Rapport, polarité et magnétisme
L’essai de polarité confirme le sens dans lequel un enroulement de transformateur, une chaîne de batteries ou un circuit est raccordé par rapport à ses repères. Un transformateur de mesure inversé fait mal interpréter le sens aux relais et aux compteurs, et une batterie ou une chaîne inversée peut endommager l’équipement; la polarité est donc vérifiée avant la mise sous tension.
Un essai de polarité établit quelles bornes d’un appareil partagent le même sens instantané et confirme que l’appareil est raccordé comme l’indiquent les plans et les repères. Sur un transformateur de courant ou de tension, les repères de polarité désignent les bornes du primaire et du secondaire qui sont positives au même instant, de sorte qu’un courant entrant par la borne primaire repérée sort par la borne secondaire repérée. Dans les réseaux à courant continu, comme les chaînes de batteries et les champs solaires, la polarité est l’orientation positive et négative de chaque chaîne, barre et connexion. Sur les machines tournantes, la polarité de l’enroulement d’excitation et l’ordre des pôles comptent pour une excitation correcte. L’essai s’applique aux transformateurs de mesure des appareillages et d’autres équipements, aux systèmes de batteries, aux moteurs et aux génératrices à enroulement d’excitation, aux relais dont le fonctionnement dépend du sens du courant ou de la tension et aux circuits photovoltaïques. Il est simple, rapide et fondamental, et c’est l’un des essais par lesquels on découvre le plus souvent un raccordement erroné.
L’information de sens est ce qui permet à la protection et au mesurage de distinguer une situation d’une autre. Les relais directionnels, les relais différentiels, les compteurs de puissance et d’énergie, ainsi que les circuits de synchronisation et de sommation, dépendent de la justesse de la polarité des transformateurs de mesure. Un transformateur de courant raccordé à l’envers fait déclencher un relais directionnel pour un défaut dans le mauvais sens ou l’empêche de déclencher pour un défaut dans le bon sens, fait voir la charge comme un défaut interne à un schéma différentiel et fait enregistrer à un compteur une puissance négative ou réduite. Dans un système de sommation, où l’on additionne les courants de plusieurs transformateurs de courant, une unité inversée soustrait au lieu d’additionner et donne un résultat faux. Dans les réseaux à courant continu, une polarité inversée peut détruire l’électronique, faire sauter des fusibles, court-circuiter une chaîne ou faire défaillir un chargeur de batteries ou un onduleur. Comme un raccordement inversé est facile à faire et difficile à voir, l’essai est réalisé avant la première mise sous tension et repris après tout recâblage.
La polarité est une convention de sens, et non une grandeur. Dans un transformateur, les enroulements primaire et secondaire sont bobinés sur le même noyau, et à chaque instant la tension induite dans l’un produit dans l’autre une tension dont le sens dépend du sens de bobinage. Les repères de polarité désignent les bornes qui deviennent positives ensemble, et ils définissent la relation entre les grandeurs primaires et secondaires. L’essai confronte les repères à la réalité physique de l’enroulement. Une méthode courante applique une brève et faible impulsion de courant continu au primaire et observe le sens de la déviation sur un appareil sensible raccordé au secondaire : une déviation dans un sens donné confirme la relation marquée. D’autres méthodes comparent la phase d’une grandeur alternative primaire et d’une grandeur secondaire, ou emploient un vérificateur de polarité dédié. Dans les réseaux à courant continu, la même idée s’applique avec un appareil qui indique le signe de la tension à chaque borne, ce qui identifie simplement le positif et le négatif.
Le circuit est mis hors tension, isolé et mis à la terre selon les procédures de sécurité du propriétaire. Pour un transformateur de courant, le secondaire est raccordé à un instrument analogique ou numérique sensible qui indique le signe, les autres appareils du circuit étant débranchés ou pris en compte. Un faible courant continu, issu d’une pile, est appliqué brièvement à travers le primaire, le circuit secondaire étant fermé et jamais ouvert sous courant. Le sens du coup sur l’instrument est noté à la fermeture et à l’ouverture, puis comparé aux repères de polarité. Un vérificateur qui injecte une impulsion et affiche directement la polarité peut aussi servir. Pour un transformateur de tension, une impulsion semblable est appliquée au primaire, ou l’on compare en alternatif la tension secondaire à une référence. Pour le raccordement de tout le circuit, la polarité de chaque transformateur de courant d’un montage de sommation ou différentiel est vérifiée au bornier par rapport au plan. Sur les systèmes de batteries, la tension et le signe de chaque chaîne, de chaque connexion d’éléments et de chaque barre sont mesurés avec un appareil étalonné avant de raccorder le chargeur ou la charge. Sur les chaînes solaires, la tension à vide et sa polarité sont mesurées à chaque chaîne avant la mise en parallèle. Les enroulements d’excitation en courant continu sont vérifiés machine à l’arrêt, l’excitation étant appliquée brièvement à faible courant, avec une boussole ou un indicateur de polarité pour confirmer que les pôles alternent en séquence.
