite inférieure à 5 % jusqu'à dix fois le courant nominal. Un transformateur de courant de mesure est conçu pour se saturer en cas de défaut, protégeant ainsi le compteur, tandis qu'un transformateur de courant de protection doit rester linéaire pour le relais.
Fardeau
Une résistance de 0,1 ohm sur un secondaire de 5 A consomme à elle seule 2.5 VA. Sur un transformateur de courant de 5 VA, cela représente la moitié de la puissance nominale perdue. Facile à manquer.
Ce fil contribue à la charge totale du circuit secondaire en VA, et la précision n'est valable que dans les limites de la valeur nominale. Sur un secondaire de 1 A, ce même fil représente une contribution de 0.1 VA, ce qui explique notamment la fréquence d'utilisation des transformateurs de courant de 1 A sur les longues distances.
Facteur de forme
Les transformateurs de courant à âme divisée se fixent autour d'un câble existant, ce qui simplifie grandement les rénovations, même si, dans de nombreux modèles, la précision est légèrement moindre. La fenêtre est dimensionnée pour le conducteur isolé, et non pour le cuivre nu.
La règle du secondaire ouvert
Ne jamais laisser le secondaire d'un transformateur de courant conventionnel ouvert lorsque le primaire est sous tension. En l'absence de courant, le noyau se sature et les bornes du secondaire peuvent développer une tension dangereusement élevée, susceptible de blesser un technicien ou d'endommager l'isolation. Les borniers de court-circuit permettent de remplacer un appareil de mesure en toute sécurité.
Le CT qui a été installé à l'envers
Lors de la mise en service, le compteur du site indique une consommation d'énergie exportée alors que les batteries se chargent correctement sur le réseau. Aucun composant n'est défectueux. Le transformateur de courant a été branché avec les bornes P1 et P2 inversées, ce qui explique que le compteur indique une consommation importée au lieu d'exportée. La limitation de la consommation d'énergie exportée est donc inefficace pour le site.
La réparation prend quelques minutes. La recherche de la panne peut prendre une journée, surtout lorsqu'un des trois transformateurs de courant est inversé et que les totaux semblent étranges plutôt qu'erronés. Vérifier chaque phase avant la mise sous tension, avec P1 connecté à la source et S1 et S2 aux bornes correspondantes du compteur, est le test le plus économique sur site.
Quels exemples vous prouvent qu'une fiche technique ne le fera pas ?
De nombreux équipementiers achètent auprès d'un Fabricant de transformateurs de courant en Chineet les fiches techniques permettent rarement de distinguer les fournisseurs. Les différences apparaissent au niveau des pièces et de la documentation :
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Échantillons testés dans les conditions réelles d'utilisation de l'acheteur. Vérifiez le rapport de transmission et l'erreur de phase à plusieurs points, notamment à bas régime (lorsque le système est au repos), en utilisant le multimètre et les câbles de longueur réelle. Un composant conforme aux spécifications du fournisseur peut s'avérer non conforme sous une contrainte différente.
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Rapports de tests pour le modèle exact. Rapports de tests de routine par lot, ainsi que tests de type effectués par un laboratoire indépendant. Un rapport concernant un modèle similaire ne couvre pas automatiquement la pièce livrée.
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Reconnaissance UL pour les projets nord-américains, vérifiée dans la base de données publique d'UL plutôt que par un logo figurant sur un PDF.
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Les délais. Les formats standards sont généralement disponibles en stock ; les formats personnalisés peuvent nécessiter plusieurs semaines supplémentaires. Demandez le délai de production, et non celui de l’échantillon.
Pour de nombreux équipementiers et intégrateurs, collaborer avec un fabricant de transformateurs de courant en Chine est une pratique courante, et les fournisseurs compétents s'attendent à ce type de questions. Une réponse vague devrait inciter à suspendre la commande.
L'après-midi en valait la peine
Personne ne planifie une revue de conception en fonction d'un transformateur de courant. Pourtant, celui situé au niveau du raccordement au réseau détermine si le contrôleur du site considère qu'il importe ou exporte de l'énergie, et celui situé à l'entrée du chargeur détermine le déclenchement de la protection. Un après-midi consacré à l'étude du rapport de transformation, de la charge et à un test en laboratoire sur des échantillons coûte bien moins cher que de devoir résoudre un déclenchement intempestif sur un site situé à trois heures de route.
QFP
Un transformateur de courant peut-il mesurer le courant à l'intérieur d'une batterie ? Non. Un transformateur de courant ne réagit qu'aux variations de courant ; il ne peut donc pas mesurer le courant continu de la batterie. Ce sont les shunts et les capteurs à effet Hall qui gèrent cette fonction.
Un lycée secondaire de catégorie 1A ou 5A est-il préférable ? Ni l'un ni l'autre par défaut. Un secondaire de 1 A supporte bien mieux les longs câbles ; un secondaire de 5 A convient aux courts câbles et à de nombreux compteurs existants.
Un scanner à noyau divisé compromet-il la précision ? Dans de nombreuses conceptions, légèrement. Pour la rénovation de compteurs, cette solution est généralement acceptable, à condition que la classe de précision indiquée convienne toujours à l'application.