Le relevé montre quel appareil ou quel circuit a été vérifié, les bornes comparées et la méthode employée. Il contient la polarité observée à chaque point, comme le sens de la déviation ou le signe de la tension mesurée, et indique si elle concordait avec les repères et les plans. Pour une batterie ou une chaîne, la tension mesurée et son signe sont notés pour chaque chaîne ou connexion. L’instrument et son état d’étalonnage, la date et les conditions sont inclus, ainsi que l’état constaté, par exemple un transformateur trouvé inversé et la correction apportée. Lorsque plusieurs transformateurs de courant faisaient partie d’un schéma, leurs résultats sont consignés en groupe afin de pouvoir revoir le schéma complet.
Le résultat est binaire et relatif aux repères et à la conception : la polarité observée concorde ou non avec le repère, le plan et le raccordement prévu, et cette page ne donne aucune limite numérique. Une divergence est un défaut à corriger, soit en modifiant le câblage, soit, lorsque c’est le repère qui est erroné, en corrigeant la documentation, puis l’essai est repris. Dans un schéma de protection ou de mesurage, la polarité est aussi confirmée dans le contexte d’autres vérifications, comme le rapport et la charge, et par l’injection de courant dans tout le circuit, qui révélerait une unité inversée sous forme de mauvaise phase ou de mauvais signe. Dans les réseaux à courant continu, le signe et le niveau de tension sont comparés à la conception de la chaîne ou de la batterie. Les repères et les méthodes sont décrits dans IEEE C57.13-2016 et IEEE C57.13.1-2017, tandis qu’ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023 prévoient des essais de polarité dans les classes d’équipement indiquées; reportez-vous à vos exemplaires sous licence pour connaître les exigences.
À la réception, la polarité est vérifiée sur chaque transformateur de mesure et à chaque appareil dont la fonction dépend du sens, et c’est la première vérification après l’installation. À l’entretien, elle est reprise après le remplacement d’un transformateur ou d’un relais, après un recâblage et chaque fois que la protection a fonctionné de façon inattendue. Sur les transformateurs de courant, l’essai se fait par la méthode de l’impulsion ou avec un vérificateur de polarité, et lorsque plusieurs unités alimentent un schéma de sommation ou différentiel, la polarité de l’ensemble compte. Sur les transformateurs de tension et les unités à diviseur capacitif, les repères du primaire et du secondaire sont comparés de la même façon. Les systèmes de stockage d’énergie par batteries et les batteries de poste sont vérifiés sur chaque chaîne et chaque barre, et les champs solaires sur chaque chaîne et chaque boîte de jonction. Pour les moteurs et les génératrices à excitation, la séquence des pôles est vérifiée. Les relais directionnels sont vérifiés dans le cadre des réglages et des essais fonctionnels du relais.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
Il désigne les bornes du primaire et du secondaire qui sont positives au même instant. Le courant qui entre par la borne primaire repérée sort par la borne secondaire repérée dans le même sens. Les relais et les compteurs s’appuient sur cette relation pour connaître le sens de la puissance ou du courant de défaut.
Un relais directionnel peut déclencher pour des défauts dans le mauvais sens ou ne pas déclencher pour des défauts dans le bon, un schéma différentiel peut voir la charge comme un défaut interne et un compteur peut lire une puissance inversée ou réduite. Dans un circuit de sommation, une unité inversée soustrait au lieu d’additionner.
Un faible courant continu est appliqué brièvement au primaire pendant qu’un instrument sensible au secondaire montre le sens de la déviation, à la fermeture et à l’ouverture. Le sens est comparé aux repères. Les vérificateurs conçus à cet effet affichent directement la polarité. Le secondaire n’est jamais ouvert pendant l’essai.
Une chaîne ou une connexion inversée peut endommager les chargeurs, les onduleurs et l’électronique, faire sauter des fusibles ou créer un court-circuit. Mesurer le signe et la tension de chaque chaîne avant de la raccorder à la barre confirme que chaque connexion est faite comme prévu.
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